科學研究的藝術

W.I.B.貝弗里奇 著

陳捷 譯

W.I.B.Beveridge

THE ART OF SCIENTIFIC INVESTIGATION

William Heinemann Ltd. London, 1961

威廉•伊恩•比爾德莫爾（William Ian Beardmore，WIB）貝弗里奇是澳大利亞動物病理學家，也是劍橋大學動物病理學研究所所長。他於1908年4月23日出生在澳大利亞新南威爾士州朱尼市，並於2006年8月14日去世。他是1957年的《科學研究的藝術》和1977年的《上一次大瘟疫》的作者

第三章 機遇

機遇只垂青那些懂得怎樣追求她的人。―查理・尼科爾

實例

讓我們先看幾個說明機遇在其中起了作用的發現實例，這樣來討論機遇在科學研究中的作用就容易得多了。這些小故事據信都有可靠的來源，每個都註明了一個出處，儘管很多故事是參照了好幾處的材料。本節只收入了十個，而在附錄部分又收入了另外十九個說明機遇作用的故事。

巴斯德由於度假而中斷了對雞霍亂的研究，他在繼續進行研究的時候碰到了一個意想不到的障礙：幾乎所有的培養物都變成無菌的了。他試圖用再度移植到肉湯中並給家禽注射的方法來復活培養物。這種再度培養物大部分不能生長，而家禽未受感染。他正想要丟棄一切，從頭開始的時候，突然想到用新鮮培養物給同一些家禽再次進行接種。他的同事杜克勞（Duclaux)寫道：

‚使大家吃驚的是：幾乎所有這些家禽都經受住了這次接種，而先前未經接種的家禽，經過了通常的潛伏期以後，則全部死掉了。這一點甚至連巴斯德自己或許也大吃一驚，他沒有預料到這樣的成功。‛

這導致了對減弱病原體免疫法原理的確認。

細菌染色的最重要方法是丹麥內科醫生革蘭（Haus Christian Joachim Gram)（革蘭（1853一1938)，丹麥細菌學家、醫生。—譯者）發明的。他敘述了他在試圖對腎切片顯現雙染色的過程中是如何偶然發現這種方法的。革蘭希望把細胞核染成紫色，把細管染成棕色，所以用了龍膽紫，接着又用了碘溶液。他發現，這樣處理過的組織，能用酒精使其迅速褪色，但某種細菌仍保持藍紫色。龍膽紫和碘意想不到地相互作用，並與一種只存在於某種細菌中的物質相互作用。從而，不僅提供了一種很好的染劑，而且提供了一種簡便的試驗法，它在辨認不同的細菌方面證明有極高的價值。馮梅林（Baron Joseph Von Mering)（馮梅林（1849—19O8)，德國內科醫生。—譯者）教授和閔可夫斯基 (Oscar Minkowski)（閔可夫斯基(1858—1931)，出生於俄國的內科醫生、病理學家。—譯者）教授1889年在斯特拉斯堡研究胰髒在消化過程中的功能時，用手術切除了一個狗的胰髒。過後，一個實驗助手發現這只狗的尿招來了成群的蒼蠅。他將此事報告了閔可夫斯基。閔可夫斯基分析了尿後發現其中有糖。正是這一發現，使我們認識了糖尿病和後來用胰島素控制搪尿病的方法。不久前蘇格蘭人鄧恩(Shaw Dunn)在研究肢體嚴重壓傷後腎損傷的起因時，嘗試了各種方法。其一是用四氧嘧啶作注射。他發現四氧嘧啶能使胰髒的胰島組織壞死。這一意外的發現給糖尿病的研究提供了極為有用的工具。

法國生理學家裡基特（Charles Richet)在用實驗室動物試驗海葵觸手的提取物，以測定其毒素劑量時，突然發現，與第一次相隔一段時間第二次的微小劑量常使動物迅速死亡。起先他對此大為晨驚，簡直不能相信這是他自己做出來的結果。確實，他說過，他發現誘導敏感作用或稱過敏性完全是不知不覺的，他原來認為這是絕對不可能的。這種過敏現象的另一表現是由戴爾（Henry Di1e)爵士獨立發現的。他在給豚鼠的幾條不隨意肌注射血清時，突然發現有一條肌肉對馬血清反應特別強烈。在尋找這一特別現象的原因時，他發現這只豚鼠在不久前曾注射過馬血清。

在對離體的青蛙心髒進行實驗時，生理學家通常使用生理鹽水作為灌注液。用這種方法可使青蛙心髒繼續保持約半小時的跳動。一次，在倫敦大學醫院，一位生理學家發現他的青蛙心勝連續跳動了好幾個小時。他非常驚訝，大惑不解。他能想到的唯一可能原因是季節的影響，而這一點他也確實在報告中提出來了。後來，發現這是由於他的實驗助手在製作鹽水溶液時用的不是蒸餾水而是自來水。根據這個線索就不難斷定自來水中的哪些鹽份引起了生理活動的增加。林格(Sidney Ringer)（林格(1835一1910)，英國內科醫生、生理學家。―譯昔）就是這樣發現了這種以他命名的溶液。這種溶液對實驗生理學的貢獻頗大。

德拉姆(H.E. Durham)博士記述了通過抗血清發現細菌凝集的經過如下：

‚那是1894年11月的一個值得紀念的早晨，我們都准備好了要用法伊弗(Pfejffer)提供給我們的培養液和血清去檢驗他做的活體內診斷反應。格魯伯（Gruber)教授對我喊道：‘德拉姆，這兒來，你瞧！’在用血清和弧菌的合劑進行第一次注射前，他取了樣品放在顯微鏡下，看到了凝集。幾天以後，我們在用消毒的小玻璃罐製作合劑時，正巧小玻璃罐都沒有消毒，所以我只好用消毒試管。放有培養液和血清混合物的試管插在那裡片刻以後我喊道：‘教授先生，這兒來，瞧！’出現在他眼前的是沉積現象！就這樣，我們得到了兩種可用的方法：微觀的和宏觀的。‛

這一發現出人意外，事先沒有提出過假說。這是在另一研究工作的過程中偶然發生的。由於偶然找不到消毒玻璃罐，發現了宏觀的凝集現象。（承蒙迪安[H.R. Dean]教授示我以德拉姆的手稿。)

霍普金斯(Gowland Hopkins)（霍普金斯(1861一1947)，英國生物化學家。―譯者）被很多人看作是生物化學之父。他讓他的實習班學生進行一項眾所周知的蛋白質試驗作為練習，但是所有的學生都得不出反應。研究證實：只有使用一種含有雜質的醋酸，即二羥醋酸時，才能得到反應。這種醋酸以後就成為標準的試驗試劑。霍普金斯根據這個線索進一步研究，找出了蛋白質中與二羥醋酸相互作用的基。這導致他作出了著名的色氨酸離析。

1915年韋爾(Weil)和費利克斯(Felix)在波蘭研究虱子傳染的斑疹傷寒病例。他們從一些病人身上分離出一種稱之為“變形桿菌X”的細菌。他們認為這可能就是疾病的起因。於是，用病人的血清作這種細菌的凝集試驗，得到了陽性的結果。以後發現“變形桿菌X”並不是這種疾病的致病微生物；然而，用這種微生物做凝集反應卻是診斷斑疹傷寒的一種可靠而又特別可貴的方法。在作這種血清反應的實驗研究中，韋爾和費利克斯確定了O和H的抗原及抗體。這一發現又為血清學寫下了嶄新的篇章。以後，又發現在馬來亞灌木叢中傳染的斑疹傷寒對“變形桿菌Xl9'不起凝集作用。奇怪的是，在英國獲得的一種變形桿菌的新菌株，據信是變形桿菌Xl9的典型菌株，則與叢林斑疹傷寒病人的血清凝集，而不與城裡傳染（都市斑疹傷寒）的病人血清凝集。這種都市斑疹傷寒病人血清卻可令人滿意地與世界上很多地方使用的變形桿菌X19菌株起作用。以後證實：叢林斑疹傷寒和都市斑疹傷寒是兩種不同的立克次體病。英國送來的變形桿菌不但不是典型的變形桿菌Xl9，而且其結果正好變成能夠診斷出另一種疾病，這究竟是怎麼回事，至今仍是個大謎。

流行性感冒病毒能使小雞紅血球凝集，這一現象是赫斯特（G.H. Hirst)第一個意外觀察到的。麥克萊蘭（L. McClelland）和黑爾（R.Hare）在檢驗受病毒感染的雞胚胎時也獨立作出了這一發現。紅血球與含有病毒的液體混合時凝集起來了。敏銳而又善於觀察的科學家迅速跟蹤這一線索。這一現象的發現不僅革新了我們有關幾種病毒的技術，而且對於病毒與細胞二者關係這些根本性問題開創了研究的方法。繼此發現以後，很多研究人員用其它的病毒試驗血液凝集，發現紐卡斯爾（Newcastle)（家禽或其它鳥類的急性病毒性疾病，病症是肺炎和腦脊髓炎。―譯者）疾病、雞瘟和牛痘都能引起這種現象。然而，又是由於偶然的觀察，發現了腮腺炎病毒能引起血液凝集。以後又發現鼠肺炎的病毒也能引起這種現象。

立克次體微生物（一種與病毒很接近的微生物）引起斑疹傷寒及其它幾種重要疾病，而且難以培養。科克斯(Herald Cox)（科克斯(1907–1986)，美國病毒學家。―譯者）博士花了很多時間和精力去改進在組織培養中生長這種微生物的方法，曾經試圖加進各種提液、維生素和激素，但都沒有收效。有一天，在作試驗准備時，用作組織培養的雞胚胎組織不夠了，為了湊足數量，他使用了在以前同別人一樣地扔掉了的蛋黃囊。以後在檢查這些培養物時，他“又驚又喜”地發現：在偶然放進了蛋黃囊的那些試管中，產生了大量的有機體。幾天以後，他晚上躺在床上時突然想到，把立克次體微生物直接接種到含胚胎卵的蛋黃囊中。他早上四點起床直奔實驗室，第一次將立克次休微生物注射到蛋黃囊中。就這樣發現了大量生長立克次體微生物的簡便方法，這種方法革新了由它們引起的多種疾病的研究，並使得生產防止這些疾病的有效疫苗成為可能。（來自私人通信）