为什么生物医学研究如此保守?

HoW做科学家决定有什么研究？人们希望通过思考需要解决的重要问题，并询问提供这些问题的时间和金钱可以获得适当的科学方法。但是研究项目实际上是以这种方式提出和资助的，或者在工作中有其他部队吗？

几十年前实现了粒子物理学家和天文学家，他们需要采取协调的方法来规划，以便他们有加速器和望远镜来努力。这种“大科学”方法涉及在特定领域的长期科学目标上同意，然后在董事会上获取相关资金机构。这种方法已经取得了非常成功，正如最近近期玻色子和引力波的检测所证明的那样。但它并不总是要去计划 - 如果它所做的话，一个名为Magnababend的化学公司将不拥有德克萨斯州被遗弃的超导超级撞机网站。

但在其他倾向于自下而上而不是自上而下组织的研究领域，会发生什么呢?

我2014年末，美国四位著名的生命科学家发表了一篇题为“将美国生物医学研究从系统性缺陷中拯救出来”的挑衅性文章¹这篇文章描述了两个长期趋势——美国生物医学研究人员数量的持续增加和美国国立卫生研究院(NIH)实际资金的持续减少——是如何导致对拨款和工作的“超级竞争”的。作者认为，这“抑制了做出基本发现所需的创造力、合作精神、冒险精神和原创思维”。

文章中提出的一些解决方案，如减少生物医学专业的博士生数量，被证明是不受欢迎的，但很少有人不同意“NIH拨款申请的低成功率导致申请者、审稿人和资助者的保守、短期思维”这一结论。现在的体制更青睐那些能够保证结果的人，而不是那些具有潜在的开创性想法的人，从定义上讲，这些想法无法保证成功。”

资助机构意识到了这个问题。“大多数科学家不想在他们的工作中保守，”国家普通医学科学研究所(NIGMS)主任Jon Lorsch说，该研究所是国家卫生研究院的一部分。不幸的是，当资金紧张时，该系统倾向于迫使调查人员和审批人员更加保守。不断担心会失去资助，会严重抑制研究人员开始冒险或雄心勃勃的研究的意愿。”

超级竞争带来的问题的一个令人震惊的表现是，65岁以上的NIH资助的主要调查人员比35岁以下的人多。在不久的将来，这不太可能使该领域不那么保守。

年代研究文献的研究支持生物医学研究正变得越来越保守的说法。芝加哥大学的Andrey Rzhetsky和三位同事jacob Foster、Ian Foster和James evans最近使用自然语言处理技术分析了过去30年里超过200万篇研究论文和近30万项专利，涉及生物医学领域3万多种分子的研究。²

该研究发现，大多数研究人员关注的是已知的重要分子，他们大多探索彼此密切相关的分子。此外，随着时间的推移，研究人员的选择变得更加保守。然而，那些在职业生涯中获得成功(比如获奖)的研究人员更有可能采用不那么保守的方法，比如试图在不密切相关的分子之间建立联系。

现在65岁以上的NIH资助的主要调查人员比35岁以下的要多。

这种保守和惰性有严重的负面影响:人们可能会认为，政府和资助机构可以对科学的进展施加一定程度的影响，比如针对特定疾病的研究，但事实并非如此。例如,历下姚的研究大学的北卡罗莱纳大学夏洛特和李co-workers-Ying Soumitra Ghosh埃文斯,Rzhetsky-has发现生物医学资源配置在美国受到以前的分配和研究“更”比受到当前的卫生需求。^3.2011年最“过度研究”的疾病包括多种形式的癌症、肾衰竭、各种心脏病和一些呼吸问题。埃文斯和其他同事对全球不同国家111种医疗状况的影响进行了单独分析，发现发达国家常见的医疗状况比发展中国家不成比例的疾病受到研究人员更多的关注。⁴

一个除了资金压力，还有其他更根本的原因可以解释生物医学领域的保守主义吗?许多生命科学家对理论和数学模型的怀疑可能是问题的一部分。在物理学中，理论和实验是平等的伙伴，保守主义似乎不那么明显，与之不同的是，理论工作在生命科学中非常低调。这令人惊讶，因为生物学中最重要的思想——自然选择的进化——是从生命理论开始的。

比尔·比亚莱克（Bill Bialek）是普林斯顿大学和纽约城市大学的理论物理学家，致力于研究物理学和生物学交叉点的问题。在去年12月arXiv预印本服务器上发表的一篇雄辩的文章中，他描述了一长串过去理论对生物学做出重要贡献的例子，并讨论了当前的问题，这些问题将从理论输入中受益。⁵

理论物理学家的想象力可以以一种大多数生物学家看来是陌生的方式自由驰骋。

与此同时，他承认，许多生物学家对理论和数学模型持怀疑态度，往往是因为他们觉得自己对正在研究的系统了解不够。毫无疑问，生物学比物理学更加复杂和混乱，蛋白质和细胞的喜怒无常与粒子和原子不同。然而，Bialek也对他所描述的“生物学在没有大量理论投入的情况下发展的持续观念”和“构成生物学教学主流的反数学方法”持批评态度。

Bialek总结说，这一切都意味着“我们不能指望生物界本身能够创造出真正接受理论的群体。”他的答案是让物理学界为这样的研究提供一个家。然而,他知道他的物理学家还将一些令人信服:“对于许多物理学家来说,生命的现象看起来太过混乱的访问,他们怀疑有什么非常基本的说,或者挖掘生命的现象只是意味着筛选大量的细节。”

C保守一词不能用来描述理论物理的许多领域。尽管生命科学家正花费越来越多的时间来筹集实验所需的资金（并避免理论和数学模型），但许多理论物理学家仍然只需一支铅笔、几张纸、一台笔记本电脑和一个互联网连接就可以工作。因此，毫不奇怪，他们的想象力以一种对大多数生物学家来说似乎陌生的方式肆无忌惮。

这种自由的结果之一是，有些物理学理论是没有实验证据的，比如超对称理论和弦理论;有些理论是几乎没有或没有实验证据的，比如多元宇宙理论。然而，最近对希格斯玻色子的探测(首次预测是在1964年;2012年发现)和引力波(首次预测是在1916年;(2015年发现)证实了理论和理论家在物理学中发挥的关键作用。

“我们不能仅仅要求研究人员承担更多的风险。改变必须来自大的资助者。”

然而，没有什么比宣布一个意想不到的实验结果更让理论物理学家兴奋的了。例如，去年12月15日，欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(Large Hadron Collider)上的ATLAS和CMS合作项目宣布，他们看到了可能是一种质量为750 GeV的新粒子的迹象^{6, 7}；到今年年底，仅仅两周后，arXiv上就出现了123份引用ATLAS论文的预印本。

这种做法通常被认为是“追逐救护车”，在大多数情况下，产生所有兴奋感的实验结果无法经得起进一步的审查。然而,Mihailo Backovic, Catholique de在比利时鲁汶大学的理论物理学家,不同意建议理论家冲出论文实验结果都是投机者投机:“毫无疑问在我的脑海里,是什么驱使人们去写论文首先是对科学的热爱,”他说。“我认为，写关于，比如说，750gev信号的论文，从根本上说，与写关于大的额外维度或超对称的论文没有什么不同。大多数理论物理学都是推测性的!”在Backovic最近关于arXiv的论文中，有一篇关于750 GeV信号的理论论文⁸另一个是关于救护车自己追自己的现象。⁹

一个Rzhetsky、Evans和他们的同事认为，生命科学领域保守主义的另一个原因是，单个研究人员需要发表稳定的论文，以便在他们的职业生涯中取得进展。然而，这并不是科学整体发展的有效途径。为了鼓励更有冒险精神和风险的研究，他们建议资助个人而不是项目，评估研究团队而不是个人，鼓励研究人员发表失败的实验结果。

“激励机制必须改变，”埃文斯在一次采访中解释道科学．¹⁰“我们不能仅仅要求研究人员承担更多的风险。他们的动机是发表论文，被引用，赢得终身教职，这样他们就能养活家人。改变必须来自大的资助者。”

纽约大学的朱莉娅·莱恩（Julia Lane）同意，不应该太强调评估个人助学金产生的结果，而应该更多地强调评估助学金组合。“许多项目应该失败，”她说。“如果太多人成功了，那么应该由私营部门而不是政府来资助这项工作。”

在NIGMS，Lorsch和他的同事们意识到这些问题，并使用各种方法，包括专家评审和对出版和引用率的研究，以确保他们为最佳研究提供资金。“我们非常感兴趣的一个领域，”他说，“是帮助研究人员探索更广泛的生物学领域，以便找到我们甚至做梦都没有想到的途径和过程。”

老鼠和果蝇等模式生物的广泛使用可能是生命科学保守主义的另一个来源。¹¹Lorsch问道：“我们是否因为只研究少数传统模式生物而错过了很多生物学知识？”。“有没有我们不应该研究的生物？有时我担心我们就像众所周知的醉汉一样，晚上在路灯下寻找车钥匙，不是因为他把钥匙掉在那里了，而是因为那是他唯一能看到的地方。”

Peter Rodgers是eLife的特稿编辑。此前，他是《纽约时报》的主编自然纳米技术(2006-2012)主编物理世界杂志（1996-2005）。

参考

1.将美国生物医学研究从系统性缺陷中拯救出来。美国国家科学院院刊111, 5773 - 5777(2014)。

2Rzhetsky，A.，Foster，J.G.，Foster，I.T.，和Evans，J.A.选择实验来加速集体发现。美国国家科学院院刊112, 14569 - 14574(2015)。

3.姚，L.，Li，Y.，Ghosh，S.，Evans，J.A.，＆Rzhetsky，A. Health Roi作为生物医学需求和资源的不对准。自然生物技术33, 807 - 811(2015)。

4.关注地方卫生负担和全球卫生研究的差异。《公共科学图书馆•综合》9，E90147（2014）。

5Bialek，W.物理学和生物学界面上的理论观点。arXiv:1512.08954（2015）。

6阿特拉斯。在3.2fb中寻找衰减到光子对的共振^－1的p碰撞在√年代= 13 TEV与地图集探测器。阿特拉斯 - 康吉 - 2015-081（2015）。

7.CMS的合作。在√的质子-质子碰撞中寻找大质量双光子事件的新物理年代= 13 TeV。CMS物理分析总结(2015)．

8.双光子过剩照亮暗物质。arXiv: 1512.04917(2015)。

9.巴克维克:救护车追逐理论。arXiv: 1603.01204(2016)。

10.问答:如何鼓励更多的科学风险和效率。科学(2015)．检索自DOI 10.1126/science.aad7409

11.生物医学研究模型有机体，国立卫生研究院，http://modelorganisms.nih.gov。