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她被禁止在本国发表论文，还要顶着炮火做实验：诺奖得主被遗忘的“卧室科研”
日期 ： 2021年12月16日
正文共 ：7241字
来源 ： Nautilus意大利神经生物学家丽塔·列维-蒙塔尔奇尼（Rita Levi-Montalcini）因为发现了神经生长因子（nerve growth factor），与同僚分享了 1986 年的诺贝尔生理学或医学奖。她在获得诺奖之前，曾顶着二战的炮火、在自己的卧室里为神经发育领域做出了奠基性的发现。然而，这被大多数人遗忘了。
31 岁的列维-蒙塔尔奇尼是在都灵大学工作的科学家。她亲眼看到保姆死于癌症，不顾父亲强烈反对毅然学医。1938 年，意大利独裁者墨索里尼禁止犹太人获得大学职位。虽然列维-蒙塔尔奇尼并未在犹太教的熏陶下长大，但她的姓氏不难看出其犹太根源。迫于墨索里尼的禁令，1939 年列维-蒙塔尔奇尼离开意大利去了比利时。在那里，她使用受精的鸡蛋作为材料来完成研究课题——脊椎动物胚胎的神经系统发育过程。每次丽塔给家乡的母亲写信，末尾都会留下“无限渴望能再次拥抱您”这句话。但是，就算她回老家，也无法在都灵大学继续研究。1939 年 9 月，希特勒入侵波兰，发动战争，最糟糕的情况终于成为现实。“整个世界都陷入危险。”列维-蒙塔尔奇尼后来写道。同年 12 月，她返回了意大利。
列维-蒙塔尔奇尼和家人搬回了儿时的家。他们的公寓坐落于都灵市中心，很大，有 10 个房间和一间大客厅。一些房间朝向公寓的内院。列维-蒙塔尔奇尼和家人在外面几乎无事可做，墨索里尼的法令禁止犹太人从事大部分工作，不让孩子们上学，还威胁没收犹太人的财产。一则法西斯声明断言犹太人不属于意大利种族。1940 年 6 月，墨索里尼和希特勒结盟，向法国和英国宣战，英国开始了针对意大利的夜间空袭，集中在都灵和其他工业城市。意大利因此全国停电，城市陷入一片黑暗。晚上不允许家里或者商店亮起任何灯光。
列维-蒙塔尔奇尼应对外界纷扰的方法是，将自己的卧室改造成实验室。卧室又长又窄，门正对着一扇可以俯瞰内院的窗。她在窗前放了一张桌子，用来打开鸡蛋壳，再用简单的显微镜进行在胚胎上的操作。床边则放了一台从米兰带来的、更加精密的显微镜，是带有两个目镜的新型号，这样就可以用双眼观察。这台显微镜还配备了一台相机，以及一个带镜子的装置，这样她既能看到显微细节，又能看到自己显微镜边上的手，方便在纸上画下所观察的神经细胞。床靠着房间的长边安放，床对面是个架子，上面有一台融化蜡的加热器、以及她兄弟用恒温器和风扇搭成的鸡蛋孵化器。她将胚胎倒入融化的蜡中，冷却变硬之后，切成纸一样薄的切片，之后就可以在米兰显微镜下观察切片中的神经细胞。她后来回忆说，这些实验“牢牢吸引住了她”，满足了童年探索未知世界的梦想，对她来说，就是神经系统“丛林”。
如今，很少有人，甚至甚少有科学家知道列维-蒙塔尔奇尼在自己的卧室兼实验室内发现了什么。教科书常提及她战时坚持研究的勇气，但很少谈及她战时的科学发现，后者通常都归功于其他人。列维-蒙塔尔奇尼最终因自己战后的科学成就荣获诺贝尔奖。她在 2012 年去世，享年 103 岁，留给后世的只有一些战争期间个人经历的只言片语，以及几乎没什么人读过、用意大利语和法语发表的科学论文。
既是卧室，也是实验室
当你还是胚胎的时候，神经细胞呈细长的线形盘绕在你体内，将大脑和脊髓与许多靶点连接起来，包括每一块神经细胞将要控制的肌肉。你可以将身体想象成正在施工的房屋，所有的电线从中央电箱伸展出来，穿过墙壁，连接到每一个插座、电器和灯泡。人体要比房屋复杂得多，因此，你得想象房屋中的电线不是几十根，而是几十亿根。每根“电线”在体内都需要准确连接，这类连接有数十亿个，同一时间内你微小的胚胎还不停生长变形，这是如何做到的？将所有电线与目标连接起来是个艰巨的任务。连错线可能会导致瘫痪。有些婴儿出生时带有先天缺陷，一辈子无法微笑，或者无法行走，因为一些神经细胞连错“线”了。
列维-蒙塔尔奇尼一生痴迷于理解人体神经系统的发育过程。1940 年夏天，她感受到了属于自己的“召唤时刻”。她当时正在阅读维克多·汉堡（Viktor Hamburger）的文章，后者是一位在美国做研究的德国科学家，研究神经细胞的发育机制。读这篇文章的时候，她正坐在一列开放式火车车厢的地板上，列车缓缓穿行在乡间，身后风景宜人，可以看到金灿灿的玉米田和鲜艳的红罂粟。
汉堡的文章描述了自己的实验，旨在理解神经细胞精准连接的方式。他的目标是去除一些目标靶点——一些需要与大脑建立神经连接的肌肉。汉堡想知道，如果没有了靶点，神经细胞的生长发育是否会不同。他用鸡蛋来做实验，鸡胚胎中的神经发育和人类神经发育类似，因此使用鸡蛋能确保充沛的实验材料。
汉堡描述说，他小心翼翼地在蛋壳上切了一个开口，此时里面的鸡胚胎只有打字机上字母“f”那般的大小和形状，但附在蛋黄表面透明得几乎看不见。而靠近“f”中间的地方有两个小鼓包，正常情况下会长出翅膀（非食用的受精鸡蛋是这样的）。接下来，汉堡使用玻璃针，在显微镜下移除其中一个小鼓包，比如右侧的翅芽。手术后第五天，他检查了 9只胚胎的发育结果，它们都有部分神经细胞被剥夺了靶点：每个胚胎的左侧正常翅芽长到几毫米长，相应的神经细胞也如预期般生长；但在移除翅芽的右侧，神经细胞消失了。
于是他推测，没有了连接目标，神经细胞无法成形。汉堡认为，通常情况下，作为靶点的肌肉必须发送信号，诱导其他细胞变成神经细胞，或者诱导年轻的神经细胞分化，生成更多神经细胞。在文章中，他列举了一长串早期研究人员的实验或者先天缺陷个体（包括人类或者动物）的观察结果，这些研究揭示了神经细胞的数量约等于靶点数量。缺少某一肢体将导致其邻近神经细胞数量的减少。而增加靶点，其周围会出现更多的神经细胞。汉堡的阐释提出了一个简单方案，解释这种神经-肌肉的配对如何形成：肌肉将周围的其他细胞变成神经细胞，保证有充足的神经细胞群以连接每一块肌肉组织。
汉堡的文章思路清晰，深深震撼了列维-蒙塔尔奇尼。在这之前，她在都灵师从著名神经生物学家朱赛佩·列维（Giuseppe Levi，碰巧和她同姓），后来在比利时实验室从事研究工作，发表过 9 篇论文。她也研究过鸡胚胎、小鼠，会做显微外科手术，观察了详细的神经和肌肉解剖结构。她是一名经验丰富的研究人员，有能力进一步理解神经细胞如何精准连接自己的靶点。
1940 年空袭开始之后，列维-蒙塔尔奇尼整天在自己的卧室实验室内工作。晚上，当防空警报拉响轰炸机到来，她和家人会匆忙撤离公寓，跑下楼梯穿过内院，去到通往地下室的另一段楼梯。列维-蒙塔尔奇尼会将自己的显微镜和珍贵的载玻片随身携带。一家人会在地下上等上数小时，希望自己不会被埋在瓦砾中。
列维-蒙塔尔奇尼不得不频繁离家去买实验用鸡蛋，经常性地穿行在炮弹轰炸后的废墟瓦砾中。她重复着汉堡所描述的实验，从每一个鸡胚胎中移除微小的翅芽，检查这么做对神经细胞的影响。汉堡使用玻璃针切除翅芽，而列维使用普通的缝衣针，她事先会再磨尖一下。但是，列维也决定做一些新突破：为了看清胚芽的发育，她做完移除手术后每天都会检查一下结果。这就需要每天拿一个胚胎融到蜡中，然后切片，在显微镜下数一数成千上万的神经细胞。她的耐心让她看清楚了移除翅芽后胚胎发育过程的点点滴滴，就像一帧一帧看电影那样，而不像她的前辈只在单个时段观察结果。她用上了银染剂和一种蓝色染料，这样可以让神经细胞比以前看得更清楚，能区别出年轻的神经细胞和完全成形的细胞。此外，她还使用红色染料来突显正在分化的细胞。在移除翅芽的 2~19 天内，她每天能记录下了一个胚胎中成千上万的神经细胞。
1941 年 8 月，列维-蒙塔尔奇尼的导师朱赛佩·列维加入她的研究，开始从旁协助。列维-蒙塔尔奇尼的卧室实验室成为了聚会场所，她的朋友和以前的学生都会过来，大家会一起讨论新闻时事。
神经系统的发育谜题
在鸡胚胎中，列维-蒙塔尔奇尼看到了汉堡实验中手术 5 天后见到的现象：胚胎中翅芽被移除一侧的神经细胞数量更少。但接下来日复一日的跟踪观察，让她有了意外发现。
移除翅芽的最初两天，胚胎两侧本该出现神经细胞的区域发育情况惊人地相似。神经细胞并没有停止形成，正常一侧和手术一侧都有神经细胞出现。移除手术后的第三天，神经细胞继续形成：列维-蒙塔尔奇尼在胚胎两侧都看到了分化中的细胞。年轻的神经细胞逐渐累积，出现更多完全成形的细胞。只有在这之后，她开始注意到，移除手术一侧的完全成形细胞减少。每天连续观察微小的胚胎蜡切片让她清楚看到，在移除翅芽后神经细胞会继续形成，但过不了多久，失去靶点的神经细胞就会消失。只有与自己周围靶点成功连接的神经细胞，比如连着背部皮肤组织细胞的那些，会留存下来。
神经细胞是怎么消失的呢？在自己的卧室里，列维-蒙塔尔奇尼看到了一些其他科学家没有预料到的情况。失去靶点的神经细胞在无法建立连接之后开始死亡。在神经细胞消失的区域，列维-蒙塔尔奇尼能看到神经细胞死亡的迹象，她报告说是大片神经纤维的异常“黏连”，还有许多细胞的细胞核出现了萎缩。在这之前，已经有科学家都描述过动物胚胎中正在死亡的神经细胞，但列维-蒙塔尔奇尼第一次看到了缺乏连接靶点时，胚胎中的神经细胞表现出的特异性死亡。
列维-蒙塔尔奇尼将研究结果投稿给比利时的一家科学期刊，当时犹太科学家被禁止在意大利学术期刊上发表文章。这篇文章于 1942 年用法语发表。在文章的结尾，作者承诺会更详细地记录神经细胞消失的具体过程。但那年秋天，都灵遭受的空袭愈发猛烈。事后来看，当时无法保证列维-蒙塔尔奇尼的卧室实验室能否幸存下来，实现她的承诺。
列维-蒙塔尔奇尼继续观察自己的胚胎切片，相当于回放神经细胞消失的影片，但她在观察的时候更加注意消失的细节。记录下自己的所见之后，她用意大利语写了一篇文章，向一本梵蒂冈期刊投稿，试图再次避开在意大利期刊上发表文章的禁令。正如前一篇文章中所承诺的，这篇文章充满各种细节，描述了神经细胞的微观世界之中，由于连接靶点的移除，相关神经细胞在消失之前经历的“痛苦挣扎”。在垂死细胞内部，原本整齐排列成行的颗粒组织消失了，每一个垂死细胞萎缩的细胞核内都有异常排列的物质，有时候像是覆盖着“一层轻薄且苍白的细胞质面纱”。列维-蒙塔尔奇尼描述了鸡胚胎或者人胚胎中常见的各类神经细胞的死亡细节，这些细胞涵盖了从感觉神经元到运动神经元等多种类型。研究论文包含 45 页的细节描述，还有整整 7 页的照片和插图。如果在阅读完第一篇论文后，还有人会质疑失去靶点的神经细胞会死亡的话，那么第二篇文章则能彻底消除他们的疑问。
这两篇文章开辟了理解神经系统发育的新道路。细胞死亡塑造了我们的神经系统：我们的大脑与我们身体精准连接，很大程度上是因为那些没有找到连接靶点的神经细胞死掉了。
1942 年 10 月，经过七个月平静的日子之后，都灵的夜间空袭再度开始。某一个周四的晚上，快 9 点时警报拉响，持续了三个多小时。第二天晚上，刚过 10 点，警报又开始作响，持续了两个多小时。11 月，轰炸又猛烈起来。有几天夜里，将近 200 驾飞机飞过都灵，扔下上百吨炸弹。炸弹和起火装置击中了工厂、住宅、剧院和医院。数百名都灵居民死于空袭。许多都灵市民放弃了躲在地下室的策略，开始大批大批撤离城市。列维-蒙塔尔奇尼和家人也离开了都灵，搬到了乡下一处农庄。
推翻旧理论
我曾去列维-蒙塔尔奇尼的故乡周游了一番。回到自己位于美国北卡罗来纳大学教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill）的实验室之后，开始在她二战时发表的文献中，寻找实验其实是在她自家卧室开展的任何痕迹。和典型的科研论文一样，她的写作紧紧围绕实验和成果，从没有提到自己的家，或者用来进行微型手术的缝衣针。在 1942 年的文章中，我只发现了一条神秘线索，表明研究地点可能不同寻常。这本期刊 1942 年卷的其他文章每一篇都标明了开展实验的机构，比如比利时布鲁塞尔大学（University of Brussels）医学系胚胎实验室，比利时列日大学（University of Liege）组织学实验室。而列维-蒙塔尔奇尼的文章只用一个单词来表示地址：都灵。没有机构名称。我好奇 1942 年阅读这篇论文的学者是否曾注意过这一特殊“盲点”。
维克多·汉堡在战后看到了这篇 1942 年的文章。列维-蒙塔尔奇尼的结果确认了汉堡之前的观察发现：连接靶点会影响周围神经细胞的数量，但也表明汉堡关于这一机制的推测是错误的。他邀请她来到美国，在自己位于圣路易斯的华盛顿大学（Washington University in St. Louis）的实验室继续做研究。在那里，列维-蒙塔尔奇尼发现，即使在没有经过手术干扰的正常胚胎中，仍有许多神经细胞会在缺少连接靶点的区域死亡，例如没有肢体形成的区域。但是，这些正常胚胎中垂死的神经细胞能被挽救回来，只要在附近添加上连接靶点即可，这确定了在正常发育的过程中，神经细胞先形成然后因为缺少连接靶点而死亡也是一个常规现象。
汉堡很清楚自己在这一研究中的贡献有限。他为列维-蒙塔尔奇尼的结果贡献出自己的思想和热情，但后来他也说过：“实验和观察结构由列维-蒙塔尔奇尼博士一人完成。”同时，他坦诚表示研究结果证明自己错了。“我的猜测是倒退而不是进步，是个错误。”在一次访谈中他如此说道。列维-蒙塔尔奇尼后来回忆起自己曾说过汉堡最优秀的品质之一就是“发自肺腑地雀跃于同行或者学生的突破性成果”。
1948 年无数个夏夜中，列维-蒙塔尔奇尼会与汉堡以及他年迈的父亲共进晚餐，之后坐在圣路易斯门廊下的桌前，一起写论文报告实验结果。当时，列维-蒙塔尔奇尼已经发表了 20 多篇论文，但没有一篇是英文论文。那年夏天，她很高兴重新体验了早些年汉堡写作中的清晰思路。
列维-蒙塔尔奇尼在 20 世纪 40 年代的实验表明，我们的大脑和脊髓试图在全身建立连接，因为我们的胚胎中遍布过量的神经细胞——如今科学家认为这个数量可能是列维-蒙塔尔奇尼估计的两倍。那些建立精准连接的神经细胞获得了存活的特权，其余的则走向死亡。这一过程看似相当低效，但极其稳健：没有神经连接的先天缺陷相当少见。即使你出生时多长了某个身体部位，该部位也肯定连接到了你的大脑。实际上，天生六指（六根手指或者脚趾）的人都能证明他们的大脑能够让第六跟手指/脚趾动起来，也能感觉到自己在使用第六指。毫无疑问，不同体型、形状的脊椎动物都拥有与身体匹配的神经系统，很大部分原因是这一过程。列维-蒙塔尔奇尼在卧室里的发现是人类理解死亡能够精细塑造神经系统的转折点。塑造神经系统不是只靠细胞死亡，后来科学家发现其他过程也做出了重要贡献。而细胞死亡在其中扮演的角色比 40 年代末揭示的更加复杂。但是，列维-蒙塔尔奇尼的实验为我们理解神经系统的发育过程奠定了基础。
贡献属于谁？
如今，几乎每一本关于神经系统发育的教科书都会有一章，专门介绍细胞死亡在构成身体神经网络中的关键作用。其中一些提到了列维-蒙塔尔奇尼二战时在自己家中做实验的勇气。但是，她当时真正的发现如今总是归功于其他科学家，甚至连汉堡和列维-蒙塔尔奇尼自己都混淆了这些发现史。
为了确保事实的准确性，我联系了几位撰写教科书的科学家。他们都没有读过列维-蒙塔尔奇尼那时的论文。我发现很难谴责他们，真的。最近几十年来，英文已经成为了科学界的国际通用语，即使在国际会议上也是如此。而战争期间的文章用意大利语和法语写成，我靠谷歌翻译才能读懂。教科书涵盖了很多领域和成千上万的论文。“你知道自己只有这么多时间。”一位教科书作者解释说，他正准备着手更正，“我喜欢先在大脑中正确记录，然后正确写进书中。”
我和各位作者们共享了列维-蒙塔尔奇尼的战时文献。我知道在混乱如麻的记录中，一位名叫麦克斯韦·考恩（Maxwell Cowan）的科学家写过一篇史料详细的文章，他本人阅读了每一篇论文，对真相了如指掌。我也分享了他的文章。一些作者回复说他们已经起稿修订下一版教科书中的内容。他们的回复让我想到了汉堡对于列维-蒙塔尔奇尼推翻自己假设理论的洋溢热情。当新事实跃然纸上，他欣然接受。
自列维-蒙塔尔奇尼抵达华盛顿大学之日起，她就开始继续为自己的战时研究添砖加瓦：像肌肉这样的靶点组织如何与神经细胞交流，从而使那些找到靶点的细胞存活下来。最终，她和斯坦利·科恩（Stanley Cohen）共同发现了神经生长因子（Nerve Growth Factor），神经细胞从靶点组织中摄取这种分子，继续存活下去。神经生长因子是科学家发现的首个生长因子，如今人们知道，这些生长因子在神经系统连接以及癌症中发挥关键作用。1986 年，列维-蒙塔尔奇尼和科恩因这一发现获得了诺贝尔生理学或医学奖。
终其一生，列维-蒙塔尔奇尼都否认自己作为女性科学家而经历过性别歧视。但是，她的同事回忆说她曾坚定捍卫自己在科学发现中的贡献。在赢得诺奖之后，她成立了一个基金会，为非洲女性提供奖学金。2001 年她被任命为意大利议会的终身议员。在都灵卧室中发表实验论文的 50 年后，她曾回忆自己如何在战争期间专注于研究：“当时，我所珍视的所有价值全部粉碎殆尽。”她写道，“众所周之，无论是个人命运、国家命运，或者整个人类社会的命运，当你拒绝接受现实强加给你的表面价值的时候，就能找到答案。如果没有这一内在防御机制，活着也将变成令人难以忍受的煎熬。”
译文经过部分删减。原文链接：https://nautil.us/issue/108/change/a-lab-of-her-own
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