书城童书青少年不可不知的世界科技史
12057900000021

第21章 生物和医药学的发展(3)

他的“宠物”也不辜负他的厚爱。摩尔根在它们身上找到了染色体上的基因,这也就是孟德尔所说的遗传单位。

1928年,摩尔根总结他20余年研究果蝇的成果,写出了遗传学名著《基因论》。在书中,他叙述了基因学说的内容。基因学说的创立,吹响了向分子遗传学进军的号角。

弗莱明发现青霉素弗莱明(1881~1955)弗莱明,英国细菌学家,出身于苏格兰埃尔郡达尔维尔附近一个农庄主家庭。

他13岁随兄(开业医师)去伦敦,在伦敦运输事务所工作了几年,后入伦敦大学圣玛丽医学院学习。1906年他获医学学士学位,曾获欧洲及美国近20所大学的名誉博士学位。

弗莱明在研究细菌学方面取得了重大成就,他发现了医疗上有重要意义的抗菌素——青霉素。1922年,从植物和动物的分泌液(如鼻分泌液)中发现了一种能杀死某些细菌的物质,称为“溶菌酶”。

1928年,弗莱明发现在培养葡萄球菌的器皿中,被霉菌污染的培养基周围无葡萄球菌溶菌,说明这种霉菌能分泌某种杀灭葡萄球菌或防止其生长的物质,称为青霉素。约15年后,英国病理学家霍华德·弗洛里和德国化学家钱恩进一步肯定其治疗价值,成功研制出青霉素化学制剂。1945年,弗莱明、霍华德·弗洛里和钱恩3人共获诺贝尔生理学和医学奖。青霉素的发现

葡萄球菌是一种分布最广、对人类健康威胁最大的病原菌。人受伤后伤口化脓就是因为它在作怪。可当时,人们对它没有什么好的对付办法。

在很长的一段时间里,弗莱明致力于葡萄球菌的研究。在他的实验室里,几十个细菌培养皿里都培养着葡萄球菌。弗莱明将各种药物分别加入培养皿中,以便筛选出对葡萄球菌有抑制作用的药物。可是,很多种的药物都不是葡萄球菌的对手。最终实验一次次地失败了。

1928年,弗莱明偶然地发现了青霉素1928年的一天,弗莱明与往常一样,一到实验室,便观察培养皿里的葡萄球菌的生长情况。他发现一只培养皿里长出了一团青绿色的霉。显然,这是某种天然霉菌落进去造成的。这使他感到懊丧,因为这意味着培养皿里的培养基没有用了。弗莱明正想把这只被感染的培养基倒掉时,却惊奇地发现青霉的周围呈现出一片清澈。凭着多年从事细菌研究的经验,弗莱明立刻意识到,这是葡萄球菌被杀死的迹象。

为了证实自己的判断,弗莱明用吸管从培养皿中吸取一滴溶液,涂在干净的玻璃上,然后放在高倍显微镜下观察。结果,在显微镜下竟然没有看到一个葡萄球菌,这让弗莱明非常高兴。

这青霉为什么有这样大的能耐呢?

弗莱明将青霉接种到其他培养皿培养。他将蘸溶有伤寒菌或大肠杆菌等的水溶液分别放在青霉的培养基上,结果这几种病菌生长得很好。这说明青霉没有抑制这几种病菌生长的作用。而将带有葡萄球菌、白喉菌和炭疽菌的水溶液分别放在青霉培养基上,则这些细菌全部被杀死。

弗莱明又将生长着青霉的培养液稀释800倍,可稀释液仍有良好的杀菌作用。由此,弗莱明断定青霉菌会分泌出一种杀死葡萄球菌的物质。这种物质要是能用在人的身上,那该多好啊!

弗莱明将青霉的培养液注射到老鼠的体内,结果老鼠安然无恙。这说明青霉分泌物没有毒性。弗莱明高兴得差点跳起来。青霉分泌物对葡萄球菌灭杀效果好,而且没有毒性,这不是自己梦寐以求的杀菌药物吗?他想应该可以在人的身上试一试。

试验结果正如他的预料,青霉分泌物的确有奇效,而且对人的身体没有副作用。

不久,弗莱明将这一发现写成论文,于1929年6月发表在《实验病理学》杂志上。他将青霉的分泌物称为“青霉素”。

弗莱明的论文并没有得到学术界的关注,而他本人由于不具备提取青霉素的条件,也只好停止这项研究。

第二次世界大战开始后,英国病理学家霍华德·弗洛里和德国化学家钱恩在查阅文献时,发现了弗莱明的论文。他们决心将弗莱明的研究继续进行下去。这在科学史上,被称为是“青霉素的第二次发现”。终于,青霉素开始大批量地生产了。

在第二次世界大战期间以及此后,青霉素不知挽救了多少人的生命。因此,它被誉为第二次世界大战时期的“三大发明”之一。

巴甫洛夫发现条件反射巴甫洛夫(1849~1936)巴甫洛夫,苏联生理学家,出生于梁赞。

巴甫洛夫青年时具有丰富的想象力,细心观察各种昆虫的生活习性。1875年他毕业于彼得堡大学,获金质奖章。

巴甫洛夫的科学研究大致分为三个时期,属三个领域,即心脏生理、消化生理和高级神经活动生理。巴甫洛夫在大学期间开始研究血液循环,开辟了生理学新分支神经营养学;发现温血动物心脏有特殊营养性神经,能使心跳增强或减弱。

在研究消化腺的过程中,巴甫洛夫创造了多种外科手术,改进实验方法,以慢性实验代替急性实验,长期观察整体动物的正常生理过程,建立现代胃生理学。他发现动物进食时,食物还未入胃,胃即开始分泌胃液。他为了证明这个结论,他对狗进行了“假饲”实验,被誉为19世纪最有贡献的实验,1904年获诺贝尔生理学和医学奖。

巴甫洛夫研究结果表明,大脑和高级神经活动由双重条件反射形成。他指出“意识”、“精神活动”是大脑这个“物质肌肉”活动的产物,同样需要消耗能量。这一结论致命地打击了唯心主义心理学,为创立科学唯物主义心理学奠定了基础。

巴甫洛夫晚年转向研究精神病学,他提出两个信号系统学说。巴甫洛夫的第二信号系统学说揭示出人类特有的思维生理基础,对马克思主义认识论有重大意义。收服凶恶的大狼狗

有一天,邻居家的大狼狗拴在了门前的大树底下,小巴甫洛夫和一伙孩子正好从这里经过,听到孩子们的声音,大狼狗便汪汪大叫起来,孩子们看见那条平时凶恶的大狼狗,都吓得扭头就跑。而小巴甫洛夫却一点也不害怕,他走到这条大狼狗的身边。

“孩子,离远点,小心它咬着你。”邻居警告他说。

“您为什么不把狗的铁链子给解下来呢?”巴甫洛夫问道。

“这条狼狗很凶,我怕它咬着你们这些整天来森林里玩的孩子。”

“如果你把它的铁链子给解掉以后,我想它就不会再这么凶了。”

小巴甫洛夫一边说着,一边走到了这条大狼狗的身边。十分奇怪的是,小巴甫洛夫离那条大狼狗越近,那条大狼狗就越不叫唤了,并且还十分友好地摇摇尾巴。小巴甫洛夫同情地把那条大狼狗的铁链给解了下来,然后摸了摸大狼狗的头,大狼狗听话地围着小巴甫洛夫转了两圈,便跑到主人的身边去了。

“嘿,你这小子还真有两下子。”

“这没什么,只因为我熟悉狗的习性。”

条件反射的实验

在研究人体的生理实验时,如何才能通过体表,观察到内脏器官的活动呢?

一次偶发的事件,让巴甫洛夫受到了启发。有个猎人因为枪支走火,子弹射进了自己的肚子里。医生救回了猎人的性命,但是伤口却长期不能愈合,只好用消毒纱布盖着腹部,留下了一个通向胃部的小洞(医学上称做“瘘管”)。透过这个瘘管,医生可以清楚地观察到猎人的胃的活动情况。

为什么不通过瘘管来观察动物的器官的活动情况呢?

巴甫洛夫从此开始了生理学发展史上最有意义的实验。

首先,他找来一只用于实验的狗,然后,将狗的胃切开,做了一个通向体外的胃瘘管。接着,又在狗的脖子上开一个口子,将食管切断,然后把两个断头都接到体外。

巴甫洛夫在实验中实验开始了,饥饿的狗像往常一样狼吞虎咽起来,可是这次咽下去的食物半路上却从食管切口掉了出来,又落回到摆在狗面前的食盘里。狗不停地吃着、吞着,可胃却始终空空如也。

这时,有趣的现象发生了,食物虽然没有进入这只带有瘘管的狗的胃里,但是,狗的嘴巴一动,一开始咀嚼食物,胃就开始分泌胃液。由于胃里没有杂物,胃部的瘘管中就一滴滴地滴下透明纯净的胃液,胃液流入了预先备好的试管内。

这个被称为“假饲”的实验结果显示,食物虽然没有到胃里,但胃已开始分泌胃液。这说明胃液的分泌是大脑通过神经所下的命令,而不是食物直接刺激胃的原因。

揭开面纱,巴甫洛夫发现,原来,大脑是指挥全身各器官的“司令部”,它控制、支配着胃的消化活动。于是,巴甫洛夫又瞄准了下一个目标,研究大脑的活动规律,认识人体的“司令部”。

为了更加方便观察、研究狗的神经活动,巴甫洛夫在狗的面颊上切开一个小口,用导管将唾液腺分泌的唾液引到体外,流到挂在面颊上的漏斗中,再滴入试验用的量杯里。

这样,另一个更富于科学创新的实验就要开始了。

在给狗喂食之前,巴甫洛夫先打开电灯。因为灯光与食物没有任何联系,狗根本不理会,也没有唾液流出来。开灯后立即给狗喂食,狗的唾液就流了出来。

以后,在相当长的一段时间里,给狗喂食时,总是伴随着打开电灯的动作。经过多次重复动作之后,一个奇特的实验现象出现了,只要灯光一亮,即使不喂食物,狗也会流出口水。由此可见,灯光已经和食物一样,成为固定的信号,出现在狗的大脑中。因此狗一见灯光,就做出消化食物的反应,从而流出唾液。

这就是巴甫洛夫发现的“条件反射”实验现象。