为什么诺贝尔生医奖颁给生理时钟研究值得我们注意?──《科学月刊》

文/林翰佐|铭传大学生物科技学系副教授,《科学月刊》总编辑。

2017 年诺贝尔生理暨医学奖项颁给了霍尔、罗斯巴希与杨三位教授,表彰他们在发现生物时钟控制之分子机转研究上所作的贡献。图/Pixabay

科学界的年度盛事,诺贝尔奖(Nobel prize)的得奖名单陆续的在10 月上旬公布。在生理暨医学奖项中,今年颁给了霍尔(Jeff­rey C. Hall)、罗斯巴希(Michael Rosbash)与杨(Michael W. Young)三位教授,表彰他们在发现生物时钟(circadian rhythm)控制之分子机转研究上所作的贡献。

虽说三位教授实至名归,但今年这个奖项的颁发还是令人玩味的。现今生物科技研究发展大多以临床应用等议题为显学,连本次的受奖人之一的霍尔都公开的抱怨,自己因得不到研究经费上的补助,在 10 年前已经不得已退出了科学研究的工作。显然的,诺贝尔奖遴选委员会继去年之后,再度提出有别于世俗的看法,以实际的行动将荣耀归诸于这个小众的基础领域研究。

《科学月刊》在每年 12 月号都会筹办诺贝尔奖专辑,邀请合适的专家撰文介绍当年得奖者研究上的具体内容,敬请各位读者期待。在本篇文章中,我更想谈谈的是,除却对科学实质内容的关注,非科学领域的社会大众更想知道的,或许是更形而上的问题;像诺贝尔奖这样受到关注的著名奖项,为何会对这样的小众研究青睐?

技术促进研究思维的转变

人类对于生命科学的理解,在近百年中呈现出相当大的变化。传统的生物学以观察为主,或许辅以一些实验来验证或否证自己的假设。在那个年代当中,生物学家必须运用想像力,透视着实验结果所代表的生物学意义(biological meaning),推出带有哲理想像的假说;像是遗传学之父孟德尔借由豌豆杂交试验,归纳出遗传学中著名的分离率与自由组合率,在全然不知 DNA 为何物的时空背景之下,抽象著去想像「基因」这样的概念。

遗传学之父孟德尔。图/

1950 年代以后的生命科学是截然不同的型态。DNA 双股螺旋构型的发现,分子生物技术的发展,到目前高通量(high through-put)实验技术,次世代基因定序技术(next generation sequencing)与电脑科技的相结合,使得研究趋势变得唯物至上;研究成就往往由一张张明确的实验数据所累积。现今的生命科学家比较少有机会,体会那个学术最高位阶荣衔当中冠名为 PhD(拉丁文:Philosophiae Doctor, 意即「哲学博士」,Doctor of Philosophy)所蕴含的哲学意义。不过在这样的转变之下,是否让科学活动进行的同时,在末端研究数据累积的竞逐之间,失去了更为有高度的、研究上的方向指引。更近一步的,这些研究的目的是什么?花著预算执行的科学实验背后所楬橥的生命现象与人类自省的反思又有些什么?随着生物科技重大的进展,这类深入性的讨论并未同步的发展与受到重视。

生命科学研究与经费

生命科学研究的另一项重大的转变发生于跟金钱方面密不可分的纠葛。环顾一世纪以前,生命科学的研究者大都以随手可取的材料进行实验。诺贝尔生理暨医学奖得主(1935 年)德国科学家斯培曼(Hans Spemann)在验证两生类胚胎灰月区(gray crescent)作用时将胚胎勒束所使用的,其实只是自己老婆大人的一根秀发。

随着科技技术的进步,对于实验结果的证据力也逐步的提高,这意味者需要投入更多的人力与财力,使得学术竞争从原本的知识竞赛,变成知识外加经济实力的竞赛。想要投入分子生物学领域的科学研究,都得先行掂量手头上能有多少的研究资源,科学不再是那么的理想至上,而会因所处环境的现实而有所妥协。

现代的分子生物学研究,光是建立实验室就已经是一笔相当高的支出。图/

在目前,一个基本的分子生物学实验室的建构大都需要 700~1000 万新台币的建置费用,这还不包括更高端的,像是流式细胞仪(flow cytometry)、共轭焦显微镜(confocal microscopy)等更为贵重的研究利器。除了仪器价格不斐之外,研究中所使用的材料也是相当的昂贵。像是培养细胞所使用的胎牛血清(fetal calf serum)仅 500 毫升一瓶要价达新台币 13000~15000 元,而想利用生物晶片(biochip)完整的说明一项议题,光在材料上的花费动则便在数百万元新台币。现代的生命科学研究者,往往需要汲汲营营的利用各种机会筹措研究资金,以维持实验室的运作,并确保自身的研究在技术水平上能得到世界顶尖杂志的青睐,研究上经费的门槛越来越高,大者恒大,唯有成为学术山头才能掌握有利的资源。

只为了了解生命现象的生物时钟研究

北京大学讲座教授饶毅博士在诺贝尔奖公布之后以「」为题为文,回顾了近 40 年来利用果蝇作为生物时钟的整个历史。说实话,即便到了现在,我们对于生物时钟存在的生物意义仍然所知有限,对于生物时钟的相关研究在未来的可能应用性了解也甚少。如果时空背景转移到现在,这样的研究恐怕更显乏人问津、曲高和寡。基于单纯的想要了解生命,生物时钟的研究先驱们投入相当的心力从事具有史诗规模的海选活动,尝试着进行着仅具有百万分之一机会(其实当时应该不了解机率有那样的低)来找寻生物时钟异常的果蝇株,这种不流世俗、勇于求真,也许才是科学之所以得以跨越时代,留于青史的真正精神。

诺贝尔奖的意义

诺贝尔奖是依据瑞典化学家诺贝尔的遗嘱,在1901 年起开始颁发的奖项。奖金的来源是来自其遗产中的 3100 万瑞典克郎成立基金会,运用其做为基金会运作及奖项奖金之用。诺贝尔奖的奖金或许并没有想像中的高,近几年平均各类奖项的金额约在新台币 3300 万元左右,若多人共同获得则需均分其奖金。以今年生理暨医学奖的得主为例,平均一人大约获得约 1100 万新台币。

历经百余年的诺贝尔奖其实在过程也风风雨雨,有些奖项的提名过程就充满了争议,有些得奖人事后充满争议性的发言也使这个奖项蒙尘。例如华生博士(James D. Watson);DNA 双股螺旋构型的发现者之一的一段插曲。在 2007 年,年逾 79 岁高龄的他发表一连串公开针对人种及女性的不当发言,使得这位当代大师离开了工作一辈子的冷泉港实验室,人气急剧下坠。在 2014 年华生拿出他的诺贝尔奖金牌交由专业拍卖公司进行拍卖,并将部分所得捐赠学术单位以挽回名声。部分学者也批评得奖者不得为三人以上的规定,现今的科学研究多半为群体合作产生的结果,现行的规定难免有所遗珠。

1962 年诺贝尔医学奖得主之一的华生(James Watson)。source:wikimedia

年逾 79 岁高龄的华生发表一连串公开针对人种及女性的不当发言,使得这位当代大师离开了工作一辈子的冷泉港实验室,人气急剧下坠。

即便诺贝尔奖本身的不完美。但在学术上,我认为诺贝尔奖的评审单位仍能善尽职守的,以长远的眼光来看待科学发展与人类之间的关联性,并以此启发后辈对学术活动的认知。有人批评诺贝尔奖的颁发是一种变相的「英雄主义」,它的确是,但唯有英雄,才能鼓舞人心,鼓励我们在这从善如流的世界上做些不一样,突破性的选择。

本文选自《科学月刊》2017年11月号

 

 

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