好科学？坏科学？

《自然》杂志网站刊登四项存在广泛争议的科学研究

    据英国《自然》杂志网站近日报道，经过数月的争议后，《自然》杂志终于在线刊登了美国病毒学教授河冈义裕的论文。该论文指出，尽管自然条件下的H5N1型禽流感病毒并不具备在哺乳动物中进行传播的能力，但如果在实验室里对其进行基因改造，所获变异病毒或具备在人类中进行传播的能力。
    其实，早在2011年8月，河冈义裕就已将相关研究成果提交给了《自然》杂志，与此同时，荷兰伊拉斯谟医学中心的罗恩·富希耶领导的科研团队也得到了类似的实验结果，并向《科学》杂志递交了相应的研究论文。但因担心公开这些研究成果可能引发非常高的风险，比如2011年12月，美国国家生物安全科学顾问委员会（NSABB）就表示，恐怖分子或可利用论文里的数据制造出具备高致命性的病毒武器等，所以，包括世界卫生组织、NSABB在内的多个机构对是否公开发表这些论文展开了激烈的争论。

    最终，经过多次探讨协商之后，科学家们发现公布这些论文的好处要多于弊端，河冈义裕的文章因此得以“面世”。

    研究H5N1禽流感病毒在科学界引起了广泛的喧哗与骚动，但这只是唯一一个可能引发这种争议的研究吗？其实，这种利弊之间的权衡广泛存在于很多研究之中：有些研究可能会对全球安全造成影响；而另外一些研究则会陷入伦理道德的漩涡中。4月25日，《自然》杂志网站为我们列举出了其中四个典型的研究范例。

    同位素分离：核燃料还是核武器

    一项能快速且有效地将核电站和核医学领域内使用的放射性同位素分离开来的技术是很多物理学家们孜孜以求的“圣杯”。但是，同位素分离技术也是制造核武器的关键技术，因而也面临着被不法分子滥用于非法制造武器的风险。

    天然铀矿石内大部分是铀-238，但是其无法维持产生爆炸所需要的失控连锁反应。另外，容易裂变的铀-235在铀矿石内的含量仅为0.7%。当铀-235的比例达到3%至5%时，才能为核反应堆制造燃料。而要制造出一枚炸弹，铀-235的含量必须要超过90%才行。因为不同同位素的化学性质基本上一样，将两种同位素分离开来一直是大规模研制核武器的主要壁垒之一。目前最先进的技术是让数千个离心机串联在一起，但这一方法会占用很多空间，耗费很多电力和时间，也需要精密加工的零件。

    激光器或许更有效。不同铀核质量的细微差别会改变其电子壳层的能级。经过精确调谐的激光器能激发出同想要的同位素有关的能级，而且，与其他技术结合在一起，可将铀-235从其他元素中挑选出来。这项研究能快速且秘密地进行。早在2004年，韩国科学家们就已使用激光器，在几周内将少量铀-235丰富到接近武器的纯度。这项研究一直没有被发现，直到研究进行了几年后才被国际核查机构知悉。

    现在，随着便宜且能被很好调谐的激光器的问世，对全球的物理学家们来说，激光同位素分离变得更加容易。比如，美国德克萨斯大学奥斯汀分校的马克·雷曾正研究使用激光器分离出在医学领域非常重要的同位素，比如钙-48、镍-64等，钙-48主要用于骨病症的诊断中；镍-64则是一种极富潜力的癌症治疗试剂。雷曾表示，全球都急需医学同位素，“人们的生活将依靠发现新的同位素来源。”

    雷曾的技术非常简单易懂：精确调谐的激光器将所需要的同位素内的电子推到更高能的状态，以暂时改变原子的磁矩。从这个意义上来说，所有需要被挑选出来的同位素都拥有大而稳定的磁矩。

    雷曾表示，他也非常清楚，整天与激光器和各种同位素打交道可能会给他的身体健康带来不少隐患。但他认为，这种可能性微乎其微，因为他们的技术非常安全。

    不过，也有人认为，从事和激光器打交道的工作还是小心为妙。美国华盛顿特区乔治敦大学公共科学兴趣项目的联合负责人弗朗西斯·斯雷克就指出：“我认为与激光器打交道的风险很高。”斯雷克曾经公开反对用激光同位素分离方法制造核燃料的商业化，他希望科学家们对此进行更公开而严苛的讨论，因为很多从事原子和分子光学研究的物理学家们与雷曾的观点一致。他说：“我认为应该暂时停止此类研究，而且需要对其进行深刻的反思。”

    物理学可以造福人类社会，这一想法让雷曾激动不已，他也在继续他的研究。他说：“不能因为存在风险就停止研究，如果你不做，总会有其他人做。”他的第一个与锂等光原子有关的研究结论将于几个月后出炉。

    “读心”设备：大脑扫描仪还是独裁者？

    2007年，英国谢菲尔德大学医学院的肖恩·斯彭斯教授为一名女犯人做了一次大脑扫描。这名犯人因为毒杀她照顾的一个小孩而被定罪，但当她矢口否认自己的犯罪行为时，斯彭斯得到的结果却显示，她说的似乎是“实话”。

    一台能够准确无误地阅读他人想法的机器对很多人来说具有非凡的好处，例如，安全部门的官员可以倚重这台机器，在恐怖分子采取行动之前将其抓捕；其也可以成为某些因为脑部受损而无法移动或与他人交流的病人的帮手，为他们提供新的说话方式。但是，这种机器在科幻作品中扮演的角色通常是大反派的帮凶，让大独裁者和一直保持思想警惕甚至有点草木皆兵的警察变得更加可怕、更加诡异。

    这或许就是为什么从事这类“读心”研究的科学家们更愿意将其称为“脑部扫描”或者“脑解码”的原因吧。“从整体上而言，‘思想’这个概念本来就非常复杂，包含的内容特别多。”加拿大西安大略大学的神经科学家艾德里安·欧文如是说。

    不过，从事该领域的科学家们已经在理解人类的思想方面取得了非凡的成就，让他们获得这些成就的“幕后功臣”就是功能性磁共振成像（fMRI）技术，这项技术使科学家们能够对整个大脑内的血流情况进行实时监测。科学家们相信，血流情况能可靠地反映神经活动的情况，因此，fMRI给出的图像实际上就是一幅实时的大脑活动情况图。

    例如，欧文一直在研究那些因为脑部受到剧烈创伤从而成为植物人的病人。在实验中，欧文通过向这些病患询问特定的问题来刺激他们大脑内不同区域的活动，经过一段时间的研究，有16%的病人能对这些问题作出反应，这表明，这些病人至少已经具备了一定的意识。

    美国加州大学伯克利分校神经科学和心理学实验室的神经科学家杰克·加兰特研发出了一套算法，其能对人们观看视频时大脑内视觉皮质的活动模式进行跟踪，然后再在计算机上将记录的数字信号还原出来，就可以大致了解（因为采用这种方式获得的图像比较模糊）人们刚才观看的是哪段视频。加兰特认为，这项研究使科学家们能为那些已经完全瘫痪的病人研制出与他人沟通的更高级方法，这些病人虽然瘫痪但仍有意识，因而可以通过研究出的系统与外界交流。这项研究也有助于科学家们研制出一些脑—机接口，使人们能用思想操控仪器，部分实现身体的某些功能。

    德国柏林大学夏里特医学院的神经科学家约翰-戴兰·海恩斯则走得更远，他正试图研究人们的意图。海恩斯对人脑进行了扫描，他想寻找出一些与人们如何做决定相对应的活动模式。目前，这项研究仅仅适合于简单的情况：例如，他可以提前几秒知道人们是否会按下某个按键。

    这类研究是否可以走进我们的日常生活并在真实世界中找到用武之地，比如用于测谎或反恐等，则是另外一件事情。加兰特表示，首先，每个人的大脑都是独一无二的，现在还不清楚是否存在着一种适用于每个人的“读心”算法。而且，fMRI仪器可能不太容易在机场部署。即使可以在机场内安装一些fMRI仪器，但乘客们只需要摇晃一下脑袋就会让fMRI仪器“晕头转向”。海恩斯表示：“人们根本不可能制造出一台能够告诉你‘这个人将炸掉飞机’的测谎仪。”

    即便可以制造出这样一台机器，其前景也令人怀疑。“某人能利用机器来知悉你内心的大部分秘密，这样一件事想起来就令人觉得恐怖。”加兰特说。

    然而，已有不少企业家开始进入该领域“淘金”。例如，已有两家公司开始提供fMRI测谎服务，据国外媒体报道，位于美国麻省的fMRI测谎公司西普霍斯公司和位于加州的“无谎言磁共振成像”公司（No Lie MRI）就声称，他们有90%的把握，推测出一个人是否在说谎。他们甚至认为，这项技术还可用于降低“受到感情欺骗的风险”。

    另外，广告界也已经张开双臂欢迎“神经营销”这一概念。神经营销学是使用神经系统科学技术，诸如磁共振成像和其他技术来测量人们对刺激的下意识的情绪反应，了解人们的大脑如何回应与广告和其他商标相关信息的一个研究领域。

    不过，迄今为止，以上诸多尝试引发的担忧也甚嚣尘上。西普霍斯公司的首席执行官史蒂文·莱肯表示，大多数法庭开始倾听并采纳科学家对fMRI测谎的质疑，也不再将其作为呈堂证供。但加兰特仍然认为，这项技术的应用即将到来，“其前景将远超你的想象”。

    fMRI被滥用的可能性也引起了重视。美国斯坦福大学的亨利·格里利说：“对于普通人来说，危险在于扫描大脑时如果出现技术性失误，这个人的一生都有可能就此改变，朝着不好的方向发展。而对于科学研究来说，危险则在于，一旦对神经成像的高调应用陷入误区，科学就会遭遇挫败。”

    实际上，现在看起来有些过时的生理记录仪，也有过漫长而充满争议的历史。它的跌宕起伏的遭遇告诉我们，循序渐进才是对待fMRI这种新型测谎仪的最好策略。

    地球工程学：气候救世主还是气候灾星

    地球工程学的支持者们表示，人类最大的希望是利用地球工程学来避开全球气候变暖可能带给他们的蹂躏。地球工程学指的是在全球规模操控地球的气候环境。这一技术可能涉及到管理太阳的辐射，例如，将细小的粒子喷射进入大气中，进入大气中的这些微粒再通过反射某些入射的太阳光从而给地球降温。地球工程学也可能涵盖剔除二氧化碳，或许通过将铁粉撒入海洋以便海藻能大量繁殖，然后从空气中吸收二氧化碳，随着海藻的死亡，它们可将二氧化碳带到海底。

    而反对者则表示，地球工程学是一项极度鲁莽的冒险行为，并且可能会让本来就很脆弱的气候变化变得更加“阴晴不定”。

    目前，最引入关注的是由英国政府资助的、被称为“香料”（SPICE：平流层粒子注入气候工程）的地球工程学方法。

    据美国麻省理工学院《技术评论》杂志报道，去年10月，英国政府支持的研究人员尝试使用一个氦气球和一根橡胶软管，把水抽到一公里的高空。在英格兰东海岸的一个军用机场进行的这项实验意在测试拟议的地球工程技术，以便减轻温室气体增温效应。科学家们表示，如果这种气球和软管可以处理水的重量和压力，那么，类似的软管可以上升20公里，把数吨反射气溶胶泵入平流层，这就是所谓的SPICE实验。

    来自英国布里斯托大学、剑桥大学、爱丁堡大学、牛津大学、英国气象局和马歇尔航天飞行中心的一些科学家们都参与了与SPICE工程有关的激烈讨论。

    加拿大卡尔加里大学的地球工程学专家戴维·基斯表示，对于SPICE工程来说，软管上升的海拔太低，无法改变气候；而且，这个高度的大气层那儿本身就已经聚集了大量水蒸气，“这么干其实也没什么风险，最多就是水管有可能砸到我们头上而已。”基斯说道。

    不过，环境学家们却在去年捕捉到要进行SPICE项目的风声时，就对该项目提出了警告。加拿大环境组织ETC的主任帕特·穆尼就指出，地球工程学项目除了可能产生诸如突然改变降雨模式并导致干旱等无法预料的后果外，它更是一种道德灾难。随着在全球各地进行的气候谈判停滞不前，此时出现这样一个实验项目会使政治人士将其作为逃避排放上限的方式。他说：“这种方式很容易让政府回避他们应该承担的责任。”

    去年夏天，ETC和其他组织向英国政府请愿，要求停止SPICE项目。他们表示，这么做会违背英国政府在今年于巴西里约热内卢举办的世界气候大会上的承诺。英国杜伦大学的地理学家菲尔·麦克那登表示，他正在对SPICE项目进行伦理和社会效果方面的评估。2011年9月，麦克那登和另外一些人基于公共和相关利益团体的意见，认为应该停止该项目。目前，该项目依旧处于暂停状态。

    穆尼希望，在科学家们解决一些与地球工程学有关的主要问题之前，会有一些国际通用的统一规则尽快能够出台，这些规则包括禁止可能会引起跨国后果的地球工程学实验。而与地球工程学有关的关键问题涵盖如下几个方面：比如，地球工程学起作用吗？它可能会产生什么无法预料的后果呢？

    但是，随着全球气温持续升高，气候变化的形势日益严峻，麦克那登相信，如果研究人员回答了公众的忧虑，这项科学实验仍然是可以进行的。他说：“当你不知道自己的不足之处在哪儿时，很难知道如何进步。”

    产前诊断：胎儿的福音还是“美丽的乌托邦”

    怀孕妈妈的血液中会携带有她腹中未出生胎儿的全套基因组序列。遗传学家们表示，很快，如何获得这些胎儿的基因组序列将不再是问题，真正的问题将是如何使用这些基因组序列来获悉婴儿未来的行为和健康状况；另外，如何应对由此可能产生的棘手的伦理问题将是不可避免的重大挑战。

    这种新型产前诊断技术的关键就是那些自由漂浮在每个人血管中的DNA片段。据香港中文大学的病理学家卢煜明（音译）表示，怀孕母亲体内血管中约有15%的DNA来自胎儿。卢煜明现在正在同位于美国加州圣地亚哥市的一家名叫西格诺（Sequenom）的生物技术公司合作，研发胎儿遗传学筛查技术。

    问题的关键在于区分出哪些DNA来自胎儿，哪些来自母亲。胎儿基因组可以分为两部分，一部分遗传自父亲，一部分遗传自母亲，通过寻找一些母本没有而父本有的特征性标志，研究小组可获得胎儿来自父本的DNA序列。相比之下，获得来自母本的胎儿DNA难度更大，因为胎儿的DNA周围存在大量的母本DNA，胎儿DNA漂浮在母本DNA的海洋当中。

    为了清除母亲的DNA背景，卢煜明研究团队开发出一种新的分析法。新分析法原理如下：母本DNA以成对染色体形式存在，母本DNA中来自母本父亲的DNA与来自母本母亲的DNA比例为1∶1。而胎儿DNA会释放一些母本DNA到母亲的血浆中，这最终将导致原来的1∶1失去平衡。卢煜明研究团队正是利用此原理并通过统计算法，进而确认胎儿从母亲遗传到的一半基因组。

    据卢煜明介绍，基于这种技术的特定遗传疾病的产前诊断试剂盒即将面世。他们现在已经能对唐氏综合征（即胎儿的21号染色体有三条染色单体，而不是正常的两条）进行产前诊断。而且，这种检测的灵敏度超过了95%，足以和羊膜穿刺等更具侵入性的产前诊断技术相媲美。因为这种诊断方法没有风险，所以卢煜明相信，它很快就会成为一项常规的检测手段。

    但是，美国斯坦福大学的生物伦理学家亨利·格里利表示，尽管这些产前诊断技术看起来很美，可以提前让准父母们知道自己的孩子是否罹患有唐氏综合征、囊性纤维化病等遗传疾病，但这些技术也会带来一系列棘手的伦理道德问题。这些常规筛查可能会导致很多妊娠被终止；而且，冒风险生下患有先天疾病的新生儿的孕妇们也将面临巨大的社会和法律麻烦。

    格里利警告说：“有一些国家非常重视精神发育迟滞可能会给社会带来的负担，所以他们会强制要求进行这类产前筛查，避免痴呆儿的出生。”而且，私人保险公司或公共健康服务机构可能也会拒绝为这些本来可以避免出生的先天遗传疾病患儿支付保险金。即使不考虑这些情况，有些患儿的家长也会担心，一旦这类产前诊断技术将来“遍地开花”，这类患儿的出生比例会大幅下降，社会可能不再重视这类患儿，也不再支持这类疾病的科研工作，这就有可能导致他们的孩子陷入无人关注、无人照管的尴尬境地。

    斯坦福大学的研究人员斯蒂芬·夸克则对此持不同意见，他表示，即便不针对某种遗传疾病进行诊断，从技术上来讲，胎儿全基因组测序技术也是有用的，而且很快会让大家都用得起。夸克正与美国加州一家从事胎儿产前诊断技术研发的公司Verinata Health公司合作。据国外媒体报道，今年2月，夸克和该公司就推出了一项孕妇血液测试，该测试可在怀孕10周时检测胎儿是否有唐氏综合征、爱德华综合征以及巴陶氏症，测试费用为1200美元。

    格里利却反驳道，这将带来更多麻烦。他说：“如果某对夫妇的家人中有人罹患阿尔茨海默病，那么，他们也很可能因为自己的孩子是阿尔茨海默病高危人群而选择终止妊娠，哪怕他们的孩子要在65岁之后才可能罹患该病，甚至根本不会罹患该病。可是，我们目前根本不可能仅仅根据全基因组测序结果就提前知道每个孩子将来会患上哪种疾病。”

    现在，准父母们有可能获得大量的遗传信息，但是，还没有明晰的规范标准告诉我们，应该如何给准父母们提供产前遗传学咨询服务。卢煜明表示，如果胎儿可能患上的疾病是可以被治愈的，那么，他自己会在产前诊断咨询时非常谨慎地告诉准父母这一点。“谁知道60年后的医学会发展到什么程度呢？”

    夸克认为，即使诸多担忧和反对也不足以让我们停下研究的脚步，夸克就有一位侄子罹患唐氏综合征。他表示，他对早期诊断这一问题苦苦思考了很久，最终，他还是认为这类研究利大于弊。他指出：“父母们越早知道真相，他们就能够越早做好准备。”

    尽管围绕上述例子进行的争端远未尘埃落定，但确实向我们展示了科学家们面对这些研究时的纠结心态，科学家们必须经常扪心自问：他们正在进行的研究对人类来说是利大于弊还是弊大于利。

    今年1月，美国军控与防核扩散中心的科学家琳恩·克罗茨曾在《自然》杂志发表评论文章称：“人为制造的风险远比自然风险严重得多，因而，实验室需要采取更强的预防措施。”（记者 刘霞 综合外电）

    《科技日报》（2012-05-27 二版）

    链接：http://www.stdaily.com/stdaily/content/2012-05/27/content_473700.htm