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第13章 近世代数理论的形成(7)

遗传学的诞生

遗传学是研究生物遗传和变异的学科。1866年,奥地利的孟德尔发表的《植物杂交试验》揭示了遗传性状的传递规律,奠定了遗传学的基础,但他的工作直到1900年才被重新发现。1909年,英国遗传学家贝特森著的《孟德尔的遗传原理》一书,提出了“遗传学”这一学科名称。遗传学的发展经历了经典遗传学和现代遗传学两个阶段。经典遗传学时期(1910~1940)首先从个体水平发现了遗传的基本规律,再通过细胞学与遗传学的结合揭示了遗传和染色体的平行关系,尤其是根据美国遗传学家摩尔根和他的学生的果蝇实验,最终建立了遗传的染色体学说,从此推动了细胞遗传学的研究。

遗传的奠基人——孟德尔

孟德尔(1822~1884)是奥地利遗传学家,近代遗传学的奠基人。孟德尔幼时因家贫,当过修道院神甫,1851年去维也纳大学学习,后又回到修道院,兼任过代课教师,担任过修道院院长。

孟德尔有较好的数理基础,他从1856~1864年利用业余时间进行植物杂交试验,其中豌豆的杂交试验成绩最为突出。他仔细检查了数以万计的豌豆植株,详细观察了7对相对性状在各个世代的表现,用统计学方法进行归纳分析和比较,揭示了两个重要的遗传规律。1865年3、4月两次在布隆自然科学协会上宣读了题为《植物杂交试验》的论文,次年,又刊登在该会会刊上。

孟德尔提出了遗传因子的概念,阐明了基因的分离和自由组合规律,但当时没引起重视。直到1900年,才被重新发现,并得到了推广。他的理论促进了生物科学的飞速发展。除植物杂交试验外,孟德尔对气象学也颇有研究。

遗传学的开篇之作——《植物杂交实验》

《植物杂交实验》是现代遗传学的经典著作,奥地利学者孟德尔著。他以豌豆为材料,进行了8年的杂交试验,发现了遗传因子的分离规律和独立分配规律。1865年,他先后两次在奥地利布隆自然科学协会的学术会议上,报告了这一研究成果,并以《植物杂交实验》为题刊登在该会会刊上。全书除绪言和结语外,共分9节,主要记述了豌豆7对性状的杂交结果,并通过对遗传因子的统计分析来加以说明。1936年中国学者林道容将它译成中文,由上海商务印书馆出版。

米丘林与沙地育苗

米丘林(1855~1935)是俄国伟大的园艺学家。他在长达60年的园艺科研实践中,辛勤探索,坚韧不拔,培育出三百五十多个果树新品种。为俄国的林果业做出了重大贡献。

米丘林家境贫寒,父亲是个园艺工人,米丘林10岁时,父亲便去世了。米丘林非常热爱园林业,当青年时期的他读了达尔文的《物种起源》一书时,高兴地说:“物种可以变,对,我完全同意。”

当时俄国耐寒的优良果树品种几乎没有。于是,米丘林给自己确定了两大任务:一是要在俄国中部培育出耐寒的浆果植物种类;二是要把南方的树种移向遥远的北方种植。他把所有的积蓄全部拿出来,用嫁接的方法反复实验了10年,但都失败了。于是,他开始研究人工杂交和人工投粉的方法。在这项实验中,他领会到植物杂交幼苗容易接受外界的影响而变异,明白了自己过去之所以失败是因为用了成年的纯种的缘故。

他又培育出许多杂交幼苗品种,但寒流到来后,大部分幼苗又被冻死了。米丘林并不气馁,他经过仔细观察,发现在园里一角沙地上,长出的幼苗比较耐寒,于是他明白了:“土壤肥,环境条件好,幼苗必然长娇了,因此不能耐寒。”他高兴得跳起来,说:“必须用贫瘠的沙质土壤来训练耐寒的幼苗。走!搬到沙质土壤去!”经过他七八年辛勤专研,终于将许多优良的耐寒品种果树培育了出来。后来,米丘林又实验了使果实早熟的方法。他把一千多公里以外的南方果树移到北方。最后,这些南方的果树终于在北方安了家,并开放出芬芳的花朵,结下了丰硕的果实。米丘林实现了他“不能等待大自然的恩赐,必须向大自然去索取”的著名格言。

斯托劳伯与染色体

斯托劳伯格(1844~1912)是德国科学家,他一生中最大的贡献是于1875年首次描述了细胞里的染色体,同时,斯托劳伯格与他人一起,证实了细胞核是遗传的基础,从而为遗传生物学开拓了一个崭新的天地。

人体细胞中共有46条染色体,配成23对。其中22对在男性与女性中是一样的,叫“常染色体”,而另一对叫“性染色体”,这一对染色体决定胎儿的性别。细胞是生命的基础,斯托劳伯格对细胞染色体的描述,为研究遗传生物学奠定了基础。

近代医学的发展

18世纪的医学

18世纪,解剖学、生理学和胚胎学等得到进一步发展,病理学取得巨大进展。意大利的莫干尼确立了器官病理学。此后,法国的比沙把人体物质分为21种组织,确立了组织病理学。1761年,临床医师奥恩布鲁格发表《用叩诊人体胸廓发现胸腔内部疾病的新方法》,发明了叩诊法。外科医师脱离理发师的行业,摆脱了低微的社会地位。产科学成为独立的学科,各地建立产科病院,产钳在临床上广泛应用,成为产科常用的器械。物理光学和眼的解剖生理学发展,促进了眼科学的进步,道尔顿1794年作了关于色盲的报道,戴维尔在1750年进行了白内障摘出术。18世纪卫生学和预防医学受到重视,职业病成为医学新课题,拉马齐尼通过调查和长期观察研究,出版《论手工业者的疾病》,介绍了50余种不同的职业病及其防治方法。

预防医学最早在军队中开展,英国的普林格尔拟定军营卫生的若干重要规则。在瑞士迪南的倡议下成立了红十字会。英国的林德对预防航海和监狱传染病及坏血病提出措施,不久,人们开始关注城市卫生,制定城市卫生法。珀西瓦尔试图通过立法改善纺织工人的工作、生活条件。费里尔设立热病病房,英国医生琴纳对预防医学的贡献是发明牛痘接种法,人类历史上第一次掌握确实有效的预防烈性传染病的方法。

坏血病的克星——林德

林德(1716~1794)是18世纪的英国医生,证明柠檬汁和柑橘类水果可以治愈坏血病,临床医学实验的先驱者之一。

林德生于爱丁堡一富商家庭,早年在爱丁堡当医生的学徒,1748年获爱丁堡大学医学博士学位。他是爱丁堡皇家学会最早的成员之一。

16世纪以后,医生们开始注意坏血病的病因,但说法不一。1747年,林德通过柑橘、苹果饮食的对照实验,确定了坏血病与饮食有关。林德在海军服役期间,船员中出现坏血病。他在前人经验基础上,认为坏血病可能与饮食有关,便在船上进行实验研究,选择症状相似的12名坏血病患者,分为6组,除全部给予同样的基本饮食外,每组分别添加不同的食品,发现添加柠檬、柑橘类水果的一组治疗效果最明显,其次是苹果汁组。这是最早进行的临床对照试验。1753年他出版名著《论坏血病》,1757年发表《维护皇家海军海员健康的最有效方法》。他对海军医学的重要贡献,不仅在于防治坏血病方面,还在于对改善水兵的生活、饮食条件和增进健康方面所作的努力。他还研究过热带病,著有《论欧洲人在炎热气候中易发的疾病》。

天花的克星——琴纳

天花曾经是危害人类的魔鬼,但自从发明了“种牛痘”,人们再也不用担心它的危害了。发明它的是英国医生琴纳。

琴纳(1749~1823)出生于英国格洛斯特,20岁开始学医。他每当看到天花夺取人们的生命时心里总不是滋味,决心通过自己的专研去攻克它。在长期的观察中,他发现在所有因天花而死的人当中,一个挤牛奶的人也没有,难道这是一种巧合吗?他决心揭开这个谜。他发现,人在为正在出痘的奶牛挤奶时,手上沾了牛的痘浆,就会得牛痘,这时,手上不仅会出现水痘,还会伴随低烧,同时感到轻度不适和淋巴腺肿,但很快就会痊愈。最令人吃惊的是,凡有过这种经历的人,没有一个是“麻子脸”(染上过天花的症状)。因此,他果断地得出一个结论:人身上如果染上少量牛痘疮疹的浆液,他就不必担心会死于天花。

种牛痘受到了许多医生和病人的欢迎,1802年琴纳得到来自议会1万英镑的赞助,他把这笔钱全花在办接种站和种牛痘事业上。从此种牛痘开始普及,从而挽救了成千上万人的生命。后来又通过法律,将其制度化免费执行。

19世纪的医学

19世纪是近代医学史上的一个重要时期。

柏尔和马根迪的实验证明脊髓的前根是运动性的、后根是感觉的.穆勒通过实验方法证实柏尔和马根迪的理论,研究了人和动物的视觉器官、听觉器官、发音和语言器官的构造和功能,探究神经系统的发育,发现各种腺体构造上的统一性。路德维希以滤过和重吸收解释尿的形成。1824年,普劳特证明胃内游离酸是消化所必需的物质。博蒙特揭示胃液的消化功能。雷蒙证明了肌肉1870年制造的内窥镜。收缩和神经兴奋均产生生物电。1850年,赫尔姆霍茨测定了神经传导速度,谢切诺夫和巴甫洛夫创立神经生理学。巴甫洛夫的条件反射学说创立。

巴斯德确定了微生物对传染和发酵的作用,奠定微生物学基础。科赫发明微生物的染色法,改进细菌培养法。巴斯德用物理、化学或生物学方法获得减毒疫苗,创立免疫学。梅契尼科夫发现白细胞吞噬现象,确立细胞免疫学。

雷奈克发明听诊法。19世纪中叶,内窥镜发明,提高了诊断水平。19世纪末,X射线应用于诊断和治疗。分析化学和合成化学的发展,促进了药物疗法的进展。氧化亚氮、乙醚等麻醉药的发现,使外科手术在无痛情况下进行。李斯特建立的外科防腐法,大大降低创伤及术后并发症。1880年,纽伯应用高压蒸汽消毒法,奠定了无菌外概念。

跷跷板与听诊器的发明

一天,年轻的法国大夫雷奈克(1781~1826)在观看小孩子玩跷跷板时发现,玩腻的孩子把耳朵贴近木板的一端,另一个孩子就用钉子刮擦木板的另一端,这时木板一头传来清晰的刮擦声。雷奈克对这种传声现象感到很惊奇,于是牢牢记在心上,由此而导致他以后发明了一种最重要的医学仪器——听诊器。

1816年,雷奈克出诊去给一位年轻姑娘看病。按惯常做法他应该把耳朵贴近姑娘的胸部来听心肺,但因为这位姑娘长得很胖,再加上雷奈克非常羞怯,以致使他不好意思用这种方法。怎么办?这时他回忆起了自己曾看到过的孩子们玩跷跷板的游戏——倾听通过木板传过来的刮擦声。于是他拿了一叠纸,把它卷得紧紧的,把纸卷的一端放在姑娘的胸部,另一端贴在自己的耳朵上。此时他所听到的声音比他以前将耳朵直接贴在病人胸部所听到的声音要清晰得多,他真是又惊又喜。