- 中外经典生物学事件解析28例
- 邢树文
- 3522字
- 2020-08-29 14:53:31
一、权威是真理的最大敌人
——促胰液素的发现
科学事件
早在1850年,著名的法国实验生理学家克劳德·伯尔纳(Claude Bernard)就曾发现酸性食糜进入小肠会引起胰液分泌,但由于学术权威和传统思想作祟,这一发现在当时并没有引起相关学者的关注。1894年,俄国巴甫洛夫实验室的生理学家道林斯基(Dolinski)在实验中再次发现这一现象。
巴甫洛夫(Ivan P.Pavlov)被认为是现代消化生理学的奠基人,他对消化生理学的贡献是非常卓越的,我国著名生理学家王志钧院士对他给予高度评价,称他为“一个从圣坛请下来的人”。巴甫洛夫是一个真正的实验生理学家,他的伟大毋庸置疑。正像他自己所说的:“我是一个彻头彻尾的实验者,我的全部生活是由实验组成的。”19世纪末叶,他和他的研究团队积20多年的创造性工作,写成了《消化腺工作讲义》这部经典著作,获得了1904年诺贝尔生理学或医学奖,赢得了世界荣誉。
在这个时期,传统的神经论为主导思想,而这也是巴甫洛夫学派特别信仰的思想。他们认为,盐酸引起的胰腺分泌是一个反射。他们原先设想,迷走神经和内脏大神经都可能是这个反射的传出神经,因为在此之前,他们发现刺激这两组神经,都能引起胰腺分泌。1896年,巴甫洛夫的另一个学生帕皮尔斯基(Popielski)对上述现象的产生机制进行了分析。他发现,在切断双侧迷走神经、双侧内脏大神经以及毁损延髓后,这个反应仍然会出现。因此他设想,在胃的幽门部可能存在着一个胰液分泌的“外周反射中枢”。又过了几年,帕皮尔斯基发现,即使切除了太阳神经丛,毁坏脊髓以及切去胃的幽门部,盐酸溶液仍能引起胰液分泌。因此,帕皮尔斯基于1901年被迫修正了他过去的假设,认为这是一个局部短反射,其反射弧连接十二指肠黏膜和胰腺的腺泡细胞,通过位于胰腺外分泌组织中的神经节细胞而实现局部短反射。

小狗胰腺分泌实验
1901—1902年,法国学者Wertheimer也独自进行了同样的生理机制分析。他的实验是这样的:将相当于胃酸浓度的盐酸溶液注入狗的上段小肠,会引起狗的胰液分泌;而直接把盐酸溶液注入狗的血管里,进入其血液循环中,则不能引起胰液分泌;中等剂量的阿托品(能阻断副交感神经)也不能消除这个反应。Wertheimer还进行了更为关键的一步实验:他把实验狗的一段游离小肠袢的神经全部切除,只保留动脉和静脉与身体其他部分相连。在把盐酸溶液输入这段小肠袢后,仍能引起胰液分泌。但他仍然坚信这个反应是“局部分泌反射”,一个顽固的局部反射。他认为,小肠袢的神经是难以彻底切除干净的。
1902年,两位英国生理学家贝利斯(William M.Bayliss,1860—1924)和斯塔林(Ernest H.Starling,1866—1927)在研究小肠的局部运动反射时,看到了法国科学家Wertheimer新发表的一篇论文,Wertheimer在论文中提出:在小肠和胰腺之间存在一个顽固的局部反射。他们对这个结论的提出很感兴趣。随即他们用狗重复了Wertheimer的上述实验,证实了他的结果,即放置盐酸溶液于这段切除了神经的小肠袢后,的确仍然能够引起胰液分泌。但他们深信神经已完全切除,那么,怎样解释这个结果呢?他们大胆地跳出“神经反射”这个传统概念的框框,设想这可能是一个新的生理现象——“化学反射”;也就是说,在盐酸的作用下,小肠黏膜可能产生了一种化学物质,当它被吸收入血液后,随着血流被运送到胰腺,引起胰液分泌。为了证实上述设想,斯塔林立即把同一条狗的另一段空肠剪下来,刮下黏膜,加砂子和稀盐酸研碎,再把浸液中和、过滤,做成粗提取液,注射到同一条狗的静脉中去。结果引起了比前面切除神经的实验更明显的胰液分泌。这样,就完全证实了他们的设想。一个刺激胰液分泌的化学物质被发现了,这种物质后来被命名为促胰液素(secretin)。这是生理学史上一个伟大而神奇的发现!

贝利斯 W.M.
促胰液素被发现之后,贝利斯和斯塔林很快地意识到,他们不仅仅是发现了一种新的化学物质,还是发现了调节机体机能的一个新概念、生理调节的新机制,甚至是生理学的一个新领域,这彻底动摇了人的生理机能完全由神经调节的概念。也就是说,除神经系统外,机体内还存在一个通过化学物质的传递以调节远端器官活动的方式。为了寻找一个新词来称呼这类化学信使物质,他们采纳了同事哈代(W.B.Hardy)的建议,于1905年创造了“hormone”一词,即“激素”,该词源于希腊文“horman”,意思为“激励”。促胰液素便是历史上第一个被发现的激素。这样,产生了“激素调节”这个新概念,以及通过血液循环传递激素的“内分泌”方式,从而建立了“内分泌学”这个新领域。从此,国际上一个寻找激素的热潮开始了,也使内分泌学出现了惊人的快速发展。迄今,人们发现不论是在植物体内还是在动物体内都有激素的存在。在低等动物和高等动物体内已经发现了几十种激素,而且每年都有新的激素被发现,可见,激素在动植物体内的调节作用和生理意义是不言而喻的。
贝利斯和斯塔林发现促胰液素的论文于当年发表后,引起了全世界生理科学工作者的极大兴趣,也使巴甫洛夫实验室的工作者感到震惊。这个新概念动摇了巴甫洛夫实验室多年来奉为规章的“消化腺分泌完全由神经调节”的神经论思想,使他们一时难以接受。他们一方面力图搜集已有的证据来反驳这个化学调节理论,另一方面认真重复贝利斯和斯塔林的实验。但促胰液素的客观存在是经得起实践检验的。在促胰液素被发现前后,贝利斯和斯塔林都没有进行过消化腺分泌的研究。贝利斯应用“物理—化学”观点,发展了普通生理学概念,著有《普通生理学原理》一书,文字典雅精炼,被誉为经典著作。斯塔林的贡献则更大,主要专注在血液循环生理方面,诸如著名的“斯塔林心脏定律”等。

斯塔林 E.H.
曾离开苏联定居加拿大的巴甫洛夫的一个学生巴布金(B.P.Babkin)在撰写巴甫洛夫传记时,有这样一段生动的描述:巴甫洛夫让他的一个学生来重复贝利斯和斯塔林的实验,巴氏本人和其他学生都静静地站在旁边观看。当提取物引起胰液分泌的现象出现时,巴氏一言不发地走出实验现场回到书房。过了半小时,他又回到实验室,深表遗憾地说:“自然,人家是对的。很明显,我们失去了一个发现真理的机会!”
事件解析
1.爱因斯坦说过:“进入人们头脑中的权威是真理的最大敌人。”从促胰液素发现的过程中可以看出,巴甫洛夫研究团队以及法国科学家Wertheimer等正是由于禁锢于传统的思想,不能从客观事实出发,对科学实验研究结果不能果断地作出结论,才轻易地失去了发现一个近在眼前的真理的机会。而贝利斯和斯塔林尊重客观事实,敢于挑战权威,冲出传统观念的束缚,大胆地跳出“神经反射”这个传统概念的框架,设想这可能是一个新现象——“化学反射”,并通过努力研究和分析,从而发现了一个更加广阔的新领域,推动了科学的发展。这个事实告诉我们,一个科学的新发现,不是偶然的机遇,而是自然科学唯物主义胜利的成果。这种历史上的正反两方面的经验教训,是值得我们汲取的;这种不畏权威、冲破传统思想束缚的科研精神更是值得发扬的。
2.贝利斯和斯塔林在“激素调节”理论研究成功之后,对他们的研究成果毫无保留,为了更好地让后人做进一步的研究和探索促胰液素的作用,从而更好地促进科学事业和人类健康事业的发展,无私地与我们共享了他们的实验成果。他们的行动告诉我们,科学绝不是一种自私自利的享乐。因此,有幸能够致力于科学研究的人,首先应该拿自己的学识为人类服务。
3.在发现促胰液素之后,贝利斯和斯塔林并没有放弃对生理科学的进一步研究。贝利斯应用“物理—化学”观点,发展了普通生理学概念,著有《普通生理学原理》一书;斯塔林主要专注于血液循环生理方面的研究,发现了“斯塔林心脏定律”。他们靠这种对科学研究的执着热情和奉献精神,开创了生理学研究的新领域。因此,这个科学发现的故事告诉我们,科学的发现是永无止境的,如果我们仅仅满足于昨天的成就,那么我们探索科学的脚步就只能停滞在昨天而止步不前。
4.促胰液素的发现,使人类掀起了寻找激素的热潮,使内分泌学出现了惊人的快速发展。因此,一个科学研究的成功,会带动更多的科学工作者不断地努力探索科学秘密,会引领我们对一个或多个研究领域开始开创性地探索与研究;一个新的科学研究领域的出现,为揭示自然界及人类身体的奥秘打开了一扇天窗,会让我们看到更为神奇的世界,会让我们看到科学带给人类最美好的未来!
科学思想与启示
科学发现本身就是一场革命,新理论的诞生势必会打破传统观念,并且对权威进行挑战。在这场革命中,我们不仅要尊重客观事实,而且还要敢于摆脱传统概念的束缚,敢于质疑权威。
科学研究的重大成果都基于对科学基础知识的透彻理解和掌握,科学研究就是对研究中遇到的问题追问到底,直至彻底解决问题。科学研究要求我们要善于动手和观察科学事件发生的原因,善于对实验现象和科学研究的结果进行深入的分析。这样,才能尊重科学规律,掌握科学规律,发展科学思想。正如巴甫洛夫本人所说,“要学会做科学中的粗活。要研究事实、对比事实、积聚事实”,“问号是开启任何一门科学的钥匙”。