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诺贝尔奖 做梦 勒维

最轻松的诺贝尔奖长啥样?

2019-11-06
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今年的诺贝尔化学奖颁发给了锂电池的发明人—;—;约翰·古迪纳夫(John Goodenough)。这位老爷子,大学毕业的时侯恰好赶上二战,年过半百才开始研究电池,用了十年取得突破,又等了将近四十年,才迎来诺贝尔奖。肯定有父母拿他的事迹激励自己的孩子,“你看看人家”。

那么,有没有轻轻松松拿下诺贝尔奖的人呢?你别说,还真有。勒维的诺贝尔奖,就是做梦做出来的。

转行

奥托·勒维(Otto Loewi),奥地利-德国-美国药理学家,1873年生于德国。十八岁孤身前往慕尼黑求学。六年间,他辗转于大学、医院、无机化学实验室、生化研究所之间,跟别的的医学生也没什么两样。

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勒维(图片来源:nyu.edu)

毕业后,他去了法兰克福的市医院,选择了当时热门的呼吸科,本该等着从住院医生慢慢熬到主任医师。可他在医院待了一年之后,便做出一个特别的决定:转行。

当时的呼吸科与今天不同。现在得了肺炎,去医院救治多数患者都可以痊愈。1898年,却是另一幅场景。医院里满是肺炎患者,而医生们能做的十分有限,要么凭借着经验,用一些“可能有效”的药物;要么只能在护理上做文章,让病人舒适一些。

因为距离现在治疗肺炎最基本的青霉素被发现,还有整整三十年呢!

患者基本是在医院里等“幸运”降临。这副场景让勒维意识到,合适的药物有多重要。带着这样的想法,勒维又一次开始漂泊,离开法兰克福去了奥地利的大学,从临床医学,一头扎进了药理研究。

争论

在奥地利,勒维过得不错。在学生中,讲课生动幽默很受欢迎。在实验室里,尝试着研究了几种药物,搞懂了利尿剂的原理、发现了可卡因的作用。

但是,新的烦恼找上了他。

当时的医学界,正在经历一场大争论:神经与神经之间到底是如何传递信号的?有些人认为是化学物质,不然如何解释药物对神经系统的作用呢;有些人则认为是生物电。

1780年,意大利的医生伽伐尼(Luigi Galvani)在一次实验中偶然发现,用金属剪刀接触青蛙腿,会产生电火花,而这微弱的电火花,能让蛙腿抽搐。生物电的支持者们认为,这个实验以及之后类似的实验,已经无可辩驳地证明了他们的观点,即神经与神经之间,依靠电流传递消息。

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伽伐尼(图片来源于网络)

既然神经依靠生物电互相连接,要想治疗跟神经、肌肉有关的疾病,压根用不着寻找新药,只要用合适的电流刺激病人的神经即可。

勒维自然是化学物质派的。一方面,他之所以转行就是希望为病人研发新药;另一方面,他在研究中发现,用同一种电流刺激同一根神经,神经支配的不同器官会有不同反应。生物电学没办法解释这种现象,但化学物质学说可以—;—;神经会释放不同的化学物质,用以控制器官的活动。

梦想

为了梦想和真相,勒维决心捍卫化学物质学说。但生物电学说是当时的主流,许多德高望重的学者都站在那一边。相比之下,勒维不过是个半路出家、名不见经传的研究工作者。

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关于勒维的纪念邮票(图片来源:NIH)

从1908年到1921年,十三年间,勒维一直在关注争论,他坚信自己是对的,然而,对与错不能看信念的强弱,要看证据。他进行了大量与神经有关的实验,但一直没有找到让自己满意的、能够终结争论的结果。

这一年的春天,准确来说是复活节前夜,勒维做了一梦。在梦里,他设计了一个巧妙的实验,可以证明自己的信念。他从床上爬起来,随手抓起一堆纸片回想着写下了自己的想法。

命运忽然顽皮了,准备跟他开个玩笑:第二早上,他发现自己想不起来梦里的实验了,而且纸片上的字也非常潦草,根本看不清写得是什么。

但梦也没法控制,他只能一切如常,上课、做实验、吃饭、睡觉。又一夜到了凌晨三点钟,实验的场景再一次出现在他的梦里。

勒维立刻起床,鉴于上次的情形他清晰地写下了实验方案。不过,他激动了,已经没办法再躺到床上,连夜去了实验室。

现实

心脏上都有两种神经:一种是迷走神经,另一种是交感神经。当时的生理学家们已经知道,用电流刺激迷走神经,会让心脏跳动变慢,若是刺激交感神经,则结果相反,心率会上升。

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心脏与神经(图片来源:teachmephysiology)

勒维苦苦寻找的突破,就在这两根神经上。

他找来两只青蛙,把它们的心脏暴露出来。一只青蛙的心脏上保留着神经记作甲心,另一颗心脏,神经直接切除记作乙心。接着,他配置了一些林格氏液(Ringer's solution)。这是他先前做神经学研究时学会的,一种特殊的液体,含有氯化钠、氯化钾等,跟青蛙的生理环境非常接近。

接着,他把两颗心脏放到两个容器里,每个容器中都充满了林格氏液。为了描述方便,我们分别称之为甲容器和乙容器好了。和预料的一样,它们都保持平稳的跳动,没有出现什么异常。

再接着,他用电流刺激甲心的迷走神经。随着他的刺激,甲心的跳动频率降了下来。

此时的勒维,肯定悄悄舒了一口气。因为,接下来就要进行最为关键的部分了:他把甲心容器中的林格氏液,滴到乙容器中。

猜猜发生了什么?

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实验经过(图片来源:drew.edu)

乙心的跳动,也变慢了!

甲心和乙心之间,没有电缆。如果神经之间依靠生物电互相传播,那么,甲心的变化是怎么传递给乙心的呢?真相只有一个:甲心的神经在刺激下,分泌了一种物质,而这种物质才是神经操纵器官的关键。

总结

随后,勒维又进行了一次实验,过程基本相同,只不过刺激部位从迷走神经换成了交感神经。实验结果正如他所料,甲心的跳动加速,将甲容器里的溶液滴到乙容器中,乙心的跳动也加速了。就这样,勒维通过双蛙灌注实验,以清楚明白的结果,终结了医学家十几年的争论,并因此获得诺贝尔奖;而刺激心脏后容器中出现的化学物质,今天有个响当当的名字—;—;神经递质。

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神经递质(图片来源:wikimedia)

比之于前文提到的古迪纳夫,勒维的奖项似乎来得太容易了些。不过不要忘了,如果没有“帮助患者研发新药”的渴望,他不可能一头扎进药理学;如果不是出于对真相的执着,他不会研究神经、可能连林格氏液都搞不定;如果没有苦苦求索,又怎么会获诺贝尔奖呢?

如今,阿尔茨海默、抑郁症、帕金森等疾病时常登上新闻,而它们都跟神经递质有关。也许某一天,我们会在这些世纪难题上取得突破—;—;只要我们站在勒维的肩膀上。

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