《自然》：基础研究威力巨大，改变世界的7个科学发现！

"研究温泉里的细菌有什么用？""给蜥蜴毒液测序能当饭吃吗？""拿纳税人的钱去看胡萝卜晶体，这不是浪费吗？"这些质疑声在科研经费申请会上从来不少见。在很多人眼里，基础科学研究就是象牙塔里的纸上谈兵，是一群科学家自娱自乐的智力游戏，跟普通人的生活八竿子打不着。

但历史一次又一次让这些质疑者失望。今天你用来刷短视频的平板电脑，源自130年前对胡萝卜的研究。风靡全球的减肥神药司美格鲁肽，灵感来自一只行动迟缓的毒蜥蜴。能救命的核磁共振成像技术，诞生于1930年代对原子核"毫无用处"的探索。

当特朗普政府的大刀砍向美国科研预算时，很少有人意识到，那些被撤销的项目里，也许就藏着下一个改变世界的发现。美国国家卫生研究院近20亿美元的已批科研经费被撤销，国家科学基金会超过1400项资助遭终止，2026财年预算提案更是拟削减36%的非国防研发支出。

哈佛大学前科学顾问John Holdren直言不讳："投资基础研究的社会回报相当可观，往往高达数倍。"问题在于，这些回报周期太长，而且在研究启动时根本无法预测哪个项目会成功。私营部门不愿意等，也等不起，这正是为什么基础研究必须由政府来资助。

七个"无用"发现如何拯救了数百万人

温泉细菌催生DNA革命，故事得从1966年黄石公园的温泉说起。本科生Hudson Freeze每天躲着熊去采集细菌样本，他的导师Thomas Brock坚信有微生物能在高温下生存。9月19日那天，Freeze在显微镜下看到了从近乎沸腾的液体中培养出的细胞。"我看到的是前所未见之物"多年后他回忆起那一刻还会寒毛直竖。

这种叫栖热水生菌的细菌，最适合生长温度是70℃。1976年，科学家从中分离出一种能在80℃高温下合成DNA的聚合酶。谁能想到，这种"无用"的酶十几年后成了PCR技术的核心？今天PCR无处不在，从器官配型到癌症诊断，从DNA指纹到新冠检测，它已经成为现代医学和刑侦科学的基石。

蜥蜴毒液变身减肥神药，更魔幻的故事发生在一只蜥蜴身上。吉拉毒蜥是美国唯一的有毒蜥蜴，行动迟缓，对人威胁不大。1992年，科学家从它的毒液中发现了一种叫exendin-4的多肽，这种物质与人体肠道产生的GLP-1高度相似。多伦多大学的Daniel Drucker发现GLP-1能刺激胰岛素分泌还能减少食物摄入，但它半衰期只有几分钟，根本来不及发挥药效。

蜥蜴毒液中的多肽解决了这个问题，最终催生了司美格鲁肽这类减肥神药。如今美国近5%的人口用它来瘦身，预计到2030年全球市场规模将达到1000亿美元。

胡萝卜里的液晶密码，1888年初，植物学家Friedrich Reinitzer从胡萝卜根部提取出一种化学物质，发现它在145℃时熔化但仍保持淡蓝色，直到178℃颜色才消失。这个奇怪现象让他写信给物理学家Otto Lehmann求助，后者建造了带加热台的显微镜，发现这些晶体熔化后既保留着某些晶体特性，又能像液体一样流动。他把这种东西命名为"液晶"。

但这个概念彻底颠覆了当时的物质分类体系，物质只能是固体、液体或气体之一，液晶模糊了三者的界线。法国蔚蓝海岸大学的Michel Mitov说，接受这一点的"认知代价太高"。整个20世纪上半叶，液晶研究几乎停滞，因为大家觉得它不可能有任何用处。直到1968年工程师研发出首块液晶平板屏幕，今天从电视到手机，从相机到显微镜，液晶无处不在。

原子核自旋带来医学奇迹，1930年代，物理学家Isidor Rabi研究质子和中子的"核自旋"属性，这项研究在当时"相当曲高和寡"，莱莫恩学院的化学家Carmen Giunta坦言，根本看不出也想不到有任何用。Rabi发明的共振法可以探测磁场中的粒子何时改变自旋方向，凭此获得了1944年诺贝尔物理学奖。

对核磁共振的应用始于化学实验室，1970年代逐步演进为生物组织成像法。今天MRI是现代医学的支柱，能显示心脏异常、追踪肿瘤变化、甚至观察大脑工作机制，而且完全无需放射性物质或电离辐射。Paul Lauterbur和Peter Mansfield因开发MRI技术获得了2003年诺贝尔生理学或医学奖。

盐田古菌开启基因编辑时代，西班牙阿利坎特大学的Francisco Mojica每次看到CRISPR的新用途都会思绪澎湃。1989年他还是博士生时，研究一种生活在盐田里的古菌地中海富盐菌，试图弄清它们为何能在高盐环境中存活。他在基因组中发现了一些规律间隔重复的短片段，当时对这些片段的功能，他提出了多种假设，但自嘲说这些假设"全错了"。

真正的突破来自于发现在各重复片段之间有噬菌体基因组的序列。Mojica意识到这是一种适应性免疫系统，祖先从病毒获取了序列，所有后代都获得了抗感染能力。后来Doudna和Charpentier发现了重编CRISPR的方法，基因编辑革命就此拉开序幕。今天CRISPR正在治愈镰状细胞病、免疫功能障碍等遗传性疾病，两位科学家也因此获得了2020年诺贝尔化学奖。

紫色矮牵牛花的意外发现，1990年，当时在美国DNA植物技术公司工作的Richard Jorgensen想让紫色矮牵牛花变得更鲜艳，他给植物额外添加了一份控制色素的基因拷贝。但出乎意料的是，开出的花不仅没变深紫色，反而是白色的。这个意外发现让科学家开始研究基因沉默现象。

1998年，Andrew Fire和Craig Mello揭示了其作用机制：双链RNA的小片段能诱发信使RNA降解，从而阻断相应蛋白质的合成。这就是RNA干扰技术，两人因此获得了2006年诺贝尔生理学或医学奖。2025年3月，FDA刚批准了基于RNA干扰的药物芬妥司兰，用于治疗血友病。

陨石年代测定拯救百万生命，最后一个故事关于铅污染。1950年代，地球化学家Clair Patterson研究利用放射性衰变测定岩石年龄。但他碰上了铅污染问题，加州帕萨迪纳地区空气污染非常严重，他不得不建造"洁净实验室"过滤空气。克服困难后他测定出多块陨石的年龄都是45.5亿年，从而确定了地球的年龄。

但Patterson没有止步于此，他开始研究铅污染的来源。经过多年努力，他和同事Mitsunobu Tatsumoto证实污染源是含铅汽油，铅污染已蔓延到极为偏远的海洋区域。这项发现引发了与铅工业的激烈斗争，但最终推动了含铅汽油的禁用。据估算此举每年挽救超过百万人的生命，减少数万亿美元的损失。

基础研究的真正价值被严重低估了

这七个故事揭示了一个残酷的真相：那些改变世界的技术，往往源自最不被看好的研究。研究温泉细菌、蜥蜴毒液、胡萝卜晶体、古菌基因、紫色矮牵牛花，在当时没人觉得这些有什么用。但几十年后，它们催生了PCR、减肥药、平板电视、基因编辑和RNA干扰药物。

社会对基础科学的误解根深蒂固。很多人觉得科研经费应该投向"有用"的项目，最好立竿见影、马上能商业化。但问题是在研究启动时，谁也不知道哪个项目会改变世界。1966年去温泉采细菌时，Freeze不知道这会催生PCR。1888年研究胡萝卜时，Reinitzer不知道这会发明液晶。1989年研究盐田古菌时，Mojica不知道这会带来CRISPR革命。

国际货币基金组织的研究显示，基础研究领域的公共投资将收回成本，而且社会回报通常超过其成本。Holdren的警告值得深思："私营部门永远不会对基础研究投入足够资金，因为回报周期过长，且资助方能够从回报中获益的确定性太低。"

削减基础研究预算，短期内也许能省下几十亿美元。但长期代价可能是失去下一个改变世界的发现，那些今天看起来"毫无用处"的研究，也许正孕育着20年后拯救数百万人的技术。

当特朗普政府的大刀落下时，我们不知道有多少未来的"PCR"、多少未来的"CRISPR"、多少未来的"司美格鲁肽"将胎死腹中、谁能想到一根胡萝卜能催生平板电视，一只蜥蜴能拯救数百万肥胖患者，一群温泉细菌能帮警方抓住凶手？基础科学从来不是纸上谈兵，它只是需要时间来证明自己的价值。而摧毁它，只需要一纸预算削减令。

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