【科友召集】
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大家好，我们继续讲医学大神科赫的故事，我们今天要讲的是结核病和科赫法则。
在古代结核病的杀伤力不亚于瘟疫。而人如果患上结核病，体内会出现一个又一个灰白色团块，所以这病被欧洲人称为白色瘟疫。这瘟疫延续了上百年都没有缓解的趋势，最严重的时候，欧洲一些地区每三个人就有一个死于结核病，其中包括不少知名人物，比如济慈、契诃夫、肖邦、奥威尔、卡夫卡等等。那时候人们不知道结核病是细菌感染，只知道一旦患上结核病就只有等死。如果有人被诊断是结核病，后来却痊愈了，那么医生们首先想到的会是诊断错误：他本来得的就不是结核病。关于结核病的病因，古代欧洲人认为是人的器官原生质出现多个异常管道，造成人体组织“渐进式坏死”，医生的职责就是要堵上这些管道。
这些管道本来就是冥想的产物，所谓堵塞技术也只能在想象中发力。后来病理解剖学出现，没人能证实这种管道的存在，这学说也就式微了。
1839 年，德国医生舍恩莱茵（Johann Lukas Schonlein）发现死于结核病的人，体内能找到特征性的灰白色小结节，建议把这个病叫结核病。这对于病因学和治疗学都没有具体帮助，但从病象描述来说很准确，所以现在大家还保留着这个诊断名称。到十九世纪，大多数医学专家，包括大腕菲尔绍在内，都认为结核病是一种遗传病。他们的根据是，如果父亲有结核，子女往往就有。但也不是所有人都这么看，这对结核病传染学说是个很有力的证据，不过还不足以说服菲尔绍这样的保守派权威。保守派认为，魏西敏这么做，是用牛的毒素促发了兔子本来就有的遗传疾病。科赫的伯乐之一、病理学家科恩海姆，早年也感觉微生物能让人生病。1868 年，他重复魏西敏的实验，得到相同结果。他从结核病人病灶采集样本，再接种到兔子眼睛里。一段时间之后，兔子出现结核病的耗竭症状，不久之后死亡。但他用显微镜检查兔子尸体里的结核团块，却找不到什么特殊的细菌，这就没法下结论。不过他还是坚信很快会找到这种特殊细菌。确实有很多人在做这种努力。结核病危害严重，谁能在这个课题上有突破，对个人、对国家都是莫大荣耀，所以从 1877 年到 1881 年，先后有不少人号称找到了这种细菌。从当时的显微技术看，从研究方法看，他们很可能真的看到过结核杆菌，但对这种杆菌的外形描述都很模糊，显然是因为染色不够清晰。而且，这些人都没能证明这种杆菌和结核病有因果关系（而不是并发关系），所以还是不能说服人。科赫根据炭疽杆菌研究的心得，加上前辈的实验，内心认定结核病是微生物引起的，大家观察不到，并不能说明它不存在，而是需要找到更好的办法，比如更有效的染色技术。他从已经成功的先例入手，用老师科恩海姆的方法给豚鼠和兔子接种结核病，确实都能让实验动物患病，症状完全符合结核病的表现，死亡之后体内也都能看到结核病灶结核团。可是，跟科恩海姆一样，他用显微镜观察这些病灶里的组织，却找不到细菌。他猜想，这是因为结核菌很小，又或许是现有的染色方法不能有效染色。病菌小，就必须用更好的显微镜，可是，即使用了柏林最好的显微镜，还是找不到什么特殊病菌，那就必须改进染色方法。现有的染色剂大家都试过了，这些染色不能解决问题，那就找新的。他天天尝试不同的颜料。一开始，因为把玩各种颜料，他的手指头变得五颜六色。再过一段时间，手指头变成了黑色，这是因为，他是跟白色瘟疫打交道，不敢掉以轻心，每次给样本染色之后，都要把手指头放到氯化汞里消毒，时间一长，手指头就变黑了。也不知到底试了多少种颜料，有一天，科赫用一种叫亚甲蓝的染料跟浓缩酒精混合，加入百分之十浓度的钾盐，用这种染料给结核病灶样本染色之后放置一天，再加入一种棕色染料。这么染色之后，他在镜头下隐约看到一点小东西，但还是不够清晰。他继续调整各种变量，包括染色剂的浓度、给标本染色的时机、浸泡的时间长短等等。改换二百七十一种配方之后，终于在镜头下看到一种从来没见过的细菌，也是呈杆状，但有点弯曲，比炭疽杆菌短，粗细还不到炭疽杆菌的一半。结核杆菌
炭疽杆菌
他观察的是豚鼠结核病灶的样本。接下来，他需要看人的病灶是不是也有这种病菌。
结核病人不难找到，当时医院里几乎每天都有人死于结核病。他到医院一问，刚好就有一个矿工死于结核病，尸体已经送到病理室做解剖。他直接到病理室，从尸体肺部病灶里取到样本，带回来用亚甲蓝染色，果然看到了那种小而有点弯曲的杆菌。一例阳性不足为凭，他继续到各个医院的病理解剖室和停尸房找样本。只要是死于结核病的，他就要解剖尸体，从那些奶酪样的灰色团块里取出标本，带回去检查。后来政府索性下达命令，柏林所有医院，只要有死于结核病的，必须主动提取病灶标本，送给科赫做检查。所有病人的病灶里都能找到那种杆菌，这跟科赫预期的一样。但接下来还需要证明这种杆菌只出现在结核病人体内，却不会出现在健康人体内。这个科赫不会忘记。他做研究可能过于烦琐，但从来没人能说他马虎。他检查了几十个健康人，取样范围涵盖各种不同条件：年龄、性别、体重、居住环境、经济条件……所有健康人的组织里都找不到这种杆菌。动物组织也需要做患病个体和健康个体的对比，可健康动物的样本到哪里找？科赫早就有现成答案：屠宰场。他取到屠宰动物的各种组织样本，放到显微镜下观察。不出所料，健康动物组织里没有这种杆菌。助手加弗齐和楼福勒都说这些证据足够有力了，赶紧发表结果吧。科赫说不行，证据还不够充分。根据我们对细菌的了解，我觉得，要证明这种病菌确实能导致结核病，必须满足这样一些条件：第一，所有患结核病的人或者动物体内都能找到这种病菌，而健康人体内没有这种病菌。这个我已经证实了。
第二，这种病菌能从病灶里分离出来，在培养基里培养存活。这能证明它确实是一种细菌，而不是污染杂质。
第三，培养出纯系的菌株之后，再用它接种给实验动物，应该还能导致结核病。这样我才能肯定，确实就是这种病菌导致结核病，而不是病灶的体液里夹带的什么毒素。
第四，如果用培养出来的纯系病菌能导致结核病，被感染的实验动物体内应该能再次找到这种病菌。
科赫说的这四条要求，就是后来大名鼎鼎的“科赫法则”。虽然后来有些对【科赫法则的发展和校正】，但该法则在十九世纪末让医学界找到了细菌学研究的标准，于是接下来的那几年成为细菌学研究的“黄金时代”。从1879年到1889年，微生物学家鉴别出白喉、肺炎、破伤风、脑膜炎、淋病、链球菌、金黄色葡萄球菌等一大批致病菌。
用加弗齐的话说，那感觉就像是科赫摇动了一棵树，然后看到各种水果如雨点般纷纷坠落。论培养细菌，科赫不是新手，检视各种配方之后，他首先尝试用牛肉汤跟琼脂混合。可是把那些杆菌抹上去之后，它们不肯生长，反复调节了温度和湿度，还是不行。看来牛肉汤并不是结核菌喜欢的食物，还得另找培养基。血液似乎是细菌喜欢去的地方，但血液不透明，影响观察。要不试试血清吧，血液是血清跟红细胞的混合，如果让红细胞凝固成块，剩下的液体就是血清。血清里没了红细胞，但还有其他蛋白成分和电解质，而透明度跟清水差不多。德国的不少食品会用到动物血，比如血肠，所以德国的屠宰场宰杀牲畜之后是保留血液的。科赫到屠宰场讨来牛血清，加热消毒（屠宰场里采集的血清会带有大量杂菌），把琼脂粉放进去，融化后注入一个试管，把试管斜着放在架子上，琼脂凝固之后形成一个平面，这个平面就是很好的培养基。试管斜着放，形成的平面呈椭圆形，面积更大，从试管口往里抹菌种也比较容易操作。科赫先让一只豚鼠感染结核病，这样它的肺里就有大量的杆菌。科赫从这样的肺脏里取样，涂抹到血清培养基上，用豚鼠体温（三十九摄氏度）培养。根据早先培养炭疽杆菌的经验，两个小时后应该可以看到细菌繁殖，但他两个小时后看，没动静。四个小时，八个小时，还是没动静。第二天再看，依旧没动静。第三天，第四天……第十天……连续观察了十四天，还是没有生长，血清培养基表面光可鉴人。第十五天的早晨，科赫起床走到孵化箱旁边，准备把那些试管扔掉，另想办法。抬手刚要扔，隐约觉得其中一支试管的琼脂斜面上似乎多了一个小斑点。斑点很小，高度近视的他根本不能确定到底是不是真的有那么个斑点。好在他有个职业习惯，衣兜里永远带着一个便携放大镜。科赫取出放大镜，把试管拿近，在放大镜下仔细看。不是眼花，抹了标本的那个地方，真的多出一个小斑点，看起来是个菌落。他赶紧把所有试管重新放回孵化箱，继续孵化。接着，一个又一个试管里，都出现了这种小菌落。他等菌落再长大一些，足够采样了，就拿起一个试管，用火焰消毒管口，然后用消了毒的采菌拭子到这个新长出来的菌落里点了一下，涂到玻片上，放到显微镜下观察。他又看到了那些杆菌，跟当初从那个死亡矿工身上找到的杆菌一模一样，数量增加了很多，但特征全都相同，显然就是原初杆菌繁殖出来的后代。现在，四个条件里的第二个也满足了：病人结核病灶里的细菌确实可以分离出来，也可以在培养基里培养出纯系的菌株。一般人可能尝试两三种动物就觉得满意，但对科赫来说，两三种太少。他一口气尝试了四十多种不同的动物模型，猴子、狗、豚鼠、老鼠、猫、鸡、鸽子……所有接种动物都出现结核病，最后死亡。所有死亡动物的体内都有特征性的结核团块，团块里都能找到这种杆菌，所以，第四个条件也满足了。为了从反面也增加证据，他甚至尝试给那些不会感染结核病的动物接种，包括陆龟、麻雀、青蛙、鳗鱼，甚至还有一条金鱼。当然，这些动物都没感染。不是因为病菌不对，而是因为细菌对于生长环境是有选择的，有些动物体内，结核菌就是不能生存。但科赫这些实验能说明：
在加弗齐和楼福勒看来，这已经精密到家，再没什么需要检验的了。目前自己做过的接种都是从皮下注射细菌，可是人感染结核病不是从皮下注射的。绝大多数病人从来没有皮肤破损的历史，从临床观察到的规律看，最大的可能是从呼吸道吸入了病菌，所以，应该尝试从呼吸道给动物接种，制造动物结核病模型。皮下注射，人不需要接触病菌，用消毒的木刺就可以完成接种，然后把器械和手做消毒处理，就可以防止自己被感染。如果用空气传播细菌给动物，空气是四处弥散的，媒介空气里的杆菌如果能进入实验动物的肺里，就同样可能进入操作者的肺里。科赫或许找到了结核病的病原体，但并没找到治疗结核病的方法，往自己身上招呼结核菌，肯定不是个好主意。琢磨了一番，他请木匠做了个大木箱，所有缝隙严格密封，只有一根管子来让空气出入。他把箱子放到自家后院的花园，把一批实验动物关在箱子里，包括豚鼠、兔子等等，然后每天用通风管道往箱子里喷半小时的带菌气体。既然知道培养皿都得培养半个月，他现在就不再着急，每天喷完毒气就接着做别的实验。其实等待时间也没他想象的那么长，十天后，三只兔子开始出现结核病症状。再过一段时间，这三只兔子都死了。豚鼠的抵抗力似乎比兔子强，但二十五天后，也出现了结核病症状，最后死亡。从开始研究到现在，花了六个月时间。这比他研究炭疽病快多了，毕竟现在经验丰富得多，研究条件也好得多。如今的科赫名声已经很响，但他还是不打算直接发表文章。他想先请师长们给鉴定一下结果。如果说炭疽杆菌是第一次确定细菌跟疾病的关系，所以事关紧要，那么这次研究发现的意义并不比那一次小：第一，这是关于人类疾病；
第二，这种疾病，在当时的欧洲人类死因里排行第一。
科赫给他能联系到的所有医学大师发出邀请，请他们来鉴定自己的发现。时间是 1882 年 3 月 24 日晚上，地点是柏林大学卫生研究院，主要鉴定人是柏林生理学会的全体成员。这个学会会员不多，但很权威，审理科研成果非常严厉，许多毛躁的新手做完演示后，当场被盘问得体无完肤，夹着皮包狼狈回家。除了生理学会会员，科赫的两位知遇，科恩和科恩海姆，自然是要来的。科赫的助手楼福勒和加弗齐也到场了。到会旁听的还有贝林、埃尔利希，以及生理学家雷蒙德（Emil Du Bois－Reymond）、科学全才亥姆霍兹（Baron von Hermann Helmholtz）。可以说，与会成员全是能在医学史里写下浓重一笔的人物。还有一个人，科赫内心不想请，但不能不请，就是菲尔绍。科赫心里很清楚，只要自己研究的是细菌致病理论，不管证据有多严谨，菲尔绍都不会接受。可菲尔绍是德国医学界的掌门人，人称“教授们的教授”。结核病的病因鉴定事关重大，漏掉谁都行，绝对不能漏掉他。科赫不是不知道这一点，实际上他早先就写信联系，请菲尔绍指定时间，单独先给他做演示，但菲尔绍傲慢地拒绝了。科赫只好托科恩出面，才勉强把这位大神请到了当天的会场。所有人都到了，大家聚集在研究院一个内部图书馆里，桌上是显微镜和几乎两百份标本。来的人都是各个学派的领袖人物，其中有相信结核是感染的，也有不相信的。菲尔绍坐在首席，似乎是漫不经心地跟身边的人聊天，随口说“最近做研究的人很年轻啊”。科赫还是很紧张。他本性笃实，这是他第一次在首都做演示，在场的都是德国最伟大的医学家，尤其有那位似乎周身带着一股寒气的菲尔绍。他开始介绍背景。还是跟以往一样，他说话没有多余的修饰，就是陈述一个又一个事实，然后给大家演示自己实验的操作过程，最后是展示实验数据。演示结束，他宣布了结论：这些数据证明，结核病的真正原因就是结核杆菌。菲尔绍面无表情地点点头，一个字都没说，站起来离开了会场。科赫有些茫然，不知道该说什么。科恩冲他做了个手势，示意他什么都不用说。然后科赫对剩下的人说，可以开始提问了。不是因为他们跟菲尔绍一样倨傲冷漠，而是觉得没有提问的必要。科赫的数据太完美，根本没任何地方可以质疑。但凡可能挑毛病的地方，他早就已经料到，然后用严密的实验提供了论据。生理学会史上，这是第一次，报告人做完演示后，会员们没有任何争议，全票同意提交的结论。
“那个晚上深深铭刻在我脑子里，是我参加过的最重大的科学事件。”“那天晚上，除了承认科赫做出来一个史诗级别的发现，人们还能说什么呢？”“科赫的报告实在太完美了，每个字，甚至每个字里的一笔一画都完美无缺。”十七天之后，科赫的论文《结核病的病因》发表在《柏林临床周刊》。
讲完科赫的故事，我们再来谈一下著名的科赫法则，我觉得这个法则是对科学思维应用的最佳案例之一，我还记得我第一次知道它时，对我的思维认知造成了很大的影响，可以说，我对中医理论的怀疑就是从了解了科赫法则开始的。我开始意识到玄学以及类比思维，与逻辑加实证的思维有着多么巨大的差异。但是，科赫法则从 1884 年第一次提出到现在，也有发展和校正。第一次校正是人们注意到，一些病菌能感染人，但被感染的人并不一定出现症状，有些人仅仅成为这些病菌的携带者。伤寒玛丽就是最著名的案例。伤寒玛丽全名玛丽·马龙（Mary Mallon），她是伤寒杆菌携带者，但自己没有症状，看起来似乎很健康。她的职业是家庭厨师，就把伤寒杆菌传播到一个又一个雇主家里。病菌之所以会有“健康携带者”现象，是因为它们侵袭人体之后，人体免疫系统会试图反击扑杀。多数时候免疫系统能战胜病菌，少数情况下免疫系统失败，病人就会死亡。而在更罕见的情况下，免疫系统高强度工作几个星期之后，杀死了大部分病菌，但为了防止过于持久的免疫反应伤及主人，免疫系统会停止攻击模式，转入日常维护模式。这种情况下，一部分病菌还停留在体内，与免疫系统形成僵持状态，它们不会死亡，但也不足以导致症状，此时病人就成为病菌携带者。多年之后，人们发现病毒也能让人生病，而病毒能造成更多的无症状携带者。2019 年末发源于武汉的新型冠状病毒肺炎就有这个特点。发现微生物携带者现象之后，科赫就把第一条法则的后半句，也就是“正常人体内没有致病菌”去掉了。再后来人们又发现，科赫法则的另外几条也分别有不同的例外，比如有些细菌无法在培养皿培养，那么科赫第二法则就必须通融。有些致病微生物只感染人类，几乎没有任何动物可以制作感染模型，于是科赫第三法则也须放宽标准。进入二十世纪之后，对微生物的研究越来越深入，人们可以利用更多线索判断一种微生物是不是能造成疾病。那以后，科赫法则就只是提供一个原则思路，具体的判断需要综合细菌学、病理生理学和临床规律等各个方面。尽管后世有这些校正，但这四大法则对于人类的医学事业的重大贡献是不可磨灭的，在今天，依然有种非常重要的意义。在我看来，让每一个普通人都能充分理解科赫法则中散发出来的理性光辉，是传播科学精神的绝佳教材。科赫的贡献是找到了病因，但他并没有找到战胜细菌和病毒的方法。人类该如何阻击细菌和病毒呢？医学有故事，我下期给你讲天纵之才，法国的医学大神巴斯德，让我们来看看他是如何与病魔战斗的。
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