书城科普读物丰富的微观世界——微生物
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第19章 微生物领域的科学家(2)

巴斯德在研究中发现未变质的陈年葡萄酒和啤酒,其液体中有一种圆球状的酵母细胞,当葡萄酒和啤酒变酸后,酒液里有一根根细棍似的乳酸杆菌,就是这个“坏蛋”在营养丰富的啤酒里繁殖,使啤酒“生病”。他把封闭的酒瓶放在铁丝篮子里,泡在水里加热到不同的温度,试图杀死乳酸杆菌,而又不把啤酒煮坏。经过反复多次的试验,他终于找到了一个简便有效的方法:只要把酒放在摄氏五六十度的环境里保持半小时,就可杀死酒里的乳酸杆菌,这就是著名的“巴氏消毒法”。这个方法至今仍在使用,市场上出售的消毒牛奶就是用这种办法消毒的。

弗莱明爵士和青霉素

亚历山大·弗莱明,英国微生物学家,1881年8月6日出生于苏格兰基马尔诺克附近的洛克菲尔德。亚历山大·弗莱明13岁时随其兄去伦敦做工,由于意外地得到姑父的一笔遗产,他进入伦敦大学圣玛丽医学院学习,1906年毕业后留在母校的研究室,帮助其师赖特博士进行免疫学研究。

脚踏实地的年轻人

弗莱明是一个脚踏实地的人。他不善空谈,总是默默无闻地工作。起初人们并不重视他。他在伦敦圣玛丽医院实验室工作时,许多人当面叫他小弗莱,背后则嘲笑他,给他起了一个外号叫“苏格兰老古董”。有一天,实验室主任赖特博士主持例行的业务讨论会。一些实验工作人员口若悬河,哗众取宠,唯独小弗莱一直沉默不语。赖特博士转过头来问“小弗莱,你有什么看法?”“做。”小弗莱只说了一个字。他的意思是说,与其这样不着边际地夸夸其谈,不如立即恢复实验。到了下午5点钟,赖特博士又问他:“小弗莱,你现在有什么意见要发表吗?”“茶。”原来,喝茶的时间到了。这一天,小弗莱在实验室里就只说了这两个字。

弗莱明的发明成就

一战爆发,赖特率研究小组奔赴法国前线,研究疫苗是否可以防止伤口感染。这给了弗莱明一个极其难得的系统学习致病细菌的好机会。在那里,他还验证了自己的想法,即含氧高的组织中,伴随着氧气的耗尽,将有利于厌氧微生物的生长。

他还和赖特博士证实了用杀菌剂消毒创伤的伤口,事实上并未起到好的作用,不仅没有真正杀死细菌,反倒把人体吞噬细胞杀死了,使伤口更加容易发生恶性感染。他们建议使用浓盐水冲洗伤口,这项建议到了二战时期才被广泛采纳。但冲洗要尽早进行,如果伤口已经严重感染,浓盐水也没有什么效果了。此外,他还和同事一起做了一系列其他研究:历史上第一个院内交叉感染的科学研究。如今院内感染是个非常受重视的问题。另外,他还推动了输血技术的改良,作了有关枸橼酸钠的抗凝作用和钙的凝血作用的研究,并利用新技术给100名伤员输血,全都获得成功。

1928年,度假归来的弗莱明刚进实验室,其前任助手普利斯来串门,寒暄中问弗莱明最近在做什么,弗莱明顺手拿起顶层第一个培养基,准备给他解释时,发现培养基边缘有一块因溶菌而显示的惨白色。弗莱明因此发现青霉素,并于次年6月发表,最终获得了诺贝尔奖。

青霉菌所致的溶菌现象,究竟需要多少偶然因素之间的相互配合才能出现呢?首先,青霉菌适合在较低温度下生长,葡萄球菌则在37℃下生长最好;其次,在长满了细菌的培养基上,青霉菌无法生长;最后,青霉菌大约在5天后成熟并产生孢子,这时青霉素才会出现,而青霉素也只对快速生长中的葡萄球菌有溶菌作用。因此,这样的发现极其偶然。

青霉素带来的荣誉

弗莱明在第一次世界大战中作为一名军医,研究伤口感染。他注意到许多防腐剂对人体细胞的伤害甚于对细菌的伤害,他认识到需要某种有害于细菌而无害于人体细胞的物质。

1928年9月15日,亚历山大·弗莱明发现了青霉素,这使他在全世界赢得了25个名誉学位、15个城市的荣誉市民称号以及其他140多项荣誉,其中包括1945诺贝尔医学奖。

青霉素的继续研究

在这十年中,弗莱明只发了两篇有关青霉素的研究论文。但他的实验记录却显示,十年来,弗莱明并未完全停止青霉素的研究。事实上,他做过青霉素粗提物的家兔以及小白鼠静脉注射研究。但在用天竺鼠做口服实验时,出现了极高的致死率,现在知道这是肠道正常菌被杀死所致。这可能打击了弗莱明的信心,毕竟这世界上很多早期发现的抗生素,最后发现没有什么治疗价值。另外,弗莱明还发现葡萄球菌接触了青霉素后,可快速产生抗性,这可能更打击了他的信心。可惜这些发现他都没有发表。青霉素极难提取,且活性不稳定,这些都是弗莱明自己无法解决的。

1940年,弗莱明因是青霉素的发现者,开始名噪一时,但他始终在各种重要场合的演讲中,将青霉素的诞生完全归功于牛津小组所作的研究。

1939年在英国的澳大利亚人瓦尔特·弗洛里(1898~1968年)和德国出生的鲍利斯·钱恩(1906~1979年),重复了弗莱明的工作,证实了他的结果,然后提纯了青霉素,1941年给病人使用成功。在英美政府的鼓励下,很快找到大规模生产青霉素的方法,1944年英美公开在医疗中使用,1945年以后青霉素遍及全世界。1945年弗莱明、弗洛里和钱恩共获诺贝尔生理学及医学奖。

1943年弗莱明成为英国皇家学会院士,1944年被赐予爵士。1915年弗莱明结婚,儿子是个普通的医生,夫人于1949年去世,1953年再次结婚。1955年3月11日弗莱明与世长辞,安葬在圣保罗大教堂。匈牙利1981年发行了弗莱明诞生100周年的纪念邮票。

高尚荫——中国病毒学的奠基人

高尚荫,微生物学家、病毒学家、教育家、中国病毒学的奠基人之一。创办了我国最早的病毒学研究机构和我国第一个微生物专业、第一个病毒学专业。

成长历程

1909年3月3日高尚荫出生在浙江省嘉善县陶庄镇的一个书香世家。高尚荫7岁那年,进入他父亲办的一所乡间小学接受启蒙教育。1926年中学毕业后考取了苏州东吴大学,主修课是生物学,选修课是化学。他学习努力刻苦,对任何问题都喜欢追根溯源。他博览群书,在图书馆中如饥似渴地读书,对于生物学科的书籍更是如获至宝。这为他以后献身于生命科学,成为著名的病毒学家奠定了牢固的基石。1930年完成了大学学业,获得理学士学位。同年,21岁的高尚荫由一位旅美亲戚的介绍,获得了美国佛罗里达州劳林斯大学的奖学金,赴美国学习。

主要贡献

高尚荫一直致力于微生物学和病毒学教学,亲自为本科生主讲基础课,积极招收、培养研究生,为国家培养了一批又一批高层次的专门人才。组织和主持了“生物大分子结构与功能”、“肿瘤病毒病因及其转化机制”等重大科研项目,先后在中、美、英、德、捷等国的学术刊物上发表论文110多篇,出版了《电子显微镜下的病毒》等专著四部和《伊万诺夫斯基生平及其科学活动》译著一部,获得了全国科学大会重大成果奖、国家教委科技进步一等奖和湖北省重大科技成果奖。

作为中国病毒学研究的开拓者和奠基人之一,高尚荫创办了中国最早的病毒学实验室和病毒学专业、微生物专业,对中国微生物学和病毒学事业的发展产生了重要影响。他在流感病毒、新城鸡瘟病毒、家蚕脓病病毒、根瘤菌噬菌体、猪喘气病原物及昆虫多角体、颗粒体病毒等的性质及应用等方面,均有深入研究。通过烟草花叶病毒的分析研究,证实了病毒性质的稳定性;在国际上首次将流感病毒培养于鸭胚尿囊液中;创立昆虫病毒单层培养法,在家蚕卵巢、睾丸、肌肉、气管、食道等组织培养中应用成功;开展昆虫病毒的物理、化学、生物学的研究,为生物防治提供了科学依据。

勤奋与刻苦的学习

在劳林斯大学,高尚荫各科成绩优秀,免修了很多课程,一年后就获得了文学士学位。1931年秋,高尚荫转到美国耶鲁大学研究生院。头两年通过在实验室协助教授们工作以获得维持生活的费用。1933年,在美国著名原生动物学家的指导下攻读博士学位。1935年初,他的毕业论文“草履虫伸缩泡的生理研究”提前完成,在答辩过程中受到导师和专家们的好评,获得了哲学博士学位。

高尚荫获得博士学位后,他的几位美国朋友希望他留在美国工作,可是他想得更多的是贫穷落后的祖国需要掌握科学知识的儿女。1935年2月,高尚荫等不及5月底举行的毕业典礼,就提前离开耶鲁大学来到了欧洲,为的是利用回国前的宝贵时间学习和接触更多的先进技术,更全面地考察了解西方发达国家的科技发展现状,以便回国后更好地开展工作。他在英国伦敦大学研究院从事短期科学研究。

最年轻的教授

1935年8月,年仅26岁的高尚荫回到了祖国,受聘于国立武汉大学,成为该校当时最年轻的教授。1937年武汉大学因抗日战争迁至四川乐山,1945年迁回武汉。从1935年~1945年,他先后讲授过普通生物学、原生动物学、无脊椎动物学、微生物学、土壤微生物学等课程,其中普通生物学由他连续讲授了10年。除担任教学工作外,他还积极从事科学研究工作。他和他的助手几乎每天都要在实验室工作,中午总是在实验室吃点自备的干粮。在教学、科研经费极度困难和工作环境很差的条件下,他不知疲倦地工作,先后在《中国生理学杂志》、《武汉大学学报》、《新农业科学》等国内刊物及《德国原生动物杂志》、《科学》等国外刊物上发表了有关原生动物生理学和微生物固氮菌方面的研究论文20余篇。

1945年,高尚荫利用两年学术休假的时间,作为洛氏医学研究所访问研究员第二次前往美国。在美国著名生物化学家、病毒学家、诺贝尔奖获得者W.M.斯坦利的实验室从事病毒学研究工作,从此开始了他在病毒学研究领域中近半个世纪的奋斗。1947年回国后在武汉大学创办了我国第一个病毒学研究室,这是我国最早开展病毒学研究的专门机构之一。