书城科普读物世界大发现纪实系列丛书-自然世界的奇迹(中)
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第37章 激素的发现

巴甫洛夫解错的难题

大家知道,巴甫洛夫是研究消化生理的权威,并在用新方法研究消化生理的过程中,发现了“条件反射”这一新概念。1888年,巴甫洛夫发现迷走神经可以支配胰腺分泌,因为把盐酸放进狗的十二指肠,可以引起胰液分泌明显增加。他认为这是一种反射,它的传入神经和传出神经都是迷走神经。

可是在1896年,巴甫洛夫的一个学生帕皮斯基在实验时发现,在切断狗的双侧迷走神经、损坏延髓后,进入十二指肠的盐酸照样使胰液分泌增加。会不会是交感神经在起作用呢?把交感神经也切断,这个反应仍然出现。

巴甫洛夫则坚持认为有直接的神经联系。帕皮斯基把小肠切断,并把十二指肠分离出来,再把所有的神经都剥离干净,没想到一灌酸,胰液分泌还是有增无减。此时,巴甫洛夫继续坚持是神经反射调节,并起了一个名字叫“顽固性神经反射”,只是承认这种神经实在剥离不到,也难以切除干净、彻底。

其实关于酸性食糜进入小肠引起胰液分泌这个现象,1850年就由著名的法国实验生理学家克劳·伯尔纳发现过,但似乎没有引起世人的注意。

那么胰液分泌的这一正常现象,除了神经调节之外,还有什么物质秘密支配这一活动呢?

施塔林的贡献

汉·施塔林是英国著名的生理学家,主要从事血液循环生理研究。1866年4月17日出生于伦敦。

施塔林在伦敦受过高等教育,在盖益斯医学院从事教学和研究。是一位极富创造性的学者。他的青年时代,正是巴甫洛夫消化生理学成就饮誉世界的时候。他对新的科学动态极为敏感,而且对胰液分泌的问题也十分感兴趣。他敢想敢干,不迷信权威,大胆革新实验,走自己的实验道路。

为了寻找胰液分泌的原因,1910年施塔林和他的同事姆·贝利斯以一种新的方法进行实验:把一条实验狗的十二指肠黏膜完全刮下来,将过滤后的液体注射给另一条实验狗,结果这条狗胰液分泌也明显增加。无论如何总不能说这两条狗有什么神经联系吧。那么怎样解释这个结果呢?

施塔林大胆地跳出“神经反射”这个传统概念的框框,设想:这可能是一种新现象——“化学反射”。也就是说,在盐酸作用下,小肠黏膜可能产生一种化学物质,当它被吸收进入血液后,随着血流被运送到胰腺引起胰液分泌。

为了证实这一设想,施塔林便把同一条狗的另一段空肠剪下来,刮下黏膜,加砂子和稀盐酸研碎,经过过滤,做成粗提取液,注射到同一条狗的静脉中去;结果引起了比前面切除神经的实验更明显的胰液分泌。这样完全证实了他的假设。一个刺激胰液分泌的化学物质被发现了,这个特殊的物质被命名为“促胰液素”。这是生理学史上的一个伟大的发现。

施塔林和贝利斯关于促胰液素的发现公开发表后,立即引起了世界生理学界的极大兴趣,也引起了巴甫洛夫实验室工作者的极大震惊,因为这个新概念动摇了完全由神经调节的神经论思想,使这一学派的人一时难以接受。巴甫洛夫一方面派人收集已有的证据来反驳这个化学调节论,另一方面则认真重复施塔林和贝利斯的实验。但促胰液的客观存在,使巴甫洛夫无不遗憾地说:“自然,人家是对的。很明显,我们失去了一个发现真理的机会!”

施塔林和贝利斯发现这一新的化学物质,证明了机体的机能活动不仅受神经调节,还有一种体液调节,从而提出了一个新概念,开辟生理机能研究的新领域。

那么新发现的化学物质叫什么名称?两位发现者考虑再三,于1905年采纳了同事哈代的建议,采用了“激素”(hormone 荷尔蒙)这一名词。hormone来自希腊文,是“刺激”、“奋起发动”的意思。因而,促胰液素便成了人类历史上第一个被发现的激素。从此,生理上产生了“激素调节”这个新概念,以及通过血液循环传递激素的“内分泌”方式,从而建立了“内分泌学”这个新领域。

神秘的激素

自从施塔林和贝利斯发现激素以后国际上便出现了一个寻找激素的热潮,使内分泌学得到惊人的发展。1921年8月,加拿大多伦多医学院的年轻医生班廷在麦克劳德教授的指导下发现了胰岛素。1923年班廷因此而获得了诺贝尔医学生理学奖。麦克劳德虽未直接参与此项研究,但由于他的帮助使班廷获得成功,也获得了诺贝尔奖。

接着,又有一些激素被发现,这些发现证明不论在植物界还是动物界都有激素存在。据目前所知,在低等和高等动物机体内已发现的激素有几十种,而且每年都有新的激素被发现。

那么激素究竟是怎么样一类物质,它在机体生理活动中到底起什么作用呢?尽管这里还存在许多不解之谜,但科学家已经初步揭开了激素的庐山真面目。

激素是没有导管的分泌腺分泌的特殊物质。激素的分泌量极微,为纳克(十亿分之一克)水平,但其调节作用却极为明显。

激素要通过血液循环传递到机体多种有关器官才能起作用,血液内虽包含有多种激素,但每一种激素只能对它的特定的感受组织或器官发挥调控作用,犹如一把钥匙开一把锁,有它的专一性。比如,促胰液素只能对胰液的分泌起调节作用,但它却不参加机体具体的代谢过程。

激素的发现,使人们不仅可以了解某些激素对动物和人体的生长、发育、生殖的影响及致病的机理,还可以利用测定激素来诊断疾病。人体有多种内分泌腺,它们有着极其重要的生理效应。例如,肾上腺外面的皮质部分分泌的皮质激素,主要调节水、盐、糖的代谢;髓质部分分泌的肾上腺素调节全身内脏和肌肉的活动,愤怒、惊恐、抑郁等情绪性紧张能使它们迅速释放,导致心率加快、呼吸急促、身体紧张,所以又称它是战斗或逃避激素。在体育竞赛或一些紧急情况下,有时会力举千钧,创造奇迹,甚至“狗急跳墙”都是这个原因。

认识了激素的重要生理作用,人们开始利用它,制造它。如今,许多激素制剂及其人工合成的产物已广泛应用于临床治疗及农业生产。利用遗传工程的方法使细菌生产某些激素,如生长激素、胰岛素等已经成为现实。人们不光利用各种激素治疗疾病,在农业、林业上人们还使用激素促进植物的生长,增加产量。