生物學(xué)必須兼顧思想和數(shù)據(jù)

編譯 李軍平

大約二十年前，我的老朋友悉尼·布倫納（Sydney Brenner）在獲得諾貝爾獎(jiǎng)之時(shí)對生物學(xué)界提出了一個(gè)警告，“我們正淹沒在數(shù)據(jù)的海洋中，卻又忍受著知識(shí)的饑渴。”布倫納憑借將秀麗隱桿線蟲確立為研究發(fā)育生物學(xué)的模式生物成為分子生物學(xué)創(chuàng)始人之一。因此，這一警告對今天的生物學(xué)界更具現(xiàn)實(shí)意義。

在參加研究講座時(shí)，我經(jīng)常感覺自己淹沒在數(shù)據(jù)的海洋中。一些演講者似乎認(rèn)為，只有堆砌大量的數(shù)據(jù)才能引起與會(huì)者的重視。他們忽視了邏輯框架、收集數(shù)據(jù)的目的、假設(shè)的測試過程、以及究竟可以產(chǎn)生哪些思想。研究人員似乎不愿意得出結(jié)論或提出新的思想，出版論文中同樣的情況也時(shí)有發(fā)生。在這一背景下，無論是糾結(jié)數(shù)據(jù)的意義還是討論具體的思想，似乎都不太恰當(dāng)。

我對此有不同的看法：雖然文字描述和數(shù)據(jù)收集工作非常重要，但它們不是研究的全部。學(xué)術(shù)研究還需要觀點(diǎn)，即使是試探性的猜想，也是有益的；同時(shí)也要認(rèn)識(shí)到，隨著事實(shí)和論據(jù)的積累，之前提出的觀點(diǎn)也會(huì)發(fā)生變化。

為何研究人員不愿提出新的觀點(diǎn)？或許他們擔(dān)心這些觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，降低他們獲得晉升或資助的機(jī)會(huì)。但是正如查爾斯·達(dá)爾文（Charles Darwin）所言，“錯(cuò)誤的事實(shí)對科學(xué)進(jìn)步非常有害，因?yàn)樗鼈兺鶗?huì)持續(xù)很久；但是錯(cuò)誤的觀點(diǎn)如果得到證據(jù)的支持，也沒有什么害處，因?yàn)槊總€(gè)人都能夠從證明錯(cuò)誤的過程中獲得快樂；因?yàn)樗麄兛梢躁P(guān)閉一條通向錯(cuò)誤的大門，而通向真理的大門往往也會(huì)同時(shí)打開”。換言之，雖然獲取正確的事實(shí)很重要，但新觀點(diǎn)和新思路也有很大的價(jià)值。只要它們基于合理的證據(jù)，并經(jīng)得起糾正，就有存在的意義。

不要片面地理解我的發(fā)言，我們同樣需要新技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來促進(jìn)對世界的理解?！盁o假設(shè)研究”的重要性眾所周知。培根（Bacon）在1620年提出了這一觀點(diǎn)，并將其作為“經(jīng)驗(yàn)方法”之一。他在《新工具論》中主張，建立科學(xué)真理的第一步應(yīng)該是通過系統(tǒng)的觀察來描述事實(shí)。但這只是第一步。如果達(dá)爾文在描述了雀喙的形狀和大小之后就停止思考，而沒有繼續(xù)提出自然選擇進(jìn)化的觀點(diǎn)，那世上就不會(huì)出現(xiàn)“進(jìn)化論”。

下一步是從數(shù)據(jù)中提取知識(shí)。為了重新關(guān)注這一目標(biāo)，我們必須改進(jìn)工作流程，更加強(qiáng)調(diào)理論，并轉(zhuǎn)變我們的研究文化。應(yīng)當(dāng)讓開發(fā)新技術(shù)和新方法的工程師與實(shí)驗(yàn)學(xué)家深入研究生物問題。只有深入了解生物學(xué)，而非僅僅收集海量的數(shù)據(jù)，我們才可能會(huì)提出重要的問題。而此類問題將促使研究人員勇于不斷探索數(shù)據(jù)，促進(jìn)新模式和知識(shí)的發(fā)現(xiàn)；此類問題也將進(jìn)一步影響數(shù)據(jù)的收集方式。

其他必要的步驟包括：開發(fā)數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)程序等分析工具；確保數(shù)據(jù)可用、正確注釋和公開共享；模擬生物現(xiàn)象涉及的分子和細(xì)胞成分，以便分析動(dòng)態(tài)行為和相互作用；哪怕只拋出問題而不求解也可能會(huì)有幫助，因?yàn)檫@將對模型構(gòu)建方式提出更嚴(yán)格的要求。

此外，我們還需要更多的理論支持。例如進(jìn)化生物學(xué)家比爾·漢密爾頓（Bill Hamilton）和約翰·史密斯（John Maynard Smith），以及遺傳學(xué)家芭芭拉·麥克林托克（Barbara McClintock）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick），這些專家的論文充滿了豐富的生物學(xué)直覺，讀起來令人身心愉悅。這種思維方式將加速“從描述到知識(shí)”的轉(zhuǎn)變過程。理論學(xué)家可以在研究生命系統(tǒng)中的信息流時(shí)抽絲剝繭，幫助自己從泛濫的生物數(shù)據(jù)中洞悉真相。

如果希望以理論和知識(shí)為主導(dǎo)，則可能需要轉(zhuǎn)變研究文化。我們應(yīng)鼓勵(lì)理論探索，將理論觀點(diǎn)納入實(shí)驗(yàn)論文，以便使數(shù)據(jù)與研究內(nèi)容相符。此類嘗試不應(yīng)被期刊編輯和資助者視作毫無根據(jù)的猜測?！埃▽I(yè)）領(lǐng)域的暴政”有時(shí)會(huì)阻礙不符合主流意識(shí)思想的產(chǎn)生，但這是錯(cuò)誤的。評審委員會(huì)應(yīng)當(dāng)足夠大度，即使研究人員的觀點(diǎn)被證明有誤，但只有要可取之處，也應(yīng)給予晉升或資助。

上述方法不僅會(huì)促進(jìn)研究，也會(huì)改善教學(xué)。如果學(xué)生得知生物學(xué)是有思想的，且這些思想值得討論，他們能夠獲得更多的學(xué)習(xí)動(dòng)力和靈感。

資料來源 Nature