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這是美人樹開的花,至於為什麼要放在這 ? 把文章看完就知道了。 

 

千里之行,始於足下,任何小事都是從微小的第一步開始,偉大的科學成就也是。

我們過去常說「魔鬼藏在細節裡」,其實生活細節中藏的並不只有魔鬼,還有發明與創新,完全倚靠研究室裡複雜精密的檢測儀器並不能創造偉大發現,所有改變人類生活的創新,其實都來自於對週遭環境的敏銳觀察力。接下來,小編就以劉炯朗博士在「一次看懂自然科學」這本書的內容中,幾個有趣的小故事跟各位朋友做分享。看看科學家如何在花粉、染料、抗生素以及尿液中的微小現象找到偉大的發明。

過敏與抗組織胺

用接種牛痘來防治天花的基本觀念是,「用小量的細菌和病毒引起身體的輕微反應,進而建立起身體的免疫功能」,當細菌和病毒再次入侵時,身體就不會有嚴重的反應了。然而,人體是複雜而奇妙的,有些東西包括食物、藥品、花粉、蜜蜂和昆蟲的叮咬,當它們第一次和身體接觸時,的確沒有引起什麼不良反應,不過有些人的免疫系統對於這些東西卻相當敏感,當這些物質第二次入侵時,身體就會有過度的反應,呼吸、消化循環系統都有可能有強烈的反應,甚至導致死亡,這就是過敏反應。

過敏反應是由法國醫師李斯 (Charles Richet)在偶然下發現的,並因此在1913年獲得諾貝爾醫學獎。在頒獎典禮上,他說 : 「這個發現,就是來自深入的思考,只不過是一個簡單、近乎意外的觀察。我唯一的貢獻是,沒有忽視擺在眼前的明顯事實。

有一天,他和摩納哥的王子搭遊艇出遊,王子建議他去研究僧帽水母放出來的毒素。因為他找不到這種海生動物,所以就以海葵代替,把它放出來的毒素注射到狗的身上,這種毒素作用很慢,幾天之後才發揮作用,而且因為毒素不夠強,有些狗幾個星期後就復原。於是,李斯又再用這些狗來做實驗,結果一個意想不到的事情發生了,當他只把一點點的毒素注射在這些狗身上的時候,狗的反應非常強烈—嘔吐、失去知覺、窒息甚至死亡。為什麼這些狗在第一次注射大量毒素時沒有死,卻在第二次注射了少量毒素後死亡 ?

對此,李斯觀察出三種結論,首先,第二度接受毒素注射的狗的反應遠比第一次強烈,其次,在度接受毒素注射的狗的反應和第一次不同,這些狗的整個神經系統迅速受到嚴重破壞,最後,兩次注射間,要相隔三個星期的潛伏期。

李斯的觀察打開了醫學對過敏反應的研究大門。大多數的人被蜜蜂叮咬、吃了花生、呼吸到花粉、使用盤尼西林都沒事,花生、花粉這些明明都是沒有毒的東西,卻讓少數人在第二次接觸時,產生非常強烈的反應,因為這些東西激發了它們身體免疫系統的過度反應。

相信很多人都受過或仍在忍受花粉過敏的痛苦,這就是身體免疫系統過度反應的結果。醫學上對花粉敏感有兩個應付的辦法,一個比較治本的辦法是,醫生把被上皮膚分成幾十個小區域,注射幾十種不同花粉在皮膚底下,找出身體對哪種花粉敏感,然後逐漸地把這些花粉注射到身體裡,讓身體建立起抵抗這些花粉敏感的能力,另一個比較治標的方法,就是服用統稱「抗組織胺」(Antihistamine)的藥,這是因為身體對外來物過敏的反應,會過量地釋出一種組織胺,導致呼吸不順暢、打噴嚏、嘔吐的症狀,抗組織胺就是用來壓抑身體裡的組織胺的釋放,直到今天,醫學上對身體過敏反應的很多了解,都是源自於李斯的發現。

染料與抗生素

佛萊明發現青黴素的時間大約在1920-1930年代,包括他在內的很多人都是從天然物質裡提煉出殺菌的抗生素。差不多同一時間,德國科學家多馬克正在設法用人工合成的化學物來滅菌。

1932年,多馬克在一家很大的染料公司從事研究,想找出染料有沒有殺滅細菌的功能,為什麼是染料呢?他們發現某些染料染在毛料上會和毛料有緊密的結合,細菌也是蛋白質的分子,那麼這些染料是不是可以保細菌包起來消滅,或者抑制他們的生長呢 ?

首先,多馬克在白老鼠身上做實驗,發現這個想法是正確的,據說後來他自己的女兒感染發炎病重,他也用這種染料把女兒治好,所以公司就申請了用這種染料作為殺菌劑的專利。為什麼這種染料有殺菌功能?1935年,在多馬克發表他的研究結果,並且和他的公司成功申請專利後,法國的一對夫妻檔科學家發現,有好幾種同類的染料都有殺菌功能,而且這幾種染料的分子是有殺菌功能的,另外不相同的那半個分子則沒有。最後,他們證明了這個推想是對的,就是磺胺類藥物的起源,這個結果也解釋了他們觀察到的一個現象,這些染料在人體或動物身體裡有殺菌的功能,而多馬克也在1939年獲得諾貝爾醫學獎。

糖尿病與胰臟怎麼扯上關係 ?

老是口乾舌燥、飢腸轆轆、小便頻繁,這是糖尿病最明顯的病徵,早在一兩千年前,印度醫生還知道檢測糖尿病的方法,就是看看螞蟻會不會被病人的尿液所吸引,因為糖尿病患者尿液中的糖分的確比較高。而今天我們已經知道,糖尿病的原因是血液裡的血糖過高,當我們檢測血糖時,空腹的狀態下,正常血糖範圍是每100CC的血液中,含有70-100mg的糖。食物經過消化變成血糖送到血液中,當身體發覺血糖增高時,胰臟會分泌一種荷爾蒙叫做胰島素,胰島素的功能就是把血糖轉變為糖原(glycogen),儲存在肝臟和肌肉裡。如果胰臟細胞受到損害,分泌的胰島素太少,或者身體因年齡增加產生對胰島素的抗拒的話,部分血糖就沒有被轉換,一直存在血液裡。當血液裡的血糖升高超過正常範圍時,各式各樣的問題就出現了,包括血中糖份增加,尿液糖分也跟著增加,腎臟必須分泌更多的水來沖淡尿中的糖,這就是糖尿病病人小便頻繁的原因,也因此常常覺得口渴。同時因為額外的熱能消耗,病人常覺得肚子餓甚至體重下降,長久以來腎功能會受到損害。此外,血中糖份過高會導致血管阻塞、狹窄和硬化,引起心臟和循環系統的問題。視網膜微血管受到損害會影響視力,最後導致失明,血中過多的糖份也會影響到白血球的功能,降低身體抵抗發炎的能力,這就是糖尿病人傷口比較難復原的原因。

雖然上千年以前,醫生已經知道糖尿病人的尿液會有比較高的糖份,但把糖尿病和胰臟功能連起來,卻是源自一百多年前的偶然發現,1889年,兩位德國科學家在研究胰臟對消化功能影響時,他們把一隻狗的胰臟切除,幾天之後,一位實驗室助理發現許多蒼蠅飛來圍繞在這隻狗排出的尿液附近,他們分析這些尿液,發現尿液裡的糖分特別高,也因此建立了胰臟有調節血糖功能這個重要的關鍵。

英國生化學家桑格 (Frederick Sanger) 也因為這個貢獻,在1958年獲得諾貝爾化學獎。1980年,桑格又因為在DNA排序方面的研究貢獻,再度獲得諾貝爾化學獎。

抹片與癌細胞

子宮頸癌是全球女性第二常見的癌病,及早發現、及早治療是最簡單有效的方法,可以在子宮癌可能發生的初期,檢測到發炎的細胞,可能轉成癌的細胞以及初期的癌細胞。

抹片檢查的英文是「Pap test」這個程序是位在希臘出生的的美國醫師柏潘妮克勞 (George Nicholas Papanicolaou) 發明的,Pap則是縮寫。1920年代,博醫師從事女性哺乳動物在生理循環期間,因荷爾蒙變化所引起的細胞組織變化,其中一個實驗過程就是抹取女性子宮頸的液體,來觀察和分析組織細胞的變化,在參與實驗的女性中,有位患有子宮癌,柏醫師檢查他的抹片時看到了癌細胞。過去沒有人會想到,子宮頸癌細胞會在抹片上出現,柏醫師馬上想到抹片可不就是一個簡單有效的、檢示癌細胞存在的方法。他曾說:「第一次在子宮頸抹片裡看到癌細胞,是我整個科學研究生命中最興奮的一刻。」柏氏檢查的方法,後來也推廣到其他癌細胞的檢測,救了很多人的命,後來也推廣到其他器官癌細胞的檢測,是醫學上的很大貢獻。

類似這樣因為偶然觀察到特定現象的啟發而成就的重大發現的例子,其實不勝枚舉,不管是李斯、多馬克、桑格以及柏潘尼克勞這些醫師,其實都沒料到,自己的一個駐足凝視,之後會改變整個世界。其實這些故事給我們的啟發在於,科學發現不僅只來自深入的思考,同時也要留意擺在眼前的明顯事實。其實這個道理不只應用在科學發明上,社會上各行各業傑出的人士,都有比別人敏銳的觀察力與洞悉力,其實不只是成就事業,多關注身邊的人事物有時會帶來很不一樣的驚喜,像小編上班時總會經過一條馬路,兩旁的行道樹到了夏天就會開滿粉紅色的漂亮花朵,但細直的樹幹上卻又佈滿尖刺,回家上網查了一下,發現這棵樹就叫做「美人樹」,花如其名,但枝幹上的刺對照起名字又顯得相當有趣,在桐花的時節行經高速公路時,偶爾抬頭看到覆蓋山頭的五月雪,美不勝收。嗯,好像離題了,總而言之,細節不只藏了魔鬼,可能還藏了關鍵,相當個偉大的發明家,可要時時注意週遭的小現象喔。


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