提醒:超级随机研究可以产生一些惊人的科学成果

提醒:超级随机研究可以产生一些惊人的科学成果

正如这些事情常常发生的那样,它的开始是一个谜。

美国国家动物园收藏的箭毒蛙正在濒临死亡。箭毒蛙是原产于中美洲和南美洲热带地区的一种两栖动物,以鲜艳的色彩而闻名。这些幼蛙在从扭动的蝌蚪变成成年青蛙时就死去了。人们可能需要一段时间才能注意到野生动物何时开始死亡,但在动物园里,有病理学家——疾病科学家——负责了解原因。其中一位病理学家是艾伦·佩西尔。他怀疑罪魁祸首是一种真菌,一种包括可食用蘑菇和足癣的奇怪生命王国。但为了确保万无一失,他需要帮助。

那是 1997 年,谷歌推出的前一年,当时万维网仍由 Excite、AskJeeves、AltaVista 等搜索引擎拼凑而成。但不知何故,佩西尔通过管道找到了梅尔文·富勒 (Melvin Fuller) 的网站,梅尔文·富勒是乔治亚大学的退休真菌学家。佩西尔和他的动物园同事给富勒寄送了一些病原体杀死青蛙的电子显微镜照片。富勒随后将这些照片寄给了缅因大学生物学副研究教授乔伊斯·朗科尔 (Joyce Longcore),两人过去曾非正式合作过。这是一次偶然的联系:朗科尔立即鉴定出该标本属于一类名为壶菌门 (Chytridiomycota,简称壶菌) 的真菌,她在过去近三十年中一直在断断续续地默默研究这种真菌。佩西尔设法联系上了少数几个具备鉴定杀手专业知识的人之一。

如果事情稍微有一点不同,她可能甚至都不会去救援。

青蛙、蝾螈和蟾蜍等物种都面临壶菌病的威胁,这种疾病是由壶菌引起的。DepositPhotos

1960 年,朗科尔在密歇根大学读大四时开始研究壶菌(一种生长在水中的微小真菌)。壶菌并不是一个有趣的话题,但对这些生物的好奇心促使朗科尔在印第安纳大学攻读硕士学位期间一直坚持研究它们,在结婚并搬到马里兰州后也坚持了一段时间。在此期间,她一直在做分类和观察研究,这是基础科学的基石,也是那些寻求科学投资立即回报的人的祸根。除了增加我们对世界的了解之外,研​​究这些真菌没有任何明显的好处。

当朗科开始有了孩子后,她就停止了工作。“我属于一个不同的时代,”她说。“女性从待在家里转向工作。我待在家里,你知道,我从来没有想过要不要做别的事。我不是那种能一边送孩子去托儿所一边上班的人。我也不想这么做。”

几十年后,一位来自缅因州大学城奥罗诺的研究人员向她提出了请求。奥罗诺是隆科尔现在的家乡。她获得了美国国家科学基金会的资助,研究家庭污水渗滤场的功能,并被推荐到隆科尔寻求帮助。

“她来找我,让我相信我对这类真菌的了解比她多,我可以帮忙,”朗科说。于是朗科在实验室兼职工作了大约六个月。但一旦她回到显微镜前,她就知道这是她需要做的事情。

朗科参加了一个博士课程。作为 60 年代的硕士生,绘制所研究生物的图表是常态。作为 80 年代的博士生,朗科学习了电子显微镜的所有知识,该技术使用电子束来创建标本的图像。她学会了如何在纯培养中培养真菌,以及如何拍摄和阅读标本的照片。她在国外的这段时间为她打开了一个全新的世界,让她有机会了解一直令人着迷的微生物。但当她于 1991 年毕业时,她试图获得资助大多数科学家工作的那种国家科学基金会资助,但失败了。由于没有明显的回报,壶菌研究并不是任何人的首要任务。

“我说,‘管他呢’,”朗科尔说。她决定不再浪费时间无休止地申请 NSF 资助,而是利用从其他渠道获得的少量资金来凑合。

1997 年,当她收到佩西尔的电子显微镜照片时,她就在那里——在别人实验室的一个闲置角落里辛苦工作,分离真菌并发表论文。佩西尔从动物园垂死的青蛙中分离出的壶菌对她来说一目了然。“这真的很奇怪,因为当时我们不知道这个群体中还有其他真菌是脊椎动物的病原体,”她说。“我们知道它们可能是藻类或无脊椎动物的寄生虫,但我们不知道它们中的任何一种是两栖动物的病原体。”

草莓箭毒蛙 DepositPhotos

事实证明,壶菌确实会感染青蛙、蟾蜍和蝾螈。这种病原体导致全球各大洲(南极洲除外,需要注意的是,那里本来就没有青蛙)的种群数量下降,甚至导致一些两栖动物灭绝。她的工作以及 Elaine Lamirande、Don Nichols 和 Allan Pessier 的工作帮助研究人员弄清楚了这种真菌的传播方式:通过从一个水域转移到另一个水域的船只和设备,以及通过走私珍奇宠物。

这就是为什么这项工作于周三被授予美国科学促进会金鹅奖的原因。该奖项的由来可以追溯​​到田纳西州众议员吉姆·库珀,他是美国科学促进会政府关系副主任艾琳·希思告诉《大众科学》, “希望通过强调看似不为人知的研究案例来认可联邦资助研究的巨大好处,这些研究已带来重大突破和类似的社会影响。”

它在某种程度上是对某些人眼中不利于基础研究的气候的一种反驳,正如金羊毛奖所体现的那样。这一讽刺性的荣誉是由当时的威斯康星州民主党众议员威廉·普罗克斯迈尔 (William Proxmire) 设立的,目的是公开羞辱那些他认为浪费纳税人钱的项目。该奖项从 1975 年到 1988 年每月颁发一次,针对大约二十多项科学研究项目。普罗克斯迈尔批评的一项 1975 年研究调查了酒精与鱼类和老鼠攻击性之间的联系。他驳斥了这一研究,理由是“了解人类状况和问题的最有效方法是观察人类行为。”

加州大学旧金山分校的心理生物学家哈曼·皮克 1988 年告诉《科学家》杂志:“我非常希望普罗克斯迈尔提出一个建议,给人们提供酒精并要求他们打架。这简直是不道德的。”

一些人将金羊毛奖归咎于对“听起来很有趣的科学”的怀疑态度,以及越来越强烈的只投资于具有明显的、可以快速实现的社会效益的科学进步的动力。

“我全力支持科学资助,因为科学知识一次又一次带来了意想不到的回报,”朗科尔说。“事情就是这样发展的。”

毕竟,谁会想到,在爱因斯坦提出相对论一个世纪之后,我们会在我们的 GPS 设备中使用它来记录我们的晨跑路线和在陌生的街区中导航?

Longcore、Nichols、Pessier 和 Lamirande 的工作与 Lotfi Zadeh 和 Kaiching Li 的工作一起获得了认可,Lotfi Zadeh 提出了模糊逻辑——一种数学概念,现在应用于从暖通空调系统到医疗设备等各个领域。Li 想知道贻贝如何如此牢固地粘在水下墙壁和岩石上。通过了解它们的粘合方法,他开发了一种大豆基胶水,使哥伦比亚森林产品等公司能够摆脱对生态有害、可能致癌的甲醛基粘合剂。

“好奇心驱动的研究很重要,因为它为改变生活的进展奠定了基础。我们并不总是知道这项研究会带来什么结果,”希思说。“我们希望听到更多这样的故事——任何人都可以为‘金鹅’提名。”当然,并非所有的基础研究都能带来像朗科尔那样重要的发现。但你永远不知道科学探究会带你去哪里。

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