人工合成胰岛素的哲学思考，本文主要内容关键词为：胰岛素论文,哲学论文,人工合成论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号 R-02
文献标识码 A
1965年9月17日，中国科学家历经7年多时间的艰苦探索，终于在世界上首次用人工方法成功地合成了具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。这是新中国在自然科学基础理论研究方面取得的第一项世界级水平的成果，它实现了人工合成蛋白质的伟大创举，同时深化了人们对生命本质及其运动规律的认识。今天，我们以历史和哲学的眼光透视这一重大成就，仍然给我们不少启示。
1 科学发现是科学内在逻辑发展的必然结果
自然科学是人们探索自然的现象、性质及其规律的一种认识活动，它的发展必然受到人类认识水平的制约。正如恩格斯所说：“我们只能在我们的时代的条件下进行认识，而且这种条件达到什么程度，我们便认识到什么程度”。任何一项重大的科学发现都离不开科学内部知识的继承。
对于胰岛素，人们的认识经历了一段漫长的历程。早在1869年，兰格汉(P.Langerhans)就发现胰腺内除了有很多腺泡以外，在显微镜下还可以见到既没有泡腔，又没有分泌管，形似小岛的细胞群（后来称兰氏小岛，又叫胰岛）。1893年，拉吉斯(Laguesse)提出胰岛可能产生某种激素。不久，俄国化学家沙波列夫指出胰岛是一种为调节糖代谢所必需的“血液腺”（即内分泌腺）。1909年，迈耶(de Meyer)给胰岛细胞激素命名为“胰岛素”。到了1921年，班廷(F.G.Banting)和贝丝(C.H.Best)才首次从胰岛细胞中分离出相当纯净的胰岛素，并用来治疗糖尿病，从而正式确定了胰腺的内分泌功能。1926年，阿海尔(J.J.Ahel)进一步获得了胰岛京的结晶体，接着克洛弗特(O.Crowfoot)运用时新的X射线方法对该晶体的湿态和干态的分子结构进行了细致的研究，但未能得到合理的解释。直到1955年，桑格(F.Sanger)才第一次阐明了胰岛素分子的氨基酸成分及其排列顺序（即胰岛素的一级结构），建立了因此而获得1958年诺贝尔化学奖的胰岛素分子结构模型，引起了一大批化学家、生物化学家、结晶学家的重视，为用化学方法人工合成胰岛素开辟了道路。
与此同时，多肽的化学合成研究也有了进展。最早合成多肽的是费希尔(E.Fischer)，他曾因对染料、药物等有机化工研究上的成就而获得1902年诺贝尔化学奖。费希尔于1899年开始致力于多肽的研究，他成功地用缩合方法把亮氨酸和甘氨酸连接成一条含18个氨基酸组成的肽链，即多肽分子，并发现它的性质与蛋白质很相似。从此，关于多肽合成有了新的起点。1923年，维格诺德(V.du.Vgneaud)开始研究脑垂体后叶分泌出的激素，一个是控制子宫收缩的后叶催产素，另一个是使血压增高的后叶增压素。他成功地解决了这两个多肽激素的结构问题，在合成催产素时，一步一步地把链加长，然后使之形成一个环，最后完成了多肽激素的合成工作。由于维格诺德在生物化学上重要含硫化合物的工作，特别是第一次会成了多肽激素而获得了1955年诺贝尔化学奖。
从1958年以前的诺贝尔化学奖分布情况来看，共有12个获奖项目属于天然有机高分子化合物研究，其中5项的授奖时间是在20世纪的50年代。可见，在50年代中期，蛋白质化学仍然是研究的热点。我国科学家在1958年确立了人工合成胰岛素的课题，离不开当时蛋白质化学发展的实际背景。人工合成胰岛素的成功是科学内在逻辑发展的必然结果。
2 科学发现离不开外部社会历史条件的影响和制约
自然科学不仅是人类的一种认识现象，也是一种复杂的社会历史现象。处于社会大系统中的科学决不会在封闭圈里凭空而升，它的发展必然受到社会历史条件的影响和制约。
人工合成胰岛素的工作始于1958年，当时中国正兴起声势浩大的“大跃进”运动，“赶超英美”成为强烈的时代呼声。毛泽东提出的“破除迷信，解放思想，敢想、敢说、敢干”的口号，激起人们“鼓足干劲，力争上游、多快好省地建设社会主义”的热情。中国科学界也受到了“大跃进”的冲击和影响，报刊杂志纷纷发表文章，号召“全党全民办科学”，鼓励“专家与群众结合，向尖端科学进军”。这一切表明当时我国科技领域也呈现一派“大跃进”的势态。中国科学家作为社会的一个组成部分，不可避免受到了这种社会文化气氛的感染。中国科学院上海生物化学研究所的一些专家当时曾赴外地参观，目睹了许多“激动人心”的场面。他们回所后，热烈地讨论了怎样打破常规，做出惊人的工作来。当时胰岛素的氨基酸顺序刚被桑格阐明，“合成一个蛋白质”一经提出，立即引起了科学家们的极大热情，许多科研单位相继组织力量投入了这项工作。人工合成胰岛素课题就是在这样的社会氛围中拉开了序幕，而且“多快好省”的精神也渗入了这一课题的计划制定和实施过程。难怪有人认为结晶胰岛素的合成在某种程度上是“大跃进的产物”。
科研活动不仅不可避免地会受到社会文化气氛的影响，而且其规模和速度也必然受到社会经济条件的制约。人工合成胰岛素需要一大笔科研经费，实验所需的各种氨基酸和特殊试剂价格都很昂贵，大量经费全都由国家拨给。这项工作一开始参加单位众多，形成了“大兵团作战”的局面，很快就花费了上百万元，从1960年下半年开始，“3年自然灾害”使中国经济形势恶化，科研经费自然也随之削减，胰岛素合成工作一度几乎停顿。后来在中央有关领导的支持下，适当调整了队伍，缩小了科研规模，只留下中国科学院上海生物化学研究所、有机化学研究所和北京大学化学系部分科研人员继续研究。随着国家经济形势的好转，从1963年下半年开始，这3家单位在胰岛素合成方面也加强了力量。以后3家单位协作攻关，科研劳动资源得到主管部门的充足供应，而无后顾之忧。可见，科研工作的规模应该并且最终不得不与社会经济条件相匹配。
3 确定选题是科研工作关键性的第一步
科研选题是科学研究活动中的一项极其重要的工作，它制约着整个研究过程，选题是否恰当，直接关系到科研的速度、成败和价值。正如著名科学社会学家贝尔纳(J.D.Bernal)所说：“课题的形成和选择，无论是作为外部的经济技术要求，抑或作为科学本身的要求，都是科学工作中最复杂的一个阶段。一般来说，提出课题比解决课题更困难。”
确定选题，必须把握“重要性”和“可行性”这两个根本方面。人工合成胰岛素的课题，是我国科学家经过广泛酝酿和周密调查而确定的。当时曾提出了3个方面的赶超课题：一是有关肿瘤的；二是有关放射生物学方面的；三是有关基础理论研究方面的。关于理论研究课题，有人主张搞结构，也有人主张搞蛋白质合成。所谓合成蛋白质，就只能是合成胰岛素，因为胰岛素是当时唯一已知其化学结构的蛋白质。1958年12月，中国科学院生物化学研究所等单位在上海召开了胰岛素文献报告学术讨论会。这次会议的主要目的就是全面了解胰岛素人工合成的重要性和可行性，认为选定人工合成胰岛素课题，不仅在蛋白质合成方面有可能赶超世界先进水平，而且在这基础上必然会带动蛋白质的分离、提纯，结晶、结构分析及功能的相互关系等一系列的科研工作。
人工合成蛋白质的成功对于化学、生物学甚至哲学以及未来的工农业，医学实践，都具有重要的理论价值和实际意义。然而要实现人工合成胰岛素的创举显然不是一件轻而易举的事。首先，没有一条现成的技术路线可以借鉴，合成方案全得自行设计；其次，当时国外在合成方面的最高水平，仅有人工合成13肽的先例，而人工合成胰岛素至少要能合成对肽及30肽，远远超过国际水平；第三，合成工作中需要大量氨基酸试剂，而当时还不能自给；第四，合成工作中需要的一整套蛋白质和多肽的分离分析技术也需要建立和进一步提高。面对重重困难，中国科学家树立起敢于攀登世界技术高峰的雄心壮志，在战略上藐视困难，在战术上重视困难。他们认为在人工合成方面，我国与国际同行起步相差不远，当时多肽合成的国际水平是13肽的促黑激素，我国则已合成了9肽的催产素，而且在合成化学方面，我国科学家已有一定的基础和条件，因此具备实现目标的可能性。通过对研究工作的必要性和可能性等问题进行反复认真的讨论，毅然确定了人工合成胰岛素这个难度很大的课题，为日后取得辉煌的科学成就迈出了关键性的第一步。
4 协作攻关是现代科学发展的必然要求
20世纪中叶开始，现代科学已进入“大科学”时代，许多科研项目需要多学科协作攻关，科学家个人往往是望尘莫及，力不从心的。
人工合成胰岛素课题选定后，中国科学院生物化学研究所、有机化学研究所、北京大学化学系等单位组成了协作组，在上海、北京先后召开了几次协作会议，讨论了人工合成胰岛素的具体措施，制订了具体研究方案，即“以天然的胰岛素的二硫键拆台和氨基酸的生产为先行，有机合成为主力，同时建立肽的分离分析新技术，并探索肽的激活与酶促转肽等生化合成新方法”，总的精神是“全面准备，多路探索，上下并举，重点突破”。
科学家们从1959年初春起，首先开始了天然胰岛素的拆合工作，经过了多次失败，最后便先用亚硫酸钠和四硫硫酸钠将胰岛素拆分为A及B链的S-磺酸衍生物，再进行重氧化，重新合成胰岛素分子，能使活力恢复到天然胰岛素的50%。又将重新组合的产物通过抽提结晶等步骤，得到了结晶的重合成胰岛素。拆合胰岛素成功后，大量的工作是进行A链和B链的合成。A链共21个氨基酸，采取9+12分段合成的方法；B链共30个氨基酸，采取8+22分段合成的方法。中国科学家采用的流程简单、合理，保护基团也选择得颇为巧妙。经过3年多的努力，1964年获得半合成结晶胰岛素。然后，用部分提纯的人工A链及人工B链衍生物进行全合成。自1964年得到具有轻微活力的全合成产物后，科学家们不断总结，不断实践，为全合成产物活力的提高作出了种种努力。
在上述的研究工作中，胰岛索A链及B链的拆合，B链的合成主要由中国科学院生物化学研究所承担；A链的合成则由中国科学院有机化学研究所和北京大学化学系共同完成。除了这3家单位组织了相当多的人力、物力、财力投入这一课题外，复旦大学生物系、北京大学生物系、中国科学院药物所、生理所和化学所等单位的许多科研工作者，曾在不同时期参加过这项工作。中国医学科学院、广州中山医学院、上海医药工业研究院、生物制药厂、上海市医药公司、上海市试剂公司、上海试剂厂、五洲制药厂等很多单位，都对胰岛家人工合成工作给予了这样或那样的帮助。可以说，胰岛素人工合成是集体智能的结晶。
胰岛寒的人工合成是一个具有重大科学意义的伟大创举，这项开拓性的研究涉及面广，工作量大，面临的困难多，没有协作攻关的精神，恐怕是难以完成的。这也从一个方面显示了现代科学研究活动的集体化、社会化的趋势。
5 科学和哲学是一种辩证关系
人工合成胰岛素的成就再一次启示我们，自然科学和哲学之间存在着相互依赖、相互影响的辩证关系。哲学对自然科学研究具有指导作用，自然科学知识又为哲学提供重要基础。
20世纪50、60年代，我国科学界自觉学习唯物辩证法和科学方法论的人日渐增多，哲学意识得到加强，许多科学家都学习过恩格斯的《自然辩证法》、《反杜林论》，毛泽东的《矛盾论》、《实践论》等哲学著作，并努力用科学的世界观和方法论自觉地指导自己的科学实践。人工合成胰岛素的工作就受到恩格斯有关哲学思想的影响。
早在19世纪70年代，恩格斯根据德国化学家维勒(F.Wohler)用化学方法第一次从无机物人工合成有机物尿素筹科学成就，提出了“生命是蛋白体的存在方式”，“生命起源必然是通过化学途径实现的”，“如果化学有一天能够用人工方法制造蛋白质，那么这样的蛋白质就一定会显示出生命现象，即使这种生命现象可能还很微弱”。正是在恩格斯生命观的启发下，我国科学家根据当时科学发展实际，确立了人工合成胰岛素的课题，经过艰苦探索，终于人工合成了第一个具有生物活力的蛋白质。这一成果又反过来，大大发展和丰富了恩格斯在100多年前的哲学预见，为生命起源及辩证唯物的生命观提供了一项有力的证据。
生命是自然界长期发展的产物。从无机物到有机物，从一般有机物到生物大分子（如蛋白质和核酸），再从生物大分子到生命现象的出现，是生命产生的漫长过程中的几个阶段。因此，在人们探索生命怎样从无机界产生，并用化学方法人工合成的实践中，尿素的人工合成固然是一个突破，它首先说明了无机界和有机界之间并没有一条不可逾越的鸿沟。但是，尿素毕竟是个小分子有机物，由于蛋白质和核酸这两类生物大分子在生命现象中所起的主导作用，人工合成的第一个具有生物活性的蛋白质，便突破了一般简单的有机化合物领域和信息高度集中的、生命规律主要依据的生物大分子领域之间的界限，在人类认识生命本质、生命起源的征途上，有迈出了重要的一步，同时胰岛素的人工合成有力地推动了中国以后对蛋白质、多肽和核酸的人工合成及结构与功能的研究，开辟了人工合成生物大分子的新时代。
蛋白质的结构与功能，不仅取决于它的一级结构，而且与它的高级结构有关。我国人工合成的胰岛素活力很高，这表明我国合成的胰岛素不仅一级结构和天然的相似，而且高级结构也与天然的一致，并且生物活力也与天然的相等。这就说明，结构决定功能，有怎样的结构，就有怎样的功能，并且一级结构决定高级结构。这些认识不仅对分子生物学，特别是对生物大分子研究作出了贡献，而且丰富了辩证唯物主义的生命观。
6 与诺贝尔奖擦肩而过的教训
1955年，当英国生物化学家桑格第一次阐明胰岛素化学结构的时候，英国权威的《自然》杂志曾预言：“合成胰岛素将是遥远的事情。”然而，仅仅3年之后，中国科学家就毅然做出了跨越“遥远”的决定，确立了人工合成胰岛素的研究课题。中国科学家在世界上人工合成了胰岛素，这是人类首次通过人工方法获得的第一种蛋白质，也是人类首次合成的生物活性物质。这一伟大创举，无疑是自然科学领域中一项突破性进展，它一举突破了一般有机物和生物大分子之间的界限，开创了人工合成蛋白质的新时代。
人工合成胰岛素的重大科学成果一经公布，立即震惊了全世界。当时英国专门组织了一次电视节目，详细报道了中国人工合成胰岛素的情况，全国有一半人观看了这一节目。英国著名生物化学家、诺贝尔奖获得者肯德鲁(J.C.Kendrew)说：“从没有蛋白质立体结构信息的氨基酸到具有生物活性的蛋白质分子，真正说明问题的例子还是人工合成胰岛素。”国外有些学者把人工合成胰岛素、氢弹、人造地球卫星合称为“中国现代三大科学成果”。后两者其他国家也有，因而人工合成胰岛素尤为世人瞩目。1966年3月，瑞典诺贝尔奖获得者、诺贝尔奖委员会主席蒂斯利尤斯(AM.K.Tselius)来到中国科学院生物化学研究所，在参观了胰岛素工作后称赞说：“美国、瑞士等在多肽合成方面有经验的国家未能合成胰岛素，也不敢合成它。你们没有这方面的专长和经验，但你们合成了，你们是世界第一，这使我很惊讶”。他还说：“核能力说明了新中国的进展，但更有说服力的是胰岛素；因为人们可以从书中学习到原子弹，但不能从书本上学习制造胰岛素。”当时，一些国家的科学家也纷纷来信来电表示热烈祝贺，祝贺中国科学家做出了一项“可以获得诺贝尔奖”的工作。
然而，中国人工合成胰岛素这一具有诺贝尔奖水平的重大科学成就，最终却未能登上诺贝尔奖的领奖台，至今这仍然使许多人耿耿于怀。有人认为这是诺贝尔奖评选机构的重大失误，也有人甚至认为这是西方发达国家对我国科学家的歧视表现。但事实并非如此。据人工合成胰岛素课题主持人之一、著名生物化学家邹承鲁回忆：在我国20世纪70年代“文化大革命”期间，诺贝尔奖有关机构确实打算就此成果为中国科学家颁奖，曾专门为此事情我国有关部门咨询，请求提供科学家名单。然而，这一成果当时一直强调是中国科学院生物化学研究所、有机化学研究所和北京大学化学系等单位合作完成的，参与研究的科技人员有几十人之多。我国有关部门曾提出以集体的名义作为候选人，但这显然不符合诺贝尔奖的规定。后来，国内有关部门专门开会讨论此事，反复权衡，最后向诺贝尔奖有关机构提供了1份4人名单，但是这仍然不能满足诺贝尔奖每一奖项一次不超过3人的惯例，结果致使中国本土科学家与诺贝尔奖擦肩而过。
其实，诺贝尔奖百年来，尽管已有300多项具有重大意义的科学成果获得了奖，但还有更多卓有成就的科学家由于这样或那样的原因而与诺贝尔奖擦肩而过。可以说，目前各国还有许多杰出的科学家取得了可以使他们荣膺诺贝尔奖的科研成果，也许他们明年就会获奖，也许他们要等上许多年才能获奖，也许他们这辈子与诺贝尔奖无缘。诺贝尔奖难以做到使所有重要的科学成果一览无余，所以纠缠于某几位科学家或某几项研究成果为何没能获奖并没有多大的意义。无论从科学成果的意义上来说，还是从科学家本人的贡献而言，获奖与否并不能使其改变本身的价值。从另一个角度来说，近年来国内有些人热衷提出“冲击诺贝尔奖”的口号也是欠妥的，因为少数领域里的重大科学突破并不能保证其一定获得诺贝尔奖，只有整体科学研究事业特别是基础科学方面的发达并达到世界一流水平，才有可能明显增加获奖的机率。正如中国科学院院长路涌祥所说：“基础研究是需要经过长期、艰苦努力才有可能取得成效的工作，因此，必须要力戒实际存在的急功近利心态和浮躁情绪，提倡甘于寂寞、潜心探索、埋头苦干的精神。”