理论教育 新学科崛起:分子生物学实验室驱动下的发展

新学科崛起:分子生物学实验室驱动下的发展

时间:2023-06-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:同年,在英国医学研究理事会资助下,卡文迪许实验室的分子生物学小组独立出来,成立了MRC分子生物学实验室,这也是第一个以分子生物学为名称的研究机构。然而,仅仅依靠经济实力似乎并不能解释为什么分子生物学的发展超过其他领域。肯德鲁和科学委员会的其他成员相信分子生物学需要彻底改革。

新学科崛起:分子生物学实验室驱动下的发展

一些科学史家认为DNA双螺旋结构的发现在20世纪50年代引起的轰动远不及当今它在人们心中重要的地位(Chadarevian,2002)。现在,DNA双螺旋结构已经成为科学的经典符号,出现在中关村的街头、孩童们的教科书中。然而,20世纪50年代,甚至还没有一个以分子生物学命名的科研机构,只有少数一些科学管理机构以此为名支持研究工作。沃森与克里克在组建双螺旋模型的过程中应用了生物物理学化学与生物学的知识,这一发现的影响力直到20世纪六七十年代才逐渐扩散到科学界外部。

1962年,卡文迪许实验室分子生物学小组的两对科学家(沃森与克里克,佩鲁兹和肯德鲁)分别荣获了诺贝尔生理学或医学奖与诺贝尔化学奖。同年,在英国医学研究理事会(MRC)资助下,卡文迪许实验室的分子生物学小组独立出来,成立了MRC分子生物学实验室(LMB),这也是第一个以分子生物学为名称的研究机构。女王亲自揭幕了新落成的位于剑桥的新实验室,而佩鲁兹、克里克等人因为录制了英国电视台的《关注研究》(Eye on Research)和《地平线》(Horizon)等节目,已经成为英国公众熟悉的科学英雄。双螺旋结构,这一鲜明、具有象征意义的科学成就被作为向社会普及科学知识最好的案例,而这些努力都能够帮助科学家更加合理地使用纳税人提供给他们的经费。在战后的20年中,分子生物学家们巧妙地利用了战时积攒的政治渠道和人脉,把他们新科技的推广提到国家和欧洲层面,提到政府议程之中。在这些谈判中,科学政策更像是科学家和政府手中用来管理和规范研究的工具。在这一博弈的过程中,新的学科产生了。

通常认为,第二次世界大战后,分子生物学的迅速发展集中发生在三个主要战胜国:英国、法国和美国。有人认为,这背后的重要原因在于它们相对强大的经济实力(Allen,1978)188。然而,仅仅依靠经济实力似乎并不能解释为什么分子生物学的发展超过其他领域。为了解释“二战”后分子生物学的迅速崛起,历史学家约科森曾提出,分子生物学家们也是在建立新的学科,哪些科学家在新学科建立过程中能够更好地汇集资源,那么就更有利于这一学科的发展。他还认为,分子生物学将生命研究还原为一种项目化的组织方式适应了“二战”后兴起的管理研究系统(Yoxen,1978)。这种论点有一定的合理性,尤其是在解释20世纪70年代之后的基因重组新技术及其与商业应用之间的结合时。

英国分子生物学发展与科学家本身的参与以及科技政策的制定密切相关,这一方面与英国长期以来的自由、自治传统有关,另一方面也与“二战”后英国科学的社会责任有关。肯德鲁在1962年获得诺贝尔奖后不久即被任命为执政党工党科学政策委员会(CSP)的成员,并担任这一职务达9年之久。肯德鲁受任之际,正值英国政府决定对科技政策进行大刀阔斧改革、科研经费大幅度提高的时期。“从1939到1940年,政府在民用科学研发方面投入了400万英镑,1964年度这项投入已经超过了2.2亿英镑(占政府总体民用开支的3.9%)。”(Deichmannm,2002)英国在对各个学科发展状况进行系统调查后发现,分子生物学的发展非常迟缓,如报道中所指出的:“分析1946年至1966年发表的论文,生物学论文中只有1500篇是属于小组所定义的‘分子水平上的生物学’领域的……这一比例非常小,根据我们的判断,生物学的分子研究进路具有非常大的潜力,以至于我们确信这一领域应该获得实质性的扩展。”肯德鲁和科学委员会的其他成员相信分子生物学需要彻底改革。为了迎合政治需要,肯德鲁强调了两点改革措施:首先,分子生物学是“现代生物学”的具体体现。“二战”后英国总体实力已经落后于美国,全国上下都在讨论如何使“大英帝国”更加强大,“现代生物学”这一提法迎合了英国赶超美国的想法。同时,肯德鲁十分重视宣传,通过媒体传播、世博会展览等方式,扩大分子生物学的影响力。无论是电视中的展示,还是国内、国际博览会,肯德鲁的肌红蛋白模型、佩鲁兹的血红蛋白模型和DNA双螺旋模型都非常吸引人。这种诉诸“电视语言”的方法不仅成为一种有用的传播工具,而且作为“实验教学课”对做好科学的公共关系非常有效。第二,肯德鲁强调分子生物学在医药、农业领域的潜力,使官员认为对分子生物学的投资物超所值。(www.daowen.com)

以肯德鲁为首的英国分子生物学家以自下而上的方式,巧妙地利用政策支持作为工具,使分子生物学处在当时英国科技政策大讨论和支持的前沿,大大拓展了其学科的生长空间。这些经历过战争的科学家的战时经历——军队中所强调的速度、奉献精神、跨学科技能以及合作精神——对后来成为生物物理学家和分子生物学家的人们产生了决定性的影响(Huxley,1987)。

通过他们的努力,英国分子生物学逐渐发展壮大,在国际学界占据了领先地位,为未来生物产业的发展打下基础(高洁 等,2015)。在分子生物学实验室(LMB),这种优势体现得尤其明显。到2003年,包括实验室成立当年共收获了12个诺贝尔科学奖,其中包括沃森与克里克的DNA结构模型,开创了分子生物学,推动了整个生命科学的发展(1962年生理学或医学奖);佩鲁兹和肯德鲁最早发现了蛋白质结构的奥秘(血红蛋白和肌球蛋白)(1962年化学奖);克鲁格(Aaron Klug)对于蛋白质与核酸作用的结构分析(1982年化学奖);沃克(James E.Walker)发现ATP酶结构(1997年化学奖);布勒纳(Sydney Brenner)、萨尔斯顿(John Sulston)和霍维茨(H.Robert Horvitz)在发育的细胞和分子机理上有重要发现(2002年生理学或医学奖)。在技术上,佩鲁兹对X射线结晶分析蛋白质有关键改进;桑格(Frederick Sanger)在进入LMB之前便解出了胰岛素的顺序(1958年化学奖),来到LMB之后发明了DNA测序方法(1980年化学奖);克鲁格(Aaron Klug)改进电镜分析蛋白质结构的方法(1982年化学奖);米尔斯坦(Cesar Milstein)和科勒(Georges Kohler)发明单克隆抗体技术(1984年生理学或医学奖)。这些发现有的已经被用于基础生物研究,也有的应用于医学临床。DNA测序方法和单克隆抗体这样的技术,是现代生物技术产业的重要支柱(饶毅,2007)。

分子生物学的建立,是在实验室中,通过实验工具、模型和博士后研究人员的无数次尝试得以完善的;同时它也是在制度协商与政策讨论会中,在电视演播室和参与者关于该领域“起源”的争议中共同完成的。英国分子生物学的发展是一系列科学突破,以及与科学家们在政策与公共领域的努力下共同建构而成的。可以说,DNA结构的发现主要依靠英国科学和卡文迪许实验室传统,LMB的成功和分子生物学的建立则是英国科学传统与英国政府科学政策共同作用的结果。如何将这些科学成就转化为巨大的创新与产业优势是我们在下一节要讨论的问题。

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