完全公開科學研究可行嗎?

專題報導 09/01/2011


去年一篇指出細菌可以在砷環境中生存的論文,引起很大的爭議,今年另位科學家以完全公開的方式,重做那個實驗,也引起了科學研究是否應該向大眾公開的辯論。

幾乎注定失敗的實驗,很少有人願意去做。但是前不久有一項充滿爭議的實驗,宣稱某種細菌能將砷元素納入自身核糖核酸結構,加拿大溫哥華英屬哥倫比亞大學的微生物學家芮德菲爾德(Rosie Redfield)不但想重現實驗結果,還在眾目睽睽之下,每天將實驗記錄發表在她的公開部落格上。

整件事開始於去年底發表在《科學》期刊上的一篇論文,論文宣稱細菌不靠細胞內DNA和其他生化分子的磷元素,可以攝取有毒的砷元素而生存。此一有如世紀大發現的結果,在學術圈的評價卻是「千夫所指」。五月間《科學》雜誌刊登出對此論文洋洋灑灑八項技術批評,以及作者捍衛結果而作的回應

新墨西哥大學生物物理學家高格(Steven Koch)讚美芮德菲爾德此舉真是「好樣的」。他說,「她明知大家每天都盯著她的進度,而且想看她出糗的人恐怕還不少。」

芮德菲爾德做的實驗,一部分是為了補足她認為別人發表所謂砷元素生命體論文所缺乏的細節分析,在去年十二月美國國家地質調查局太空總署天體生物學研究員沃爾夫賽門(Felisa Wolfe-Simon)和她研究團隊在《科學》雜誌所發表的論文中,是將南加州含砷量高的莫諾湖(Mono Lake)中的細菌,培養在含有砷而不含磷的基質中,他們發現細菌在缺乏磷這個基本元素的環境裡,能夠以砷取代DNA中磷的位置而繼續生長。芮德菲爾德目前的研究結果,顯示已與前述原始論文有不少相抵觸的地方。

但她的目的不僅止於此。芮德菲爾德希望能藉此提醒學術界研究透明化的重要性。她說,「這是公開科學研究的一個天賜良機。我做公開的研究已有好一陣子,但是沒人注意。」

其他科學家也認為芮德菲爾德的研究可以是很重要的一次測試。加州大學戴維斯分校的微生物學家艾森(Jonathan Eisen)認為,這是公開科學的一個好例子,因為它顯示出同儕互評、研究數據和材料的分享問題,也顯示出讓大眾與媒體積極參與科學研究的重要性。

增加痛苦

芮德菲爾德對原始論文主要有兩項批評,首先是作者並未排除可能,他們培養的細菌(以下稱為GFAJ-1)也許是靠攝取受到污染生長基質中的磷來維生,其次則是實驗中細菌的DNA並沒有經過適當的純化,因此實驗所偵測到的砷未必來自細菌的DNA。

今年八月二日,芮德菲爾德在部落格上發表了一些與原始論文相牴觸的初步結果。她報告在濃度三微莫爾的磷溶液中培養出GFAJ-1細菌,但若是在此低磷溶液中加入砷,細菌卻會死亡。

沃爾夫賽門的先前的論文結果與此相反,他們報告細菌無法在如此低濃度的磷溶液中生存,同時在環境不含磷的情況下,細菌可以靠砷存活。

原始論文中,細菌原先是在含砷的基質中培養,然後才被轉移到含有不同磷和砷濃度的環境。芮德菲爾德想要重現這些實驗條件,但是她培養的細菌一直都無法在有砷的基質中存活。

其他還有也用同樣方式研究GFAJ-1的科學家,但都認同她所說的,光憑這些還不足以推翻原始論文。

為了讓GFAJ-1細菌成功生長,芮德菲爾德和其他科學家都必須使用原始《科學》期刊論文裡沒有使用的一種營養素。光這點就足以讓沃爾夫賽門團隊打發別人的質疑。

芝加哥伊利諾大學的科學家席爾維(Simon Silver)也在研究GFAJ-1,但並不試圖重現沃爾夫賽門的結果。他說,「反正原作者是絕對不可能接受任何跟他們不一樣的實驗結果,而會說這都是來自實驗條件不同,因為我們使用的生長基質不同。」

科學生活

這已經不是第一次,科學家面對充滿爭議的研究結果,選擇公開實驗記錄。二○○九年現任職於英國諾貝爾公司的化學家道奇地(Paul Docherty,)就曾在部落格「完全合成」(Totally Synthetic)上直播他們的實驗,推翻強還原劑氫化鈉能氧化醇類的說法。

由部落客進行的另類「同儕評鑑」,也曾分析過《科學》線上期刊一篇關於老化基因的論文(此論文於七月時撤回),另外就是電腦科學的一個大哉問,也就是去年惠普公司科學家迪歐拉利卡(Vinay Deolalikar)發表的「P/NP」辯論。

公開科研的支持者認為,這些例子說明了公開的同儕審核有助於加速科學研究的速度,等到習於臉書和推特微網誌世代的年輕科學家開始上手,就會更加普遍。

高格說對大學生來說,公開實驗紀錄是很平常的事,還說,「九成九的人都會自然想這麼做,只是一直到最近才真的做得到。」

到目前為止,芮德菲爾德是唯一公開試圖重現砷細菌研究的科學家。大部分科學家都認為,沒有必要重做一個學術圈普遍不承認的研究,也不樂見學生和博士後研究員浪費精力去做可能無法發表的研究。

對於公開研究資料懷疑的人認為,公開研究的資料,會有被競爭者剽竊的風險
,讓你沒有發表的機會。芮德菲爾德並不擔心,她說,「研究成果在那裏,功勞就在那裏,我不擔心。」

支持公開研究的人說,公開實驗室的記載,可以得到保護免受到剽竊,費城德列克斯爾大學化學家布列德里(Jean-Claude Bradley)說,「如果有人要剽竊,他們就必須要依靠一些在谷歌上找不到的東西。」

他還說,如果沃爾夫賽門團隊用了公開的實驗記錄,其他科學家可以指出他們方法上的缺點,讓他們改正錯誤,也許可以發表一篇証據堅強的論文。布列德里說,「如果我們能看到實驗室的紀錄,這一切都不會發生。」
【知識通訊評論月刊一○七期】2011.09.01

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