巴斯德细菌致病理论的提出，李斯特的消毒灭菌法都进一步激发了他要探索细菌是怎样致病这个奥秘的决心。尽管行医非常繁忙辛苦，但他抓住一切可以利用的时间，在十分简陋的条例下，开展研究。深深理解他的妻子，在他30岁生日时，送给他一件珍贵的礼物——一台崭新的精密显微镜，从此这台显微镜就伴随着科赫，用它科赫做出了一个又一个重大的发现。
科赫在世界上首次以确凿的事实证明了炭疽菌是引起炭疽病的罪魁祸首。
当时，在欧洲的许多地区，牛羊中流行着一种可怕的炭疽病，昨天还活蹦乱跳的牛羊，第二天就直挺挺地倒下了，它们的血变成黑色。有时牛羊的主人也会传染上这种病，身上长出大疖子，严重的在一阵阵咳嗽声中死去。
科赫从农民那儿和屠宰厂找来许多患病的和健康的牛羊的血液，放在显微镜底下观察，他发现，患病的牛羊血液中有许多小棍状和线状的微生物，而健康牛羊则没有。
早在科赫之前，有好几位科学家，包括巴斯德都已经发现患炭疽病的牛羊体内有这种杆状和线状的细菌了，但怎样证明就是它们引起炭疽病的呢？
科赫找来一些小白鼠，把它们尾巴根部切开一个小口，然后用消毒过的木片蘸上一滴病死的牲畜的血液刮进切口。第二天，小鼠就可怜地死去了，它们的脾变得又黑又大。取一滴小鼠的血液在显微镜下观察，又可以看到那种可怕的杆状和线状细菌了。
但是科赫还不肯轻易下结论，他是一个极其严谨的科学家，“要证明这些细菌是炭疽病的病源，除非能把这种细菌分离出来，看到它们生长、繁殖、引起疾病。”他想。
为了防止其他杂菌混入，科赫巧妙地设计了两片贴得很紧、中间有凹槽的玻璃片，里边放了一滴牛眼分泌液做营养物质，取了一点刚死去的小鼠的脾放在液滴中。他把这个装置放在显微镜下观察，这些杆状细菌分裂成两半，成百万倍地繁殖着。
科赫从这个标本中取出一点点液体移到另一滴牛眼分泌液中继续培养，这样反复了8次，直到液滴中没有一点小鼠组织，完全是纯的炭疽菌为止。
科赫把这种体外培养的炭疽菌注射到羊、豚鼠、兔子等身上，结果它们都患炭疽病死去。
现在，科赫可以做结论了，正是炭疽菌引起了炭疽病。他激动地写信把他的发现报告给著名的植物学家柯恩。
1876年4月30日，应柯恩邀请，这位乡村医生坐火车专程到布雷斯劳，在植物学会上连续3天演示了他的实验。他的实验是那样完美无缺，轰动了整个科学界。
要证明一种细菌引起一种病，必须获得单一的这种细菌。从巴斯德开始，人们就是用肉汤来培养细菌，各种各样的菌混在一起，要把它们分开非常困难。怎样才能方便地获得纯种细菌呢？科赫日夜思索着这个问题。
一天早上，科赫来到厨房，无意中发现一个煮熟的土豆，上边长出了一些红色和白色的斑点，作为细菌学家的科赫马上想到，这是细菌落在上边了，可是为什么这些斑点的颜色不一样呢？他用一根针挑了一点斑点上的物质放在显微镜下观察，发现原来一种颜色的斑点上全是一种细菌，另一种颜色的斑点上又全是另一种细菌，也就是说在固体上，细菌不能自由移动了，这一发现使科赫惊喜万分。
不过土豆的营养太少了，好多细菌不能在上边生长繁殖。经过反复实验，科赫终于发明了用肉汤加洋菜做成的半固体胶状的培养基，用针尖把一个细菌挑在这种培养基上，很快就会繁殖出一个纯的菌落。
科赫还首先采用染色法给细菌染色，以观察细菌的形态，他还为显微镜下的细菌拍照，这些方法为人们捉拿“杀人凶手”提供了有力武器，致病的细菌一个个被分离出来，在显微镜下显出原形。
在追捕“杀人凶手”中，科赫一马当先。1882年，他发现了结核杆菌，揭开了这个曾夺去千百万人性命，在过去被人们视为不治之症的奥秘。
1883年～1884年，他冒着生命危险到埃及和印度疫区考察霍乱，发现了霍乱弧菌，并向人们提出了控制这种疾病的建议。
科赫还不畏艰险，到南非帮助消灭口蹄疫，到印度考察鼠疫，到马来群岛、新几内亚考察预防疟疾，到东非研究扁虱引起的回归热、采采蝇引起的昏睡病等，他的一生都在不倦地与危害人类的疾病作斗争。
1905年，科赫因在病原学研究中为人类作出的伟大贡献获得了诺贝尔生理学和医学奖。这位科学家却谦虚地说：“如果我的成绩真的比一般情况略大的话，那是因为我在医学领域漫游时，遇到了一些地区，这些地区金子都放在路边。显然将金子与普通金属分开是必要的，但那也不是什么伟大的成就。”
在科赫之后，更多的细菌被人们一一发现了，1884年发现白喉杆菌，1886年发现肺炎球菌，1887年发现脑膜炎球菌，1894年发现鼠疫菌……人们不仅把一个个引起传染病的“杀人凶手”缉拿归案，而且还发明了一个比一个更有效地杀灭这些细菌的办法。1909年，德国医生艾立希发明了可以杀死螺旋体的药物606。1935年，德国化学家杜马克发明了杀伤力更强的百浪多息，这也就是世界上第一个被发现的磺胺药物，当时被人们称作是万应灵药，不久，磺胺又被新的效力更大的广谱杀菌药青霉素所代替。艾立希、杜马克还有发现青霉素的弗莱明以及弗洛里、钱恩都获得了诺贝尔奖。
比细菌还小的病毒
有了磺胺、青霉素等“魔弹”，许多烈性传染病被控制住了。但是，人们也发现，这些万应灵药在某些传染病前却不那么灵，这是为什么呢？
巴斯德、科赫都指出，一种传染病是由一种细菌引起的，可是有的传染病，人们用显微镜怎么也找不出它们的病原菌来，难道是这些病原体小到连显微镜也看不到吗？
巴斯德在研究狂犬病时就对此发生怀疑了，他能够把狂犬病从一个动物体转移到另一个动物体，而且制出了能预防狂犬病的疫苗，可却始终没有发现这种微生物，巴斯德当时就猜想，可能是这种病菌太小了，小到没法看见。
巴斯德猜对了。引起狂犬病的是比细菌还要小得多的病毒。在世界上第一个发现病毒的，是俄国植物学家、病毒学的创始人之一伊凡诺夫斯基。他不是在研究人类疾病，而是在研究植物的疾病时发现病毒的。
1892年，在俄国成片成片的烟草田间，一种奇怪的病在蔓延着。得病的烟叶上出现白色的疮斑，它们越来越多，最后整个烟草枯萎腐烂，这就是烟草花叶病。
年轻的植物学家伊凡诺夫斯基来到农田，决心查清烟草花叶病的病因。
他把患病的烟叶捣碎，把汁液滴到健康的烟叶上，结果健康的烟叶也被传染上了这种病，显然，引起这种病的病原体就在烟叶里。他把烟叶汁放在显微镜下观察，希望找到引起疾病的细菌，却什么也没找到。
为了逮住这些细菌，伊凡诺夫斯基又想了一个办法，他用一个非常精细的陶瓷过滤器来过滤烟草汁液，这个陶瓷过滤器的滤孔小到连显微镜也看不见，比细菌还小，如果有细菌的话，细菌将被留在过滤器上，滤液应当不会再使烟草害病了。
奇怪的是，当他把这些滤液涂在健康的烟叶上，不久，健康的烟叶又害病了。
“会不会是某种毒素呢？毒素溶解在烟草汁中，是可以通过过滤器的。”伊凡诺夫斯基想。
为了证实这一想法，他把这棵被滤液染上花叶病的烟草捣成浆，让浆液通过过滤器，然后把滤液滴在一棵没患病的烟叶上，结果与前次一样，这棵烟草也害病了，用同样的方法，他把第二株烟草的病传染给第三株，第三株的病传给第四株……如果是毒素引起的疾病，那么把毒素从一株接种到另一株，应该是作用越来越小，可是现在每一株的情况都与原来一样，伊凡诺夫斯基断定：“这决不是没有生命的毒素引起的，而是一种比细菌还要小，可以通过过滤器的微生物！”
1897年，荷兰科学家贝查克林重复了伊凡诺夫斯基的实验，他把这种可以通过过滤器的微生物叫滤过性病毒，现在，我们通常都称之为病毒。
人们发现，许多疾病，包括麻疹、腮腺炎、水痘、流感、天花、狂犬病等都是由病毒引起的。到1931年，人们发现由病毒造成的病已不下40种，可是病毒究竟是什么样的，还是没有人看到过。
1935年，美国生物化学家斯坦利从患烟草花叶病的烟叶汁中分离提纯到了烟草花叶病的结晶，把这种结晶溶在水中，它的感染性完全和以前一样。这是人们第一次得到了纯病毒。
而真正看到病毒的真面目，是在1940年，人们发现了能把物体放大几万到几十万倍的电子显微镜之后。
原来病毒是那样小，呈细棒状的烟草花叶病毒长只有0.28微米，粗细只有0.015微米，脊髓灰质炎、黄热病、口蹄疫病毒，直径为0.025到0.02微米，一个普通细菌中可以容纳下4万个这样小的病毒。
正因为病毒这样小，所以整个身体连一个完整细胞也构不成，它们的结构非常简单，多数只有一个核酸的芯子，外边包着一层蛋白质外壳。它们的体内几乎没有自己的代谢机器，必须寄生在别的活细胞中，靠那个细胞供应原料，才能进行自我复制。这也就是为什么许多对细菌有效的药物，对病毒却不灵了的原因，因为很难找到一种药物，既能杀死病毒，又不伤害寄生细胞。
人们发现的病毒已有400多种，凡是有生物的地方，几乎就有病毒，它们可以传染动物、植物，还可以传染细菌。传染细菌的病毒就叫噬菌体。
病毒还不是最小的微生物。1971年，人们又发现了类病毒，类病毒还不到已知的最小的病毒的1／80，它的结构更简单，连蛋白质外壳都没有，只由核酸组成。
通过300多年许许多多科学家的奋斗，人们终于揭开了这个肉眼看不见的微生物王国的秘密。人们不仅发明了各种药物、疫苗，征服了由微生物制造的形形色色的传染病，而且还让它们服服贴贴为人类服务，除了利用自然界存在的微生物工作外，人们还用遗传工程的方法，制造出符合人类要求的人造微生物，让它们为人类生产宝贵的药品、食物、金属等，微生物正在人类生活中发挥着越来越大的作用。
七、基因的发现
种瓜得瓜，种豆得豆。为什么动物、植物能一代代生生不息繁衍下去？为什么子女长得像父母？现在人们已经搞清了，这一切全是由于细胞内染色体上的小小基因所决定的。
基因是怎样被发现的呢？遗传的奥秘是怎样被揭开的？事情还要从一百多年以前奥地利一个偏僻城市修道院的神父的豌豆实验说起。
孟德尔豌豆实验
1900年，在欧洲的三个不同国家里有三位科学家——荷兰植物学家德弗利斯、德国植物学家科伦斯、奥地利植物学家切尔马克，在总结了他们各自所做的杂交实验后，几乎是同时发现了植物杂交的规律。更巧的是，当他们准备发表自己的论文，去查阅以前的文献资料时，又不约而同的发现，他们的实验结果，与35年前一个叫格里戈尔·约翰·孟德尔的奥地利生物学家的实验结果相同。他们三个人在发表论文时，又做出了同样的选择，把发现的荣誉归于孟德尔，称自己的工作是证实了孟德尔发现的植物杂交的遗传规律。
这件事轰动了科坛，从此，这个被埋没了35年的重大发现才引起了人们的重视。
孟德尔1822年生于奥地利一个贫苦农民的家庭。他从小聪明好学，功课优秀，而且特别爱好园艺。可是由于家庭贫困，交不起学费，他不得不中途辍学，16岁就开始自谋生路。后来，他进入了布尔诺修道院，成了一名神父。1850年，在朋友的资助下，他终于有机会进入著名的维也纳大学深造。从小爱好园艺学的孟德尔，仍然是对植物学最感兴趣，参加了维也纳植物学会。回到布尔诺后，他在一所中学任教，教植物学和数学，同时开始了他的著名的豌豆杂交实验。
早在18世纪中叶，科学家们就开始进行植物的各种杂交实验了，不过那时主要是围绕杂交能否产生新种进行的。随着进化论的确立，这个问题解决了。但是杂种后代的性状为何有遗传又有变异？生物的遗传是否有规律可循？这些问题却无人知晓。孟德尔进行杂交实验，就是想探究其中的规律。
每一种生物有那样多的遗传性状，杂交后传给后代，这些性状的变化更是让人眼花缭乱，如何才能发现其中的规律呢？孟德尔总结了前人的经验和教训，那就是只有找到具有明显、易观察性状的生物做实验材料，才有可能获得成功。为此，他在修道院一块荒地上种了豌豆、菜豆、草莓等植物，还饲养了蜜蜂、小鼠等动物，经过反复比较，他发现豌豆正是他要寻找的理想材料。
孟德尔挑选了22个性状稳定的豌豆品种，让成对性状不同的豌豆杂交：如高茎与矮茎豌豆杂交，红花与白花豌豆杂交……从春到秋，年复一年，他穿梭在豌豆花丛中，精心地进行着各种杂交实验，仔细观察和记录杂种后代的特点。8年中，他一共栽培了5千多株豌豆。
孟德尔不仅是一位出色的植物学家，而且擅长统计学方法。这二者的结合使他很快从独特的角度发现了前人所未能发现的规律。例如，他发现，当高茎豌豆与矮茎豌豆杂交时，所产生的后代全都是高茎的，而让这些后代相互交配培育出来的杂种第二代，高茎与矮茎的比例总是3∶1。其他性状的遗传也符合这一规律。
根据这一实验结果，孟德尔提出植物的每一个性状都是由一对遗传因子控制的，其中一个来自父本，一个来自母本。当形成种细胞也即精子或卵子时，成双的遗传因子分离。当精卵结合，形成新的后代时，又从双亲那里获得控制这个性状的两个遗传因子，这就是分离定律。
孟德尔还提出遗传因子有显性遗传因子和隐性遗传因子。例如代表高茎的遗传因子是显性的，代表矮茎的遗传因子是隐性的，因此杂交产生的第一代后代，全都是高茎的。而它们相互交配生成的杂种第二代中，代表茎高矮的这对遗传因子有四种可能的结合方式：高茎与高茎、高茎与矮茎、矮茎与高茎、矮茎与矮茎，其中前三种结合方式表现出来的都是高茎，只有第四种情况才表现为矮茎，因此高茎与矮茎之比总是3∶1。
孟德尔又进一步研究了两对或多对遗传性状在后代中出现的情况，发现各种遗传因子自由结合的机会均等，总结出了自由组合定律。
1865年2月8日，布尔诺自然科学研究会召开例会，身穿黑色修士长袍的孟德尔走上讲坛，报告了他发现的遗传规律。然而他只赢得了台下有礼貌的掌声，既没人反对，也没人赞同。看来他的理论超出了人们的接受水平。