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未来星分享 | 问题是如何发现的:由植物顶端优势所带来的思考 2020-07-26
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提出一个问题往往比解决一个问题更为重要。因为解决问题,也许仅仅是技能而已,而提出新的可能性,从新的角度去看旧的问题,却需要创造性的想象力

— 爱因斯坦 —


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本文作者:那些年的阿司匹林

北京天坛医院神经外科专硕在读。在一个温馨、实力雄厚的科研团队,从一名科研小白慢慢成长起来。目前SCI已发3篇(影响因子最高4.0),在投3篇(影响因子最高5.6),4项专利在申请,已授权2项。

本文作者独家授权,转载请注明。


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小现象里有大学问


很多人会有疑问,问题我也有,但不知道如何去解决,那平白无故的问题有意义吗?这里要说的是“有”,而且意义重大。如果不是牛顿的好奇,万有引力怎么来呢;没有瓦特的改良蒸汽机,也谈不上接下来的工业革命了。那对于刚刚入门科研的小白来讲,什么样的科学研究或者说科学假设是有意义的呢?怎么才能培养这种善于思考的科学思维呢?

对于笔者而言,我就是一个善于思考及善于发现生活中问题的人。我们小的时候都见过水池子里放水形成的漩涡,我发现每次放水所形成的漩涡都向左转,后来才知道那叫逆时针,那会的我就在想是不是每个地方的漩涡都是这么个方向呢?长大后偶然发现原来有人做过这项研究:由于地球自转的影响,北半球的漩涡呈逆时针,后来这项研究发了篇Nature;又有人跑去南半球做这项研究,说在南半球的水漩涡是顺时针,也发了篇Nature。

当然不是这么简单的说明问题,里面还涉及了更为深入的思考研究,只是对我来说没想到的是,小时候观察到的一个小现象却发现被人研究的如此深入,进而推论出地球的旋转的方向。原来,科学问题发现的如此简单。


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由植物顶端优势所带来的思考

近来在宿舍养了一盆多肉,密密麻麻的好几株,因为宿舍在阴面,为了让它尽可能多的沐浴阳光,茁壮成长,我把它放在了窗户边。一开始大概在前2个月的时候,多肉们都是直立生长的,一株一株的,挺拔的很。2个月后我就发现了异样,有几株多肉明显长歪了,歪的方向都是向窗户边,有些常识的人都知道这是植物的向光性,毕竟万物生长向太阳嘛。那么问题来了,这种向光性具有可塑性嘛,为什么前两个月没有出现这种情况呢?

于是,我把多肉的盆180°调转了方向,这样的话现在就是多肉的头部是朝阴面的。果然,跟预期一样,它全都拐了回去,又全部向阳生长。这对大多数人而言再简单不过的现象,没什么觉得奇怪的。我将同样的情况比对了一下所研究的肿瘤的生长,不同的是,植物与动物、整体与部分。

我将植物的这种特性暂称为“趋利避害”的特性,那么对于某一个局部器官或者组织而言原则上也应该遵循这种规律。我就想到临床上肿瘤的生长特性,以垂体瘤为例,有些肿瘤会有侵袭的特性,这种特性可以表现在对于周围组织的侵袭,比如海绵窦、颈内动脉、视交叉及鞍区周围骨质。

推理这种趋利避害的特性不难解释肿瘤为何会突破海绵窦膜然后包绕海绵窦及颈内动脉,肿瘤也要生长呀,万物生长靠太阳,肿瘤的太阳就是血供,所以才会有这种行为。

那对于骨质的侵袭又该如何解释呢?通过研究大量病例发现,大部分出现骨质侵袭的肿瘤一般体积都比较大,Knosp分级达到III-IV级,影像学上可以明确诊断为侵袭性垂体瘤,它既然已经侵袭海绵窦及颈内动脉了,有了充足的血供,那么接下来就是要拓展生长空间了,鞍区结构就这么大,要想往外拓展就要突破骨质,所以才会有接下来骨质的侵袭。

大家不要小看这个发现,骨质侵袭长期以来都是被忽略关注的,我的师兄就通过设想这种可能,进而临床证实骨侵袭的存在,然后深入研究骨侵袭的机制,最后在Clinical Cancer Research(IF:10)上发表了文章[1]。在垂体瘤基础研究的领域一篇10分的文章还是相当难的。这就是可以顺着思路往上捋找到的角度。你说有新意吧,同等类比,你说脑膜瘤没有骨侵袭嘛,更何况胶质瘤了呢,一下子就是一个很好的点。

接着往下说,肿瘤这么个小东西也知道趋利避害,也是有想法的嘛。那像刚才的多肉,为什么在早期头两个月没有向阳生长呢,这里不严谨,是前两个月不明显,后来咋又这么明显呢?我继续推断,一开始的情况,刚刚买回来,还没有立足生根,没有站稳脚,所以没那么明显,经过两个月的生根发芽,已经具备扩张生长的能力,所以才往外进一步的生长发展。那对于我们研究肿瘤有什么启示呢?

刚才说明的问题,只有先解决生存问题,才能进一步谋发展。垂体瘤的生长,有的往上长,一个大大的基底,往上盖了盖子,术语叫“snowman”征,即雪人征。这是大的瘤子,为什么会有这么大的基底呢,一开始怎么不往上长呢?

临床统计发现那种底小脑袋大的瘤子基本很少,这么来看就能说明白了,先立足脚,在扩张谋更好的发展,这么看,瘤子也是很聪明的。这是我们从生活中的现象引起哲学思考进而应用到实际当中去,算不上创新,但也算有新意,善于发现问题了。这也是一个很好的科学假设。


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延伸思考

接下来还有进一步思考的问题,抛砖引玉,感兴趣的同学可以进一步延伸思考。首先是植物的顶端优势,肿瘤是否也存在,表现在什么特性呢?植物部分修剪后可以促进整体的生长发育,那对于次全切或者部分切除的肿瘤来说是否意味着更容易复发呢?还有,从思考如何养死一株盆栽为角度思考,怎么去消灭肿瘤呢?等等...

这种假想有很多,而且但凡有一项在你这有了合理的科学解释就是科学的一大进步。如果还想听关于发散思维更多方面的想法,笔者根据大家的反馈可以选择继续更新,也为正在做科研不知如何选题的小伙伴提供一定的思考的角度。

欢迎讨论!

参考文献

1. H Z, J G, Y S, W D, H G, Y M, C L, Y Z. Functions and Mechanisms of Tumor Necrosis Factor-α and Noncoding RNAs in Bone-Invasive Pituitary Adenomas. Clinical cancer research: an official journal of the American Association for Cancer Research. 2018; 24: 5757-66.

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