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50年过去,科学的发展模式发生改变了吗?丨展卷

科技工作者之家 09月06日

美国医生、作家刘易斯·托马斯(Lewis Thomas,1913-1993)是一位善于观察的人,更是为数不多跨越科学与人文之间鸿沟的学者,他把自己对科学、医学、生老病死与社会的思考通过优美的文字记录下来,透出了深刻的见解。如今,我们生物医学正在飞速发展中,但在长远规划方面仍有许多未知。本文是托马斯在上世纪70年代对科学规划的思考,近50年过去了,仍对今天的科学发展有所启发。本文授权选自他1974年出版的文集《细胞生命的礼赞:一个生物学观察者的手记》(The Lives of a Cell: Notes of a Biology Watcher)。

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《细胞生命的礼赞:一个生物学观察者的手记》(中信出版集团,2020年7月)

撰文 | 刘易斯·托马斯

翻译 | 苏静静

人们普遍承认,生物学的研究进展绝对是成绩斐然的。仅在过去的十年,生物学就贡献了大量全新的发现,不远的将来还有更多要被发掘。显然,生物学革命方兴未艾。而对同一时期医学的进展,公众的态度却是有所保留的,甚至是大打折扣,忧喜参半。新知识层出不穷,但有些疾病依然无法被攻克,既没有让人满意的解释,也没有令人满意的治疗手段。人们不免要问:既然生物学逾越了一个又一个山头,技术的进步使我们对每个生命过程都如数家珍,那为什么新的神奇药物的发现会如此落后呢?

将我们从事的科学冠之以一个包容性的名称——“生物医学”,以彰显大家同属一个研究领域,有福同享、有难同当,然而却似乎没有什么帮助。比如,分子生物学的发展与肺癌的治疗手段之间仍然存在着明显的不对称。我们还不如直面这样的现实:基础科学的研究进程和应用新知识解决实际问题之间有着相当明显的差距。这需要解释。

由于这个问题直接影响到国家的科学政策,如今已成为众说纷纭的热点问题。华盛顿方面经常会把医学应用科学的发展迟缓归咎于缺乏系统规划。据称,若是在新的管理体制下,从商业的角度出发,会更加重视实际应用的发明,这样我们就能更快速、更经济地实现我们的目标,以赢取分红。这就是所谓的“确定靶向”。我们需要更多靶向研究、更多任务导向的科学基础研究的投入可能得大大减少。据说,这正是时下的趋势。

这种观点的问题在于,它默认生物学和医学已经建立了庞大的可用信息库,而且这些信息又是相关的,然而真实情况远非如此。实际上,生物医学还远没有达到普遍适用于疾病机理的阶段。在某些方面,生物学和20世纪初的物理学差不多,尽管蓬勃发展,迈入了新的天地,但工程学并没有配套跟上。一门匹配的应用科学很可能正要破土而出,但不得不说,目前我们还没有这样的学科。政策决定者正面临一个重要的问题:应该让这门科学顺其自然地成长呢,还是通过管理和金钱的影响力来扶植它?

这是有风险的。我们可能是在自找新的老麻烦。在过去的一千年,医学行业自诞生以来就一直深陷在一个陷阱中。自人猿相揖而别,我们就一直痴迷于凡事都要试一把,枉顾希望多么渺茫,成功的概率有多低,单凭经验或者一腔热血,结果一次又一次地证明,这条路根本行不通。放血术、拔罐疗法和通便催吐便是由来已久的写照,近期让人难堪的例子还有更多。直到现在,我们还深受一些技术替代品的困扰。毫无疑问,在这种事上我们的动机是好的:所有人都迫切地希望尽快成为应用科学家,可能的话,最好明早一觉醒来就能成。

然而,这需要一些努力。大家都忘了,要使真正重要的应用技术变得实用,需要付出长时间的艰苦努力。当代西方医学的伟大成就当属控制和预防细菌感染的技术,但它并不是随着青霉素和磺胺类药的出现就从天而降,直接摆在我们眼前的。该技术始于19世纪末,经过数十年艰苦卓绝的研究,人们才攻克了肺炎、猩红热、脑膜炎以及其他一些疾病。一代又一代充满热忱和想象力的研究者殚精竭虑,一生都致力于研究这些问题。所谓现代医学始自抗生素时代的说法,实则忽视了在此之前浩如烟海的基础研究。

尽管心情难免不安,但我们还是要面对这样的现实:我们对一些不治之症(如精神分裂症、癌症或脑卒中等)的了解程度,与1875年时我们对传染病的了解程度差不多,都是还没有摸到关键信息的边儿。我们距离真正解决问题尚有很长的路要走,需要经过漫长的岁月,付出更多辛苦的努力才行。如果前景果真如此或基本如此,对于任何加速进程的方法,都必须给予开放的胸怀和谨慎的考察。

显然,全国规模的长期规划和组织至关重要。我们对此毫不陌生。实际上,二十多年来,我们一直经由美国国家卫生研究院参加全国性的联合攻关。今天的问题是:它的规划是否重点突出,组织是否足够严密?我们是否需要一个新的科研管理体制,将所有的目标都清楚地展示出来,以便做相应的安排?

这样做看起来有条不紊,让人放心,也的确有一些重要的疾病已被颇有效率地攻克了,这说明,直接的、正面的攻势的确奏效。脊髓灰质炎就是最引人注目的例子。一旦(由基础研究)了解到有三类抗原型病毒存在,而它们可以通过组织培养大量生长,就可以确定能做成一种疫苗。这并不是说这项研究很容易,也不是说不需要从前研究中的严谨性和复杂性,只是说,这是能办到的。只要以精湛完美的技术进行试验,疫苗的研发便不成问题。这个例子雄辩地示范了如何组织应用科学。因此,如果应用科学无法成功,那才令人惊讶呢!

这正是应用科学区别于基础科学的地方,那就是这层惊讶的存在。科学家被组织起来,应用已有的知识,确立目标,制造某种有用的产品时,从一开始就需要有十足的把握。制订实验方案的所有事实基础,都必须是可靠的,容不得丝毫含糊。挑战在于如何制订工作计划,如何组织工作人员,保证计划能够如期实现。为此,科学家需要确立核心权威,制订周密的时间表,以速度和质量为指标的奖励办法。但是,对于科学家来说,最重要的是首先得有清楚明白的基本事实,而这些只能来自基础研究,别无其他来源。

基础科学的情况则恰好相反,一开始需要的就是高度的不确定性,否则就无法称之为重要问题了。开始时只有一些不完整的事实,其特点就是模糊不清、模棱两可,通常是在不相干的点滴信息之间发现相关性。科学家必须基于概率,甚至极低的可能性,来制订实验计划。如果实验结果完全符合预期,当然是好事;但只有同时使你感到吃惊,那才称得上是重大发现。你可以用吃惊的程度来评价工作的质量。令人感到惊讶的,可能是结果竟然不出所料(在有些研究领域中,百分之一的成功率就被认为是很高的),抑或,预言全错了,出现了根本没想到的结果,问题完全改观,要求制订新的研究方案。不管出现哪种结果,你都成功了。

凭直觉我认为,若按照当下的分类法,清点我们主要的疾病问题,将发现有确凿答案的问题寥寥无几。这不失为一个好主意:一些委员会针对疾病为导向的研究制订长远计划,把这些问题从其他所有问题中辨认并分离出来,在这方面,运筹学的方法将是极其有用的。关于哪些问题有把握,哪些问题没有把握,专家们定有许多争论;或许可把争论的激烈程度和持续时间作为把握其大小的尺度。不管怎样,一旦就一些适于研究的问题达成一致,就可以运用应用科学的系统方法来解决。

不过,凭直觉我认为,生物医学领域有待进行的重要研究,绝大部分属基础科学一类。大量有趣的事实与我们的主要疾病有关,还有更多的信息从生物学的各个方面不断传来。新的大量的知识尚不明朗、不完整,缺乏切实的关键线索,像一条弯曲的小巷,每个拐角处的路标无不令人困惑,遍布死胡同。整个领域充满了迷人的观念,无数具有不可抗拒诱惑力的试验,各种各样的新路子,条条通往问题的迷宫,但每一步都是不可预测的,其结果都是不确定的。这是一个令人费解的季节,也是出成果的黄金时节。

我不知道你如何为这类活动制订可以按部就班去执行的计划,不过我想,纵观近百年乱糟糟的记录,你可以发现一些东西。不管怎样,得营造一种气氛,即犯错误的不安感是研究者的正常态度。应该理所当然地认为,成功的唯一途径,就是摆脱束缚,驰骋想象。特别要大胆承认,有些是可能性极低,甚至几乎是不可能的,但同时又是真实的。

要了解研究工作的进展,你不妨到走廊里听听科研人员的谈话。如果你听见有人说完话后再喊一声:“不可能!”然后是一阵朗声大笑,那么,你就知道,某人井井有条的研究计划正在顺利进行。

本文原标题为《科学的规划》。

作者简介:

刘易斯·托马斯:1913年出生于纽约皇后区法拉盛,15岁考入普林斯顿大学,后转向医学学习。1933年,他考入哈佛医学院,此后一直从事医学研究。先后成为纽约大学医学院院长和耶鲁医学院院长。1961年,托马斯被选为美国艺术与科学研究院院士,1971 年被选为美国科学院院士。1973 年,托马斯应邀出任国际著名癌症研究中心——纽约市纪念斯隆-凯特琳癌症中心院长。1971年,《新英格兰医学杂志》编辑邀请他每月为杂志写一篇随笔,没有稿酬,也不会修改他的作品。29篇科普随笔最后成书,书名《细胞生命的礼赞》取自他的第一篇随笔标题。

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