Nature社论：赞扬基础生物学研究

科学研究的资助者必须记住解决有助于解释自然世界的内在生物问题的价值。

包括人类在内的真核生物是如何进化的？大约十年前，这个问题一直困扰着Thijs Ettema和他的同事们。他们在从大西洋深处采集到的先前未被发现的微生物的基因组中找到了答案（Spang, A. et al. Nature 2015）。

潜伏在这些序列中的是两种不同类型生物体——古生菌和真核生物——的细胞特征。前者是一类缺乏细胞核的单细胞生物，后者则是其细胞包含一个由膜包裹的细胞核和其他细胞器的生物。他们惊讶地发现了兼具两种细胞类型特征的微生物，这些微生物最终被命名为阿斯加德古菌（Asgard archaeon）。

在海底热液喷口周围的热水中生存的微生物在实验室中也有用途。它们已经产生了许多耐寒酶。这些材料在高温下很稳定，而且不易降解，已经成为世界各地分子生物学实验室和生物技术公司的主要材料。在极端环境中发现的每一种新的微生物都为发现更多的酶提供了新的机会——但这并不是Ettema的目标。

▲图 | 生活在极端环境中的微生物，被称为嗜极菌(extremophiles)，在实验室中有广泛的用途。

当研究人员报告基础性发现时，他们的论文通常会包含一句话或更多关于他们工作的潜在应用的内容。这通常是某些类型的资助的一个条件。但即使不是这样，资助者（以及期刊）也期望基础科学能带来实际应用，无论是在临床、商业还是更广泛的社会领域。

的确，例如，关于酵母细胞分裂的基础性发现，最终可能有助于新的癌症治疗方法；抑或一个初级的微生物免疫系统可能为基因组编辑工具提供基础（而且，这两件事都发生了）。

但是，如果在基础科学和应用之间有一条界线，它不太可能是笔直的。相反，它可能会像一个迷宫的图画，有很多的圆圈、U型弯以及死胡同。

Ettema说他从来没有想过预测他的微生物的应用，因为这只会让人分心。“我认为它们是令人着迷的有机体，可以告诉我们一个我们经常问自己的非常重要的问题，”他说，“即我们从哪里来?”

毫无疑问，基础科学具有更广泛的影响。2018年的一项研究发现，美国国立卫生研究院(NIH)每增加了1000万美元的研究资金，就会导致更多私营部门专利引用了NIH的工作（净增加2.7项专利）。

一些基础研究代表了其领域的一个里程碑。以9月5日至8日发表在Nature上的四篇论文为例，它们描述了4亿多年前志留纪时期的鱼类化石。以往只有零星的化石碎片被发现，但这次发现的化石更完整，从而为研究人员提供了颌类脊椎动物早期进化的更完整的图景。

基础性的发现也能形成意想不到的转折点。2020年，一个团队对20多个转录因子（转录因子是可以与DNA结合并开启基因的蛋白质）进行了详细研究。人们可能会认为，特定转录因子通常的DNA结合位点的任何扭曲/错配都会对蛋白质与DNA结合程度产生负面影响。然而，研究人员发现，这种扭曲/错配有时会改善DNA-蛋白质的结合，并且在这个过程中，提供了对蛋白质和DNA之间相互作用的能量学的洞察力。

基础科学需要时间和耐心，这一点再怎么强调也不为过。

2020年，在Ettema和他的同事报告他们通过对海水中的DNA进行测序发现阿斯加德古菌的五年后，另一组在日本附近收集海底样本的研究人员透露，他们是第一批在培养皿中培养这种微生物的人（Imachi, H. et al. Nature 2020）。

但从2006年开始，该团队花了整整10年的时间，该团队才将阿斯加德古菌培养到足够的数量来研究它们，这意味着研究人员甚至在这些微生物被识别之前就开始了培养。

事实上，科学家们一直在寻找分离以前未被培养的深海微生物的方法，以探索未知。许多深海微生物习惯于恶劣的环境和匮乏的营养，生长速度慢得令人痛苦，因此科学家们煞费苦心地培养了多年的培养物，等着看他们最终会发现什么。

150多年来，《自然》杂志一直在发表由好奇心驱动的研究成果，也不要求说服读者相信这些成果的价值。但是我们恳请更广泛的科学生态系统中的同事——政策制定者以及那些期望看到研究投资的直接收益的科学资助机构人员——抵制快速回报的诱惑。我们认识到，随着各国面临经济衰退和生活成本危机，要求这样做的压力只会越来越大。但是，在任何可能的情况下，都需要抵制这种压力（要求基础研究能带来快速回报的实际应用价值）。

基础研究必须要蓬勃发展。