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邮说医学史123:锁定结核病元凶——科赫(下)

邮说医学史123:

锁定结核病元凶——科赫(下)

 09 发现结核杆菌

由于细菌个体太小,而且大多透明无色,所以即使采用当时最好的显微镜,也不能很清晰地观察到它们的形状,所以科赫一直想给细菌染上鲜艳的色彩,以便能够很容易地辨认它们。

自1877年起,科赫开始将工业染料亚尼林转用于细菌染色。他将含有细菌的滴液标本涂抹于载玻片上,待涂片干燥、细菌固定后,加上染料进行染色,然后用火焰给玻片加温,以促使细菌着色。 

1881年8月,第一届国际医学会议在英国伦敦召开,这时科赫已是德国卫生署的成员了,他以德国代表团的身份参加了这次会议。由于面临的严峻形势,这次会议讨论了被称为“白色瘟疫”的严重传染病——肺结核。

当时,肺结核对人类的危害非常大,死亡率极高,一度引起白色恐慌。这次国际医学会议令科赫高度关注肺结核,并挺身而出,毅然担起了研究肺结核的重任。

为了获取实验样本,他费尽心机在柏林各医院收集肺结核死者的病体组织,并用显微镜进行仔细观察。在很长时间内,他根本找不到结核菌,但他把病肺磨碎后注射于老鼠和兔子身上,却让它们感染了肺结核。反复试验使他意识到结核菌很可能是透明的,必须给它染色才能观察到。

于是,科赫的实验室变成了储存各种染料的库房,桌子上、柜子里到处都堆满了五颜六色的瓶子,他尝试用各种染料给标本一一染色,棕色的、绿色的、紫色的……他的双手给弄得像个染匠似的花花绿绿,手上的皮肤则因反复在二氯化汞杀菌液中浸泡而变得晦涩起皱。

试过了几十种染料,做了一次次染色试验,并不断改进染色方法,结核菌仍然没有留下清晰的痕迹。这时,科赫想到了精于染色的埃尔利希,得知他也正在对此进行研究,非常期待。果然,埃尔利希不负众望,首创了可以使一些透明杆菌染色的抗酸染色法。于是,科赫借助于抗酸染色法,重新对标本进行染色。

第271号抗酸染色样品中,科赫终于发现了染上颜色呈细棒状的细菌——结核杆菌,凶恶的疫魔终于原形毕露了。这是1882年的一个重大成果,其后,这种抗酸染色方法经过改进后,长时间为微生物学家们所沿用。

中国(1982):科赫发现结核杆菌100周年

10 发明固体培养基

研究细菌首先必须方便地取得细菌标本,但是如何才能大量分离出单一纯种的细菌,这在当时又是一个难题。科赫知道,细菌的生长繁殖必须要有充分的养料和适合的条件,当时人工培养细菌所用的营养物质(即细菌培养基)都是液状物,科赫根据不同种类细菌的嗜好,特地调制了各种美味的肉汤,让细菌在肉汤里充分吸取养料,又快又好地生长繁殖。

可是,这样生长起来的细菌总是多种多样的,有的球形,有的棒形,有的弯曲,互相混合在一起,很难分离。

“肉汤是液状物,各种细菌在里面可以自由游动,所以就混杂在一起了。”科赫沉思着,在房间里来回踱步。

“如果让细菌在固体物质上繁殖呢?这样一来它们就不能自由游动,就可以各自固定在一个地方生长繁殖而不相互混杂了。”想到这里,科赫看见了希望。

“可是,用什么做细菌培养基才可以既使细菌得到肉汤那样的营养,又能使细菌在固体上不相混杂呢?”

科赫为此绞尽了脑汁,日思夜想,常常连妻子放在桌上的饭也忘了吃。

一天,他在屋里踱步时,随意将眼光停留在桌上的食物上。突然,他死死盯住了那碗肉汤。肉汤在桌子上放的时间长了,此刻已经结成了胶冻状。

“嗯,肉汤凉了就会凝结成冻,这是由于肉汤内含有胶质的缘故。胶质越丰富,就凝冻得越结实。我何不试一试用动物明胶来做培养基呢?”

刹那间,灵感在科赫的脑海里闪烁。

他兴奋得跳了起来,立即找来一些动物明胶,加上少量水把它们加热融化,再往里加进一些牛肉汤以增加营养,然后把这些混合液倒进几个大盘子中。很快,混合液就凝固成了胶冻状平板。

科赫用一根曾在细菌混合液中浸过的金属丝在胶冻状平板表面划下一道道浅痕,果然,每一种细菌只固定在与胶冻接触的最初那一点上,同时又只吸取这一处的营养,生长繁殖了起来。小堆小堆的细菌在胶冻状平板上生长着,有的光滑洁白,有的却似金黄色的小茸球。这些菌落是从一个细菌繁殖起来的细菌团,而一堆菌团中就只是单一纯种的细菌。

就这样,科赫发明了使用固体培养基的细菌纯培养法,对当时细菌的研究起到了巨大的促进作用。后来,他在运用这一发明培养结核杆菌时又遇到了很大的困难,结核杆菌在各种肉汤胶冻里总不能生长。经过多次实验,他又发明了著名的血清培养基。

莫桑比克(1982):科赫发现结核杆菌100周年

11 科赫原则

科赫用血清培养基对结核杆菌进行培养,成功获得了人工培养出的结核杆菌。现在,他要证明结核杆菌就是结核病的病原菌,经过仔细分析之后,他认为对结核病原菌的研究必须遵循以下四项原则:

首先,引起某种特定疾病的病原微生物必须在这种疾病的所有病例中查见,而在健康人中不存在;其次,必须能将这种特殊的微生物进行体外分离培养得到纯种;第三,给健康的易感动物接种这种纯种微生物,能发生同样的疾病;第四,从人工感染的实验动物体内仍可分离培养出这种特定微生物的纯种。

这四项原则,就是著名的“科赫原则”,在今天的细菌学研究中,仍然是必须遵循的原则。不过,在实际运用中有时也存在一些例外情况,如后来的研究发现有些明显的健康人也可以是带菌或者带病毒者,有的病原微生物迄今尚未能够在体外人工培养出来。

而今,按照科赫给自己制定的科研原则,前面两项工作都已经完成了,现在要做的是验证后面两条原则。他将结核杆菌制成悬液注射到兔子、豚鼠、狗、猫、小鸡、鸽子、猴子等实验动物体内,它们都因此感染了结核病。紧接着,他又从人工感染结核病的实验动物体内分离、培养出了这种特定微生物的纯种。

科赫以他的实验结果,科学地证明了结核杆菌就是结核病的病原菌。然而,要征服结核病,还必须弄清楚一个重要环节,即在自然条件下结核病的传播途径。当时,一切明显的证据都已表明人类的肺结核主要是通过呼吸道传染的。科赫决心用动物实验来证明这一点。

科赫的这项举动,其实是十分危险的。他要用人工方法把结核杆菌弥散到空气之中,如果稍有不慎自己就有可能被感染,后果不堪设想。但是为了战胜“白色瘟疫”,造福全人类,他早已将自己的生死置之度外了。

他特制了一只大箱子,把它放在花园里。箱内装有一个喷嘴,连接上一根通出箱子外的管子,这根管子一直通到他的实验室里。然后,他把几只兔子、老鼠和豚鼠放进箱子里。一连几天,他每天花半小时通过喷嘴用手动风箱把含有结核杆菌的尘雾喷进箱子里,使箱子内的动物生活在结核杆菌弥漫的尘雾之中。

10天后,3只兔子首先出现了呼吸困难;25天后,豚鼠也发病了。最后,这些实验动物开始消瘦,然后一只接一只地死去了。科赫通过箱子上的一个小窗口观察到这一切,他冒着危险从箱子里取出那些死去的动物进行解剖、实验,证实这些动物都是因为感染结核杆菌而致死。

至此,所有进行过的实验都取得了完美的结果,一项伟大的发现终于问世了。1882年3月24日,在德国柏林举行的世界生理学大会上,科赫宣读了发现结核杆菌的论文,立即引起了医学界的轰动,人类战胜结核病的曙光已经出现了。

刚果(1982):科赫发现结核杆菌100周年

12 荣获诺奖

炭疽杆菌和结核杆菌的发现,让医学界认清了炭疽病和结核病的发病原因和致病机理,使预防、治疗和消灭这两种危害极大的传染病成为可能。同时,这一发现也在人类医学史上首次证明了微生物是一些疾病的致病原因。就这样,微生物学独立成了一门全新的学科,一个崭新的医学时代就此来临。

1883年,科赫在印度发现了霍乱的病原菌霍乱弧菌及其经过水、食物、衣物等用品的传播途径,并找到了控制办法。1885年,他被任命为柏林大学传染病研究所所长。1890年,他研究出结核菌素,并将它应用于结核病的诊断。1891年到1899年间,他还到埃及、南非、印度等地研究了昏睡病、鼠疫、疟疾、回归热、锥虫病等,取得了许多新的重大发现。

1905年10月,经瑞典斯德哥尔摩卡罗琳医学院教授会议推荐,决定将本年度诺贝尔生理学或医学奖授予科赫,以表彰他在结核病方面所做的杰出工作。11月,他收到了来自瑞典的获奖通知书,上面写道:

瑞典斯德哥尔摩卡罗琳医学院诺贝尔奖委员会荣幸地通知阁下:诺贝尔奖委员会授予罗伯特·科赫先生1905年诺贝尔生理学或医学奖……值此,委员会向您致敬,并真诚地祝贺您荣获本届诺贝尔生理学或医学奖。

主席  莫诺

这是国际学术界授予科赫的最高奖赏!颁奖仪式上,斯德哥尔摩卡罗琳医学院院长对科赫作了史无前例的最高评价,称他为“当代细菌学研究的先驱者中的泰斗”。

紧接着,院长充满感恩和激情地说:“在科学史上很少出现像科赫这样的研究者,能够如此敏锐地预先领悟到一个新的未开拓的研究领域;很少有人像科赫那样,在这样的领域里工作而作出如此辉煌的成就。由于一个人的活动得出如此众多的、对人类具有如此重大意义的发现,正如科赫那样,在科学史上是很少见的。”

如此褒奖之后,院长言犹未尽,再次在这个庄严的时刻对科赫说:“在历史上,靠一个人自己的力量,像您所做的那样,做出如此多的根本性的、开拓性的发现,是极其罕见的。”

科赫平静地领了奖,他没有说一些感谢之类的话,而是借此机会用德语作了题为“当前防治肺结核的情况”的演讲。他在演讲中说:

结核病的感染无非有两种可能,第一种可能性是来自结核病人的结核杆菌的感染;第二种可能性是通过结核牛的奶和肉的结核杆菌的感染……我们可以置第二种可能性于不顾,或者把这种可能性看得很小,因为人结核病与牛结核病是彼此不同的,而牛结核病史不能传给人的。因此,在防治结核病方面,只有来自人体的结核杆菌才是重要的。

科赫简短的发言赢得了不息的掌声。

此后,他继续致力于传染病的防治研究,出征异国考察研究热带传染性疾病。1908年,他乘在华盛顿出席国际结核病代表大会之际,又作了题为《人和牛的结核病之间的关系》的报告。

1910年5月27日傍晚,科赫在德国巴登的寓所里安详地走完了自己的人生,享年67岁,他的骨灰被安葬在柏林大学传染病研究所内,他与自己造福于人类的伟大发现一起化作了永恒。根据遗嘱,人们没有为他举行大型的追悼会,但依然有很多人自发地前来研究所悼念这位医学巨匠。

马尔代夫(2001):诺奖百年,1905年诺贝尔生理学或医学奖获得者科赫

13 风范长存

科赫是一位心灵站立着的、有良知的、拥有丰盈生命的微生物学家,他的内心深处蕴满了对人类健康的无限牵挂。他时刻牢记自己拯救生命的人生目标,一生为之不懈努力。他的研究成果对人类健康的贡献是巨大的,他为研究病原微生物所制定的“科赫原则”,使十九世纪七十年代至二十世纪二十年代成了发现病原菌的黄金时代。他所创立的微生物方法学一直沿用至今,为微生物学作为生命科学的一门独立的分支科学奠定了基础。他的发现拯救了无数人,他也因此赢得了世人的尊敬。

科赫为人类的健康付出了自己的全部智慧,他所取得的每一项成绩,都源于他心系人类健康、为科学无私献身的高尚品德。德国的教育家们曾分析过科赫能在工作中取得如此伟大成就的原因,发现他具有许多优良的品格。他从小爱好学习,做事脚踏实地,责任心强,一生孜孜不倦,永不放弃,所以他知识渊博,成绩突出。他信念坚定,工作态度严谨,做事一丝不苟,具有克服困难的超强勇气和持之以恒的绵长毅力。

作为一名德国人,科赫有着典型的德国学者的特性,工作态度严谨,办事一丝不苟。他对问题有高度的理解力,具有解决问题的创造力。他非常注重自己的研究,特别关注病人的感受,对周围的环境则不太在乎。别人批评他时他很少辩解,而是用实际行动来回敬;别人赞扬他时他则十分谦虚,常说“我只是在做自己喜欢的事,如果有一些成绩的话,那是因为我站在无数医学前辈的肩膀上……”

科赫,一个心存大爱,为了人类健康而不懈奋进、忘我追求的人,他用自己有限的人生,在医学科学领域不懈地探索,发现了一个又一个病原体,战胜了一个又一个可怕的疾病,为保障人类健康做出了不朽的贡献。他是“瘟疫的克星”,世界各地哪里有传染病,哪里就有他的身影。他那神奇而辉煌的一生,熠熠生辉的成就和功绩,让我们无限敬仰;他那心系人类安康的情怀,无私奉献自己的精神,更值得我们效仿与学习。

圣多美和普林西比(1982):科赫发现结核杆菌100周年

作者:王平,南京医科大学医学史研究中心客座教授,中华医学集邮研究会副会长。

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