那些“跑偏”了的生物研究，卻驚艷了世界

2016年10月21日訊 搞科研有時(shí)候就好像拍電影，你作為導(dǎo)演（實(shí)驗(yàn)狗），穿上馬甲（白大褂），敲定了劇本（實(shí)驗(yàn)方案），找好了各路演員（實(shí)驗(yàn)試劑、儀器、打雜的師弟……），來到片場(chǎng)（實(shí)驗(yàn)室），一聲令下電影開拍?。▽?shí)驗(yàn)開動(dòng)?。?，就等著票房大賣（問鼎SCI）了。

這時(shí)候突然出現(xiàn)個(gè)別"演員"（過期的實(shí)驗(yàn)試劑、破爛的儀器、欠揍的師弟……）不按劇本走，導(dǎo)致"故事結(jié)局"面目全非，想來一定是件很令人崩潰的事。

但是！讓我們鼓掌歡迎這個(gè)"但是"！科學(xué)界的這種意外有時(shí)候卻可能帶來一些更大的驚喜，假如你人品夠好完全有可能扭轉(zhuǎn)劇情，變壞事為好事?？茖W(xué)史上由意外導(dǎo)致的重大發(fā)現(xiàn)屢見不鮮，且聽谷君為你一一道來。

順鉑：殺菌太簡(jiǎn)單，不如抗癌吧

20世紀(jì)60年代，密歇根州立大學(xué)生物物理教授巴尼特·羅森伯格（ Barnett Rosenberg）正在研究電場(chǎng)對(duì)于細(xì)菌分裂的影響，以求達(dá)到為醫(yī)療器具消毒和食品保存的目的。他精心選擇了常見的污染源大腸桿菌作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，又選用了被認(rèn)為具有化學(xué)惰性的鉑線（沒錯(cuò)，就是那個(gè)貴的要死你對(duì)象又喜歡得要死的鉑金?。┳鳛殡姌O，實(shí)驗(yàn)就這么按部就班地展開了。

羅森伯格發(fā)現(xiàn)，起初細(xì)菌在培養(yǎng)液中快速地繁殖起來，液體變得渾濁。但在開始通電兩小時(shí)后培養(yǎng)液又變得清澈了。在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)是大腸桿菌停止了生長(zhǎng)和分裂?？雌饋硭?電場(chǎng)能抑制細(xì)菌"這項(xiàng)假設(shè)真的成立了。

然而后續(xù)的實(shí)驗(yàn)卻令人困惑，其他金屬材料的電極都不會(huì)產(chǎn)生抑制細(xì)菌的效果，只有鉑電極能做到這一點(diǎn)。羅森伯格開始意識(shí)到，這是電極材料釋放出的金屬離子產(chǎn)生了作用。

羅森伯格認(rèn)為這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可能對(duì)治療癌癥有幫助，于是把他的發(fā)現(xiàn)報(bào)告給了癌癥研究所。受到啟發(fā)的癌癥研究者們后來發(fā)現(xiàn)鉑能夠阻止細(xì)胞分裂，因此各種鉑化合物對(duì)于晚期腫瘤都有著很好的療效。

經(jīng)過研究者們多年的不懈努力，解決其毒副作用，順鉑（一種順式化學(xué)構(gòu)型的鉑鹽）于1978年先在加拿大上市，然后是美國，后來迅速推廣到全世界。順鉑在治療卵巢癌、睪丸癌、膀胱癌、肺癌、宮頸癌、頭頸部惡性腫瘤以及食管癌、兒科腫瘤方面都取得了出色的表現(xiàn)。

藍(lán)色小藥丸：我治不了心臟，但別的我能治，你懂的

1977年，一位來自米國的科學(xué)家弗里德·穆拉德發(fā)現(xiàn)，硝酸甘油進(jìn)入體內(nèi)后，與機(jī)體發(fā)生反應(yīng)，可產(chǎn)生一種被稱作一氧化氮（NO）的分子信號(hào)物質(zhì)，能促使心血管擴(kuò)張，起到幫助控制血壓、治療心臟病的作用。這項(xiàng)成果揭開了困擾科學(xué)界上百年的硝酸甘油治療心臟病原理之迷。

基于這項(xiàng)研究，輝瑞在英國三明治分公司的一群科學(xué)家展開了對(duì)一種新型心臟病藥物的研究。經(jīng)過5年的不懈努力，這群科學(xué)家們終于得到了一種理想的化合物西地那非，它能抑制cGMP（能引起血管擴(kuò)張）的酶促水解，防止一氧化氮引起的細(xì)胞內(nèi)cGMP信號(hào)的迅速消失。預(yù)期它能起到維持血管平滑肌細(xì)胞舒張，增加血流量的良好功效。

然而當(dāng)進(jìn)入到臨床實(shí)驗(yàn)階段，局面卻發(fā)生了180度大轉(zhuǎn)彎。西地那非在藥物動(dòng)力學(xué)方面的測(cè)試，包括血壓，心率，前臂血流量，靜脈應(yīng)變性和心輸出量變化的數(shù)據(jù)很讓人沮喪。

按理說實(shí)驗(yàn)走到這一步基本可以宣告失敗了，然而這時(shí)卻有許多病人暗戳戳地把藥丸藏了起來。原來，接受臨床實(shí)驗(yàn)的男性病人幾乎全部出現(xiàn)了勃起現(xiàn)象……

導(dǎo)演……啊不對(duì)是研究者們這才發(fā)現(xiàn)，原來NO在陰莖勃起中也是一個(gè)至關(guān)重要的角色。對(duì)不舉的男士而言，勃起功能障礙可能是因?yàn)樾源碳ぴ陉幥o神經(jīng)中釋放的NO不夠，所以cGMP的水平不足以使陰莖血管肌肉放松，而這些肌肉控制用來給陰莖勃起小室充血的血管的收縮。當(dāng)這些肌肉放松后，血管充分舒張，血液填充到那些勃起小室中，引起陰莖勃起。

商機(jī)不容放過。1998年，輝瑞正式推出了這種藍(lán)色小藥丸，也就是VIAGRA。于是20世紀(jì)科學(xué)史上少了一種治療心臟病的藥物，多了一種提升男性"幸福"感的奇藥。值得一提的是，同年，這種藥物的奠基人弗里德·穆拉德因?yàn)橐谎趸δ艿难芯揩@得了諾貝爾獎(jiǎng)。

PS： 然鵝弗里德·穆拉德本人對(duì)"VIAGRA之父"這個(gè)稱號(hào)十分抗拒，他傲嬌地表示："VIAGRA這種藥物，對(duì)科學(xué)來說并不重要。我的發(fā)現(xiàn)對(duì)于中風(fēng)、肺發(fā)育不全的新生兒尤其是早產(chǎn)兒的意義，要比VIAGRA更重要。"看來實(shí)驗(yàn)中的"意外收獲"并不是所有科學(xué)家都能笑納的……

維生素b1：腳氣病真不關(guān)細(xì)菌的事……

19世紀(jì)末，法國的微生物學(xué)家路易·巴斯德告訴世界，疾病是由病菌引發(fā)的，醫(yī)生紛紛都在尋找疾病背后的對(duì)應(yīng)病菌，一時(shí)成為學(xué)術(shù)圈最炙手可熱的話題。

腳氣病就是其中一種被醫(yī)生瞄準(zhǔn)的疾病，當(dāng)時(shí)許多醫(yī)生認(rèn)為腳氣病是由某種細(xì)菌引起的，于是紛紛展開了對(duì)這種細(xì)菌的搜索工作。

研究者們讓兔子、猴子、雞等小動(dòng)物接觸患腳氣病的動(dòng)物的血液和尿液，結(jié)果兔子和猴子安然無恙，雞卻患病了。并且無論接觸了病源的實(shí)驗(yàn)組還是沒接觸的對(duì)照組，都患上了腳氣病。研究的負(fù)責(zé)人克里斯蒂安·艾克曼這時(shí)才發(fā)現(xiàn)，奧妙在雞的食物中--喂食精白米的雞都患上了腳氣病，而喂食糙米的雞則不得病。

時(shí)間過去了幾年，1901年，后來接替艾克曼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的赫里特·格林斯發(fā)現(xiàn)腳氣病是因?yàn)轱嬍持腥狈δ撤N物質(zhì)導(dǎo)致的，而糙米攜帶的谷殼中存在這種物質(zhì)。

又過了幾十年，到了1936年，化學(xué)家羅伯特·R·威廉姆斯終于成功合成了硫胺素，也就是維生素B1。時(shí)過境遷，此時(shí)維生素C及維生素B2早已被合成出來，人們也都意識(shí)到除了病原菌，維生素缺乏也會(huì)導(dǎo)致疾病的發(fā)生。

"操作失誤"催生的生物大分子質(zhì)譜分析法

現(xiàn)在我們都知道田中耕一是2002諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者，紅極一時(shí)的科學(xué)家。然而追溯到生物大分子質(zhì)譜分析法這項(xiàng)成果誕生的當(dāng)年，田中耕一可是一名地地道道的小職員。和你我一樣，拿著微薄的薪水，每天任勞任怨朝九晚五。

有一天，田中所在的公司指派他去操作一項(xiàng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定生物大分子的質(zhì)量。要知道，田中是一枚標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)渣，有著多門功課不及格的黑歷史。他的化學(xué)素養(yǎng)也還停留在中學(xué)階段。雖然知道難以勝任，但為了生活，田中還是硬著頭皮進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室。

當(dāng)時(shí)的理論認(rèn)為蛋白質(zhì)大分子不大可能被離子化，用激光電離的方法測(cè)量分子量，最多只能測(cè)定分子量在1000左右的化合物。然而學(xué)渣怎么會(huì)知道這些高級(jí)的知識(shí)呢，田中依然用激光來轟擊大分子。實(shí)驗(yàn)過程中，由于緊張不小心把甘油滴進(jìn)了鈷試劑中。本著勤儉節(jié)約的精神，他用混進(jìn)了甘油的試劑繼續(xù)進(jìn)行了后續(xù)操作，沒想到，竟然歪打正著，一舉分離出了分子量超過10000的化合物。

在隨后的這些年里，田中根據(jù)自己的想法設(shè)計(jì)了分析儀器，連同分析方法一起申請(qǐng)了專利。2002年，憑借這項(xiàng)研究獲得了當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

后來在接受記者采訪時(shí)，田中表示，使他將研究堅(jiān)持下來的原因，正是他當(dāng)時(shí)對(duì)化學(xué)、生物化學(xué)理論的無知……

谷君：大神在失敗中發(fā)現(xiàn)新的靈感，我等鼠輩在失敗中一蹶不振。這些故事告訴我們，實(shí)驗(yàn)搞砸了，先別急著砸桌子摔瓶子。勤思考多分析，說不定下一個(gè)驚世駭俗的發(fā)現(xiàn)就藏在你面前這堆辣雞里面呢--

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