從首個病毒的發(fā)現看5G時代的科學文化建設

周 程

（北京大學哲學系； 北京大學醫(yī)學人文學院）

科學研究的局限性和科學認知的漸進性決定了科學家們認識新鮮事物需要有一個由淺入深的探索過程。就這次肆虐全球的新型冠狀病毒而言，科學共同體內部對該病毒的起源、命名、檢測與防治存在多種不同見解毫不奇怪。

在短期內不可能進行充分的重復實驗檢證或質疑與交流的情況下，科學家們對具有高度不確定性的新鮮事物的理解與預判難免會出現一些偏差。今年2月，筆者曾基于科學史視角對人類發(fā)現首個病毒—煙草花葉病毒的曲折過程進行過詳細考察[1]，本文擬以該病毒的發(fā)現史實為例，著重討論科學共同體通過持續(xù)性和反思性的“集體學習”，盡可能避免對新鮮事物的認知偏差之必要性問題，并基于此提出在5G時代，每一位中國科學家都有必要支持在科學共同體內部建立平等對話與合作交流的糾錯機制，積極參與新時代的科學文化建設。

一、濾過性病原體的發(fā)現

19世紀晚期，法國微生物學家巴斯德（Louis Pasteur）和德國微生物學家科赫（Robert Koch）提出的細菌致病學說方興未艾[2]。受其啟迪，出生于德國西北部奧爾登堡的農業(yè)化學家麥爾（Adolf Eduard Mayer）于 1886 年發(fā)現煙草花葉病是一種植物傳染病，從而使人們意識到植物也像動物和人類一樣會感染疾病[3]。但囿于當時的研究條件，尤其是光學顯微鏡的分辨率最高只能達到200納米，麥爾未能發(fā)現煙草花葉病的致病因子是一種亞微觀的顆粒，亦即濾過性病原體。

首先發(fā)現煙草花葉病的致病因子可通過細菌過濾器的，是俄國植物生理學家伊萬諾夫斯基（Dmitrii Ivanovsky）[4]。但1892年還是一名年輕學生的伊萬諾夫斯基并未意識到這種致病因子既有別于細菌，又非源自于細菌。由于不知道它是一種新型病原體，所以伊萬諾夫斯基沒有及時對這種濾過性病原體，也就是煙草花葉病毒進行深究[5]。

因傳染病皆由細菌或其分泌的毒素引起的觀點當時獲得了學界的廣泛認同，故當可以通過細菌過濾器的新型病原體—口蹄疫病毒于1897年被德國的微生物學家呂夫勒（Friedrich Loeffler）和菲洛施（Paul Frosch）等人“發(fā)現”后，他們仍然不愿意拋棄主要由其師長科赫提出的特定細菌引發(fā)特定疾病的既有理論，繼續(xù)將這種亞微觀的新型病原體視作一種“極小生物”，即認為它本質上仍是一種細菌，只是體度更小而已[6]。

1898年，荷蘭細菌學家貝杰林克（Martinus Beijerinck）使用當時最先進的尚柏朗（Charles Chamberland）氏過濾器對患有花葉病的煙草葉子的汁液進行了過濾，并發(fā)現這種過濾液具有傳染性。稍后他還發(fā)現這種過濾液能夠滲透到瓊脂凝膠內部，且沒有喪失傳染性。于是，貝杰林克認定這是一種不同于細菌的新型病原體，并將其稱作“傳染性活流質”（contagium vivum fluidum）[7]。

除使用“傳染性活流質”指稱這種濾過性病原體外，貝杰林克還多次使用“病毒”（Virus）特指這種濾過性病原體[8]?！癡irus”一詞源自于拉丁語，其字面意思是“粘稠的液體，毒素”，在中世紀晚期的英語中主要指“蛇的毒液”。因此，當貝杰林克賦予“Virus”全新的涵義—濾過性病原體，并認為這種病原體是一種“傳染性活流質”之后，受到了伊萬諾夫斯基等人的質疑[9]。因為基于過去積累的經驗人們無法想象非顆粒形態(tài)的流質也像單細胞細菌那樣具有增殖能力，何況伊萬諾夫斯基1903年還用多個實驗證明這種病原體很有可能是顆粒體。不過，伊萬諾夫斯基既沒有通過光學顯微鏡觀察到這種顆粒體，實際上也沒有在體外純粹培養(yǎng)出這種病原體。

二、確認病毒是有別于細菌的顆粒

進入20世紀后，躋身煙草花葉病毒研究領域的學者越來越多。由于電子顯微鏡的商業(yè)應用是1939年以后的事，故20世紀早期人們對煙草花葉病毒的研究只能是各顯神通。當時，人們討論得最多的問題是，煙草花葉病毒究竟是不是顆粒體？如果是，它是不是微生物？

1902 年，美國農業(yè)部植物產業(yè)局專家伍茲（Albert F. Woods）提出，煙草花葉病很有可能是因葉內的氧化酶活性增強引起的[10]。稍后進入該局擔任專家的奧拉德（Harry A. Allard）對此表示懷疑。于是，他1916年對伍茲的實驗進行了追試。

當時第一次世界大戰(zhàn)正酣，奧拉德無法從歐洲買到尚柏朗氏過濾器。正巧利文斯通（Burton. E. Livingstone）此前發(fā)明了一種用于監(jiān)測土壤水分變化情況的裝置。該裝置帶有一個埋在土壤中的、主要用云母制成的多孔杯。于是，奧拉德就用這種當時在美國很容易入手的多孔杯來替代尚柏朗氏過濾器進行過濾。

奧拉德發(fā)現，患有花葉病的煙草葉子的汁液用這種多孔杯過濾后，濾液中確實含有高活性的氧化酶，但這種濾液沒有傳染性。它表明病原體已被多孔杯濾除了。盡管這是一項偶然發(fā)現，但它卻證明了煙草花葉病病原體是可被云母吸附的顆粒。奧拉德還發(fā)現，使用45-50%的乙醇對被云母吸附的病原體進行處理后，病原體仍然會保持較強的活性，同時還會出現沉淀[11]。

奧拉德的研究引起了美國著名的植物生理學家、植物病理學拓荒者杜加爾（Benjamin M. Duggar）的注意。杜加爾設計了研磨等實驗對煙草花葉病毒展開了對比研究[12]。結果，杜加爾不僅將病毒的概念發(fā)展成為可在活細胞內進行自我增殖的亞微觀顆粒體，而且還推定煙草花葉病毒的體度和紅血球差不多大[13]。此后，煙草花葉病毒是一種亞微觀的顆粒體獲得了越來越多的認同。不過，人們仍不知道病毒的本質是什么。

1935年，洛克菲勒醫(yī)學研究所的生物化學家斯坦利（Wendell Meredith Stanley，1946年諾貝爾化學獎得主）借助當時在美國發(fā)展起來的最先進的酶蛋白質結晶技術分離純化出煙草花葉病毒結晶，并指出病毒是一種分子量高達數百萬的蛋白質[14]。這種病毒概念顛覆了很多人對生命和物質的認知。自我增殖被認為是只有生命才具有的屬性，如果作為化學物質的蛋白質確實具有這種屬性，那么生物與非生物的界限在哪里？生命究竟是什么？

對斯坦利的研究結論提出質疑的學者很多，但很快就用無可爭辯的事實修正其研究結論的乃英國植物病理學家鮑登（F. C. Bawden）和皮里（N. W. Pirie）。鮑登和皮里 1936 年用確鑿的實驗數據證明，煙草花葉病毒中除含有大量的蛋白質外，還含有少量的核糖核酸（RNA）。不過，他們當時并沒有意識到這種含量很低的RNA才是真正的遺傳物質。此外，他們還從這種核酸蛋白質復合體具有各向異性推出，煙草花葉病毒乃桿狀結構的顆粒[15]。

在透射式電子顯微鏡的發(fā)明人、1986年諾貝爾物理學獎得主恩斯特·魯斯卡（Ernst Ruska）的弟弟哈爾墨特·魯斯卡（Helmut Ruska）的協助下，德國生物化學家考舍（Gustav Adolf Kausche）最終于 1939 年借助全球第一臺商用電子顯微鏡直接觀察到了煙草花葉病毒，并確認其為桿狀顆粒[16]。不過，考舍等人當時觀測出的煙草花葉病毒的大小尺寸與實際情況存在一些出入[17]。

三、人類發(fā)現首個病毒的啟示

即使從貝杰林克1898年通過過濾實驗斷定煙草花葉病毒為濾過性病原體算起，至考舍1939年通過電子顯微鏡直接觀察到這種濾過性病原體為一種亞微觀的桿狀顆粒為止，人類完成第一株病毒的發(fā)現至少花了40年的時間。在這段時間里，很多科學家都為人類加深對病毒本質的理解作出了艱苦卓絕的努力。沒有這批跨時代、跨國別、跨專業(yè)科學家持續(xù)性和反思性的“集體學習”，借助最先進的光學顯微鏡也看不見的病毒是不可能這么早就被人類發(fā)現的。

不可否認的是，很多科學家在研究煙草花葉病毒的過程中都或多或少地得出了一些符合事實的、頗有價值的結論，但他們的論文或報告中也都存在著這樣或那樣的不足。亦即，沒有一篇論文或報告不存在過失，沒有一位科學家的見解完全正確。假如當時的人們對這些論文或報告中的結論不加懷疑，甚至將這些論文或報告的作者奉若神明，則必然會影響到人類對病毒本質的理解，甚至會影響到微生物學的前進步伐。

倘若歷史上的大多數論文與報告都或多或少地存在一些不足，每一位科學家都不可避免地存在一些認識誤區(qū)，那么今人究竟該如何看待科學知識和科學家？更進一步，今天的科學家會不會也像100年前的科學家那樣，即使在自己擅長的專業(yè)領域內也會經常出現認知偏差？如果答案是肯定的，那么評價科學家的最新研究成果以及基于科學家的最新研究成果制定重要公共政策時要不要慎之又慎？

歷史事實告訴我們，非理性地妄信科學理論和盲從科學權威無助于我們深入探索未知世界，認識科學真理，也無助于我們有效解決當下所面臨的諸多現實難題。懷疑的世界中真理多，盲信的社會中謬誤多。唯有鼓勵質疑，寬容異見，才有可能不斷糾正科學認知偏差，促進科學技術創(chuàng)新。

通過回顧煙草花葉病毒的發(fā)現過程，我們還看到，科學的發(fā)展是累積性的和波浪式的，很多重要發(fā)現都是由眾多科學家一波又一波地持續(xù)不斷地努力才得以完成的。換言之，盡管科學巨擘的引領至關重要，但僅靠少數明星科學家的付出是不可能建成科學大廈的，何況明星科學家往往也是在時間的沉淀和歷史的篩選中被逐漸識別出來的。因此，有必要盡快在科學共同體內建立平等對話與合作交流的機制。

“只有充分發(fā)揚學術民主，建立平等對話的機制，才有可能使每一位科學家的真知灼見都不至于被埋沒，同時確保任何權威的認知偏差都不至于成為阻礙科學發(fā)展的絆腳石。”[18]話不說不清，理不辯不明，在科學共同體內部，質疑錯誤觀點和理論的有效方法不是壓制這種觀點和理論的傳播，而是提出一個更有說服力的觀點和理論；壓制不同觀點，大樹權威理論，很容易窒息思想，形成誤導，以致最終錯失及時發(fā)現科學真理以及糾正科學認知偏差的良機。

要在科學共同體內建立合作交流的長效機制，首先需要建立一套各國學者都能理解認同的話語體系，不能各說各話；其次需要搭建一批方便各國學者高效溝通的交流平臺，不能畫地為牢。可以說，無論是德國學者、俄國學者，荷蘭學者，還是美國學者、英國學者，如果大家當時在探究煙草花葉病毒本質的過程中，不是基于普遍主義立場思考與行動，就不可能建立起那么龐大的“行動者網絡”，因此也就不可能形成那么強大的揭示自然奧秘的能力。

四、結 語

新型冠狀病毒肺炎的暴發(fā)，是人類與病毒的又一場遭遇戰(zhàn)。這場遭遇戰(zhàn)充滿著不確定性，因此沒有哪個國家或哪位權威科學家在短期內就能全面認識異常復雜的新型冠狀病毒肺炎的特性。盡管科學認知具有漸進性，科學家具有易錯性，但科學與藝術、宗教、迷信等其他形態(tài)的文化不一樣，它具有可重復檢驗性。在不斷試錯、糾錯的過程中科學家們對新型冠狀病毒的認識總會不斷深入，只是人們不能脫離實際對科學的進步速度期待過高，不能因為科學家對新型冠狀病毒的認知出現了一些偏差，或者疫苗和藥品的研制進度與療效不盡如人意，就低估甚至詆毀科學家們，尤其是中國科學家們在應對新型冠狀病毒的挑戰(zhàn)過程中所作出的積極貢獻。

在互聯網問世之前，科學家們獲得的最新研究成果一般只在科學共同體內部交流，只有當這些最新研究成果付諸應用之后，它才會逐漸進入公眾視野。但信息時代顛覆了這一邏輯。在互聯網普及率已超過六成，5G網絡通訊技術已開始商業(yè)應用的今天，科學家們發(fā)表的最新研究成果，公眾可以隨時在線查閱，以致很多網絡公眾或主動或被動地卷入到了他們不甚熟悉的科學領域的討論之中。

科學研究是基于事實判斷的，而公眾的意見表達往往是基于價值判斷的，當科學家們的事實描述不符合部分公眾的價值預期時，發(fā)表這些成果的科學家就很容易受到公眾的攻擊。如果某項研究出現了一些科學認知偏差，而這項研究又不甚符合公眾的價值預期，那么從事這項研究的科學家將會承受更為強大的社會壓力。這是當年從事煙草花葉病毒研究的科學家們不曾遇到的！可以說，基于個人好惡甚至情緒而不是學理本身的一些科學爭論正在對科學文化的健康發(fā)展造成傷害。

互聯網時代，網民一方面喜歡批評與謾罵，另一方面又喜歡追星與造神。追星與造神會使部分明星科學家的自我認知出現偏差，當這些明星科學家被民眾封神，成為難以被挑戰(zhàn)的科學權威之后，科學的發(fā)展就很容易被引入歧途。批評與謾罵會使很多科學家在開展研究時越來越關注公眾的感受和價值判斷而非事實本身，以致在探索真理，尤其是在質疑權威的過程中瞻前顧后。顯然，這兩種趨勢都會進一步擴大科學認知的偏差，也不利于科學文化的建設。

科學是容錯的，科學是進步的，科學也是專業(yè)的。在人人都有“麥克風”的“自媒體”時代，中國科學家更有必要直面科學研究的局限性、科學認知的漸進性和科學知識的情境性，支持在科學共同體內部建立平等對話與合作交流的糾錯機制，防止被互聯網思潮所裹挾?！把┍罆r，沒有一片雪花是無辜的?！本W速更快、容量更大、連接更廣的5G時代已經來臨，每一位中國科學家對新時代的科學文化建設都負有不可推卸的責任。