首页 | 家园 | 百科 | 下载 | 书库 | 仪器 | 展会 |人才 | 公司 | 网址 | 问答 | 论坛 | 注册 | 通行证登录 | English

生物行

生物行   进展 | 摘要 | 人物 | 医药 | 疾病 | 技术 | 健康 | 能源   生物航   供应 | 求购 | 公司 | 展会 | 要发布
论坛   神经科学 | 神经系统疾病 | 实验技术 | 求职招聘 | 器材试剂 | 文献检索 | 读书笔记 | 考试招生 | 软件使用
当前位置: 主页 > 神经科学 > 学习记忆 >

透过《自然》看青涩科学:水能够有记忆能力?

时间:2009-12-23 05:46来源:新京报 作者:admin 阅读:


  《自然》的创刊号



  《〈自然〉百年科学经典》第一卷的封面



  凡是关心科技发展的读者,没有不知道《自然》杂志的。《自然》杂志创始于1869年,到今年正好140年。如果能把这140年的文章精华通读一遍,肯 定会对现代科学的发展史了然于胸。现在,这种要求不再是梦想和大话,外语教学与研究出版社、麦克米伦出版集团和自然出版集团联合推出《〈自然〉百年科学经 典》系列英汉对照版图书,它从过去近一个半世纪里发表过的十万多篇论文中精选出来八百四十余篇文章,分十卷出版。第一册就多达892页,就像一大块硬饼干 让人产生要去“啃”的欲望。在“啃”之前,先让我们一起回顾一下《自然》杂志的历史。

    1 科学脚印留经典

  从诞生起,《自然》就是全世界最具影响力的科学期刊。它报道过现代科学中一些最重要的发现,并刊登过一系列顶尖科学家的文章。下面就是该刊发表的一些具有划时代意义的科学论文:

  ●电子似波

  论文名:《镍单晶对电子的散射》

  发表时间:1927年总第119期

  贝尔电话实验室的戴维森(Clinton Davisson)和革末(Lester Germer)用电子轰击一块镍单晶。如果电子具有像波一样的性质,那么根据镍单晶中已知的原子平面之间的间距,他们就能计算出应该出现衍射束的预期角 度。结果完全证实了德布罗意“电子有波那样的性质”的猜想。

  ●核酸结构

  论文名:《核酸的分子结构:脱氧核糖核酸的结构》。

  发表时间:1953年总第171期

  1953年4月25日,沃森和克里克在《自然》上发表了一篇论文,题目为《核酸的分子结构:脱氧核糖核酸的结构》。文章很短,只有128行文字,可它 却是现代生命科学历史上的里程碑。他们通过以往了解的核酸构成的规则,通过计算,得出只有双螺旋结构才能符合这些规则的结论。作者因此获得 1962年的诺贝尔奖,并由此开创了一门新学科―――分子生物学。 这篇论文被认为是《自然》有史以来最重要的论文。

  ●地磁逆转

  论文名:《海洋山脊上的地磁异常》

  发表时间:1963年总第199期

  1963年,范恩(Frederick Vine)以及马修斯(Drummond Matthews)将海斯(Harry Hess)的海底扩张学说与已知的地磁逆转时间表结合在一起,提出了一个简单的解释:如果新的海底获得了当前的地磁场,中洋脊的扩张会产生平行于中洋脊的 磁性条带。这篇文章证实了形成于20世纪30年代的板块构造学说。

   2 收录“错误”也可贵

  在《〈自然〉百年科学经典》中,也收录了一些“错误”的文章,以及对于一些现在已经否定的论题的讨论。华裔物理学家李政道在序言中说:“这套丛书的可 贵之处在于,它不仅汇聚了狭义相对论、量子理论的成熟、人类基因组测序完成这些具有开创性和突破性的大事件、大成就,还将一些后来被证明是错误的文章囊括 进来,并展现了围绕同一论题进行的学术争鸣。这是一种难得的眼光和胸怀。”下面,我们就看一些“错误”的例子。

  ●聚合水

  争论年代:20世纪60年代末到20世纪70年代。

  苏联物理学家弗德雅金(Nikolai Fedyakin)在科斯特罗玛的一个小实验室里反复将水硬挤进狭窄的石英管,一些实验中似乎显示水经过这样的过程会改变水的性质。比如说,提高水的沸 点,降低水的冰点,以及提高水的黏度,让水像糖浆一样黏。其他科学家的实验证明,不存在这样的“聚合水”,这个结果很可能是实验中的人为因素造成的。

  ●冷核聚变

  争论年代:1989年

  核聚变能产生巨大的能量,但同时需要高温高压才能完成。1989年3月23日美国盐湖城的犹他大学举行了一次不寻常的记者招待会,该校的庞斯 (Pons)教授和英国南安普顿大学的弗莱许曼(Fleischmann)教授宣布他们实现了所谓“玻璃杯里的受控核聚变”。原本他们两人和布里格姆青年 大学的琼斯(Steven E. Jones)商定3月24日在飞机场相会,共同把研究成果快递给《自然》杂志,没想到犹他大学抢先发布了消息。琼斯只好随后独自在《自然》杂志上发表论 文。该年7月到11月的《自然》杂志刊登了多篇文章,表明其他科学家重做这个实验,并没有做出相应的实验结果。现在这个“冷核聚变”已经被科学界认为是误 读实验数据的结果。

  ●水的记忆

  争论年代:1988年

  20世纪80年代,法国化学家本芬尼斯特(Jacques Benveniste)发表学说称,水能够“记忆”它溶解的物质。他的小组把人类抗体溶解在水中,然后把这种溶液稀释到随便取出一毫升,都几乎不可能带出 一个抗体分子的程度。本芬尼斯特说他的实验显示,人类的巨噬细胞仍然会对这种水有反应。如果这个发现为真,将会动摇当时物理学和化学的基础。本芬尼斯特把 他的论文提交给《自然》杂志。总第333期《自然》上刊发了这一论文。不过,当时的主编麦多克斯(John Maddox)在编者按中表示了对这篇论文的疑问。后来,他牵头组织了一个“捉鬼队”小组,重做本芬尼斯特的实验,并在后一期杂志上发文说,重做实验的结 果是,水没有显示出“记忆能力”。

  当年科学也“青涩”

  《自然》杂志不断刊发最新的科学论文,具有强大的影响力;而回首1869年到今天140年的历史,会发现《自然》杂志本身就是近一个半世纪以来科学发展的记录。所以外语教学与研究出版社出版的副题是“科学的活记录”。

  《〈自然〉百年科学经典》第一卷收录了1869年到1930年之间《自然》杂志经典文章,而第二卷收录了1931年到1933年的经典文章。两者的厚 度相差无几,但时间跨度相差明显,可以从中窥见科学发展的很多有趣细节。科学的前沿从来都是在黑暗中摸索,没有前人大胆的猜测、尝试性的解释,甚至错误的 结论,就不可能有我们的今天;而今天的前沿科学论文在几十年后看起来肯定也会给人“雷人”的感觉。下面,我们就以达尔文主义和遗传学为例,以从《自然》杂 志上精选的文章作为幻灯,看一看科学艰难前进的过程。

    1 创刊

    华莱士说“眼睛”

  1859年,达尔文的惊世之作《物种起源》出版。10年后,《自然》杂志创刊。在第1期《自然》杂志上,就刊发了达尔文的论文《冬季开花型植物的受精 作用》,但并未涉及演化论。在同一期杂志上,还发表了达尔文的支持者华莱士的《物种起源论战》。这篇文章其实是墨菲(Joseph John Murphy)的科学论文集《习性与智能,及其与物质和力的法则的关系》的评论。和达尔文学说有关的是墨菲的“自适应”理论。墨菲认为,所有生物都是“有 智能的”,具有感觉、感知和思考功能的器官都应当起源于“组织智能”的活动。他举了眼睛为例子,认为眼睛这么复杂的器官不可能仅仅通过自然选择来形成。墨 菲说:“除非透镜材料和曲率同时得到完美的改变,否则,任何方法都不可能改进任何由透镜组成的仪器的性能”。

  华莱士在文章中反驳了这个观点。他写道:“这个观点是完全错误的,如果一个透镜的焦距太长或者太短,我们就可以通过改变曲率或者改变密度使透镜的性能 得到改善。如果曲率不规则导致光线无法汇聚到一点,那么任何能使曲率变得规则的方法都可以改善透镜的性能”。他接着指出:“一旦有了眼睛的雏形,那么在那 些对光和色彩具有敏锐感知能力的神经中发生的多个自发变异完全有可能使眼睛的微观结构发生有利改变。”所以,眼睛完全有可能通过自然选择而生成。

  140年后的今天,仍然有人把“眼睛的演化”当做反驳达尔文的证据。事实上,在《自然》杂志的创刊号上,这个问题就已经被说清楚了。

    2 误会

    表兄弟“相争”  

  在1871年出版的总第3期《自然》上,刊发了达尔文写的《泛生论》(Pangenesis)一文。在那时,生物遗传的奥妙还没有被揭开。“生物如何遗传”成为演化论绕不开的问题。

  达尔文假设,体细胞会产生“微芽”(gemmules),而生殖器官在受精之前会收集这种“微芽”。每个体细胞会对后代的性状“投票”。“微芽”对身 体的修复也有作用。由此可见“泛生论”是一种很不达意的中文翻译,更准确的翻译应当是“全身决定生殖论”。现在我们知道,决定生物下一代性状的因素(基 因) 同时存在于体细胞和生殖细胞之中。它确实会和配偶的基因混合,决定下一代的性状。所以达尔文的“泛生论”有它的合理之处。

  为了证明“泛生论”的真伪,达尔文的表弟高尔顿(Francis Galton)做了一个实验。他通过输血和交叉循环的方法把两只兔子的血液混合。如果身体里的“微芽”真的和生殖有关的话,那么这只兔子就可能生下混合了 两只兔子性状的后代,结果当然是失败的。达尔文认为,高尔顿的实验意在反驳他的观点,所以在文章中称“如果高尔顿先生可以证实高等动物的生殖物质包含在血 液里,仅由生殖腺隔开或聚集,那么他可就是取得了一个非常重大的生理学发现。……但到目前为止,尽管‘泛生论’暴露了许多弱点,……我也有理由为它辩 护”。

  在同年出版的总第4期《自然》上,高尔顿回应说,自己并没有否定表哥伟大学说的意思,他只是误解了“泛生论”的意义。最后他以半开玩笑半讽刺的语气表示,人类语言总是会引起误解,他搞错了大哥的号令,“祝泛生论万岁”。

  3曲解

    “强者”不延续?

  1871 年出版的总第4期《自然》发表了一篇《对达尔文学说的新看法》。它带有明显的喜剧色彩。通讯员亨利・霍斯(Henry Howorth)在认可达尔文学说的同时,提出了自己的一点质疑。他说:“自然选择已经被概括表述为‘强者的延续’、‘强者生存’”,但家畜饲养者都知 道,如果不让母羊、母猪和母牛保持瘦弱的话,它们就不会繁殖。

  《自然》杂志把霍斯的信转给了达尔文和华莱士。他们的回信在同一期上发表。

  达尔文表示,他恳请霍斯先生看一下自己写的《动物和植物在家养下的变异》第2卷,这样霍斯就会发现对食物增加和其他原因异致的不育性进行的讨论。

  而华莱士则非常尖锐地指出,“强者的延续”是对达尔文学说的纯粹曲解,达尔文没有说过任何这种意思的话。事实上,达尔文一直在说“适者生存”。 “强”只是许多不同的有助于在生存斗争中取得成功的力量和能力中的一种。微小的体形、晦暗的颜色、敏捷、防护、狡猾、大量繁殖、腐臭或者不好的气味,拥有 这些特点中的任何一点都可以被当做是“延续”下来的原因。更何况牲畜的肥胖和“强大”也毫无关系,所以用“肥胖者不育”来反驳“适者生存”完全是文不对 题。

   4 飞跃

    大家说“基因”

  1928年,摩尔根证实了染色体是遗传物质的载体。于是,在上世纪30年代,关于“基因”和染色体的讨论在《自然》杂志上就热闹起来。

  当时距沃森和克里克推证出DNA的双螺旋结构还有20多年的时间,对于基因的认识还处于摸索状态,因此,科学家们产生了很多在今天看来耐人寻味的正确和错误的看法。

  在 1930年总第126期的《自然》上,珀泽(G.L.Purser)在《胚胎学与进化》一文中大胆提出假设:生物的发育好比“汽车流水线”,胚胎里的物质 是成品车辆的所有零件和材料,而基因是工人。这个假设今天看来是相当正确的。但珀泽在遗传物质与环境的关系上仍然抱着糊涂的观念,认为“基因肯定是在适当 环境出现之后才产生的”。事实上,基因的自然变异和环境因素无关。但外界环境,比如X射线有时会诱发基因变异,当时的人已经观察到了这种现象,所以“拉马 克主义”的最后支持者麦克布赖德(E.W.MacBride)随后撰文表示,可以通过X射线辐射昆虫来人为地产生基因,所以基因就是“外在表现为突变的配 子损伤”,自然选择对这种异常的唯一反应就是清除它们。

  关于染色体、基因的关系在之后一直在科学界火热地进行着。1953年4月25日,英国的《自然》杂志刊登了沃森和克里克的研究成果:DNA双螺旋结构的分子模型。基因的观念深入人心,达尔文、孟德尔学说和基因科学结合起来,形成强有利的新达尔文主义学说。

  新知专题采写 本报记者 刘铮

  本专题所用图片均为资料图片

  《自然》主编坎贝尔:

  不是每个细节都明白

  【对话】

  《自然》杂志现任主编菲利浦・坎贝尔近日在农业科学院进行讲座,并接受了本报记者的简短采访。

  新京报:你自己选文章吗?你选文章的标准是什么?

  坎贝尔:我自己从不选文章。我依靠专业的编辑。他们有比我更多的时间来和科学社团保持联系,参加各种会议。

  新京报:这个问题可能有些冒犯,你理解《自然》上的每篇文章吗?

  坎贝尔:我可以理解每篇文章的重要性,但我不是每个细节都能理解。毕竟科学是一件很专业化的事情。

  新京报:你知道哪些文章是对的,哪些文章是错的吗?

  坎贝尔:没人知道。每篇文章都有参考数据,让人可以知道哪些是“看上去是正确的”。后来会有人再重复做那个实验,就可以告诉我们它是对的还是错的了。

  新京报:请你谈一谈《自然》杂志的未来。

  坎贝尔:未来我们会继续办这本杂志。如果你回头看过去的15年,会发现我们推出了新的子刊,并且还在继续这么做。我对《自然》的未来充满信心,是因为我相信未来人们也会需要在杂志上看到好的科学文章。

(责任编辑:泉水)
------分隔线----------------------------
发表评论
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
评价:
表情:
用户名: 验证码:点击我更换图片
推荐内容