科學朝代的興衰:哈佛一個系科的故事

回顧科學史上一個學科、一個系科、一個團隊的興衰,不僅有趣、也引人思考:未來的發展可以吸取哪些經驗教訓?
生物學一個突出的例子是英國醫學研究委員會支援的分子生物學實驗室,開創了分子生物學、發明了廣泛應用的單克隆抗體、出現13個諾貝爾獎獲得者
如此燦爛的科學朝代,也有消長:有時是自然消長,有時是外界變化,有時是自大頑固,有時是傑出的科學家行政能力很糟糕,有時是經驗總結錯誤(把成功過程發生過的都誤認為是成功的原因)
我自己的專業神經生物學,西班牙的卡哈爾(Santiago Ramón y Cajal, 1852-1934,諾貝爾1906)公認為現代神經生物學之父;英國的倫敦、劍橋、牛津等大學對神經生物學、特別是神經生理學有突出貢獻;美國的霍普金斯大學、華盛頓大學長期有很強的神經生物學傳統,其中華盛頓大學19201930年代在神經傳導的工作為美國獲得第一次神經生物學諾貝爾獎(1944)、19501960年代發現神經生長因子的工作(1986獲得迄今唯一的神經發育的諾貝爾獎)奠定其長期在神經發育研究方面領先世界、1980年代領先應用PET掃描研究人腦。這些有特色的大學(和1980年代以後哥倫比亞大學、加州大學等),成為一些學科的重鎮,即使霍普金斯所在區域不是很安全、華盛頓大學所在St. Louis城市不時髦,它們對同學科的人很有吸引力。我自己於1994年到2004年在華盛頓大學工作過10年,也受其神經生物學強項的吸引。
作為綜合學科,與神經生物學的誕生關係最大的,可能是哈佛。
哈佛的神經生物學,在一代內先興後衰。
哈佛神經生物學之興
哈佛於1966年成立世界上第一個神經生物學系,因其教授的工作和培養學生的質量,成就了一個神經生物學的朝代。
這個神經生物學朝代的領袖是Steve Kuffler 1913-1980)。庫夫勒是匈牙利猶太人,維也納醫學院畢業,因為躲避德國和奧地利日益虐猶,於1937年到澳大利亞。原本做病理醫生的庫夫勒,在網球場上遇到John Eccles 1903-1997,諾貝爾1963),從此開始科學家生涯。1939年德裔猶太人、英國神經生理學家Bernard Katz1911-2003,諾貝爾1970)加入Eccles實驗室,對庫夫勒影響很大。戰後庫夫勒到美國芝加哥大學工作一年多以後,加入霍普金斯大學的眼科研究所。他的實驗室吸引了David Hubel 1926-)、Torsten Wiesel 1924-Edwin FurshpanDavid Potter等博士後。1959年,哈佛醫學院藥理系主任邀請庫夫勒任教,他把全實驗室帶到哈佛,其中好幾個人職稱下降:從助理教授重新變成博士後、或非正規的instructors。到哈佛後,他招了生物化學的Edward Kravitz。集不同專長和技術,攻克神經生物學問題,是Kuffler研究的特點也是他學科建設的特點。
1966年,他成立神經生物學系,他的博士後都成為助理教授。
庫夫勒本人興趣廣泛,最重要的是1953年記錄視網膜對光反應,發現視網膜內部對於光的資訊已經進行處理,而不是簡單的對點光源反應。他建議博士後Hubel  Wiesel合作,繼續Hubel已經開始的腦中視中樞研究。原定幾個月的合作,成為HubelWiesel長達25年的合作,一系列工作發表於《生理學雜誌》和《神經生理學雜誌》,貢獻了神經生物學教科書視覺部分近一半的內容,並推動建立神經系統發育臨界期的概念、大腦功能柱的概念,成為所有神經生物學學生必學的內容。FurshpanPotter證明縫隙連線可以形成電突觸,Kravitz發現和證明GABA是抑制性神經遞質。世界任何系科如果有這些工作中任何一個,都會成為重要的系科,而當時哈佛囊括了全部這些,所以矚目於全世界神經生物學界。
這個系不僅研究突出,個個教授都有上教科書的發現,全系的教授多是美國科學院院士,其中兩位在系裡成長的階段做出獲諾貝爾獎的工作;而且它有很好的培養博士後和研究生的傳統,在系裡做學術報告、文獻討論都出名的嚴格。因為不同原因(包括未獲永久教職)而離開此係的年輕教授散到其他學校成為其神經生物學的領頭人、或中堅(如Tom JessellJohn HildebrandJack MaMahon),這個系培養的學生(如Carla ShatzJosh SanesJim Hudspeth)後來成為全美神經生物學的重要力量。
我自己八十年代讀研究生的舊金山加州大學,其神經生物學可以說是哈佛的克隆,不僅我的導師(詹裕農、葉公杼,曾為Kuffler的博士後),還有當時的系主任(Zach Hall)、研究生主管(Louis Reichardt)、及其他兩位教授都是哈佛神經生物70年代的產物。而我開做助理教授的華盛頓大學神經生物系主任David Van Essen 也是哈佛神經生物系早期學生。
1966年至1970年代,哈佛以一個系及其研究,幫助定義了綜合的神經生物學研究。美國的神經科學會成立於1968年,當時僅600會員,1990年代會員人數超過兩萬、現在超過三萬,每年年會超過兩萬人參加。
哈佛神經生物學之衰
哈佛神經生物學於1981年達到外界慶賀的頂峰:HubelWiesel獲得諾貝爾生理獎。但其實質的衰敗,也很快就很明顯。當然,不是說哈佛神經生物學很差,只是它不再突出,有些年不是最好的幾個神經生物學系之一。
哈佛神經生物學僅興一代而衰,比較快。
可以說,其衰敗的原因,從一開始就埋下了種子。
為了快速發展,一個系科可以較快地招聘教授。但如果招聘的人在年齡、學術發展階段、學科方向和技術等都比較接近,後面就可能出現問題。庫夫勒把自己的博士後都變成教授,這些人的年齡和發展階段就很接近,都獲得永久職稱後,即使研究走下坡路,也不能代謝,功臣成為障礙。這些人本來是神經生理、神經解剖和生物化學的交叉綜合,但到了80年代以後,分子生物學等急劇發展後擴充進入神經生物學,哈佛就沒有空位積極招收新的學科和方向。整個80年代,一些學校紅紅火火發展新型分子神經生物學,包括一些哈佛不要的老師和哈佛培養的學生在外面領導新方向,而哈佛老家停滯不前,從第一急劇下滑,從80年代到90年代,哈佛醫學院神經生物學系基本全面缺席神經生物學的重要進展。
哈佛的衰敗還有教授個人風格的原因。Kuffler很會培養後代,而HubelWiesel在這方面有欠缺。他們兩人在做研究的時候,已經意識到自己可能得諾貝爾獎,而怕受學生影響,不準學生做他們自己要做的最重要的工作,他們的學生中只有極少數人和他們合作過。一般來說,生物學和其他實驗科學,學生和老師合作,是學習的最重要部分之一。如果老師對於學生,或者沒有時間,或者不給學生最好的交流、刺激和參與,那麼學生就失去了一個最重要的環節。HubelWiesel有過好學生,但既不多,也不能說得到了他們全力的、最好的教育。
大學如哈佛般有錢、有名,下滑了也可以重振旗鼓。但即使經過1990年代和二十一世紀的調整,雖然哈佛目前在神經生物學很不錯,但早已風光不再,現在世界上很少學生知道哈佛昔日的輝煌歲月。
可借鑑的經驗
哈佛的經驗,有正有負。
在學術上,哈佛神經生物學的頂樑柱,個個有開創性發現。最突出的HubelWiesel,進入視皮層研究時,領域只有很少人,是當時很不熱門的領域。兩個人十幾年覺得自己擁有整個領域,從容不迫地發現了一系列重要規律。他們的結果多半發表於《生理學雜誌》和《神經生理學雜誌》。在他們做突破的前十年,引用很少,因為領域很小,主要就是他們和很少幾個實驗室。等到引用上升,那是因為很多人跟風,並不是他們研究最好的時候。
在學科發展上,哈佛發展神經生物學最初不是因為大家認為是熱門,而是哈佛領先於世界。
哈佛神經生物學系衰敗兩個重要教訓:不能為了一時發展,同時結構性地、決定性地斷送了以後的發展機會,中間要有年齡和發展時期的調整,梯隊不能單一化,導致風光後急速下降。不能因為自己天下第一以後,不在乎新學科、新方向,需要繼續不斷思考,不斷出現帶頭的方向,在危機出現以前趕緊補救。
中國,當然還沒有出現這樣的科學朝代,不具備自大的基礎。但是,如果今後出現,不會令人奇怪。這種系科、研究所的負責人,可能現在還在讀研究生、本科,本文主要是給他們的參考資料。
Hubel DH and Wiesel TN (1998). Early exploration of the visual cortex. Neuron 20:401-12.
Cowan WM, Harter DH and Kandel ER (2000). The emergence of modern neuroscience: some implications for neurology and psychiatry. Annual Review of Neuroscience 23:343-391.
發表於《科學文化評論》2011年第3


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