什麼?沒有這些巧合可能就沒有現代醫學?

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雖然科學家們夜以繼日的在實驗室的前赴後繼,雖然很多人把科學研究跟死板和嚴謹畫上等號。但是,我要說,其實很多偉大的發明都是“碰巧”,是誤打誤撞碰上的,而不是通過精確的計算算出來的。

青黴素

首先說說大家耳熟能詳,更是幾個世紀以來醫生們的用來對抗感染性疾病的製勝法寶,甚至幾十年來無數人的救命稻草——青黴素。

在1928年英國倫敦市中心聖瑪麗醫院的研究院弗菜明正從事細菌研究。但是他外出度假時忘記了實驗室裡在正培養著細菌了。等他玩的盡興再回到實驗室,已經過了三個禮拜。現在看來,這無疑是一個低階的錯誤,意味著他之前的培養工作被完全白費,細菌標本也全部失效。如果現在的實驗員犯下這樣的錯誤,一定會被PI罵的劈頭蓋臉。但是那時候,他自己就是PI,更重要的是一個神奇的現象引起了他的注意。

一個與空氣意外接觸過的金黃色葡萄球菌培養皿中長出了一團青綠色黴菌。在顯微鏡下可以看到黴菌周圍的葡萄球菌菌落已被溶解。弗萊明獨到的眼光和對科學的敏感性告訴他,這是現象代表著什麼,會不會是黴菌的某種分泌物能抑製葡萄球菌。後來經過研究,這個黴菌是青黴菌,而青黴菌分泌的抑菌物質果然能抑製細菌生長,這也就是大名鼎鼎的青黴素。

此後,他和科學家弗洛裡和錢恩因等人又對青黴素進行了提純、測試等等研究,青黴素也成了人類歷史上最為重要的藥物之一,拯救了無數的生命。

在這裡簡單的介紹一下青黴素的殺菌機製。青黴素之所以能既殺死病菌,又不損害人體細胞,原因在於青黴素所含的青黴烷能使病菌細胞壁的合成發生障礙,導致病菌溶解死亡,而人和動物的細胞則沒有細胞壁。但是青黴素會使個別人發生過敏反應,所以在應用前必須做皮試。至今青黴素,依然是臨床使用的重要的抗菌藥物。

1945年,弗萊明、弗洛裡和錢恩因“發現青黴素及其臨床效用”而共同榮獲了諾貝爾生理學或醫學獎。

可以想見,如果當時外出度假的時沒有忘記培養的細菌;如果不是剛巧有青黴菌汙染的培養皿;如果度假時間太短或者太長,青黴素的出現不知道要推遲多少年,甚至根本就沒有青黴素,可能多少年後另一種抗菌藥物被更早的發明,人類醫學的歷史將被改寫。

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考慮到青黴素在二戰中拯救了無數的受傷士兵,使得他們免於傷口感染帶來的死亡,很快重新投入戰場。沒有這個巧合甚至世界歷史都會被改寫。

X射線

X射線的故事相比大家都大概聽說過,至少看過那個有名手部骨骼照片,只要上網搜尋一下,那張照片甚至成為了許多影像學教科書的封面。那是倫琴夫人別魯塔的手,這是人類的第一張X線照片,上面還有倫琴親自在照相底板上用鋼筆寫的1895.12.22。

1895年11月8日,德國物理學家威廉•倫琴在德國維爾茨堡大學的實驗室中忙碌地研究陰極射線管的特性。他偶然注意到旁邊塗有氰化鉑鋇的熒光屏上,似乎也發出點藍白色的光。證實這個小小的巧合,引起了一發不可收拾的科學發現。

正常情況下陰極射線是不能通過玻璃管壁的,容器沒有任何破損,陰極射線漏出來也是不可能的。倫琴把手插進去一看,在熒光屏上模模糊糊有手骨的形象,手的輪廓也隱約可見,由於這是一種性質不明的新射線,就姑且稱為“X線”。但著名的手骨影象卻不是倫琴的,而是後來他妻子來實驗室探望他的時候,給妻子的驚喜。妻子看到這個影象說:中間那個圓圓的黑影是什麼。倫琴笑道:那是我們的結婚戒指。

後來倫琴為了明確這個不明的射線又進行了後續的研究。首先,斷電後熒屏就不亮了,證明折線是由自己研究的陰極射線管發出的。他又把玻璃管用黑紙緊緊地蒙上,通電後陰極射線發出的光被遮住了,氰化鉑鋇卻依然發亮。然後,他用10了張黑紙包著玻璃管,甚至用鋁板把玻璃管和熒光屏隔開,而熒光屏仍亮著。而把厚鉛板夾在裡面試試,亮光突然消失,鉛板拿開,又重新發亮。這也進一步的闡述了X射線的性質。

1895年12月28日倫琴把《關於一種新的射線》為題的論文送交威茨堡物理學會和醫學協會會長手裡,次年1月5日論文副本在《維也納日報》星期版的頭版頭條作了詳細的報道。這一偉大的發現立即傳遍了全世界。他的好友柯立卡,一位解剖學教授建議以“倫琴線”命名此新射線作為紀念。沒多久,世界各地的科學實驗室都開始復製出X光機,20年後,X光開始大量用於醫學目的。由於X光是大自然的一種現象,所以準確地說,倫琴是意外發現了X光,而不是發明瞭X光。

X光的發現,甚至開創了一個新的學科,影像學。讓人類有了一雙透視的眼睛,X光在醫學上得到了最廣泛的應用。在影像學發明以前,肚子裡的東西診斷不清只能剖開看看,多麼難以想象。

再設想一下,如果倫琴實驗室裡銀幕放置的位置沒有正對射線,如果他沒有在意銀幕上的光點,如果他沒有嘗試把手放在銀幕之前。很久以後都不會有人和他做相同的研究,X射線的發現需要推遲很多很多年。影像學、外科學,甚至醫學的歷史都會被改寫。

偉哥

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1977年,諾貝爾生理學醫學獎獲得者美國醫學家費裡德•穆拉德因發現一氧化氮能促使心血管擴張,從而給心血管藥物的發展史上帶來了革命,比如治療心絞痛最常用的硝酸甘油片。

那麼偉哥和心髒病學家穆拉德因的發現又有什麼關係呢?偉哥,也就是西地那非,也是根據一氧化氮能促使心血管擴張的遠離研發的一個藥物。它本來的目的也是治療心絞痛。然而當這種心髒病新葯在英國首次進行臨床試用時,治療效果乏善可陳。我不瞭解為什麼這樣的藥物為什麼能通過動物實驗,而直接進行人體實驗。也許也是某個巧合導致了P<0.05還是發生了偶然性的錯誤。但這個並不是最大的巧合,更大的巧合是廠家在對藥物進行臨床觀察時偶然發現偉哥還能通過改善腹股溝附近的血液迴圈而治療陽萎病症。於是輝瑞公司將西地那非起來一個很有特色的商品名,“偉哥”。Viagra這個詞的詞根是活力和激情澎湃的意思,後來,偉哥甚至成為了壯陽藥物的代名詞。

偉哥的發明的作用就不再多說。如果人們因為沒有達到效果摒棄了西地那非,甚至在動物實驗上就拋棄了這個藥物的研究。那麼,很多今天夫妻的幸福指數可能會大打折扣。

心臟起搏器

心臟起搏器的發明也是一個意外或者說是粗心的錯誤,但是他卻成立後來無數心髒病賴以生存的法寶。

美國布法羅大學助理教授威爾遜•格雷特巴赫發明起搏器的時候只是一個助理教授,但他的發現卻超過了無數終生的教授。是他的水平特別高麼?是他的能力特別強麼?其實並不是,而是一個小小的意外,或者說錯誤,成就了他。

當時他正在測試一個記錄心跳的機器原型,他本應將一個1萬兆歐的電阻器用在記錄器上,可他最後從盒子中拿出來裝在記錄器上的竟是一個1兆歐的電阻器。1萬倍的錯誤,真是差的離譜。但是本來毫無意義的錯誤居然產生了一個神奇的效果,記錄器電路產生了一個持續1.8毫秒的訊號,然後又中斷了1秒鐘,接著又重複出現了持續1.8毫秒的訊號,如此周而復始,節奏如同人體的心跳。

敏感的格雷特巴赫立即意識到這個發現的意義。於是乎,他繼續了這個錯誤引起的研究。1960年,世界上第一個成功的可植入式心臟起搏器被安裝在了一名77歲老人的身上,患有嚴重心髒病的他安裝了這一裝置後,又幸運地多活了18個月。

以後心臟起搏器成為了心血管醫生的神器和病人的福音,他拯救了無數病人的生命。要知道,能幫助人的心臟跳動是多麼偉大的發明。反過來想想,這個錯誤太過偶然,如果不是一個大大的粗心和此後敏感的發現,相信許多人的生命將早早結束。

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巧合成就了醫學

有人說無數的巧合構成了人類歷史,也有人說所有的巧閤中又有著必然。雖說歷史不是某個人推動的,所有的歷史事件後都有一雙看不見的大手。但是這些巧合無疑改變了歷史的程式。

巧合和意外裡,又有著情理之中。可以注意到,這些神奇的發現人都是有著敏銳眼光和足夠的知識儲備的科研人員,而普通人身上再多的巧合也無法催生偉大的發明。倘若沒有敏銳的眼光,再偉大的巧合發生也會被無情略過;倘若沒有足夠的知識,再神奇的發現也難以理解,更談不上創造研究。

知乎上有人問過,一個一輩子都沒有做出突破性貢獻的科研工作者對這個社會有什麼貢獻?這個問題問的好,也引起了知乎讀者的一片譁然。

在這裡我想說,大部分,甚至是絕大部分的科研人員確實如提問者所說,一生也無法做出什麼突破性的貢獻。科研確實需要靈機一動,科學的進步確實需要巧合和意外。

縱觀最近幾十年醫學的發展,儘管人們絞盡腦汁,也難有什麼突破性的發明。人們所看到的醫學快速發展其實是把其他學科的技術應用到治病救人上。

比如內鏡技術,人們可以用一個光源和攝像頭深入到患者體內,用微創的方法進行診斷,甚至手術;

比如影像學技術,人們利用不同的物理原理,不同波長、不同序列的掃描可以更容易的明確病灶的性質;

比如外科學,人們發明瞭更好用的器械、更好用的風險、更好用的手術臺,但是對手術方式的改進卻越來越少;

再比如藥學,最近幾十年FDA批準上市的新藥物越來越少,於此同時出現了無數類似的藥物,比如世界銷量第一的藥物,辛伐他丁。這是一種降血脂的藥物,因為太多的人需要長期控製血脂,這個藥物的銷量驚人。後來他慢慢的被另一種藥物取代,也就是阿託伐他丁,但是聽名字就可以聽出了,其實兩種藥物的來源相同,只是人們通過不斷的改變藥物的化學結構減少藥物的副作用而已。與此類似的還有無數治療高血壓的藥物,甚至藥物學的重要專業就是調整藥物的劑型,也就是沖劑、片劑、膠囊,做一些微笑的改變,不斷的補充和完善。

言歸正傳,看了以上內容也許你就會發現,即使在當代,千百萬人的努力也很難做出曾今那麼偉大的突破。很多老師告訴我們,科研需要運氣。確實,這也是做一個科研人員的風險。還好只要能發論文、能申請課題就有飯吃。

最後,我想說,做一個科研人員就自得其樂,即使沒有突破也不要著急上火,更不要懷疑生命的意義,畢竟巧合和意外是強求不得的。

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