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发布日期:2020年03月18日
微生物系列“故事”(之二)
那些揭开微生物面纱的人

本报记者 张梅 通讯员 李勃

揭开微生物世界秘密的第一位功臣是荷兰人安东尼·列文虎克。

列文虎克没有上过大学,是一个政府机构的看门人。他的业余爱好是磨各种各样的镜片,然后观察各种各样的东西。

17世纪70年代的某一天,他利用各种镜片,制造了一台显微镜,并利用这台显微镜观察到了一些我们肉眼不曾见过的生命形式(后来被定名为细菌)。之后,他的发现得到英国皇家学会的关注,并引起轰动。他也因此当选为英国皇家学会会员。

列文虎克的无意之举使他成了开创微生物学的先驱,然而他并不能被称为微生物学家。因为,他的显微镜制作极其花费时间和技巧,还不能作为科学研究的工具。虽然他把微生物的世界带到人类面前,但之后的200多年,人类对微生物的认识并没有太大进展。

随着显微技术的不断进步,科学家有了研究微生物的利器,微生物世界的面纱才一点点被揭开。

这里要说的两位关键人物就是巴斯德和科赫。

路易·巴斯德1822年出生,是法国久负盛名的化学家和生物学家。由于他在化学领域的突出成绩,19世纪中期,他被委任为法国里尔大学的化学教授和理学院院长。正是在里尔期间,当地发达的酿酒业促使他研究酒精发酵的问题,从而开创了一门崭新的学科——微生物学。

当时,放置久了的葡萄酒和啤酒常常变酸,给法国酿酒工业造成了巨大的损失。于是,里尔的一位酿酒商向作为化学家的巴斯德请教,希望能有化学药品可以制止这种变酸的过程。巴斯德从工厂取来样品,在显微镜下观察,结果发现,没有变酸的酒里有一种圆球状的酵母菌,而变酸的酒里的酵母菌变得很长。经过仔细观察和分析,他发现了发酵过程的微观机制,并通过以密封和加热为主要手段的温热杀菌法,有效解决了葡萄酒和啤酒的发酸问题。这种温热杀菌法也就是我们今天熟悉的巴氏灭菌法。

之后,巴斯德通过研究啤酒变酸、桑蚕大批死亡的原因,又进一步研究了微生物的类型、习性、营养、繁殖、作用等,而且通过大量实验,将理论应用于当时的工农业生产和医疗领域。他的研究奠定了工业微生物学和医学微生物学的基础,开创了人类对微生物世界的系统性研究。

巴斯德对全人类最伟大的贡献还在于他开创性地从病原菌层面,将免疫疗法应用于对动物及人类传染病的防治。他先后成功研制出鸡霍乱疫苗、狂犬病疫苗等多种疫苗,有效地抑制了这些疾病的传播。其理论和方法引起了医学实践的重大变革,并且一直沿用至今。在美国学者麦克·哈特所著的《影响人类历史进程的100名人排行榜》中,巴斯德名列第12位,可见其在人类历史上巨大的影响力。

当巴斯德正以实践论证他的“疾病细菌学说”时,德国医生罗伯特·科赫在细菌学的原理和技术方面也作出了很多开创性的工作。

1876年,科赫发表了关于炭疽杆菌的研究成果,引起巨大的反响。这是人类历史上第一次用科学的方法证明某种特定的微生物是某种特定疾病的病原。科赫成功地利用血清在与牛体温相同的条件下培养了炭疽杆菌,并发现了炭疽杆菌的生活规律。

科赫还发展了细菌染色方法和营养明胶培养法,使得在实验室里能更好地从事细菌学研究。1882年,他运用先进的细菌学技术分离出了结核杆菌;1884年又分离出了霍乱杆菌。1905年度的诺贝尔生理学或医学奖授予科赫,以表彰他在肺结核研究方面的成就。

此外,科赫还提出了用来判断微生物与某一病害之间是否存在相关性的标准——科赫法则,即通过以下四个步骤,并得到确实的证明,就可以确认此生物即为该病害的病原物:1.在每一病例中都出现相同的微生物,而在健康者体内不存在;2.要从宿主分离出这样的微生物并在培养基中得到纯培养;3.用这种微生物的纯培养物接种健康宿主,同样的疾病会重复发生;4.从试验发病的宿主中能再次分离培养出这种微生物来。

直到今天,科赫法则仍然是医学界明确传染病病原体的金科玉律。此次新冠肺炎的罪魁祸首也是在这条科学规律的指导下应用各种新型生物学研究手段发现的。

在巴斯德和科赫等对微生物研究的基础上,科学家们前赴后继,在不到200年的时间里,不断揭示出微生物世界的秘密,细胞生物学、分子生物学、病毒学、基因组学、现代医学等一大批新的研究领域和学科应运而生。

正如吴国盛在《科学的历程》(第二版)中所言:“微生物学的建立可能是生物学史上可以与进化论相媲美的最伟大成就。它确立了生物界除众所周知的植物、动物之外的另一大类即微生物的存在。更重要的是,它揭示了疾病的原因是微生物在作怪,从而指明了治疗疾病的正确途径。”

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