1903年春天，巴甫洛夫与父母、弟弟一起参加午宴。此时他已是著名的生理学家，而他的弟弟尼古拉是个失业的帽子设计师，对他的嫉妒逐渐演变成赤裸裸的厌恶。巴甫洛夫说起自己正在对狗进行唾液分泌的条件反射实验，却被尼古拉喝汤的“呼噜”声打断，于是恶狠狠地把“狗”说成“脏狗”。
没等他说完实验计划，妈妈插嘴道：“你与其跟那些混蛋一起研究，还不如跟你弟弟合作，他最馋了，谁的口水也没他多!”巴甫洛夫断然拒绝，妈妈生气了，“你弟弟待在家里快发霉了，你却把工作机会留给脏狗!”爸爸也在一旁帮腔，“我觉得这主意不错，你们还能顺便培养一下感情。”
巴甫洛夫只好妥协，但从踏入实验室那刻起，冷空气便在他们的周围蔓延，吓得助手不敢说话。尼古拉不甘心被当作“小白鼠”，而在巴甫洛夫眼里，他连狗都不如。讨论选什么食物作为实验的辅助材料时，他们再次争吵起来。尼古拉说：“除了上好的鱼子酱，其余食物都不能让我立刻流口水。”巴甫洛夫快气炸了，“科学研究是为了崇高的理想，不是为了赚钱，我都吃不起鱼子酱，怎能用如此贵重的食物喂‘狗’?”大闹几天后，鱼子酱飞出实验室，取而代之的是面包片。
实验开始的前两天，巴甫洛夫一次又一次地摇响铃铛，然后给尼古拉一盘面包片。他在笔记中写道：“尼古拉像屁股上的脓包那样惹人讨厌，但不可否认的是，他分泌唾液的反射非常灵敏，是个合格的实验品。”但在第三天，意外发生了。巴甫洛夫像往常那样摇响铃铛，却没拿出面包片，尼古拉没流口水，而是抡圆胳膊，打得他鼻血长流。
巴甫洛夫被送进医院，妈妈前来看望，丝毫没有同情的意思，还反复质问：“你在搞什么混蛋实验，明明摇响铃铛却不给尼古拉食物。你知道，他一饿就像个疯子!”
巴甫洛夫忍气吞声地养伤，尼古拉却没闲着。他流连于圣彼得堡的各个酒吧、咖啡屋，随便逮着一个人就吹嘘自己进行的实验有多奇妙。他的名声逐渐传开，还接受了《圣彼得德堡日报》的采访，神气活现地说：“我是这个实验的主导者，巴甫洛夫只是我的书记员。当我认真地流口水时，他就知道在一旁傻呵呵地摇铃铛。”读了这篇报道，巴甫洛夫再也忍不下去，顶着打过石膏的鼻子重新回到实验室。
巴甫洛夫找了一只公牧羊犬来代替尼古拉，实验室终于安静了，兄弟俩也再没说过话。巴甫洛夫有次收到一封辱骂自己的电报，他断定这是尼古拉发来的，将其丢进垃圾桶。
后来，巴甫洛夫的实验大获成功，条件反射理论享誉国际。在获得诺贝尔奖的致谢辞中，他真诚地感谢了上帝、助手，还有那只牧羊犬，却没提及尼古拉。
尼古拉折腾一阵后便逐渐消失在公众的视野中，到一家橡皮厂当会计，仍喋喋不休地向人吹嘘自己“辉煌的过去”。他一生平庸，只有在电话铃响时，喷涌而出的口水证明他曾在科学史上扮演过多么重要的角色。
这个案例既滑稽又悲哀，曾引发关于在动物或亲属身上进行科学实验的伦理之争。当人体克隆实验出现时，它又作为反面教材被拉出来讨论一通。
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