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科学家为什么要研究苍蝇?

小嗨1个月前 (03-07)奇趣事65

苍蝇存在于这个世界的意义是什么?

作者 / 返朴

作者:吴建永,美国乔治城大学神经科学系教授

现代的科学研究高度专业化,往往只有少数人知道其价值,而外行往往会觉得愚蠢甚至可笑。但是,在国会听证的时候科学家绝对不能说「你外行,你愚蠢」之类贬低官员的话。美国崇尚反精英精神,一切事情都要翻译成大白话。如果你要倚仗专业知识鄙视白丁,肯定会有惨痛经历。

科学家为什么要研究苍蝇?这个问题本是充满好奇心的小学生常问的,但在美国经济不好的时候,政治家也经常会问。他们的潜台词其实不怀好意:「我们国家每年要欠那么多债务,可是你们科学家还要随着性子乱玩,把钱浪费在那些无意义的研究课题上。所以我们一定要削减科研经费!」

政治人物关于研究苍蝇的发言,最有名的是 2008 年美国副总统候选人莎拉·佩林的讲话,场合是她第一次在公众面前阐述她的施政纲领。她列举了一大堆政府浪费的例子后说:「你们可能听说过不少政治宠物项目,好多完全没有意义。而且花这些钱对国民根本没啥益处。比如,把钱送到法国巴黎去研究果蝇。真的,我没开玩笑!」【1】她说得很有艺术渲染性,台下几千听众群情激愤,恨不得让那些乱花纳税人钱的科学家马上全都失业。

图 1 莎拉·佩林在群众大会上

2014 年,另一位美国共和党大佬兰德·鲍尔(Rand Paul)也曾在群众集会上极力批评美国的科研政策。在挑动起民众情绪之后,他像说相声那样抖出一串赢得满堂喝彩的「包袱」:「你们知道国家健康研究院(NIH)拿你们的税钱做什么研究吗?他们花 93 万美元研究雄性果蝇是否更喜欢年轻的雌蝇;花 11.7 万美元来发现大多数猴子都是右利手;花 240 万美元来开发『花式安全套』(origami condom)!」【2】

美国政治家常常喜欢在群众大会上煽情,利用群众的情绪来兜售自己的施政纲领。煽情需要不严肃,而拿科学家开涮本也是美国民众的一种娱乐。所以批判科学家并不值得大惊小怪。但是,对科学研究的批评也有要命的时候。比如国会每年批准年度开支之前要开一系列听证会,以评估每项花销是否合适。这时有些参议员就会向国家健康研究院和国家科学基金委(NSF)调看科学家们的基金申请书,以便找到乱花钱的例子作为他们砍科研经费的依据。每每遇到这种情况,NIH 和 NSF 的官员就要十分小心,提醒每个申请项目的科学家,写研究意义的时候下点功夫,别让国会抓住把柄导致项目被砍。

现代科研项目的设计高度专业化,往往只有少数人知道其价值,而外行一看往往会觉得愚蠢甚至可笑。但是,在国会听证的时候科学家绝对不能说「你外行,你愚蠢」这类贬低官员的话。美国崇尚反精英精神,一切事情都要翻译成大白话,让那些小学都没毕业,算 3+2 等于几都需要按计算器的广大民众明白才能通过。这时候你要是倚仗专业知识来鄙视白丁,肯定会有惨痛经历。在大白话的文化底蕴下,就连耶鲁毕业的精英总统候选人也要在人前装傻,说话前言不搭后语地来迎合民众。

国会听证的文化基本也是如此。美国社交网站脸书曾因泄露大量用户隐私引起公愤。国会把脸书总裁扎克伯格拘来拷问,全世界人民在电视上看了直播。有些议员的问题让人哭笑不得,让世界人民跌破眼镜。一位议员竟问小扎:「既然你们的用户都是免费的,那你们靠啥赚钱?」小扎来前也许经过律师调教,一改放荡不羁的风格,毕恭毕敬地答道:「回大人,我们卖广告。」但他说完还是忍不住抿嘴笑了一下【3】。听证会结束后,脸书的股票应声大涨。

当然,科学问题要用大白话解释清楚还是很重要的,连爱因斯坦都说过:「你的研究课题如果不能讲给进屋来倒纸篓的阿姨听懂,就说明你自己也不全懂。」

而实际上,用大白话在国会听证会上讲清科学家为什么要研究果蝇还是有难度的。在一次国会内部听证前,一位高级项目官员十分紧张,生怕议员追问。虽然他多年来主持过关于果蝇的几百个研究项目,可哪位大人真要较起真儿来,很多东西他也说不清楚,现场卡住就坏了。

关键时刻,他的一位实习助理出现了。这位实习助理叫克里斯多福·麦克班(Christof MacBain),学术生涯崎岖辗转。他早期研究海兔【4】,虽然也是诺贝尔奖级的课题,可还是因经费紧张丢了工作。后来他辗转去过好几个实验室,所以也做过几年果蝇研究。最后老兄都四十好几了,眼看博士后十几年找不到终身教职,就想到国家自然基金委来,混个闲差了此残生。

美国科学家都知道,最幸福压力最小的科学工作就是在 NIH 或 NSF 里当个项目官员。干这种工作,虽然耳边还是天天听别人不懂的术语,开国际会议还是被很多人簇拥,每天还是要读文献,掌握领域新动向,但却再没有科学家要承受的压力。美国十几年来研究经费一直僧多粥少,每次基金要放榜的前几天,科学家们都特别紧张,但项目官员面对白炽化的竞争却很轻松,只要冷眼看看热闹就行了。

既然这么幸福,有几年 NIH 招项目官员的时候竞争就很激烈,我身边就有放弃终身正教授职位去的。在这种高手如林的情况下,麦克班这样的小萝卜头就只能靠卖力表现博取上位,所以在为主任准备答辩材料时特别卖力。

老主任看麦克班年轻机灵,科学知识也远比那些干了一辈子官员的人强,就主张让他上听证会。可办公室里不少同僚反对,说克里斯刚来,连基金委的政策都没搞清就上场也太仓促了。「孔夫子讲过,『嘴上没毛,办事不牢』嘛!」【5】可是老主任却一直坚持,他在组会上说:「我已经老了,两年以来做过四次化疗,再也经不起压力了。我们需要克里斯这样的年轻人接过火炬。」为了让麦克班上场,老主任还特意给他弄了一个「主任特殊助理」的头衔。

进听证会会场之前,老主任亲自给麦克班紧紧领带,低声嘱咐道:「你要是一时语塞,可以整整西服,把中间的扣子系上,这样一方面表示尊重提问者,一方面给自己几秒时间清理一下头脑。」可是麦克班却没那么紧张,他当博士后的时候经常去附近中小学讲科学,自信能三言两语就把复杂的科学原理讲清楚。

可是听证会一开始他还是愣了一下,台上坐着几位只在电视上看过的两党大佬,座位旁边一个个海碗大的电视镜头对准了自己,有的上面红灯已经开始闪耀,麦克班知道这是 CSPAN 电台正在直播【6】,世界范围内关心美国研究经费的人都可以即时观看。

图 2 议会听证的场面,这是脸书总裁扎克伯格的听证会(图文只有一丢丢关联,帮助读者脑补麦克班看到那么多镜头时的紧张)。

有几秒钟,麦克班脑子里断片儿了,把单位律师写的证人开场白背得磕磕巴巴,还漏了几个关键词,旁边记录的书记员提醒后才补上。可是台上几位大佬却并没计较,他们天天开听证会这种证人紧张的事见多了,那场景有点像在看阿 Q 被砍头之前画圆圈。

等麦克班背完开场白,中间那位参议员和蔼地笑笑说:「孩子(Son)别紧张,只要告诉我们科学家为什么要研究苍蝇就好了。你知道我们国家欠了那么多债,都要背在你们和你们孩子的头上了,为啥我们科学家不能为国家想想,别玩那果蝇,做点和人类健康直接有关的项目呢?」一句话说得周围几位议员和后面听众席里的听众都在点头。

麦克班定定神,说:「参议员,对不起,我昨天晚上一夜没睡好,脑子有点糊涂。」参议员笑笑回道:「没关系,我也没睡好,脑子很糊涂,所以求你尽量讲得简单直白,让我们这些为国债睡不好觉的普通人能听懂好吗?」

麦克班笑笑,说道:「参议员,您知道人为什么会失眠吗?科学研究发现入睡和维持睡眠需要两个重要因素,一个叫『睡眠压力』,就是人在连续清醒多个小时后就会困。另一个因素叫『生物钟』,就是昼夜节律,人在天亮时精神天黑时会困。两个因素结合在一起人才能进入睡眠。生物钟是由基因来控制的,而最重要的基因,就是通过研究果蝇发现的。」

没等参议员接口,麦克班却像机关枪一样哒哒哒地发挥起来了:「由于遗传多样性(diversity),种群里不同个体的生物钟会有的走得过快有的过慢。如果你的生物钟过快或者过慢,就会处于一种天天都在倒时差的状态,长期睡不好觉。」一时间会场突然安静了,空气里好像回响着一个无声的「哦」。

老主任一下松了一口气,心想这小子不错,才两分钟就打胜了,简直就是「子曰」过的「温酒斩华雄」嘛!

左手边那个议员好像回过神来了,说:「哇,很有意思。但是你说人、猫、狗需要睡觉我信,而果蝇那玩意儿,芝麻大的东西,谁知道它睡觉不睡觉?而用它研究睡觉有什么好处,为啥不直接研究人的睡眠呢?」

麦克班一看进入科普环节了,就放慢语气一字一顿地说:「大人(your respectable),您问了两个问题,容我一个一个回答。」

「果蝇睡觉虽然不像人睡觉那样明显,但我们可以通过它的活动来推论它是否在睡觉。您说得对,果蝇只有芝麻那么大,所以我们可以把一只果蝇放在一个圆珠笔芯那么细的玻璃管子里,同时放一块米粒大的烂苹果,它就可以在里面幸福地住上半辈子(15 天左右)。玻璃管是透明的,我们可以透过管壁来监视它是否活动,这样就可以发现果蝇会在一段时间内活动明显减少,另一段时间明显增多,这活动一多一少的循环周期正好是 24 小时,和人的生物钟节律是一样的。通过观察很多只果蝇,我们就能找到生物节律异常的个体,比如有的果蝇 19 小时一个周期,另一些 29 小时一个周期,而这些昼夜节律的异常是由一个基因的突变而产生的。」

科普完第一个问题,麦克班继续滔滔不绝:「回答您的第二个问题,为啥不直接研究人类?因为果蝇很小,一个桌子上能养上百万只,这样就能同时观察研究很多个体。如果要直接研究人类被试来研究基因多样性,往往需要抽几万几十万个人的血液来进行分析,这就需要上百研究者和几年时间。从果蝇上发现的基因突变可以很快用到人类基因的检测,因为果蝇 95% 的基因在人类里有与之对应的基因。参议员您想想,用这种先果蝇、后人类的策略,是不是可以节约很多时间,节省很多纳税人的钱?」

实际上,果蝇是科学家非常喜欢的动物模型,到 2017 年,研究果蝇的工作已经得了八次诺贝尔奖了。2017 年那次得奖的工作,就是前面提到的生物昼夜节律的发现。而得奖的杰夫 ·霍尔,得奖前多年来一直很坎坷,经常得不到研究基金。最后他在科研的黄金年龄离开, 到缅因州的一个小镇当个退休老头【7】。诺奖委员会开奖的时候几乎找不到他了。

后来呢?老主任萌萌地笑了。国会不但全员通过 NSF 的预算,还给睡眠基础研究加了个专款特案。三个月后,麦克班不但顺利通过实习期,而且还把「主任特殊助理」这个假头衔变成了「助理主任」这个真职位,从此过上了美国中年科学家最幸福、最没压力的幸福生活。这不,昨天他还到我家门口,放下几根自家菜地里收的美国西葫芦【8】。

(注:故事纯属虚构,如有雷同,可喜可贺。)

后 记

细心的读者可能会注意到,文章里一会儿是苍蝇,一会儿是果蝇,到底怎么回事?其实,英语口语里通常并不分苍蝇还是果蝇,都是 flies。中文里的「苍蝇」,英文里叫家蝇(house fly),个头大些,以人畜粪便、食物和腐烂有机物为食,到处传播疾病;而果蝇(fruit fly),顾名思义和果子有关,它们大多数喜欢吃有发酵味道的果实和植物,体重只有普通家蝇的 1/10。口语里不区分二者,是因为口语是活的,经常会变化。而生物分类则希望千秋万代都不变,所以正式的名称必须用已经死去多年的拉丁文。

一个生物的分类要用域、界、门、纲、目、科、属、种八大分类等级来标示。比如,果蝇和苍蝇都属于真核动物域,动物界,节肢动物门,六足亚门,昆虫纲,新翅亚纲,双翅目,短角亚目。亚目之下,果蝇和家蝇分开,果蝇是果蝇科,果蝇亚科,而亚科还下有 75 个属,4000 多种。文中提及用于科学研究的果蝇只是四千种中的一种,学名叫 Drosophila melanogaster。而苍蝇则是短角亚目,家蝇下目,家蝇总科,下包括 77 个科、137 个亚科。由此可见,苍蝇和果蝇的差别是一言难尽的。

左:家蝇;右:果蝇 (来源:wikepidia)注意,两张照片不是同样比例,家蝇身体长度大约是果蝇的三倍左右。

参考文献

1. 佩林讲话的原文是 "You've heard about some of these pet projects, they really don't make a whole lot of sense and sometimes these dollars go to projects that have little or nothing to do with the public good. Things like fruit fly research in Paris, France. I kid you not."

2. 鲍尔参议员原话的录像。

3. 扎克伯格回答这句话的视频。

4. 海兔(Aplysia californica)是一种海洋软体动物,因为神经系统简单而在 1960-80 年代广泛用于神经科学的模型动物。埃瑞克·坎代尔因为研究海兔得了诺贝尔奖。

5. 西方有些人说话常会引用中国智慧,以显示自己博学。而一般不知道出处的就会说是孔子讲的(Confucius Say)。

6. 这是直播国会听证的 CSPAN 电台的网站。

7. 关于杰夫·霍尔的故事。

8. 美国住宅社区的传统是把自家菜地吃不完的蔬菜放在邻居门口。美国西葫芦产量大,为此还有让邻居尝鲜的专门节日「National Zucchini Day」。


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