书城科普读物图文科普-微生物奠基石
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第2章 斯巴兰扎尼

苍蝇是一种很令人讨厌的昆虫,尤其到了夏天,我们经常可以看到一群群的苍蝇围着垃圾堆。现在我们知道,治理环境卫生,不仅要清除垃圾,还要喷洒灭蝇药物,这样才能把苍蝇、蚊子等影响人类健康的害虫根除。可是在中国古代,人们却认为苍蝇是腐肉化成的,萤火虫是腐草化成的。而且在文艺复兴后的欧洲,也存在着类似的看法。在18世纪以前,欧洲多数人相信许多动物不需要母体,它们是垃圾堆的“私生子”。

当时在欧洲曾出现过这样的事:一个农民约翰想要得到一群蜜蜂,开展业余养蜂事业。有一个名叫贝齐的人对他说:“这事并不难,你牵一头小牛来吧!”小牛牵来了,贝齐当头一棒把牛打死了,然后把死牛直立着埋在地下,双角露出地面。

“等一个月以后,把角锯掉,里面就会飞出你要的一群蜜蜂来了。”贝齐告诉约翰。

可是,一个月过去,约翰按照他说的去做,却根本没有发现一只蜜蜂从牛角中飞出来。约翰不解。生命能够自发地产生的说法,开始受到怀疑。

生物可不可以自发地产生?一切生物是不是都有母体呢?这个问题是当时欧洲生物学界的中心问题和争论的焦点。

直到18世纪,这个问题才由意大利微生物学家拉萨罗·斯巴兰扎尼那里得到解决。斯巴兰扎尼他给人们的答案是否定的,他告诉人们,生物不会自发地产生,一切生物,哪怕是微小的微生物的产生都需要母体。斯巴兰扎尼的结论纠正了千百年来人们对生命的产生的错误认识,为微生物学的研究开辟了新的道路。

1729年,斯巴兰扎尼出生在意大利的摩德纳。他自幼就很喜爱小动物,常常找一些甲虫、苍蝇、蠕虫、蚂蚱等来玩,还与它们结成朋友。

他的父亲是一名律师,他希望儿子也学习法律,经常把长篇的法律文件讲给他听。可是,儿子却对法律一点也不感兴趣,一有时间,斯巴兰扎尼就钻到数学、希腊文、法文和逻辑学中去。

在中学读书期间,他经常到著名科学家法利斯尼埃理家里去,把自己学习的收获和对某些自然现象的看法告诉他。法利斯尼埃理见他对自然科学颇感兴趣,并能提出许多有意义的问题,便为他学习法律而感到遗憾。于是,他问斯巴兰扎尼:“你愿意学习法律吗?”

“我对法律实在不感兴趣,可是,我父亲非得让我坚持学。”斯巴兰扎尼答道。

“这简直是瞎胡闹,你是个天生的科学家,学习法律,简直是在浪费时间!”法利斯尼埃理怒气冲冲地说道。

随后,他带着斯巴兰扎尼来到他的家里,责备斯巴兰扎尼的父亲说:“你的儿子是一个作科学家的好材料,他将为摩德纳争光,为它扬名,你应该立即让他放弃法律,别再耽误他的宝贵时间了!”结果,这位教授改变了斯巴兰扎尼的人生方向,他从此走上了微生物的研究道路。

斯巴兰扎尼果然不负老师的厚望,中学毕业后,以优异的成绩考入波洛尼亚大学,最后成了这所大学的教授。

在这里,他开始进行关于微生物学的研究工作,当时的他还不满30岁。那时,不仅普通群众认为生命是可以自发产生的,就连英国著名博物学家罗斯也说:“谁怀疑甲虫、蚂蚁产自牛粪,就是质疑理性、感官和经验。”他还宣扬说,就是像老鼠那样复杂的动物也无需父母就能产生。埃及的田野里老鼠遍地,都是由尼罗河的淤泥生出来的。可是,斯巴兰扎尼却认为,生命可以自发产生是个笑话,一切有生命的动物包括微生物在内,一定都有母体。这种想法伴随着他度过了一个又一个不眠的夜晚,然而他却无法证实自己的想法。

一天夜里,他在书房里,偶尔翻到了一本小册子。书中作者雷迪用自己做过的实验说明了生命是如何发生的。雷迪的实验是这样做的:他找了两只瓶子,各放进一点肉,让一只瓶子开着口,另一只瓶子口上盖了一块纱布。他守着它们,眼看着苍蝇飞进了开着口的瓶子里。不久,没盖纱布的瓶子里就有了蛆虫,然后变成了新的苍蝇。而盖有纱布的那只瓶子,里面既没有蛆虫,也没有苍蝇。雷迪由此推断这是因为纱布阻挡了母蝇去接近肉,因此它无法在肉上产卵。这个实验有力地证明蛆虫、苍蝇决不能从腐肉里产生。斯巴兰扎尼看完这本小册子后既惊奇又兴奋,情不自禁地自语道:“雷迪兄真了不起,看他解决这个问题是多么容易呀!”

不错,虽然当时不少学者都已经承认苍蝇需要有母体才能产生出来。可是他们却仍然坚持微生物可以不需要母体就能自己产生出来。于是,斯巴兰扎尼开始着手去做微生物的产生实验。

正当这时,他在一份报纸上看到了一则醒目的科技新闻:“英国有一位名叫尼达姆的神父,用显微镜看到一些小动物,从羊肉汁里奇妙地生殖出来。”这一新闻传开后,许多学者、专家都向尼达姆屈尊求教。这一发现一时轰动了英国皇家学会和整个学术界。

可是,斯巴兰扎尼看了这则新闻后,开始仔细地琢磨尼达姆的实验,然后皱起了双眉,怒声道:“小动物决不会从羊肉汁里自生自长,这个实验并不真实。也许尼达姆并不知道实验里的秘密,我要揭开它!”

这时太阳已经落山了,斯巴兰扎尼带着沉思走进了实验室。不一会儿,天空暗了下来,夜幕渐渐降临,皎月当空,银光满地。他思来想去,寻找到了尼达姆实验中的漏洞,是不是因为尼达姆做实验的时候,装羊肉汁的瓶,放了好几天都没有盖盖?或者加热的时间还不够?于是他拿起笔,打算写信告诉尼达姆。写着,写着,突然他停下了笔,决心自己亲手做一做实验,看看到底是怎么回事。伟大的科学家就是这样,他能想到科学上的这些或那些问题还没有解决,可就是想不起来他自己还没有吃晚饭。他把信扔在一旁,拿来几只圆肚细颈的烧瓶和若干种子,擦掉显微镜上的灰尘,开始做他的实验。

他几只瓶子里装进几种不同的种子,再把清水灌进去。他把一部分瓶子的瓶口用火熔合封死,另一部分瓶子的瓶口只用木塞塞住。然后把其中的几个瓶子(包括封口的和用木塞塞口的)加热了几分钟,而把同样的几个瓶子放在开水里整整煮了1个多小时。

天已经开始蒙蒙亮了,他疲倦得连眼睛都睁不开了。等他慢慢地从热气腾腾的锅里捞出最后几只瓶子,小心翼翼地放在一边时他才觉得肚子不好受,便走出实验室开始用餐。

几天后,斯巴兰扎尼回到了实验室。他拿起几只煮过1个多小时的瓶子,一个一个敲开瓶颈,取出几滴汤汁,放在显微镜下进行观察。他看了又看,找了又找,结果什么也没看到,没有变化;又拿起几只煮过几分钟的瓶子,照样敲开瓶颈,取出几滴汁液放在显微镜下。“这是什么?”他兴奋地喊起来了,在透镜的灰色视野里,他看到了好些地方有小动物在蹦跳游戏。斯巴兰扎尼喃喃自语:“这些瓶子的口是熔合的,没有东西能从外边进去,可是怎么会有小动物呢?说明这些小东西能经得起几分钟的热力。”

他又走到几只只用木塞塞口的瓶子前,拔掉木塞,取出几滴汤汁在显微镜下观察,他兴奋得喊了起来。原来凡是只用木塞塞住瓶口的瓶子,里面的汤汁都充满了小动物,连煮过1个多小时的瓶子也不例外。

斯巴兰扎尼并未想道,1768年的这一天,不仅是他的伟大发现的日子,对于全世界也是一个伟大的日子。他只晓得自己弄懂了一个道理:“小动物是从空气中进入尼达姆的瓶子里的,而且有些小动物经得起沸水的温度,必须煮沸1小时左右,才能致他们于死地。”

于是,斯巴兰扎尼把自己的这个实验成果写成了一篇出色的论文发表在学术杂志上,引起了科学界巨大的反响。尼达姆错了吗?学术界的人们开始议论纷纷。

这些议论传到了尼达姆的耳边,他感到非常丢面子。为了保全“面子”。他立即跑到巴黎去讲述他的“羊肉汁试验”,并且在巴黎结交上了著名的科学家布丰伯爵。他俩在粗粗地做了实验以后,继续坚持尼达姆的错误论点。他们说:“是一种叫做‘生长力’的东西使羊肉汁即使加热以后还能生长出‘小动物’来。正是靠这个‘生长力’,亚当的肋骨才能长成夏娃。”他们还写信给斯巴兰扎尼说:“你的实验是有漏洞的。因为你把瓶子加热了一个小时,而这酷热,削弱了并且因而损伤了‘生长力’,使它们再也生不出小动物来了。”

真正的科学家得要用事实说话。面对他们的唇枪舌剑,斯巴兰扎尼沉默不语,又开始了测试生长力的实验。

这回,斯巴兰扎尼用清水调制好各种各样的种子汤汁,分别将它们装进各种不同的瓶子中,然后把这些瓶子分成三组:第一组煮几分钟;第二组煮半小时;第三组煮一小时。照尼达姆的做法,用木塞塞住瓶口。可是,几天过后,他走进实验室,将三组瓶中的汤汁分别用显微镜进行检查,结果发现煮了1小时的瓶子里,活着的“小动物”最多。

斯巴兰扎尼终于胜利了,他向全世界宣告:一切生物都有母体:苍蝇繁殖苍蝇,蜜蜂繁殖蜜蜂,细菌只能由细菌繁殖出来。

斯巴兰扎尼最终以事实推翻了尼达姆错误的有关“生长力”的论点,从此名震欧洲学术界,成了当时微生物学界首屈一指的科学家。德国腓特烈大帝德国腓特烈大帝亲自致信于他,任命他为柏林科学院成员。奥地利女皇玛丽亚·特利莎聘请他担任隆巴迪的帕维亚大学的教授,并且派来声势煊赫的代表团,捧着皇封御书,恳请斯巴兰扎尼重振这所名存实亡的大学。斯巴兰扎尼慨然应允担任该大学的博物学教授,并兼任帕维亚自然博物馆馆长。

在帕维亚大学,斯巴兰扎尼继续着他的微生物学研究,他开始考虑微生物繁殖方式的问题。他写信给他的朋友却尼特说:“当你看到任何动物两个个体结合时,你是否想到它们正在繁衍后代?”

后来,却尼特把斯巴兰扎尼的对于小动物繁殖之道的疑问,告诉了自己的友人德·索热尔。索热尔用显微镜仔细观察了微生物的繁殖习性后,写出了一篇论文。他在论文中说:“当你看到两个‘小动物’连在一起的时候,它们往往并不是结合起来生育的。恰好相反,这些成对的小东西只不过是一只老动物正在分成两部分,分成了两只新的小动物。这是微生物繁殖的唯一方法,它们是不懂得什么叫结婚的。”

然而这种观点在当时却被看作是错误的。对此,英国的埃利斯曾撰写过一篇论文,说“小动物”有时候可以分裂为二,这并不能说明它们在繁殖。这只不过是一只“小动物”在水里急速游泳时,对另一只小动物拦腰撞击,把它撞成了两半。

如何证实“小动物”们的繁殖方式是一分为二呢?斯巴兰扎尼大胆地进行了这个试验。他分离出单个的“小动物”进行观察。结果,在显微镜下他真的看到了“小动物”一分为二的繁殖方式。

开始他还不敢相信自己的眼睛,于是,斯巴兰扎尼又重复试验了一二十次。每次都是看到单个的杆棒状的“小动物”中央部分逐渐变细。最后,它的两部分仅由细蛛丝的一线联系在一起,而粗壮的两半,在拼命扭动,并且突然间一分为二,分成两只形状相同的“小动物”。更奇妙的是,几分钟后,这两只刚刚分裂形成的“小动物”又开始分裂了。原来的一只很快就变成了四只、八只……

这一实验有力地证明了微生物是用一分为二的方法进行繁殖的,大大推动了微生物学的发展。

1799年,斯巴兰扎尼,这位为微生物学奋斗一生的伟大科学家,与世长辞了。他生前就知道自己的膀胱有病,所以他在弥留之迹留下了那令人难忘的遗嘱:“我死后,你们把我的膀胱解剖出来吧,也许会获得关于膀胱病的新发现呢。”这个遗物——膀胱,至今还保存在奥地利的一家博物馆里。

【知识链接】

细菌

细菌最主要的繁殖方式是二分裂,二分裂就是指在细菌细胞生长到一定阶段时,突然一分为二,由一个细胞变成两个子细胞的繁殖方式。细菌二分裂时,细胞中的遗传物质,即DNA先进行复制,然后在细胞的中央形成横隔壁,最后子细胞分裂,每个子细胞都获得一份DNA分子。

在少数细菌中,还存在着其他的繁殖方式,如不等二分裂、出芽繁殖、三分裂和多分裂等。不等二分裂是二分裂的一种变体形式,柄细菌的繁殖就是一个典型的例子。柄细菌的形态很有趣,它仅在一端生出一根鞭毛(细菌的运动“器官”)。繁殖前,在生鞭毛的一端长出一个柄,此时,鞭毛就消失了,之后,细胞伸长,在细胞的另一端长出一根鞭毛。细胞分裂后,会形成形态不同的两个子细胞,一个有柄但无鞭毛,另一个只有鞭毛却无柄。有鞭毛的细胞生长到一定阶段,又开始上述的不等二分裂繁殖过程。

把细菌放在固体培养基上生长、繁殖时,大量细胞以其母细胞为中心,聚集在一起形成一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群,生物学上称之为菌落,许多菌落连成一片时,则称之为菌苔。菌落可作为菌种鉴定和判断菌种纯度的重要依据。