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    “小作坊”里出諾獎,重大研究突破關鍵在哪兒?

    2018-10-09 15:22:32 來源: 科學網 作者: 郭強

    定向進化與馬太效應——2018年諾貝爾化學獎另類解讀

    所以說,若想涌現出一批重大成果甚至榮獲諾貝爾獎,關鍵是創造讓小人物自由發揮的空間和舞臺,而不是押寶式策略。

    做什么研究能獲諾貝爾獎,這是一個連諾貝爾獎獲得者和諾貝爾頒獎委員會都無法回答的問題,因此也就不要刻意揣測,也沒有必要指定目標來重點發展了。

    2018年諾貝爾化學獎的宣布使我們熟悉了一個“新”詞——定向進化,那么什么是定向進化呢?

    定,是“設定”之意,向為“方向”或“導向”,意思就是首先人為設定一個方向(或標準),進化則是指按照預期目標發展并最終實現的意思。

    通俗講,先定一個能達到的小目標,比方說掙它一個億;最終掙到一個多億,這說明你成功了,也就算實現了定向進化。

    自然界,定向進化的例子比比皆是。

    舉大家都非常熟悉的進化論例子——長頸鹿脖子長的緣故。

    在地球上某個時期,由于氣候變化,地上草的數量逐漸減少,已填不飽長頸鹿肚子,它們開始將目光投向空中,那就是樹葉。

    但由于僧多粥少緣故,低處的樹葉很快被吃光,只剩下高處還有樹葉,這時脖子長短發揮出作用,鹿這個群體中只有長脖子的可以得到更多食物而被保留下來(其他被淘汰了),進一步對后代篩選更長更有優勢的鹿,最終就成為今天看到的長頸鹿模樣。

    在這里,設定的方向是“脖子長度”,進化的結果是長頸鹿。當然這個設定是自然界無意識結果,叫“自然選擇”,最終適者生存。

    再比如物種馴化,已有幾千年歷史,今天我們吃的糧食、蔬菜、肉類等等,都是這個過程的產物,人類總是根據自己的喜好進行選擇(定向),最終經過漫長的歷史演變,就形成了我們今天的生活。

    所以說,人類一方面改善著自然界的外貌——滄海桑田;另一方面也改變著自然界的物種——物競人擇。

    然而,由于自然界基因自發突變率極低的緣故,所以進化需要幾百甚至上千年時間才可完成。

    隨著人類對基因本質的理解,特別是人工誘變技術的實現,則大大縮短了進化所需要的時間。

    今年諾貝爾化學獎獲得者設定的小目標是什么?找到一種高活性的酶活。

    是一種催化劑,大多數可加快化學反應速度,因此理論上酶活性越高,越有利于生產。阿諾德女士就是在這一思想指導下,按照“突變-篩選-再突變-再篩選”策略最終實現目標(進化),當然也收獲意想不到的成果(諾貝爾獎)。

    至此,大家會不會聯想到另外一個詞——馬太效應

    馬太效應(Matthew Effect)來自圣經《新約·馬太福音》寓言:

    “凡有的,還要加倍給他叫他多余;沒有的,連他所有的也要奪過來。”

    通俗講,就是強者愈強、弱者愈弱。脖子長的鹿可生存下來,并有機會繁殖出脖子更長的鹿;而脖子短的鹿由于食物短缺而被淘汰;酶活性高的保留,酶活性低的淘汰。

    因此,定向進化可看做強化版馬太效應,強者通吃,弱者淘汰。

    “定向進化”(或馬太效應)在某些領域已有廣泛應用,所以說理論并不新。如物種進化,酶的篩選,競技體育等。

    定向進化關鍵點在于“定向”,這個“導向”越可量化,“進化”效應(預期效果)越明顯。

    以跳高為例,假定1萬人參選,初篩指標是跳過1.3米,從而篩除1部分;接下來指標1.4,再篩除一部分;隨著高度增加,剩下的人越來越少,最終篩選到10個人作為候選對象,跳過強化訓練去參加比賽,最終競爭金牌。

    再比如高考,基本原則就是以“分數高低”為導向,最終一大批高分考生如愿以償進入到理想學府。至于說分數高不一定能力高,那就不是高考這個定向進化策略所解決的問題了。

    所以說,“定向進化”具有操作上簡便,程序上公正等眾多優點,但也均在弊端,那就是“定向”指標約可以量化,大家越容易接收。

    比如經濟發展,定向的指標就是錢(很容易量化),至于你認為錢多不一定幸福,那也不少定向進化的錯,而是需要其他評價體系的原因了。

    所以說,定向進化很好用,但是不一定處處都可用。

    接下來談一下諾貝爾獎。

    能否用定向進化策略來實現榮獲諾貝爾獎目的呢?說實話,很難。

    難的原因在于諾貝爾獎評獎標準不易量化,“重大發現、發明或改進”,這個重大很難嚴格定義。

    不過這難不倒政策制定者,理論上講重大發現一般都發表在“高大上”雜志,而高大上雜志可量化,如著名的“CNS”;中等發現發表在中等影響因子雜志;那些低分雜志理論上應該算“垃圾雜志”,用作灌水之用,這也就是今年諾貝爾物理學獎獲得者在1分多雜志上發表文章立刻引爆科技圈一樣,引爆原因就是“落差”,原來低分雜志也并非一無是處。

    從操作層面考慮,用SCI影響因子或引用率評價最為簡單,一定程度上也最公平,至少規則清晰。

    當然,所獲結果也非常明確,那就是發表大量影響因子高文章,這就算達到效果(進化)。

    至于說,發表文章不一定可解決實際問題,但以解決問題為導向存在指標不易量化,考核和評價不易操作的困難。

    所以說,以諾貝爾獎為導向也是一個偽命題,和以SCI為指標一樣不靠譜。諾貝爾獎是一件可遇而不可求之事,天分,努力,幸運等因素都有關聯。

    就以今年諾貝爾化學獎為例,荷蘭科學家斯特默(William Stemmer)在定向進化方面也做出重大貢獻,理應和阿諾德分享,并為荷蘭贏得一份榮譽,遺憾的是2013年不幸早逝,自然也喪失獲獎資格,如果當初荷蘭重點培養斯特默的話,哪的多傷心啊。

    另一位化學獎獲獎者史密斯原本“默默無聞”。諾貝爾化學獎宣布后,第一時間查看萬能維基百科,結果查不到任何信息,一段時間后,相關信息才陸續補充,說明史密斯并不怎么被業界看好。

    化學界比史密斯知名度高的科學家比比皆是,但只有史密斯最終獲得了垂青,他也成為學校歷史上第一位獲獎者。所以,諾貝爾獎,不要刻意追求,而是水到渠成。


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    責任編輯:馮超
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