我们怎样发现了细菌?

 

带你重温高中生物……...





↑点击收听↑     文/艾萨克·阿西莫夫   播/文月

人们一直在积极探索各式各样生物体的由来。对于一般大的植物和动物来说,是不成其为问题的。动物怀胎生仔或产卵繁殖,植物从种子发芽生长,是尽人皆知的常识。人们懂得任何一种植物或动物都来自它的同类。正如橡树来自橡树苗,狗来自狗,人也是传宗接代延续至今的。

然而,昆虫和蛆虫的情形就不同了。它们似乎并非从同类母体生长而成。有人认为这些构造简单的生命是由无生命体演变而来的。他们未弄清原因就言目地相信:无生命体能够不借助外界力量转变成生命体。这种理论被称为“自然生殖”。

自然生殖论的一个最好例证,就是肉腐烂后所出现的变质。腐烂的肉上一下子出现了许多蛆虫。人们认为这些蛆虫是坏死肉体自然生殖的产物。

1668年,意大利生物学家弗兰西斯科•雷狄决定搞一项试验。他想,既然腐烂的肉常常招来一些苍蝇,或许苍蝇和蛆虫有关系。

雷狄把肉块分别放在几个小锅的底部让其腐烂。其中几个锅的上部敞开,另外几个锅的上部用薄布蒙住。苍蝇飞进没有遮布的锅里,落在肉块上。而对于蒙着薄布的肉块,苍蝇就无法接近了。当所有的肉块同样地腐烂了以后,只有在被苍蝇侵蚀过的肉块上出现了蛆虫;而盖上薄布的那些肉块尽管也腐烂得臭气熏天,却没有生出蛆虫来。

雷狄认为苍蝇在烂肉上产卵,而蛆虫就是从卵演变过来的。这些卵寄生在肉上面,然后就像毛虫变成蝴蝶那样,变成苍蝇。

在雷狄生活的年代,已经出现了显微镜。借助显微镜,人们终于能看清楚苍蝇在肉块上所产的卵。难道一切有机体,甚至包恬昆虫和蛆在内,都是由其它昆虫和蠕虫所产的卵演变而来的吗?难道一切生命体都是其它生命体的延续,而不是无生命体的变异?自然生殖的理论会有可能错了吗?

生物学家本来可以放弃自然生殖的理论。但是继雷狄的试验后不久,李文霍克发现了微型生物,这些微型生物构造之简单甚至超过了最简单的昆虫。究竟简单到何等程度?或许它们简单到能从无生命体繁衍出来?而昆虫却无法做到这一点。在相当长的一个时期,生物学家反复探讨着这个问题。

后来,到1748年,一位名叫约翰•图柏维勒•尼德安(John Turberville Needhum)的英籍生物学家终于搞成了一项试验。

他将一盆含有微生物的羊肉汤放在火上煮沸片刻,以杀死汤里的微型生物。然后,将煮过的汤倒入一个容器里,再将容器封严。他相信,只要容器密封后,微生物就无法侵入,假如撤去密封时,他仍然能在肉汤里发现微生物,那它们就一定是从汤里自身繁衍而成。

几天以后,尼德安打开密封的容器,发现肉汤中聚集着,大量活着的微生物。尼德安确信,这次实验结果足以证明自然生殖的理论是可信的,至少对微型生物体来说是如此。

但是,这一试验果真能说明问題吗?意大利生物学家拉萨罗•士巴兰扎尼(Lazzaro Spallan Zani)对此毫无把握。他无法确定尼德安是否用了足够的时间煮沸肉汤。或许有些微型生物的生命力极强,根本没有被沸汤杀死。也许,尼德安根本没有注意到那些幸存的微型生物,因而使得它们有可能在密封的容器里进行繁殖。

在1768年间,士巴兰扎尼就着手测定用煮沸的方法杀死微型生物所需用的时间。结果发现,有些微型有机体的确很难丧命。他认为把汤煮沸就能杀死所有的微型生物,这种假设是不保险的,除非把汤煮上起码半小时。

士巴兰扎尼重复了尼德安的试验。但在密封容器前,他用了比半个钟头更长的时间去煮沸肉汤。结果他发现,这样—来,汤可以储放好长时间而绝不会有繁衍微型生物的危险。肉汤始终保持“无菌”状态,即不含有任何生命体。

士巴兰扎尼的实验似乎否定了自然生殖的学说,按照士巴兰扎尼的理论,甚至微生物也只能从生命体,从与它们相似的其它微生物演变而来。

但是,士巴兰扎尼的理论还没法使所有的人信服。某些生物学家争辨说,自然界不存在煮沸现象。自然生殖有可能是借助空气中的某种化学物质完成的。人们猜测,煮沸破坏了那种化学物质,而这正是煮沸后无法进行自然生殖的原因。

自然生殖所以能在尼德安煮沸的肉汤里照常进行,可能是因为他未能通过煮沸的方法破坏所有的物质。而士巴兰扎尼用较长的时间去煮沸,则破坏了所有的化学物质。

这些生物学家认为,不管采用何种方法煮沸的汤,只要一接触到凉爽新鲜的空气,微生物就会迅速繁殖。如果这些微生物不是借助凉爽新鲜的空气中的化学物质在汤里繁衍而成的话,它们又能来自何处?

在整整一个世纪里,生物学家为此事争论不休。直到1858年,一位名叫路易斯•巴斯德(Louis Pasteur)的法国化学家才着手去寻求问题的解答。

首先他试图搞清凉爽新鲜的空气是否有不含细菌的可能。他将一团棉花放入水中煮沸,直到棉花团和水都进入无菌状态,然后,他把新鲜的空气打入棉团,再将棉团蘸入水中,这时他发现,微型生物立刻开始在水中繁殖。这似乎是因为棉花团中含有了空气中飘浮着的微生物而造成的。

巴斯德能完全肯定自己的判断是正确的吗?也许这些微型生物是在无菌的棉团和水中自然生殖而成。为了澄清这一点。巴斯德用一块无菌棉团过滤空气,然后迫使过滤后的空气穿过另一块无菌棉团,再将第二块棉团放水入中。这样—来,在水中就没有发现微型生物,第一块棉团阻截了空气中的微生物,使它们无法接触到第二块无菌棉团或无菌水。

巴斯德的试验告诉人们:吸附在尘埃上的微生物在空气中四处飘荡。煮沸过的汤接触空气,就等于接触了尘埃中飘浮着的微生物。这就是致使微型有机体在汤里繁殖的原因。

于是,巴斯德全力以赴地探索着一种既能让汤每触新鲜凉爽空气,又不使吸附在尘埃的微型有机物侵入的方法。如果他能达到预期的目的,如果没有微型有机体在汤内繁殖,那就意味着空气中不存在能使微型有机物在汤内繁殖的化学物质。这也就是说,微生物有机体只能产生于其它微型有机体,从而否定了自然生殖学说。

巴斯德用一个盛着半瓶肉汤的长颈瓶做了一项试验。瓶口的上部连接一个长长的细玻璃管,玻璃管的始端垂直向上接触空气,管身向下弯曲后再往上弯曲。

巴斯德将肉汤煮沸。当汤煮到沸点时,蒸汽从瓶口细管涌泄排出。这样一来,在汤里及管壁四周的微生物统统都被杀死。

接着,巴斯德将汤冷却。他没有用塞子去堵住管口。长颈瓶的颈口是敞开的,凉爽新鲜的空气可以畅通无阻,与汤的表面接触。但是,尘埃却无法钻进带弯曲管道的长颈瓶,因为尘埃都聚集在细管弯曲部分的底部,无法再向上升腾。

巴斯德将汤瓶放置一旁,不再理它,哪怕一连放上几个月,汤内也不会有微生物繁殖。因为尽管新鲜的凉气与空气中的化学物质能够接触到汤的表层,但只要那带着微生物的尘埃不触及汤,微生物就无法在汤内繁殖。

然后,巴斯德将长颈瓶的弯曲管打碎,这样一来,尘埃就会落在汤里。一夜之间的功夫,汤里的微生物就骤然而生。

1864年,巴斯德将试验结果公诸于世。许多科学家重复了他的试验,都获得了同样的结果。

至此,争执不休的问题终于得到了解决。在自然界里本不存在自然生殖现象。鸟总是从另一只鸟下蛋演变而成;苍蝇是由另一只苍蝇的卵生长而成。微生物也只能来自另一个微型生物体。

这一理论的确立是十分重要的。在巴斯德看来,如果在条件不适当的环境里发现了微生物,那么这种微生物就必定来自其它环境。它只能来自另一微生物体,而不可能来自另一微生物体,不可能从其它任何物质演变而成。

巴斯德将这一推论与他所从事的其它研究工作结合一起,在科学史上取得了—项重大发现。这一发现与疾病有着密切关系。


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