阿西莫夫最新科学指南-下 [美]-第33部分

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人类在其历史的这个阶段迫切需要这种鼓励，而我作为人类
的一员，对此也是翘首以待。

（陈亚娜　译）


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第十四章　微　生　物

细　菌

在　17世纪以前，人类所知的最小生物是微小的昆虫。当然，
人们理所当然地认为更小的生物是不存在的。所有的文化都以不
同的方式相信，有一种超自然的力量可以使生物隐而不见，但是没
有人想到自然界中会有小得看不见的生物。

放大的装置

假如有人怀疑过这种小生物存在的话，放大装置的应用就会
早得多。甚至古希腊人及罗马人就已经知道，某种形状的玻璃制
品可以聚集阳光于一点上，并且透过玻璃有放大物体的效果。例
如，一个装有水的玻璃管就可以使物体变大。托勒玫也曾讨论过
凸透镜的光学；在大约　1000年，阿拉伯作家海桑等人又将此项观
察发扬光大。

早在　13世纪，一位英国主教兼哲学家，同时也是一位热心的
业余科学家格罗斯泰斯特，最先提出放大装置的应用。他指出，透
镜有助于放大一些太小而不易看见的东西。他的学生　R。　培根遵
循这项提议，发明了用来改善视觉缺陷的眼镜。

最初是制造凸透镜来校正远视，大约到　1400年时，凹透镜才


第十四章　微生物

第十四章　微生物

被用来校正近视。印刷术的发明，使得对眼镜的需求日渐增加，并
且在　
16世纪前，眼镜制造业成为一项技术性的职业，尤其在荷兰，
这已成为一种特殊的专业研究项目。

（远近两用眼镜可用来看远及看近，是　
B。　富兰克林在　
1760年
发明的。在　
1827年，英国的天文学家爱里设计出第一副可校正散
光的透镜，因为他自己就深受散光之苦。　
1887年，德国的一位医
生费克提出了隐形眼镜的构想，可能有一天会淘汰掉一般的老式
眼镜。）

让我们再来讲荷兰的眼镜制造家。早在　
1608年，据说有一位
眼镜制造者的徒弟，名叫利珀希，他在休息的时候，取出两片透镜
一前一后地来观看物品。这位徒弟惊讶地发现，当他把它们置于
一定的距离时，观察到的远处景物，就像是近在眼前一样。这位徒
弟立即将他的发现告诉了主人，于是利珀希就开始着手制造第一
架望远镜，他是在一根管子内将两片透镜置于适当的位置。莫里
斯王子是一名在反抗西班牙战争中的荷兰军队司令官，他知道这
种仪器具有重要的军事价值，于是便将它视为机密。

但是利珀希并没有考虑到伽利略，当伽利略听到望远镜发明
的消息，并且知道它仅是由透镜制成的时候，便很快地发现了它的
原理，并开始制造他自己的望远镜，在利珀希发明望远镜后　
6个月
内完成。

伽利略将他的望远镜里的透镜重新组合了一下，结果发现可
以放大一些排列紧密的物体，实际上，它就是一台显微镜。在以后
的几十年里，许多科学家都自行制造显微镜。意大利博物学家斯
特鲁蒂就利用显微镜来研究昆虫解剖；马尔皮基也借此发现了毛
细血管；而胡克则利用它发现了软木的细胞。

直到荷兰代尔夫特城的商人列文虎克着手研究显微镜时，人
们才真正了解到显微镜的重要性。他的显微镜可以将物体放大


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200倍。

列文虎克不加区别地观看了许多东西，并将所看到的情况详
细地描述下来，以书信的方式寄到英国皇家学会。后来，这位商人
便成为皇家学会的会员，这是科学民主的一个胜利。在他死之前，
英国女王及俄国沙皇彼得大帝都曾来拜访过这位出身卑微的代尔
夫特显微镜制造家。

通过他的显微镜，列文虎克发现了精子细胞，并确实地观察到
血液在蝌蚪尾部毛细血管里流动的情形。更重要的是，他是第一
位看到因太小而无法用肉眼观察到的生物的人。在　
1675年，他从
腐水中发现了微小动物。另外，他还分辨出了微小的酵母菌细胞，
并终于在　
1676年找到了病原菌，即现在所说的细菌。

显微镜的改进非常缓慢，经过了约一个半世纪，细菌般大小的
物体才能够较容易地加以研究。1830年，英国的眼镜商利斯忒设
计了一种消色差显微镜，它能排除影响影像清晰的色环。利斯忒
利用消色差显微镜发现红血球是双凹盘状的——就好像一个小圆
饼，中央凹陷，但不是一个洞。（红血球是荷兰医生斯旺默丹在　
1658年首先发现的，他看到的是一些没有特征的小球。）这种消色
差显微镜是一巨大进步。到了　
1878年，德国物理学家阿贝又开始
进行一系列的改进，才发明了现代的光学显微镜。

细菌的命名

显微镜下的生物新世界的成员逐渐有了它们的名字。列文虎
克所看见的微小动物，的确是一群动物，它们以微小颗粒为食，并
靠鞭毛、毛发状的纤毛或原生质（伪足）来移动身体。这些动物被
命名为原生动物（希腊文为“最早的动物”），而德国的动物学家西
博尔德鉴定其为单细胞生物。

病原菌比一般的原生动物还小，还简单。虽然有些病原菌可


第十四章　微生物

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以运动，但大部分都处于静止状态，而只进行生长及分裂生殖。它
们除了缺少叶绿素外，没有任何与动物相关的特性，因此它们经常
被分类在真菌中，真菌属于缺乏叶绿素并靠有机物质维持生命的
植物。今天大部分生物学家认为病原菌既不属于植物界，也不属
于动物界，应当自成一个纲。病原菌的英文名称（　germ）很容易被
误解，因为同一个单词也被用于种子的生长部分（如小麦幼芽）、性
细胞（如生殖细胞）、胚胎器官（如胚层）或任何具有生命潜力的小
物质。　

1773年，丹麦的一位显微镜学家弥勒对这些小生物观察得非
常清楚，因而将其分为两种类型：杆菌及螺旋菌。奥地利的外科医
生比尔罗特，利用消色差显微镜观察到了更小的一种类型，称之为
球菌（源自希腊文“草莓”）。德国植物学家　F。　J。科恩最后给它们
定了一个名字叫细菌（拉丁文“小木棍”的意思）（见图　14…1）。

巴斯德以微小生物一词泛指所有显微镜下的生物——动物、


图　14…1细菌的种类：球菌（　A）、杆菌（　B）及螺旋菌（　C）。每一类型都有许多变种


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植物及细菌。但是这个词很快被用来专指细菌而变得众所周知。
今天一般对于显微镜下的微小生物通称为微生物。

较大的生物，如多细胞动、植物（包括我们本身）的细胞，均属
真核生物。而原生动物（单细胞生物）则具有细胞核、线粒体及其
他细胞器。实际上，许多原生动物的细胞比我们身体的细胞还要
大而且复杂。比如，原生动物细胞必须具备一切与生命不可分离
的功能，而多细胞生物的细胞，则可以分化、互相依赖或互相供应
自身不能生产的产品。

单细胞植物称为藻类，它们的细胞与多细胞植物的细胞一样
复杂或更为复杂。藻类具有细胞核及叶绿体等细胞器。

然而，细菌则属原核生物，无细胞核或其他细胞器。真核生物
的遗传物质通常局限在细胞核内，而细菌的遗传物质则遍布于整
个细胞内。细菌还有一个特点，即它们的细胞壁主要是由碳水化
合物及蛋白质组成。细菌的直径大约为　
1～10微米，比真核生物
的细胞小得多。

原核生物的另一群落是蓝绿藻，它们与细菌的区别主要是具
有叶绿素，并能进行光合作用，有时被称做蓝绿植物，与真核的单
细胞植物——藻类区分开来。

我们不应被细菌表面上的单纯性所迷惑。虽然它们不具细胞
核，并且在模仿有性生殖中似乎不转移染色体，但是它们却有一种
原始的性别。1964年，塔特姆及其学生莱德伯格进行了一系列的
观察，指出细菌有时候确实能将部分核酸由一个细胞转移到另一
个细胞。莱德伯格称此现象为接合生殖，结果他与塔特姆因此而
获得　
1958年诺贝尔医学与生理学奖。　


1952年，在接合生殖研究中，莱德伯格发现那些似乎会进行
交换的核酸分子呈环状而非直线状，他称此核酸环为质体。质体
是细菌所具有的最像细胞器的东西，它们带有基因，能控制某些酶


第十四章　微生物

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的形成，并能在细胞中间转移性状。

病原菌学说

巴斯德是第一位把微生物与疾病结合在一起的人，奠定了现
代细菌学的基础，这就是通常所说的微生物学。由于巴斯德非常
关心某些似乎属于工业而非医学的问题，才产生出这门科学。在　
19世纪　
60年代，法国丝织工业受到一种蚕病的影响而面临崩溃
的局面。曾经解救过法国造酒业的巴斯德，再次被请来解决这个
问题，如同以往研究不对称晶体以及酵母菌变种时那样，他再度利
用显微镜来观察，结果发现，微生物感染了蚕及蚕所赖以维持生命
的桑叶，他建议将所有已感染的蚕及桑叶全部销毁，并且用尚未感
染的蚕及桑叶重新开始做起。当这一步骤彻底实施之后，实验终
于取得了成功。

除了复兴蚕丝工业，巴斯德还做了许多这类的研究。他综合
了各方面的结论，从而发表了《病原菌学说》。毫无疑问，这是有史
以来最伟大的一项医学发现，而这位发现者却不是位医生，而是一
位化学家。

在巴斯德之前，医生只不过建议病人多休息，加强营养，呼吸
新鲜空气，并维持环境清洁，有必要时则做一些急诊。这些早在公
元前　
400年就为希腊医生希波克拉底所倡导，希波克拉底提出理
性的医学观点，他不赞成阿波罗的箭及所谓被鬼纠缠的说法，而声
明即使是癫痫症这种所谓“神的疾病”，也不是因为某些神的影响
所造成的，而只是身体上的失调，必须疗养。此话一直未被后世所
遗忘。

然而，在以后的　
2　000年中，医学的进步特别地缓慢，医生能
切除肿疱，调整骨折以及开一些民间所知的药方，如来自金鸡纳树
皮的奎宁（早期因秘鲁的印第安人嚼其树皮时，发现能治疗疟疾），


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以及取自毛地黄植物的毛地黄素（一种古代采药者的药方，可以刺
激心脏功能）。除了这些少数的治疗之外（还有天花疫苗，我将在
下面谈到），在希波克拉底之后，许多医生开出的药方及医疗，只会
使死亡率升高，而不是降低。　


1819年，法国医生雷奈克发明了听诊器，这是进入科学时代
最初两个半世纪中诸多有趣的发明之一。它的原型就像一个木制
的管子，可用来帮助医生听测心跳的声音。从那时起，听诊器不断
推陈出新，使听诊器成为医生的特征及随身必备物品，就好像是工
程师口袋中的计算器一般。

直到　
19世纪，即使是文明的国家也会定期地遭受传染病的
侵袭，有些病甚至在历史上有深远的影响。在雅典，正当伯罗奔
尼撒战争时，雅典