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[導(dǎo)讀]今年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了鋰電池的發(fā)明人—;—;約翰·古迪納夫(John Goodenough)。這位老爺子,大學(xué)畢業(yè)的時(shí)侯恰好趕上二戰(zhàn),年過(guò)半百才開始研究電池,用了十年取得突破,又等了將近四十年,才

今年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了鋰電池的發(fā)明人—;—;約翰·古迪納夫(John Goodenough)。這位老爺子,大學(xué)畢業(yè)的時(shí)侯恰好趕上二戰(zhàn),年過(guò)半百才開始研究電池,用了十年取得突破,又等了將近四十年,才迎來(lái)諾貝爾獎(jiǎng)??隙ㄓ懈改改盟氖论E激勵(lì)自己的孩子,“你看看人家”。

那么,有沒(méi)有輕輕松松拿下諾貝爾獎(jiǎng)的人呢?你別說(shuō),還真有。勒維的諾貝爾獎(jiǎng),就是做夢(mèng)做出來(lái)的。

轉(zhuǎn)行

奧托·勒維(Otto Loewi),奧地利-德國(guó)-美國(guó)藥理學(xué)家,1873年生于德國(guó)。十八歲孤身前往慕尼黑求學(xué)。六年間,他輾轉(zhuǎn)于大學(xué)、醫(yī)院、無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、生化研究所之間,跟別的的醫(yī)學(xué)生也沒(méi)什么兩樣。


勒維(圖片來(lái)源:nyu.edu)

畢業(yè)后,他去了法蘭克福的市醫(yī)院,選擇了當(dāng)時(shí)熱門的呼吸科,本該等著從住院醫(yī)生慢慢熬到主任醫(yī)師。可他在醫(yī)院待了一年之后,便做出一個(gè)特別的決定:轉(zhuǎn)行。

當(dāng)時(shí)的呼吸科與今天不同?,F(xiàn)在得了肺炎,去醫(yī)院救治多數(shù)患者都可以痊愈。1898年,卻是另一幅場(chǎng)景。醫(yī)院里滿是肺炎患者,而醫(yī)生們能做的十分有限,要么憑借著經(jīng)驗(yàn),用一些“可能有效”的藥物;要么只能在護(hù)理上做文章,讓病人舒適一些。

因?yàn)榫嚯x現(xiàn)在治療肺炎最基本的青霉素被發(fā)現(xiàn),還有整整三十年呢!

患者基本是在醫(yī)院里等“幸運(yùn)”降臨。這副場(chǎng)景讓勒維意識(shí)到,合適的藥物有多重要。帶著這樣的想法,勒維又一次開始漂泊,離開法蘭克福去了奧地利的大學(xué),從臨床醫(yī)學(xué),一頭扎進(jìn)了藥理研究。

爭(zhēng)論

在奧地利,勒維過(guò)得不錯(cuò)。在學(xué)生中,講課生動(dòng)幽默很受歡迎。在實(shí)驗(yàn)室里,嘗試著研究了幾種藥物,搞懂了利尿劑的原理、發(fā)現(xiàn)了可卡因的作用。

但是,新的煩惱找上了他。

當(dāng)時(shí)的醫(yī)學(xué)界,正在經(jīng)歷一場(chǎng)大爭(zhēng)論:神經(jīng)與神經(jīng)之間到底是如何傳遞信號(hào)的?有些人認(rèn)為是化學(xué)物質(zhì),不然如何解釋藥物對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的作用呢;有些人則認(rèn)為是生物電。

1780年,意大利的醫(yī)生伽伐尼(Luigi Galvani)在一次實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn),用金屬剪刀接觸青蛙腿,會(huì)產(chǎn)生電火花,而這微弱的電火花,能讓蛙腿抽搐。生物電的支持者們認(rèn)為,這個(gè)實(shí)驗(yàn)以及之后類似的實(shí)驗(yàn),已經(jīng)無(wú)可辯駁地證明了他們的觀點(diǎn),即神經(jīng)與神經(jīng)之間,依靠電流傳遞消息。


伽伐尼(圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò))

既然神經(jīng)依靠生物電互相連接,要想治療跟神經(jīng)、肌肉有關(guān)的疾病,壓根用不著尋找新藥,只要用合適的電流刺激病人的神經(jīng)即可。

勒維自然是化學(xué)物質(zhì)派的。一方面,他之所以轉(zhuǎn)行就是希望為病人研發(fā)新藥;另一方面,他在研究中發(fā)現(xiàn),用同一種電流刺激同一根神經(jīng),神經(jīng)支配的不同器官會(huì)有不同反應(yīng)。生物電學(xué)沒(méi)辦法解釋這種現(xiàn)象,但化學(xué)物質(zhì)學(xué)說(shuō)可以—;—;神經(jīng)會(huì)釋放不同的化學(xué)物質(zhì),用以控制器官的活動(dòng)。

夢(mèng)想

為了夢(mèng)想和真相,勒維決心捍衛(wèi)化學(xué)物質(zhì)學(xué)說(shuō)。但生物電學(xué)說(shuō)是當(dāng)時(shí)的主流,許多德高望重的學(xué)者都站在那一邊。相比之下,勒維不過(guò)是個(gè)半路出家、名不見經(jīng)傳的研究工作者。


關(guān)于勒維的紀(jì)念郵票(圖片來(lái)源:NIH)

從1908年到1921年,十三年間,勒維一直在關(guān)注爭(zhēng)論,他堅(jiān)信自己是對(duì)的,然而,對(duì)與錯(cuò)不能看信念的強(qiáng)弱,要看證據(jù)。他進(jìn)行了大量與神經(jīng)有關(guān)的實(shí)驗(yàn),但一直沒(méi)有找到讓自己滿意的、能夠終結(jié)爭(zhēng)論的結(jié)果。

這一年的春天,準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是復(fù)活節(jié)前夜,勒維做了一夢(mèng)。在夢(mèng)里,他設(shè)計(jì)了一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn),可以證明自己的信念。他從床上爬起來(lái),隨手抓起一堆紙片回想著寫下了自己的想法。

命運(yùn)忽然頑皮了,準(zhǔn)備跟他開個(gè)玩笑:第二早上,他發(fā)現(xiàn)自己想不起來(lái)夢(mèng)里的實(shí)驗(yàn)了,而且紙片上的字也非常潦草,根本看不清寫得是什么。

但夢(mèng)也沒(méi)法控制,他只能一切如常,上課、做實(shí)驗(yàn)、吃飯、睡覺。又一夜到了凌晨三點(diǎn)鐘,實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)景再一次出現(xiàn)在他的夢(mèng)里。

勒維立刻起床,鑒于上次的情形他清晰地寫下了實(shí)驗(yàn)方案。不過(guò),他激動(dòng)了,已經(jīng)沒(méi)辦法再躺到床上,連夜去了實(shí)驗(yàn)室。

現(xiàn)實(shí)

心臟上都有兩種神經(jīng):一種是迷走神經(jīng),另一種是交感神經(jīng)。當(dāng)時(shí)的生理學(xué)家們已經(jīng)知道,用電流刺激迷走神經(jīng),會(huì)讓心臟跳動(dòng)變慢,若是刺激交感神經(jīng),則結(jié)果相反,心率會(huì)上升。


心臟與神經(jīng)(圖片來(lái)源:teachmephysiology)

勒維苦苦尋找的突破,就在這兩根神經(jīng)上。

他找來(lái)兩只青蛙,把它們的心臟暴露出來(lái)。一只青蛙的心臟上保留著神經(jīng)記作甲心,另一顆心臟,神經(jīng)直接切除記作乙心。接著,他配置了一些林格氏液(Ringer's solution)。這是他先前做神經(jīng)學(xué)研究時(shí)學(xué)會(huì)的,一種特殊的液體,含有氯化鈉、氯化鉀等,跟青蛙的生理環(huán)境非常接近。

接著,他把兩顆心臟放到兩個(gè)容器里,每個(gè)容器中都充滿了林格氏液。為了描述方便,我們分別稱之為甲容器和乙容器好了。和預(yù)料的一樣,它們都保持平穩(wěn)的跳動(dòng),沒(méi)有出現(xiàn)什么異常。

再接著,他用電流刺激甲心的迷走神經(jīng)。隨著他的刺激,甲心的跳動(dòng)頻率降了下來(lái)。

此時(shí)的勒維,肯定悄悄舒了一口氣。因?yàn)?,接下?lái)就要進(jìn)行最為關(guān)鍵的部分了:他把甲心容器中的林格氏液,滴到乙容器中。

猜猜發(fā)生了什么?


實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)(圖片來(lái)源:drew.edu)

乙心的跳動(dòng),也變慢了!

甲心和乙心之間,沒(méi)有電纜。如果神經(jīng)之間依靠生物電互相傳播,那么,甲心的變化是怎么傳遞給乙心的呢?真相只有一個(gè):甲心的神經(jīng)在刺激下,分泌了一種物質(zhì),而這種物質(zhì)才是神經(jīng)操縱器官的關(guān)鍵。

總結(jié)

隨后,勒維又進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn),過(guò)程基本相同,只不過(guò)刺激部位從迷走神經(jīng)換成了交感神經(jīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果正如他所料,甲心的跳動(dòng)加速,將甲容器里的溶液滴到乙容器中,乙心的跳動(dòng)也加速了。就這樣,勒維通過(guò)雙蛙灌注實(shí)驗(yàn),以清楚明白的結(jié)果,終結(jié)了醫(yī)學(xué)家十幾年的爭(zhēng)論,并因此獲得諾貝爾獎(jiǎng);而刺激心臟后容器中出現(xiàn)的化學(xué)物質(zhì),今天有個(gè)響當(dāng)當(dāng)?shù)拿帧?—;神經(jīng)遞質(zhì)。


神經(jīng)遞質(zhì)(圖片來(lái)源:wikimedia)

比之于前文提到的古迪納夫,勒維的獎(jiǎng)項(xiàng)似乎來(lái)得太容易了些。不過(guò)不要忘了,如果沒(méi)有“幫助患者研發(fā)新藥”的渴望,他不可能一頭扎進(jìn)藥理學(xué);如果不是出于對(duì)真相的執(zhí)著,他不會(huì)研究神經(jīng)、可能連林格氏液都搞不定;如果沒(méi)有苦苦求索,又怎么會(huì)獲諾貝爾獎(jiǎng)呢?

如今,阿爾茨海默、抑郁癥、帕金森等疾病時(shí)常登上新聞,而它們都跟神經(jīng)遞質(zhì)有關(guān)。也許某一天,我們會(huì)在這些世紀(jì)難題上取得突破—;—;只要我們站在勒維的肩膀上。

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