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《科学24小时》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

旨在向全国广大群众,特别是具有中等文化程度的广大青年,普及科学技术知识,繁荣科普创作,启迪思想,...

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缉拿细菌“凶手”

2014-01-23 20:02:59

有人立志做大官,有人立志赚大钱,这个人却立志做一件最特别的事:探索上帝所创造的最小的生命。这个没有受过什么教育的男人,以20 年的时光,发明了一种最独特的技术——用直径0.3 厘米的玻璃珠,磨成一个近300 倍的显微镜。他成为人类历史上第一个发现细菌的人……

 

缉拿细菌“凶手”

王震元

 

牙垢惊现“小王国” 女皇拜访看门人

1632 年,在荷兰的德夫特市,一个名叫列文虎克的男婴诞生了。他从小便失去了父亲,并没有幸福的童年。他刚满16 岁,就为了维持全家的生计,不得不来到大都会阿姆斯特丹的一家杂货铺当学徒。

列文虎克有很强的求知欲,不但利用业余时间阅读各种自然科学书籍,而且还常到与店铺相邻的眼镜工匠那里,学习磨制玻璃镜片的技术,又从炼金术士那里学会了金银匠的手艺。

列文虎克学徒期满后,为了生活,又四处奔波多年,最后才回到故乡定居,担任市政府的一位看门人兼撞钟人。这份清闲的工作,为列文虎克提供了利用早年学会的技术,进一步研究磨制镜片的良好环境。列文虎克经过多次失败,终于磨出了两块不含一点儿气泡、光洁透亮的镜片,组装后,一架可以放大近300倍,当时可称得上最精巧的显微镜,就这样制成了。

列文虎克像个小孩子那般的好奇,他把想到的东西,什么牛眼睛、羊毛、海狸毛、苍蝇头、蜜蜂刺、虱子腿以及自己的皮肤碎屑等,都当成了观察样品。显微镜为列文虎克展现了一个前人从未见过的新世界。他发现了人类的精子和红血球,观察到了血液怎样在蝌蚪尾巴里的毛细血管中流动……最重要的是,他从一个从不刷牙的老头儿的牙缝里,取下一点牙垢,放在显微镜下观察时,发现了一个令他惊呆的“动物园”,其中有数不清的小动物:有的像鱼儿般来往穿梭不停;有的像一根小棍子在慢慢地游荡;有的竟扭动着波浪般的身体跳着优美的舞蹈……

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列文虎克把他的发现一一记录下来,并画出图样寄给英国皇家学会——欧洲当时最高的科学权威机构。开始,许多人并不相信。但是,当两位“ 特使”——物理学家胡克和植物学家格鲁专程前去考察并证实了列文虎克的发现后,人们终于对这个没有学历的看门人刮目相看,并破格吸收他为皇家学会会员。不久,俄国彼德大帝到荷兰考察造船工业时,也向他表示了敬意。高贵的英国女皇更亲临这座小城,屈尊拜访了这位看门人,为的是在显微镜中看一眼她从未见过的小动物……

1723 年的一天,列文虎克刚度过91 岁生日,他感到身体不适,命女儿把自己的一位好友请来。他恳切地对这位好友说:“我一生共磨制了419 块镜头,制成247 台显微镜,写了375 篇论文,请在我辞世后转交给皇家学会。只是有一点我至今仍不明白,尽管当时做了详尽的记录,”一阵猛烈的咳嗽,使他说话有点艰难,“生活在牙垢里的那些小动物,比整个王国的居民还多,它们究竟是什么呢?”

 

养蚕业起死回生  巴斯德语惊四座

今天看来,列文虎克应该是人类发现细菌——他所谓的“小动物”的第一功臣。但是,由于历史的局限,当时各门自然科学还处于蒙昧阶段,因而列文虎克只能发出“请教上帝”的哀叹。1865 年,一种奇怪的病症威胁着法国南方的养蚕业。病蚕的身上长满了黑色的斑点,不吃桑叶,也不吐丝做茧,成批成批地死亡了。于是蚕农们联名向政府呼吁救援。“时势造英雄”,化学家巴斯德登场了。由于他曾成功地抓住了导致啤酒变酸的“元凶”——乳酸杆菌,因而这一次在他老师杜马教授的推荐下,仍参照同样的思路开始工作。巴斯德把病蚕用水磨成糊汁,吸上一滴放在玻璃片上,通过显微镜发现,其中都有一粒粒棕色微粒存在,这是一种椭圆形的细菌。而这种细菌在健康蚕体内是永远找不到的。

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经过几百次的观察和研究,巴斯德确认,这些微粒的细菌就是蚕病的根源,且这种细菌在产卵的雌蚕蛾体内就已经存在。为此,他提出一种快速的检种方法:把产完卵的雌蚕蛾碾成粉末,放在显微镜下观察,如果发现细菌,就把这一雌蚕蛾连同它产的卵子一起烧掉。如果没有细菌,就把蚕蛾卵保存下来做种。巴斯德用这种方法公开预言了14 批蚕种孵育后的命运,并得到了完全证实。

巴斯德奋斗了整整6 年,不但控制住了蚕病,而且由此引发了一种联想:细菌能使蚕得病,那么人类的传染病又是怎样引起的呢?鼠疫、霍乱、伤寒这些传染病都是成批发生,且同一种传染病的病人都是同一种发病症状,这些与蚕病的爆发十分相似……

在巴黎医学院的一次报告会上,妇产科权威克莱茵教授分析当时流行于欧洲的产褥热病因,认为既可能是“血液里的毒素”,也可能是“气候湿热”,巴斯德便针锋相对地指出:“这纯属无稽之谈,引发产褥热的病因完全是医生、护士的双手和手术器械上的细菌造成的。”克莱茵教授不仅反唇相讥,而且挥拳动武,幸被旁人劝阻,之后还扬言要与巴斯德去郊外决斗……

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助夫君巧解难题  擒“结核”流芳青史

临床实践表明,巴斯德的推断是完全正确的。但是,第一个掌握确凿证据的人,却并非巴斯德,而是另一位德国乡村医生柯赫。

要证明一种细菌引起某种疾病,必须首先获得这种单一的细菌。从巴斯德开始,人们就用牛肉汤培养细菌,但是,由于肉汤的营养十分丰富,多种细菌往往混和在一起,怎样分离出单一的纯种细菌呢?柯赫与巴斯德一样,在相当长的时间内,找不到答案。一个偶然的机会,柯赫在厨房中发现半只半生不熟的土豆上,长出了一些分散的红、白色圆形小点。他拿起这半只土豆在显微镜下细心观察。柯赫发现,红色小点内全部是均一的球形细菌,而白色小点上则全部是杆状的细菌。那么细菌在土豆上繁殖生长,不就可以分离出单一的纯种了吗?但是,由于土豆的营养太少,不足以使各种细菌充分生长繁殖,因而柯赫一次又一次的实验均告失败了。“有什么东西能使细菌既获取营养,又固定在一处繁殖而不相混杂呢?”一个不眠的深夜,柯赫在卧室中来回走动,自言自语地说,“这应该是一种兼有液体和固体特性的物质,可是这种物质又在哪里呢?”

“那是洋菜!”柯赫夫人实际上也在思考,所以根据自己家庭主妇的生活经验,解答了这个难题。

“对!是洋菜!”柯赫夫妇立即点燃炉火,在厨房中开始了新的实验。天亮了,调和好的肉汤和洋菜渐渐冷却,凝成一块胶冻状的平板。柯赫小心翼翼地把细菌接种上去,在平板上划下了一道道浅浅的痕迹。这样,细菌既能固定在凝冻的一处,又充分吸收它下面洋菜里的营养,充分繁殖起来。接着,柯赫又用一种苯胺染料给细菌“穿”上各种色彩鲜艳的“衣裳”。在显微镜下,细菌就更易原形毕露。柯赫发明的细菌“固体培养基”和“细菌染色法”,至今仍在世界各国的每一个细菌实验室中广泛使用。

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柯赫运用自己的发明,首先“抓获”了当时严重威胁欧洲各国畜牧业的炭疽菌,并提出了切实可行的防范措施。由于他的出色工作,1880 年春,他被上调至柏林帝国卫生局任职。

与寄生在牛羊身上的炭疽病相比,结核病更直接危害人类的生命。这种流行病使当时欧洲人口的死亡率高达1/7。往往父母患了肺结核,其子女就很难幸免。很多一流医学专家都推断这是一种无法防治的遗传病。但柯赫却不以为然。他从死于结核病的人或动物尸体中取来标本,终于在第271 号玻璃片上找到了比炭疽菌小得多,弯曲度却大一些的细长杆状体。他称之为“结核杆菌”。

但是柯赫又碰到了新的难题:这种细菌在牛肉汤冻和其他胶冻上都不能繁殖生长。经过多次失败后,柯赫终于找到了一种新的培养基——血清培养基。他亲自去屠宰场采集了好几个试管的血样。

当血清凝成半透明的黄色胶冻时,柯赫把豚鼠身上的结核病变物接种在上面,并装进与豚鼠体温相同的培养器中。15 天以后,柯赫终于在显微镜下看到了这种杆菌正在扭动……

接着,柯赫进一步做了对比实验:一组豚鼠接种了培养出来的结核菌,一个多月后,全部因患肺结核而死去;另一组未接种的,全部健康地活着。柯赫又把兔子和豚鼠都放在一个大箱子里,用喷雾器把结核杆菌喷进去。几周以后,这些动物都相继死去。这就充分证明,结核病是一种通过空气传播的传染病,而并非遗传病。结核杆菌随着病人的咳嗽、喷嚏产生的飞沫进入空气,传染给了其他人。

1882 3 24 日晚,柯赫在听众长时间热烈的掌声中,向柏林生理学会年会宣读了名为《肺结核病因学》的论文。在“柯赫法则”的指引下,一个个细菌“凶手”被揪了出来:1884 年,发现白喉杆菌;1886 年,肺炎球菌现形;1887 年,脑膜炎球菌被发现;1894 年,鼠疫菌又露出庐山真面目……

1905 年,柯赫荣获诺贝尔生理学与医学奖。烈士暮年,壮心未已。柯赫在他生命的最后岁月,更加努力地进行预防结核病的开拓性研究。1910 5 27 日,柯赫在巴登疗养院的一张长椅上,因心脏病突然发作,带着终身相伴的显微镜与世长辞,享年67岁。这位现代细菌学的奠基人,由于揭开了人类征服传染病的序幕而流芳史册!







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