朱河水,陳 宇,王月影,韓立強,王林楓,查光明,焦顯芹,郭 爽

(河南農業(yè)大學牧醫(yī)工程學院,河南 鄭州 450002)

每個學科的發(fā)展都有自己的歷史,生理學也不例外,有著其特有的發(fā)展歷史和脈絡。很多現(xiàn)在看起來生理常識性的東西,在以前或許是另外一種看法和情況,這些看法和認知有時讓現(xiàn)在的我們感到詫異。同時,曾經(jīng)困惑前人的一些未知東西在生理學發(fā)展歷史的長河中慢慢“大浪淘沙”,展露出真實的面貌,被人們所識、所知、所用。同理,目前困惑我們的一些未知領域,在不久的未來或許被揭開神秘的面紗,為人們所識、所知、所用?！耙糟~為鏡,可以正衣冠,以史為鏡,可以知興替,以人為鏡,可以知得失”,以生理學的歷史為鏡,可以知生理學及生命科學的發(fā)展規(guī)律。在生理教學中輔以生理學史的教育,可以啟發(fā)學生了解這些規(guī)律,以便將來遵循這些規(guī)律、利用這些規(guī)律,在生命科學領域有更好的發(fā)展和跨越。

1 學習生理學史,培養(yǎng)學生的科學精神

每個學科走向科學都是一個曲折的過程。整個人類對自然和社會的認識過程,就像一個人從嬰兒的懵懵懂懂到成年的逐漸成熟過程。生理學的學習一方面使人們認識生命的運行規(guī)律,進而在醫(yī)學中運用這些規(guī)律來解決現(xiàn)實問題;另外一方面應使人們挖掘新的知識和規(guī)律,來解決現(xiàn)在不能解決的問題。這就需要學生在學習時,既要知其然,又要知其所以然、然何來。通過追溯所以然、然何來,弄明白生理學知識的來龍去脈,進而學其“漁”,用其“漁”,來獲得更多的“魚”。

在教學中可從發(fā)現(xiàn)胰島素的故事激發(fā)學生敏于發(fā)現(xiàn)問題,勇于思考問題,專于解決問題。胰島素的發(fā)現(xiàn)和提純是生命科學史上的重大發(fā)現(xiàn)和突破,挽救了很多糖尿病人的生命,相關人員也因此獲得了1923年的諾貝爾醫(yī)學或生理學獎。而發(fā)現(xiàn)胰島素的卻是加拿大兩名非常年輕的學者,一個是28歲的安大略省西醫(yī)學院生理學教師班廷(Banting),一個是多倫多大學的大四學生白斯特(Best)。

糖尿病作為一種慢性病,在當時沒有有效的治療途徑和方法,病人只有在慢慢的代謝紊亂中失去生命。班廷作為一個年輕教師,在備課時注意到胰腺和糖代謝有關,進而與糖尿病有關。切除動物的胰腺,就會引起糖尿病類似癥狀,一、二周內會昏迷、死亡,但其確切的機制不清楚,所以臨床上也沒有有效的治療糖尿病的方法。班廷敏銳地意識到這既是一個生理學問題,又是一個能影響人類生命生活的問題。于是他決定探索胰腺和糖尿病的關系。通過查閱資料他發(fā)現(xiàn)胰腺一方面能內分泌“胰島素”調節(jié)血糖,另外一方面還會外分泌胰蛋白酶,這些酶在體內能消化食物,而在人們提取“胰島素”時,會分解“胰島素”,進而導致提取不出“胰島素”。于是這個科學問題就轉化為了怎么從胰腺中成功提取“胰島素”的問題。班廷在思考這個問題時,并不局限于從生理領域查找資料,他從其他病理學家那里了解到膽結石或結扎胰導管能引起胰腺萎縮。于是他提出了一個大膽的假設“手術結扎胰導管,引起胰腺萎縮,分離胰島素,治療糖尿病”。在求證這個假設的過程中,他和他的助手(大四的學生白斯特),兩個年輕人克服了種種困難,在經(jīng)歷了前期很多手術失敗的情況下,鍥而不舍,小心地求證,終于成功分離出了胰島素,邁出了臨床上治療糖尿病的關鍵一步[1]。

胰島素發(fā)現(xiàn)的故事告訴我們,在科學上要結合自己的專業(yè)和生活中的未知領域,敏銳地發(fā)現(xiàn)問題,詳實查閱資料分析問題,大膽地提出假設,小心地進行求證,進而解決科學問題,造福于人類。

2 學習生理學史,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、批判思維

縱觀生理學的歷史,很多科學成就,都是經(jīng)歷一個“實踐、認識、再實踐、再認識”的過程,遵循著“否定之否定”的唯物辯證法基本規(guī)律,都是一個“不斷探索真理、追求真理、堅持真理”的艱難過程。生命科學史蘊含著極其豐富的智力營養(yǎng),處處體現(xiàn)著科學家的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新意識[2]。生理歷史上很多重大的突破和發(fā)現(xiàn)是建立在對原來認識否定和質疑的基礎上。

曾經(jīng)在一段歷史時期內,人們認為血液由肝臟合成,與“生命靈氣”混合后,由血管運送到組織,然后被組織利用消失,由此形成了血液在血管中潮起潮落般地開放活動。直到17世紀,英國醫(yī)生哈維(Harvey)結合臨床的實踐對此提出了質疑,認為此種說法可能是錯誤的,血液應該是不斷的重復利用。于是他做了大量的動物解剖實驗以及人體的一些實驗,提出了血液循環(huán)的理論。

他于1628年公開發(fā)表了《動物心臟解剖及血液運行的實驗》這本書,此書出版震驚了當時的醫(yī)學界和生理學界,它的觀點從根本上推翻了統(tǒng)治人們頭腦很多年的關于心臟運動和血液運動的經(jīng)典觀點,引導著生理學走向了近代科學[3]。

促胰液素的發(fā)現(xiàn)有著類似的經(jīng)歷。促胰液素由英國兩位生理學家貝利斯(Bayliss)和斯他林(Starling)首先發(fā)現(xiàn)。在他們研究之前,人們發(fā)現(xiàn)酸性食糜進入小腸能引起胰液的分泌。關于這個現(xiàn)象的解釋,當時受傳統(tǒng)的神經(jīng)調節(jié)論主導思想影響,人們認為是反射活動的結果。當時赫赫有名的巴甫洛夫實驗室也認為這是鹽酸引起胰腺分泌的一個反射,并試圖通過各種實驗證明它。貝利斯和斯他林在對此種情況分析時,大膽地跳出“神經(jīng)反射”這個傳統(tǒng)概念的條框,認為這可能是一個“化學反射”：在鹽酸的作用下,小腸黏膜可能產(chǎn)生了一個化學物質,當其被吸收入血液后,運送到胰腺,進而引起胰液分泌。隨后他們設計實驗,求證了這個假說,并發(fā)現(xiàn)了促胰液素。促胰液素是人們第一個發(fā)現(xiàn)的激素(Hormone,1905),是生理學史上又一個偉大的發(fā)現(xiàn)[4]。它的發(fā)現(xiàn),使人們意識到除了神經(jīng)調節(jié),體內還存在著激素的內分泌調節(jié),從而開辟了一個機體調節(jié)機能的新概念、新領域,開創(chuàng)了一個新的時代。

上述及類似的故事可以引導學生在以后的研究工作中,要有質疑精神、批判性思維。遇到新的現(xiàn)象,要擺脫傳統(tǒng)概念的束縛,大膽提出新的設想,從而有可能開辟一個的新領域,走向真正的創(chuàng)新。

3 學習生理學史,培養(yǎng)學生的協(xié)作意識

在生理學以及生命科學的發(fā)展歷史中,有很多的科學家相互協(xié)作,共同完成重大發(fā)現(xiàn)和突破的例子,如DNA雙螺旋結構的提出和試管嬰兒的成功。

DNA雙螺旋結構是由沃森(Watson)與克里克(Crick)二位杰出的分子生物學家共同完成的。兩人在研究中對脫氧核糖核酸的分子結構產(chǎn)生了濃厚的興趣,在前人研究的基礎上,兩人深入細致的分析推理,提出了著名的DNA雙螺旋模型。沃森和克里克對DNA雙螺旋結構的闡述,是20世紀生物學上最偉大的成就之一,由此引起了許多分子生物學和遺傳學的新發(fā)現(xiàn)、新成就。兩人因此項研究同時榮獲1962年諾貝爾醫(yī)學或生理學獎[5]。

在試管嬰兒的研究中也有很好的合作典范。1968年,英國生理學家愛德華茲(Edwards)首次成功地實現(xiàn)了人類卵子的體外受精,但體外發(fā)育成熟的卵子受精后,只分裂一次就停止了發(fā)育。愛德華茲想到,如果使用已經(jīng)在體內發(fā)育成熟、即將進入排卵過程的卵子,可能會有更好的效果。但如何在恰當?shù)臅r機安全有效地從人體內提取卵子,是一個棘手的技術難題。這時,愛德華茲讀到了婦科專家帕特里克·斯特普托的一篇文章,發(fā)現(xiàn)一種稱為腹腔鏡的新技術或許能解決自己的問題。

愛德華茲聯(lián)系了斯特普托,兩人開始了后來聞名世界的合作。他們用激素刺激不育女性的卵巢,提取出處于合適發(fā)育階段的卵子,成功進行體外受精,并使受精卵突破了1次分裂的局限,發(fā)育成8個細胞的早期胚胎。他們嘗試將胚胎移植回人體內,經(jīng)過上百次失敗后,終于獲得正常發(fā)育的胚胎。1978年7月25日誕生了世界上第一個試管嬰兒路易絲·布朗,她的出生震動了世界。在這期間,愛德華茲和斯特普托在劍橋創(chuàng)辦了伯恩霍爾生殖醫(yī)學中心,從事試管嬰兒技術的研究和應用。斯特普托擔任中心的醫(yī)學負責人,他于1988年去世。愛德華茲在2010年授予了諾貝爾醫(yī)學或生理學獎[6]。

通過這些事例可以培養(yǎng)學生的協(xié)作意識,以便將來在一個團隊內發(fā)揮更大的協(xié)同效應。

在具體教學中,不一定由老師來講述生理學的歷史,可以鼓勵學生查閱相關資料,整理分析資料,把它歸納為一個故事講給大家聽。大家可就故事中的事例進行討論,提出自己的看法和見解。通過“講述一個故事,明白一個道理,傳授一種教育思想”這種案例式教學,既鍛煉了學生的查找分析資料的能力,又鍛煉了他們歸納表述的能力,更重要的是培養(yǎng)了他們的科學精神、創(chuàng)新意識和協(xié)作意識,起到了“潤物細無聲”的教學效果。