COVID 疫苗的开发突显了 21 世纪科学的独创性。在短短几个月内,研究人员就确定了冠状病毒的刺突蛋白,弄清了如何激发免疫反应,并生产出用于试验的候选疫苗。这种疫苗,以其多种形式,被誉为科学史上最伟大的成就之一。
但是,当我们庆祝靶向分子生物学的力量时,我们也应该继续尊重科学发现最重要的支柱之一: serendipity(意外发现)。
几个世纪以来,机遇激发了医学和科学领域的创新。第一次世界大战期间,芥子气对部队的毒害导致了化学疗法的产生。1955 年,瑞士工程师乔治·德·梅斯特拉尔在遛狗后,从狗的毛皮和自己的衣服上扯下毛刺,并在显微镜下观察后,发明了尼龙搭扣。
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最重大的科学意外发现之一发生在 100 年前亚历山大·弗莱明位于伦敦普雷德街圣玛丽医院二楼的实验室里。那不是青霉素的发现,弗莱明因此于 1944 年被乔治六世国王授予爵位,并在次年获得诺贝尔奖。那是他对溶菌酶的识别,溶菌酶是一种攻击细菌细胞壁的酶。尽管起初未被充分重视,但弗莱明的发现被证明在免疫学领域具有里程碑意义——并使这位科学家能够认识到 1928 年掉入他实验室培养皿中的青霉菌霉菌的潜力。
溶菌酶的故事始于 1921 年底的一天,当时患有感冒的弗莱明即兴决定培养一份他的粘液样本。这位科学家这样做是有原因的:在第一次世界大战期间在皇家陆军医疗队服役时,他亲眼目睹了有毒感染的危险,并愿意测试任何可能被证明对它们有效的物质。尽管如此,粘液仍然是一个不太可能的标本,因为当时的细菌学家普遍认为人体无法产生天然防腐剂。弗莱明是一位不知疲倦且求知欲强的研究人员,对此并不确定。
在培养物制备几周后,弗莱明的学生 V.D. 艾利森注意到他的导师对培养皿中发生的事情感到惊叹。在几十年后发表的纪念文章中,艾利森描述了他所看到的:“培养皿的显著特点是,在鼻粘液团块附近没有细菌。” 艾利森写道,培养皿中更远处聚集的细菌看起来“半透明、玻璃状且毫无生气”。弗莱明一如既往地轻描淡写地说:“这很有趣。”
但这远不止于此。在随后的几周里,弗莱明和艾利森测试了其他体液,看看它们是否具有类似的抗菌作用。眼泪是显而易见的选择,但首先他们必须弄清楚如何制造供应。在洋葱失败后,科学家们转向了柠檬。当在眼前挤压柠檬皮时,柠檬皮会按需产生眼泪,这些眼泪被收集在玻璃吸管中并放入试管中进行研究。为了增加他们的储备,科学家们招募了实验室工作人员,他们忍受了这种折磨以获得奖励:每次贡献三分钱。
像粘液一样,眼泪也被证明富含溶菌酶,这激发了弗莱明扩大搜索范围的渴望。他检查了一系列其他人体分泌物,包括唾液、痰液、血清、精液、脓液和卵巢囊肿中的液体。所有这些都检测出溶菌酶呈阳性。它也出现在植物和动物组织中:萝卜、蛋白、兔子、狗和豚鼠。随着每一项发现,证据不断增加:活的有机体产生一种天生的对抗细菌的物质。
早期,弗莱明关于溶菌酶的发现(“溶菌”,因为它溶解某些微生物;“酶”,因为它被确定为一种酶)受到了冷淡的反应。在他 1921 年 12 月在医学研究俱乐部举行的首次演讲之后,没有人提出一个问题——艾利森写道,这是一个明确的信号,表明这项工作“被认为无关紧要”。最大的挑战是溶菌酶的效力仅限于对人类非致病的细菌;它对致命的庞然大物如葡萄球菌证明是无效的。科学家的演讲风格矜持而谦逊也无济于事。
尽管如此,弗莱明还是继续他的研究。他确信溶菌酶在免疫系统的机制方面有很多东西可以教,他很快就会发现溶菌酶培养板的出现将在青霉素的伪装下回归。1928 年 9 月 3 日,弗莱明从暑假回到实验室后,注意到了一些他以前见过的东西:一种抑制细菌生长的物质。他知道他需要注意。
在伦敦的亚历山大·弗莱明实验室博物馆,房间被保存得看起来就像弗莱明发现引发抗生素革命的霉菌的那一天一样。但馆长凯文·布朗特意首先向参观者介绍这位科学家鲜为人知的发现。布朗的参观从 1921 年开始,讲述了粘液、柠檬和眼泪的故事。“关于溶菌酶的重点是,它让弗莱明对青霉素产生了兴趣,”他说。“他总是说他作为科学家所做的最好的工作是在溶菌酶上完成的。”
站在 12 平方英尺的实验室里,人们可以想象弗莱明弯腰在他的工作台上,香烟标志性地从他的嘴唇上垂下来。这位科学家过去常常取笑艾利森,说他会在一天结束时清理他的桌子并丢弃他的培养皿和试管。弗莱明故意不整洁,因为他想看看是否会发生任何令人惊讶的事情。今天,他的一些原始培养皿仍然摆放在杂乱的工作空间中,沐浴着从窗户射进来的阳光——这是对这位科学家对意外发现的信念的美好提醒。
分子生物学很快就会,我们希望,将我们从大流行中拯救出来。但是,正如弗莱明多次证明的那样,专注于你的目标并不是前进的唯一途径。你可能需要把事情交给偶然,并漫步到未知领域。“人们有时会发现,”他曾说过一句名言,“人们没有在寻找的东西。”
这是一篇观点和分析文章。