科学还能承受偶然发现吗？
几个世纪以来，偶然的观察塑造了科学的发展。当学术氛围不留任何迂回空间时，这类发现会发生什么变化？
偶然发现需要时间、自由和资源，而现代科学正日益缺乏这些条件。
几年前，弗朗西斯·克里克研究所（The Francis Crick Institute）的免疫学家卡埃塔诺·雷伊斯·苏萨（Caetano Reis e Sousa）及其团队正在研究免疫系统如何检测组织损伤。他们特别探索了Gc球蛋白的作用，这是一种清除受损和癌变细胞分泌的肌动蛋白丝的蛋白质。
当他们培育出Gc球蛋白基因敲除小鼠时，研究人员观察到这些动物表现出肿瘤抗性。然而，他们很快注意到一个有趣的现象：当表达Gc球蛋白的野生型小鼠与缺乏Gc球蛋白的动物同笼饲养时，野生型小鼠也获得了肿瘤抗性。
雷伊斯·苏萨和他的团队意识到他们正在涉足相对未知的领域。"我们说，'好吧，即使这与最初的假设完全不同，也许我们应该尝试弄清楚发生了什么，'"雷伊斯·苏萨回忆道。
由于小鼠倾向于食用彼此的粪便并转移微生物群，雷伊斯·苏萨和他的团队想知道肠道微生物组是否在野生型小鼠表现出与其Gc球蛋白缺陷笼伴相似的肿瘤抗性方面发挥了作用。通过一系列粪便微生物群移植实验，研究人员发现肠道微生物组确实调节了肿瘤抗性。
弗朗西斯·克里克研究所的免疫学家卡埃塔诺·雷伊斯·苏萨及其团队偶然发现维生素D、肠道微生物组和抗肿瘤免疫之间存在联系。
"接下来是我们从未预料会研究的部分，我们发现这与我们之前所做的所有工作都大不相同，"雷伊斯·苏萨说。"Gc球蛋白的另一个名称，实际上可能是Gc球蛋白更为人熟知的名称，是维生素D结合蛋白。"为了测试维生素D是否调节癌症免疫，研究人员给小鼠喂食富含该维生素的饮食。这导致肿瘤抗性增加，表明维生素D通过肠道微生物组增强抗癌免疫。
通过他们的工作，研究人员偶然证明了维生素D代谢、肠道微生物组和癌症免疫之间的联系，这可能为开发更好的抗癌疗法铺平道路。
科学记录中充满了这种塑造了数个世纪科学领域的偶然发现。从亚历山大·弗莱明偶然观察到霉菌杀死细菌——导致青霉素的开发——到巴尼特·罗森伯格偶然发现铂化合物阻断细胞分裂——为化疗药物顺铂奠定基础，科学史上有许多改变世界的偶然发现例子。
然而，仅靠偶然性并不能将异常现象转化为此类突破。研究人员指出，偶然发现来自于允许灵活追求意外观察的研究环境。随着组织削减资金和研究时间表变得僵化，威胁到允许科学家走弯路的条件，一个重要的问题浮现：当几乎没有空间去追随意外发现时，会发生什么？
促进科学研究所中偶然发现的环境
雷伊斯·苏萨认为，一个关键因素塑造了他的团队关于维生素D影响抗肿瘤免疫的偶然发现。"我们偶然发现它是因为我们对实验告诉我们的内容持开放态度，并且愿意接受我们必须跟随科学指向的方向，而不是我们最初想去的方向，"他说。
然而，他补充说，愿意偏离原路径并不是唯一重要的事情。"说你应该遵循科学是很好的，但显然你需要充足的资源才能做到这一点。"在不受限制的机构和研究资助的支持下，雷伊斯·苏萨认为他有幸拥有追求意外观察的自由。"这是对科学告诉你内容持开放态度并拥有探索手段的结合，"他说。
明尼苏达大学研究科学学的社会学家拉塞尔·芬克（Russell Funk）表示同意。"机会青睐有准备的头脑，"他指出，并补充说，科学史学家和心理学家随着时间的推移了解到，"有准备的头脑"有两个方面：对一个主题的深入了解和知识，以理解意外观察的重要性，以及思想开放。"开放性对偶然发现来说是非常有价值的东西。"
伦敦都会大学研究偶然发现在问题解决中作用的认知心理学家温迪·罗斯（Wendy Ross）说，虽然开放性似乎是是否跟进偶然观察的一个重要因素，但没有足够的证据来证实这一点。"似乎重要的是拥有时间和空间以及资源，"她指出。
当今条件是否正在侵蚀偶然观察？
鉴于鼓励科学家追求意外观察的研究环境的重要性，罗斯指出，学术压力往往几乎没有空间让他们偏离原来的研究路线。"在学术研究世界中实际发生的情况是，[教学之后]剩下的时间不是被思考、沉思或阅读所占据，"她说。"而是被行政任务之类的事情所占据，这些事情略微剥夺了你自己追求想法的能力。"
芬克补充道，"当前资助中涉及的规划和责任等方面的量非常高，可能会使偏离[原始工作]变得困难。"此外，学术界的"不发表即灭亡"态度使得科学家难以追求偶然发现。"这些可能会为我们创造这些限制，导致我们不提出某些问题，不在某些地方寻找，"芬克说。
罗斯和芬克还指出，面对面会议数量的减少意味着科学家与其他专家互动的频率降低，减少了可能导致替代研究路线的思想交流。
雷伊斯·苏萨指出，对基础科学缺乏重视也可能阻碍科学偶然发现。"我们正在目睹对基础科学……对进步至关重要的理解逐渐被侵蚀，"他说。虽然生物医学科学家专注于人类健康的应用，但许多此类重要发现都源于基础科学。
例如，科学家在研究细菌时发现了CRISPR-Cas9，并将该技术改编为高精度编辑动物、植物和微生物的DNA。这一源于基础研究的发现已经在生物医学科学中产生了革命性影响，为改善癌症疗法和治愈遗传疾病做出了贡献。
雷伊斯·苏萨强调了研究资助和追求基础科学的重要性，即使在追求其应用的同时。随着只追求基于应用的科学而不考虑基础科学的趋势，"我们冒着扼杀下金蛋的鹅的风险，"他说。
鼓励科学中的偶然发现
鉴于当今研究环境的限制，资助机构、机构和其他机构如何激励科学家追求意外观察？"这是百万美元的问题，"芬克说。
据他介绍，为允许开放式问题的小额资助提供规定可能是一种前进方式。科学家可以向这些机构提出申请，要求小额资金来追求一个有趣且意外的观察，这可能不在他们资助的范围内。
除了资金外，罗斯还指出了讨论负面结果和失败的重要性。"通常，偶然发现始于失败，而当失败发生时，我们往往只是回避它们，"她说。发表和讨论负面结果可以鼓励关于替代假设的对话，以意想不到的方式推动研究前进。
雷伊斯·苏萨同意需要重新思考科学家如何交流他们的工作。"[出版物和演讲]暗示有一条非常合乎逻辑的推理和实验线，将你从这里带到终点，"他说。这并不总是代表实际情况，科学家可能会沿着各种路径漫游，追求实验中得出的不同观察结果。
他认为这个过程类似于在森林中漫步。"你开始朝一个特定方向前进，但随后你可能会实际上回溯你的步骤并朝一个稍微不同的方向前进。你甚至可能回去重新探索第一个方向，但现在采取稍微不同的转弯，"他说。"如果你幸运的话，你可能会找到带你……到森林中金矿的路径。"
参考文献
- Giampazolias E, 等. 维生素D调节微生物组依赖的癌症免疫。《科学》. 2024;384(6694):428-437。
- Gaynes R. 青霉素的发现——临床使用75年后的新的见解。《新兴传染病》. 2017;23(5):849–853。
- Dua N, 等. 面对面科学会议是死是活？《FASEB生物进展》. 2021;3(6):420-427。
- Redman M, 等. 什么是CRISPR/Cas9？《儿童疾病档案教育实践版》. 2016;101(4):213-215。
【全文结束】
