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第18章 微生物领域的科学家(1)

20世纪50年代以后,人类基本上脱离了任凭病原微生物宰割的被动局面,平均寿命有了明显提高。我们不应该忘记那些在战胜病原微生物的战场上立下卓著功勋的第一批猎手们。这些“猎手”都是具有伟大献身精神的科学家,然而探求真理的道路却又各不相同。他们在攀登科学高峰的崎岖道路上都经历过各种挫折和失败,遭受过世人的冷漠与嘲笑。他们可以为证实一条科学的真理而进行千百次实验,有的甚至为此献出了宝贵的生命。

列文·虎克——发现微生物的人

17世纪荷兰人列文·虎克用自制的简单显微镜观察牙垢、雨水、井水和植物浸液,发现其中有许多运动着的“微小动物”,他用文字和图画科学地记载了人类最早看见的“微小动物”——细菌的不同形态。从此世界上诞生了一批伟大的微生物猎人,他们在这个微小的世界里追逐、猎捕微生物,将人类的认识领域扩展到微生物的世界中。

最敢于探索生命奥秘的人

在中世纪时期,科学技术还很不发达,人们对自然界所发生的一些现象无法理解,因而多以天命或神来解释。但这并不能满足少数具有好奇心的人们对知识的追求和渴望,他们开始探索生命的奥秘。其中荷兰人列文·虎克就是最突出的代表。

不过,最早的显微镜是由一个叫詹森的眼镜制造匠人于1590年前后发明的。这个显微镜是用一个凹镜和一个凸镜做成的,制作水平还很低。詹森虽然是发明显微镜的第一人,却并没有发现显微镜的真正价值。也许正是因为这个原因,詹森的发明并没有引起世人的重视。事隔90多年后,显微镜又被荷兰人列文·虎克研究成功了,并且开始真正地用于科学研究试验。关于列文·虎克发明显微镜的过程,也是充满偶然性的。

列文·虎克是一个对自己的发明守口如瓶、严守秘密的人。因此直到现在,显微镜学家们还弄不明白他是怎样用那种原始的工具获得那么好的效果。显微镜是人类各个时期最伟大的发明物之一。在它发明出来之前,人类关于周围世界的观念局限在用肉眼,或者靠手持透镜帮助肉眼看到的东西。

显微镜把一个全新的世界展现在了人类的视野里。人们第一次看到了数以百计的“新的”微小动物和植物,以及从人体到植物纤维等各种东西的内部构造。显微镜还帮助科学家发现了新物种,帮助医生治疗了疾病。

好奇的列文·虎克

显微镜的发明和列文·虎克的研究工作,为生物学的发展奠定了基础。利用显微镜发现,各种传染病都是由特定的细菌引起的。这就导致了抵抗疾病的健康检查、种痘和药物研制的成功。

列文·虎克于1632年出生于荷兰的德尔夫特市,从没接受过正规的科学训练。但他是一个对新奇事物充满强烈兴趣的人。一次,他从朋友那里听说荷兰最大的城市阿姆斯特丹的眼镜店可以磨制放大镜,用放大镜可以把肉眼看不清的东西看得很清楚。他对这个神奇的放大镜充满了好奇,但又因为价格太高而买不起。从此,他经常出入眼镜店,认真观察磨制镜片的工作,暗暗地学习磨制镜片的技术。

列文·虎克的第一台显微镜

功夫不负苦心人。1665年,列文·虎克终于制成了一块直径只有0.3厘米的小透镜,并做了一个支架,把这块小透镜镶在支架上,又在透镜下边装了一块铜板,上面钻了一个小孔,使光线从这里射进而反射出所观察的东西。这样,列文·虎克的第一台显微镜制作成功了。由于他有着磨制高倍镜片的精湛技术,他制成的显微镜的放大倍数超过了当时世界上已有的任何显微镜。

列文·虎克并没有就此止步,他继续下工夫改进显微镜,进一步提高其性能,以便更好地去观察了解神秘的微观世界。为此,他辞退了工作,开始潜心研究显微镜。几年后他终于研制出了能把物体放大300倍的显微镜。

发现微生物

1675年的一个雨天,列文·虎克从院子里舀了一杯雨水用显微镜观察。他发现水滴中有许多奇形怪状的小生物在蠕动,而且数量惊人。在一滴雨水中,这些小生物要比当时全荷兰的人数还多出许多倍。以后,列文·虎克又用显微镜发现了红细胞和酵母菌。列文·虎克成为了世界上第一个微生物世界的发现者,被收为英国皇家学会的会员。

1680年,一个在荷兰德夫特的市政厅门房干了几十年门卫工作的半老头子,却被当时欧洲乃至世界科技界颇具权威的英国皇家学会吸收为正式会员,并且英国女王亲笔给他写来了贺信。一时,他从一个最普通、最平凡的人变成了震惊世界的名人。

他的主要业绩,就是经过自己几十年坚韧不拔的努力和探索,发明了世界医学史上第一架帮助人类认识自然、驾驭自然、打开微观世界大门的钥匙——显微镜,从此,他的这一业绩时时深刻地影响着人类的生命和生活。这个令世界震惊的小人物就是1632年出生于荷兰德夫特一个普通工匠家庭,而后成为荷兰著名微生物学家的列文?虎克。

巴斯德——微生物学的奠基人

巴斯德为人类和人类饲养的家畜、家禽防治疾病作出了巨大的贡献。由于他在科学上的卓越成就,使得他在整个欧洲享有很高的声誉,德国的波恩大学郑重地把名誉学位证书授予了这位赫赫有名的学者。

当之无愧的“微生物学之父”

路易斯·巴斯德(1821~1895年),法国微生物学家、化学家,近代微生物学的奠基人。巴斯德曾任法国里尔大学、巴黎师范大学教授和巴斯德研究所所长。在他的一生中,曾在同分异构现象、发酵、细菌培养和疫苗等的研究中取得了重大成就,从而奠定了工业微生物学和医学微生物学的基础。像牛顿开辟出经典力学一样,巴斯德开辟了微生物领域,并为免疫学、医学等作出了不朽贡献,“微生物学之父”的美誉当之无愧。

普法战争爆发后,德国强占了法国领土,出于对祖国的深厚感情和对侵略者的极大憎恨,巴斯德毅然决然把名誉学位证书退还给了德国波恩大学,他说“科学虽没有国界,但科学家却有自己的祖国。”这掷地有响的话语,充分表达了一位科学家的爱国情怀,并因此而成为一句不朽的爱国名言。

细菌理论的建立

巴斯德用一生的精力证明了三个科学问题:1.每一种发酵作用都是由于一种微生物菌的发展,用加热的方法可以杀灭那些让啤酒变苦的恼人的微生物;2.每一种传染病都是一种微生物菌在生物体内的发展,它发现并根除了一种侵害蚕卵的细菌;3.传染病的微生物菌在特殊的培养之下可以减轻毒力,使它们从病菌变成防病的药苗。

其实,巴斯德并不是病菌的最早发现者。在他之前已有基鲁拉、包亨利等人提出过类似的假想。但他不仅热情勇敢地提出了关于病菌的理论,而且通过大量实验,证明了他的理论的正确性,由此建立起了细菌理论,令科学界信服。

巴斯德与狂犬病疫苗的故事

巴斯德晚年对狂犬病疫苗的研究成就了他事业的光辉顶点。虽然在细菌学说占统治地位的年代,巴斯德并不知道狂犬病是一种病毒病,但从科学实践中他知道有侵染性的物质经过反复传代和干燥,毒性会减少。为了得到这种侵染物质,巴斯德经常冒着生命危险从患病动物体内提取。

一次,巴斯德为了收集一条疯狗的唾液,竟然跪在疯狗的脚下耐心等待。巴斯德把分离得到的病毒连续接种到家兔的脑中使之传代,将经过100次兔脑传代的狂犬病毒注射给健康狗时,奇迹发生了,狗居然没有得病,而且还具有了免疫力。

1885年7月6日,9岁法国小孩梅斯特被狂犬咬伤14处,医生诊断后宣布他生存无望。然而,巴斯德每天给他注射一支狂犬病疫苗。两周后,小孩转危为安。巴斯德成为世界上第一个治愈狂犬病的人。1888年为表彰他的杰出贡献,成立了巴斯德研究所,他亲自担任所长。

发现“酵母的无氧呼吸”

1854年9月,法国教育部委任巴斯德为里尔工学院院长兼化学系主任,在那里,他对酒精工业产生了兴趣,而制作酒精的一道重要工序就是发酵。当时里尔一家酒精制造工厂遇到了技术问题,请求巴斯德帮助研究发酵过程。巴斯德深入工厂考察,把各种甜菜根汁和发酵中的液体带回实验室观察。经过多次实验,他发现发酵液里有一种比酵母菌小得多的球状菌体。不久,菌体上会长出芽体,芽体长大后脱落,又成为新的球状小体,在这循环不断的过程中,它长大成为了“酵母菌”,甜菜根也就发酵了。

巴斯德通过继续研究发现,发酵时所产生的酒精和二氧化碳气体都是酵母分解糖得来的,这个过程即使在没有氧的条件下也能发生。他认为发酵就是酵母的无氧呼吸,控制它们的生活条件,就是酿酒的关键环节。

巴斯德与“巴氏消毒法”

法国的啤酒业在欧洲是很有名的,但啤酒常常会变酸,整桶的芳香可口啤酒变成酸得让人咧嘴的黏液,只得倒掉,这使酒商叫苦不迭,有的甚至因此而破产。1865年里尔一家酿酒厂厂主请求巴斯德帮助医治啤酒的“病”,看看能否加进一种化学药品来阻止啤酒变酸。

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