史上最尷尬諾獎得主,現在下載,新用戶還送新人禮包,

一百多年前的史上一次諾獎演講就成為了名場面——一位獲獎者現場激烈批評另一位獲獎者的工作，因為對方用他發明的最尷主技術推翻了他相信的理論。

每一年的尬諾諾獎季，有人和合作者、史上學生、最尷主伴侶一同喜提諾獎，尬諾皆大歡喜；也有人和競爭對手同臺領獎，史上不知他們當時是最尷主什么心情。

圖片來源：Nobel prize.org

撰文 戚譯引

這個故事要從一位立志成為畫家的尬諾科學家說起。

1852 年，史上圣地亞哥·拉蒙-卡哈爾（Santiago Ramon y Cajal）出生在西班牙北部的最尷主納瓦拉省。因為性格頑劣，尬諾他從小就被踢皮球一樣從一間學校轉到另一間學校，史上11 歲的最尷主時候甚至用自制大炮轟掉了鄰居院子的大門。為了讓孩子學會守規矩，尬諾父親一度想讓他去做學徒，將來當個鞋匠或者理發師。

但卡哈爾對繪畫有著極大的熱情和天賦。他的父親是外科醫生和解剖學教師，曾帶著十幾歲的他去墓地，搜尋人的尸骨進行研究。于是卡哈爾對繪畫的熱情轉向了解剖學，隨后進入父親任教的薩拉格薩大學（University of Zaragoza）學習醫學。到 31 歲那年，他當上了西班牙瓦倫西亞大學（University of Valencia）的解剖學教授。

約 1884-1887 年間，卡哈爾在實驗室里。圖片來源：Wikimedia Commons

在 19 世紀下半葉，細胞學說已經經過了約三十年的發展，人體中的許多細胞都得到了描述，但神經細胞仍然是個謎。這些細胞具備高度不規則的外形，朝外伸出一束束纖細的分支，誰也不知道這些分支延伸到什么地方、發揮了什么作用。不過，打破這個困境的技術已經誕生了十多年，它在等待卡哈爾發現它。

這次相遇發生在 1887 年。卡哈爾到馬德里拜訪精神科醫生路易斯·斯馬羅·拉卡布拉（Luis Simarro Lacabra）。拉卡布拉從法國學習歸來，他對卡哈爾展示了自己學到的一種組織染色技術。卡哈爾被眼前的景象深深震撼：經過處理的神經組織標本放在顯微鏡下，一片淺黃色的背景當中，被染成黑色的神經元如同舒展枝葉的樹木。

使用高爾基染色法染色的錐體神經元。圖片來源：Wikimedia Commons

這就是高爾基染色法。

在廚房里切腦子的人

高爾基染色法得名于意大利科學家卡米洛·高爾基（Camillo Golgi）。高爾基發現了許多解剖結構，包括被寫進中學生物課本的高爾基體，細胞內部的“中轉站”。但影響最為深遠、并使他獲得諾貝爾獎的成就，還是他在自家廚房里發明的“黑色反應”（black reaction）。

高爾基體 3D 示意圖，來復習一下。圖片來源：Wikimedia Commons

在此之前，學界研究細胞主要依靠兩種方法。一種方法是將組織切片后使用蘇木精（hematoxylin）或胭脂紅染色，這種方法用于研究其他組織是夠用了，但是對于神經細胞，它只能讓細胞核周圍的一圈著色，最多能夠展示一些樹突的基部。另一種方法是使用鉻酸（chromic acid）或重鉻酸鉀（potassium dichromate）溶液浸泡，使神經組織固定、硬化，然后在顯微鏡下用針將神經元分離出來。這種方法也只適用于一些較大的神經細胞，那些纖細的軸突末梢都不可避免地在處理過程中被破壞了。

第一張神經細胞圖片，發表于 1865 年，發表時作者奧托·弗里德里希·代特（Otto Friedrich Deiters）已經逝世。圖片來源：Deiters, 1865

1873 年，高爾基染色法的誕生改變了這種局面。這種染色方法的步驟如下：

1. 將新鮮的神經組織用福爾馬林固化，然后浸泡在 2.5% 的重鉻酸鉀水溶液中 1 至 45 天（有時需要更久）；

2. 在 0.5% 至 1％ 的硝酸銀溶液中浸泡一定時間；

3. 將組織脫水并切割，不包埋；

4. 用振動切片機切成 60 微米厚的切片，放進蒸餾水中；

5. 將切片放置于正電荷防脫載玻片（superfrost plus sludes），風干 10 分鐘;

6. 用 95％ 酒精、100％ 酒精脫水，用二甲苯清理，蓋上蓋玻片。

高爾基。圖片來源：Wikimedia Commons

高爾基染色法只能讓 1% 到 5% 的神經細胞染色。由于這種不可靠的性質，學界對這種方法反應冷淡，只有很少人使用它。高爾基感到灰心喪氣，轉而研究瘧疾，竟鑒定出幾種不同的瘧原蟲，聲名鵲起。多年以后，這種方法才在另一位科學家——卡哈爾的手中重新發揚光大，但高爾基本人顯然對此并不高興。

重新發現高爾基染色法

只有少數細胞能被染色，這乍看之下是個缺陷，但在卡哈爾眼里它是個優點。如果所有神經細胞都被染色，在顯微鏡下看到的就會是一團亂麻。而使用高爾基染色法，被染色的細胞雖然占少數，但它會被整體染色，讓卡哈爾得以觀察單個神經細胞的完整結構。

卡哈爾作品，人類小腦中的浦肯野細胞。圖片來源：Wikimedia Commons

等一下，神經細胞真的存在嗎？

盡管早在 1865 年，德國科學家奧托·弗里德里希·代特（Otto Friedrich Deiters）就繪制了第一張神經細胞圖片，但當時流行的觀點認為，神經系統是一張錯綜復雜、無法分割的網。這就是環路理論（reticular theory）。

高爾基也是環路理論的堅定支持者。在轉向瘧疾研究之前，高爾基利用這種技術繪制了大腦的多個解剖結構。他觀察到軸突存在廣泛的分叉，他認為這是大腦和脊髓中遍布的網狀結構的基礎。

高爾基借助自己發明的染色方法繪制的海馬體。圖片來源：Wikimedia Commons

但使用高爾基染色方法，卡哈爾發現事實并非如此。在 19 世紀 90 年代，他繪制了一系列精美的圖片，表明神經元盡管形狀復雜，它仍然符合細胞的定義，是獨立的結構。他描述了神經元的胞體、樹突和軸突，證明這些復雜精細的結構都是從胞體生長出來的。更重要的是，神經元通過突觸相互連接，進行信號傳輸，但它們沒有發生融合，每個神經元仍然是獨立的個體。這就是與環路理論相對立的神經元理論（neuron theory）。

憑借無可辯駁的證據和過人的洞察力，卡哈爾讓學界同行紛紛放棄了環路理論，也為現代神經科學打下了基礎。1906年，諾貝爾獎評審委員會決定將生理學和醫學獎授予高爾基和卡哈爾，以“表彰他們在解釋神經系統結構方面的研究工作”。

和死對頭同臺領獎

看著自己發明的方法被用來推翻自己維護的理論，高爾基的心情一定十分復雜。在頒獎典禮上，高爾基先發言，決定再為環路理論辯論一番。他說：

“很奇怪，我一直反對神經元理論，但是這個理論開始得到承認還是因為我的工作。我選擇神經元作為我的演講主題。現在這個觀點大體上已經不受歡迎。”

接下來，他談到大腦受傷后復原的能力、導航能力和整合不同功能的能力，他認為這些都是支持環路理論的證據。他還說：“盡管這和將組成元素個體化的趨勢背道而馳，但我仍然無法放棄這個觀點，神經系統是整體行動的，別怪我堅守舊觀念。”

面對比自己大 9 歲的前輩的公開批評，記錄顯示卡哈爾沒有生氣，而更多是尷尬。但他仍然不卑不亢，現場感謝了許多對他有幫助的人，并對聽眾們介紹了自己的工作。最后他說：

“沒錯，從分析工作的角度來看，如果所有神經中樞都由運動神經……和感覺神經之間的連續中介網絡組成，這將是非常方便且經濟的。不幸的是，大自然似乎沒有意識到我們的智力對便利和統一的需求，而常常對復雜性和多樣性感到高興。”

卡哈爾作品，一個溺亡的人小腦中的浦肯野細胞。圖片來源：卡哈爾研究所

高爾基一生反對神經元理論，直到 1926 年逝世。但以他的名字命名的解剖結構和染色方法仍然留在了教科書里，并且諾獎官網介紹，他是一位很好的老師，實驗室永遠對好奇的學生敞開大門。而卡哈爾后來寫道，在分享諾獎方面，“命運是如此殘酷而諷刺……將科學上個性鮮明的對手配到了一起。”

或許，哈卡爾和高爾基代表了兩類不同的科學家。“科學的主要貢獻者可能會發明一種新方法，并花費數年時間進行觀察，描述觀察結果。但是，偉大的科學家所做的不僅如此。他們根據研究工作，提出了深刻的、一致的原理，來解釋大量數據，并最終證明該理論是正確的。”一本高爾基傳記的書評寫道。

參考來源：

1. Fishman RS. The Nobel Prize of 1906. Arch Ophthalmol. 2007;125(5):690–694. doi:10.1001/archopht.125.5.690 

2. Ennio Pannese (1999): The Golgi Stain: Invention, Diffusion and Impact on Neurosciences, Journal of the History of the Neurosciences: Basic and Clinical Perspectives, 8:2, 132-140, //dx.doi.org/10.1076/jhin.8.2.132.1847

3. Mitchell Glickstein, Golgi: a life in science, Brain, Volume 135, Issue 1, January 2012, Pages 301–303, //doi.org/10.1093/brain/awr207 

4. Arpan R Mehta, Puja R Mehta, Stephen P Anderson, Barbara L H MacKinnon, Alastair Compston, Etymology and the neuron(e), Brain, Volume 143, Issue 1, January 2020, Pages 374–379, //doi.org/10.1093/brain/awz367

5. //www.nobelprize.org/prizes/medicine/1906/golgi/facts/

6. //www.nobelprize.org/prizes/medicine/1906/cajal/facts/

7. //en.wikipedia.org/wiki/Camillo_Golgi 

8. //en.wikipedia.org/wiki/Santiago_Ram%C3%B3n_y_Cajal 

9. 《追尋記憶的痕跡》，作者: [美] 埃里克·坎德爾，譯者: 喻柏雅，后浪丨中國友誼出版公司