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世界科技发明与发现故事丛书生命奇葩



编 者 的 话


  生命的灿烂在于生命的奇妙,生命的辉煌来自生命的复杂。生命存在于 地球可能不是宇宙间的唯一,但是,至今我们尚未发现第二个存在生命的星 球。
  今天看来如此复杂的生命其实仍出自于最初的单一。混沌初始,茫茫苍 苍,后来由于有了无机小分子相互撞击,有机大分子不断聚合,生命的火花 终于绽放,“鹰击长空,鱼翔浅底,万类霜天竞自由。”蓬蓬勃勃的生命体 从此开始了从低级到高级的“达尔文”式的漫长进化。以后的质变好像更有 意义,一些富有创新精神的生命体从树上跳到了地上,挺直了脊梁,解放了 双手,发展了大脑,聪明的猴终于变成了更为聪明的人。
  人是生命万物之首领,是智慧的载体,是世界精灵,是宇宙之魂。人有 着最精巧的解剖结构,有着最发达的智慧和思维。人会劳动,人能思考,人 有情感,人善创造;人生于自然,能顺应自然,人更会改造自然;人在探索 世界无穷奥秘的同时,把这个世界装点得更富魅力,更为迷人。
  我们赞美生命,我们更加崇敬那些勇于探索生命奥秘的伟人和先哲。今 天,当我们沿着他们的足迹,重温他们那些艰辛的发明发现故事,更会激发 起我们对未来美好生活的憧憬。
在书中我们可以看到,四百多年前的李时珍花费几十年心血写出中药学
巨著《本草纲目》;二百多年前,瑞典的林奈对生物的分类在今天看来仍然 不失严格;荷兰的看门人列文虎克用手工磨出来的玻璃透镜让人们看到了一 个全新的世界;巴斯德和科赫为寻找疾病的元凶费尽了心机;而弗莱明发现 青霉素,使无数个濒临死亡的病人重获新生;孟德尔和摩尔根发现“种瓜得 瓜,种豆得豆”的道理;沃森和克里克则沿着他们自己找到的“双螺旋楼梯” 攀上了生命研究的新高峰。生命运动中最充满神奇色彩的是人的心理活动, 心灵的求索、意识的破译、精神的解析,是一条有着无数艰难充满荆棘的小 路,只有不怕困难、敢于开拓的人才会看到希望的曙光。弗洛伊德就是坚持 在这条小路上勇敢跋涉的战士。
“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”我们敬仰科学家,是因为他们
不畏艰辛,为人类作出了巨大的贡献,但更值得我们去学习和讴歌的是那些 伟大科学家们的精神,也就是锲而不舍和不屈不挠的求索和创新精神。
先哲飘逝,精神长在;生命终结,智慧永恒。
  愿每个读者都更加热爱生命,都能为寻求和探索生命的真谛作出自己的 努力。

编 者
1998 年 3 月于南京




  时代的列车正飞速驶向 21 世纪,世纪之交是中华民族发展的关键时刻, 我们既面临着良好的机遇,又面临着严峻的挑战。毫无疑问,科学技术将成
为 21 世纪推动社会进步的首要力量,而科学技术的发展需要依靠千百万人的 共同努力,更需要造就大批优秀的科技人才。今天十来岁的青少年学生,正 是驾驭 21 世纪时代列车的主人,他们肩负着特殊的历史使命,如何把他们造 就成优秀人才,是我们全社会都面临的一项重大而紧迫的任务。
  回顾人类社会的历史我们不难发现,每一项重大的科学发现和科技发 明,都会推动社会的巨大发展,并给人类带来无尽的收益。18 世纪,蒸汽机 的发明导致了工业革命,使人类由手工劳作步入机械化的时代。19 世纪末, 随着电动机、电灯、电话、电报的问世,人类社会进入电气化时代。从本世
纪 40 年代开始,以电子、信息技术为先导,又引发了以计算机为代表的信息 产业革命。每一次工业革命都极大地推动了社会生产力的发展,同时也使人 们的生产方式和生活方式发生了翻天覆地的变化。回顾和了解科学技术的发 展过程,对我们每个人来说都是一件很有益处的事。
  江泽民同志在 1998 年接见出席中国科学院第九次院士大会和中国工程 学院第四次院士大会部分院士和外籍院士讲话中说:“科学技术的发展,社 会各项事业的进步,都要靠不断创新,而创新就要靠人才,特别要靠年轻的 英才不断涌现出来。”他还强调:“科技界应该编一些介绍世界著名科学家 和各种科学发现、技术创新的书籍,以利于向广大干部群众特别是青年人普 及科学技术方面的基本知识。”最近,江苏科学技术出版社邀请江苏省内一 批知名的科普作家编写出版了这套面向广大青少年读者的科普读物——《世 界科技发明与发现故事丛书》。该丛书共 7 本,内容涉及数学、物理、化学、 天文、地理、生物等六大基础学科及新兴的航天科技,把古今中外许多著名 科学家的伟大创举和光辉业绩展现给广大青少年读者。全书以讲故事的形 式,把一项伟大的发明或某一位科学家的动人故事,娓娓道来,语言流畅、 形象生动,引人入胜。这套丛书与一般知识性科普书的不同之处在于,不仅 注重介绍具体的科学知识,努力拓宽读者的知识面,而且更注重进行科学思 想、科学方法、科学精神的普及和教育,努力提高读者的科学素质。全书字 里行间饱含对科学家们不畏艰辛、追求真理、勇于探索、矢志不渝的高尚品 质和献身科学的崇高精神的颂扬之情,对读者有很好的启发、教育作用;尤 其是书中对中国古代以及近现代一些辉煌的科学技术发明及科学家的介绍, 更能激发广大青少年读者的民族自豪感和历史责任感。
  我相信,《世界科技发明与发现故事丛书》将是广大青少年朋友们有益 的精神食粮,对他们树立爱科学、学科学、用科学的科学观会有很大的帮助。 同时我希望,广大青少年要学习科学家们知难而进、锲而不舍、献身科学的 可贵精神,从书中多吸取现代科学知识的营养,使自己的视野更广阔、思维 更活跃,动手动脑能力得到更进一步提高,将来成长为国家的栋梁之才,为 祖国实现现代化、迈入世界科技强国之林而努力奋斗。

王 珉

生 命 奇 葩

东方医圣

——李时珍和《本草纲目》


  400 多年前,我国出版了一部药物学巨著《本草纲目》。这部书的作者 就是我国明代自然科学家、医药学家李时珍。
  1518 年,李时珍出生在蕲州东门外的瓦硝坝,即现在湖北省蕲春。这里 山清水秀,风光绮丽,还生长着许许多多药用植物。
  李时珍的祖父、父亲都是医生,家中到处都放着各种各样的药物。李时 珍还常随祖父、父亲上山采药,回家后帮助大人加工药材。日积月累,李时 珍掌握了不少药物方面的知识。有一天,他正式向父亲提出,长大后也想当 个医生。李时珍父亲并没有立即答应儿子的请求。他说:“学点防病健身的 知识可以,当医生不行。”
“为什么?”李时珍问父亲。 父亲告诉李时珍,不要当医生,医生是被官方看不起的。好好读点“四
书”“五经”,将来考个一官半职,才会有出息。 李时珍没有听父亲的话,他对“四书”“五经”十分厌烦,他喜欢读的
倒是动物和植物方面的书。只要父亲上山采药和出诊看病,他总跟在后面,
问这问那,他不断地向父亲明确表示,立志学医。父亲见他意志坚定,也只 好答应了。
此后,李时珍阅读医药书籍更为刻苦了。他一面学习,一面参与行医实
践。读古人医书,抄古人医方,是当时许多医生的习惯做法。但李时珍在行 医中并没有盲从书本的记载内容,他发现古人书本上时有错误。
有一次,一个医生给一位患癫狂病的患者服了一种叫狼毒的药,病人很
快就死掉了。另外,又有一位医生给一位身体虚弱的人服了钩吻,结果病人 也死掉了。这两件事传到了李时珍耳中,李时珍立即作了认真研究。他查找 了许多医药书,又仔细对照辨认了这些药物的外形特征和作用功效。最后发 现,责任在药书上。是药书把防葵和狼毒,黄精和钩吻混淆了。狼毒与钩吻 是毒性极大的药,而古书上却把这些药当成了补药。毒药看成了补药,给病 人服用,怎会不死人呢。庸医害人,错书更害人,而且会害更多的人。从此, 李时珍下决心对古医药书加以整理、修改和补充。
读书,读书,读更多的医药书。李时珍每天除了给病人治病和定期外出
采药外,空下的时间全花在读书上。他知道,只有尽可能地博览所有医药方 面的书籍,才能作出全面的比较、鉴别和选择。夜深人静,李时珍苦读之余 常常浮想联翩。是啊,在我们这个世界上,海阔天空,鸟飞鱼跃,平原山脉, 花草树木。这么多可以用作药物的动物、植物,它们千姿百态,丰富多彩, 形态、药性各不相同。它们中有些对人有益,有些对人有害,要能把这些都 详尽准确地记录下来,那该多好啊!
  在李时珍 35 岁时,已读了 800 多种古代的医书和药书。摘录的笔记,亦 装满了好几个柜子。书读得多了,发现的问题也多了起来。同一种药物,不 同书有不同的记录,究竟哪一种对呢?“百闻不如一见,多见全靠实践”。 古书上说白花蛇有 24 块斜方格花纹,为了证实这一点,李时珍独自登上了凤 凰山,找到了捕蛇人。他和捕蛇人住在一起,学会了如何捕蛇,他问捕蛇人 白花蛇是否有 24 块斜方块花纹。
  
  “好像是 24 块斜方块花纹。”捕蛇人一时也无法肯定,他们平时光顾捉 蛇,并没有认真数过。李时珍请捕蛇人带路,终于在一个山洞中捉到了一条 白花蛇。李时珍亲自数过后,确认了古书上的记录是正确的。
  “读天下书,走天下路”。为了拓宽视野,获得更多的知识,李时珍去 过湖广一带的许多地方作药物调查,江西庐山,江苏茅山,南京牛首山、紫 霞洞,以及安徽、河南等地,凡药材丰富的丛山峻岭都留下了他的足迹。
  我国是个植物种类繁多的国家,药用植物丰富而多样,成了一座座药物 的宝库。在这些宝库中,李时珍寻到了许多宝贝,采集了大批标本,他对每 一种药草,从产地、栽培,到苗、茎、叶、根、花、果以及形态、气味、功 能等,研究得都非常深入和仔细。
  有一次,李时珍听人讲在均州(即现在湖北省均县)的太和山上有一种 果子叫榔梅。据说,这是一种极为稀罕的植物,人吃了可长寿。李时珍想, 若此药能延长人的寿命,倒真是一种神药了,一定要去看看。李时珍来到了 太和山,山路崎岖,树木葱郁,他沿着山道向上攀登,到半山腰时,他遇到 了一位看庙的老和尚,老和尚听说他是来采榔梅的,忙摇着手说:“采不得, 采不得,这是一种神果,谁采了要倒霉的。”李时珍笑笑,没再说什么,在 庙中住了下来。夜深了,李时珍悄悄起床,趁着微亮的月色,找到了登山的 羊肠小道。在山顶,他终于采到了几颗榔梅。经研究,这不是什么神果,只 是一种榆树类果实,吃了也不会长生不老。
李时珍在各地查访时,特别注意搜集各种民间药方。乡村的农舍里,他
与农民拉家常,弄清了萍、苹、菁、蓬草的区别;渔船上,他向渔夫请教各 种鱼的特征、生活和繁殖状况;牧场上,他从放牧人那儿学到了各种动物的 习性和喜好;树林里,他和砍柴人交朋友,边砍柴,边了解各种植物知识; 矿井中,他向矿工学习各种矿物药品的采集和炼制。他还下过煤窑,到过炼 铅、炼汞的作坊,也研究过工人中毒现象和一些职业病。
最难能可贵的是,李时珍为了体验药物的效用,常常冒着生命危险吞服
一些烈性药。古书上记载曼陀罗有麻醉作用,能使人精神恍惚,严重者可失 去知觉。李时珍决定亲自尝一尝,在吞服了这种药后,果然很快出现了这类 症状,好在他预先准备了解毒药。他早就知道,大豆能解毒,再加上甘草, 解毒作用更明显。于是他服了用大豆和甘草熬的汤药后,曼陀罗的毒性便解 除了。
几十年过去了,李时珍不断读书,治病,学习,总结。他历尽千辛万苦,
终于登上了中医药学的顶峰。他记下了数百万字的笔记,经过几十遍的反复 修改整理,最后留下了一百多万字。这就是举世闻名的巨著《本草纲目》。
《本草纲目》共记录了 1892 种药物,并附有药物图 1000 多幅以及药方
1096 个。全书共分 16 卷,其中矿物药 2 卷,动物药 6 卷,植物药 5 卷,其 他药 3 卷。《本草纲目》出版后引起了世界的重视,英国著名进化论者达尔 文称《本草纲目》为中国古代的百科全书。《本草纲目》已被译成英文、拉 丁文、日文、德文等多种文字,流传于全球。

血液是怎样流动的

——哈维发现血液循环


  提起血液循环,人们便会立即联想到滔滔江河,奔流不息,一泻千里。 它们源于高深幽静的峡谷,汇集于波涛汹涌的汪洋大海。是的,自古以来, 人人都知道心脏和血液是运动的,但心脏和血液到底是怎样运动的却无人能 讲清楚了。
  那时,医学界盛行着一种错误的理论,认为人的血液产生于肝脏,存在 于静脉中,进入右心室后渗入左心室,经动脉,遍布全身后在体内完全消耗 干净。这是公元 2 世纪罗马医学家盖仑提出来的。盖仑是罗马皇帝的御医, 据说写过 78 本著作,他的理论保持了上千年的权威,是医学界顶礼膜拜的偶 像。
  最早向盖仑挑战的是比利时解剖学家维萨留斯。维萨留斯曾在巴黎学 医,专攻解剖学,后又到意大利进行解剖学研究。当时的解剖学教师都是“君 子”,只动口不动手。他们在高高的讲台上念盖仑的著作,由雇来的理发师 对尸体进行简单的解剖,验证盖仑著作的正确。维萨留斯对此极为不满,他 不想盲从古代的文献,决心自己解剖人体。为此他常在夜里从绞刑架上偷回 犯人的尸体,或在瘟疫流行处,在荒野里从饿狗嘴中抢回尸体。他用解剖学 的事实戳穿了宗教关于夏娃是用亚当的一根肋骨做成的,人体内有一根烧不 化又砸不碎的复活骨等谎言。他发现心脏是非常重要的器官,心脏把大量血 液从右心室抽取到左心室。1543 年,维萨留斯出版了《人体构造》一书,总 结了他的解剖学实践,并指出了盖仑的错误约 200 多处。维萨留斯的观点激 怒了教会,被宗教法庭判处死刑。
维萨留斯的同事西班牙医生塞尔维特继续深入研究解剖学和医学,重点
在血液循环系统,以他多年的成果直接抨击盖仑的错误,这又一次触犯了宗 教权威。他说:“我相信自己的言行都是公正的,我不怕死!我知道我将为 自己的学说,为真理而死,但这并不会减少我的勇气”。1553 年 10 月 27 日, 他被送上了火刑场。临死前,他胸前套着一个浸过硫黄的花环,挂着他的一 本著作。神父问他是否放弃自己的学说,他做了个否定的姿势。火点着了, 他被活活烧烤了 2 个小时。他的死,使人类对于血液循环的研究推迟了几十 年。然而,科学是扼杀不了的。塞尔维特为真理殉难后 75 年,英国内科医生 威廉·哈维终于完成了塞尔维特被迫中断的血液循环研究工作。
  1578 年 4 月 1 日,哈维生于英国的福克斯通。小哈维聪明伶俐,16 岁考 进剑桥大学,19 岁获文学学士学位。毕业后,又进入意大利帕多大学学医, 毕业后获医学博士学位。就学期间,哈维一度生病回家休养。母亲请来了民 间医生,当时欧洲医生治疗疾病的常用方法是“放血”。年轻的哈维在多次 接受放血治疗时,产生了这样一个问题:血液为什么能不停地流出来?它在 体内是怎样流动的?
  在获得医学博士后,哈维返回了英国剑桥大学,又获得了剑桥大学的解 剖学博士学位,并成为了一个知名的医生。在这儿,他每年都要参加几次死 刑犯人的尸体解剖。每次解剖,他都要做极为详细的记录,一边观察,一边 思索。随着研究的深入和资料的积累,他越来越怀疑自己原来崇拜的偶像盖 仑,认为他的体系的理论与事实相距甚远。长久孕育在哈维心中的反叛精神,
  
渐渐地显现出来。 血液是怎样流动的?哈维不是在书本上寻找答案,而是到自然界中去找
答案。他提出了“以实验为依据,以自然为老师”的研究原则。 哈维的实验室有着各种动物的心脏,猪的、牛的。哈维一面解剖着这些
心脏,一面自言自语:“估计人的每一心室大约也就容纳 2 英两血液吧,若 每分钟心脏能跳 72 次,每次排出 2 英两血液,则 1 小时内每一心室可排出
8640 英两血液,约 245 千克,这要相当于四个普通人的体重了”。 盖仑曾说:“血液是肝脏制造的”。可人在 1 小时之内能制造出这么多
的血液吗!为什么没把人体胀破?这多余的血液又流到何处去了呢? 哈维曾把猪等动物的血液全部放掉,计量一下也不到 10 千克,由此他推
论人体内的血液也不会太多。这么点血在体内是如何运行的?多少年前被提 出的这个问题,又摆到了面前!
  只有认为血液是不断循环的才可解释这些现象。1616 年,哈维做了一个 简单而又有效的绷带实验。
  他先用绷带在人的手臂上结扎动脉管,很快发现在结扎的上方,即靠近 心脏处动脉明显鼓胀起来,这说明动脉中的血液是来自于心脏的。接着他又 将静脉扎起来,结果在结扎的下方即离心脏较远处,静脉很快胀大,表明血 液是从静脉流到心脏的。
此后,他继续对蛇等 40 余种动物进行了活体解剖和实验,并做了大量的
人的尸体解剖,越来越坚信他有关血液循环的发现是正确的。
  1628 年,凝集着哈维 20 多年心血与革新精神的专著《动物心血运动的 解剖研究》终于出版了。哈维向公众宣布,心脏好像一个“水泵”,在“瓣 阀”的控制下把血压提高,通过“泵”的搏动将血液打入动脉,从大动脉到 小动脉,流到全身,然后由较小静脉流向较大静脉,最后流回心脏。
哈维的心脏血液循环论一句话也没有批判盖仑学说,但却粉碎了盖仑为
首的根深蒂固的旧观点。 然而,这一里程碑式的著作出版后,给哈维带来的却是灾难。一些有名
望的权威群起而攻之。哈维的旧友,著名解剖学家,巴黎医学院院长阿兰最
先起来反对哈维理论。著名的爱丁堡大学教授普里姆罗斯,用 14 天时间写了 一本书,强词夺理地说“如果解剖上的事实与盖仑描述的不一样的话,那么 只能说,不是盖仑错了,而是盖仑以后的自然界发生了变化”。为了嘲笑哈 维,他甚至讲:“以前医生并不知道血液循环,也会看病。”
哈维感到最为痛苦的是,他的病人也急剧地减少了,医业开始衰落。病
人认为他是精神失常的医生,不信任他。哈维被讥讽为“循环的人”,这个 绰号并不是由于相信血液循环理论而为他戴上的,而是这个词在拉丁文里是 指“庸医”。那些在大街上卖药的小贩子,以此来辱骂哈维是江湖医生。
  幸而哈维当时已是国王的御医,有国王的保护,才没有受到人身摧残。 哈维对来自各方的攻击保持缄默,继续进行研究。由于条件所限,虽然 哈维当时并没有找到动脉和静脉之间的连通途径,但他坚信总有一天会证明
自己理论的正确。
  这一天终于来临了。1661 年,在哈维去世后 4 年,血液循环的有力证据 终于被发现了。意大利医生马尔比基通过显微镜发现了一种把动脉和静脉连 接起来的血管。这种血管像毫毛一样细,于是马尔比基把这种血管叫做“毛 细血管”。血液循环理论至此乃告完成。
  
  在哈维时代,还没有显微镜,他手边的工具,除了解剖刀、剪刀、镊子 之外,只有一个手持放大镜,哈维理论的建立全靠他自己不断的实验,这是 多么了不起的成就啊。哈维是近代实验生理学的奠基人,他使生理学成为科 学。他敢于冲破神圣不可侵犯的传统和权威的束缚,在斗争中确立他的新学 说。这一伟大功绩将永远为后人所崇敬。
  
他看到了一个奇妙的世界

——列文虎克发明显微镜


  300 多年以前,荷兰一个看守大门的无名之辈,用自制的魔眼,第一次 看到了一个奇妙的微观世界。
  在这个五花八门的天地中,生息着千百种微小生物,它们有的像小圆点, 有的像曲线,有的身上长着小毛毛,有的还拖着一条长尾巴??。这是人类 对这个奇妙世界的第一次“访问”,这位勇敢的访问者名叫列文虎克。这次 成功的“访问”,使这位没有上过一天大学的列文虎克成了英国皇家学会会 员。
  1632 年,列文虎克出生于荷兰的德夫尔特城。他的父亲是一个编箩筐和 酿酒的小商人。不幸的是,未等列文虎克成年,他的父亲就去世了。为了维 持家庭生活,16 岁的列文虎克离开了学校,到荷兰首都阿姆斯特丹一家杂货 铺当学徒。在这里,白天,他面对络绎不绝的荷兰家庭主妇为一分两分钱争 得面红耳赤,耳听现金抽屉中硬币的叮当声;夜晚,店铺打烊以后,他靠着 昏暗的烛光读着借来的各种书籍,书中上至天文,下至生物的知识,引起了 他对自然科学的浓厚兴趣。杂货铺的隔壁是一家眼镜店,这是列文虎克最爱 去的地方。在这里,他与眼镜店的工匠聊天,他将书中读到的一些有趣故事 讲给工匠听,工匠则教会了他怎样磨制玻璃镜片。这是一门非常有用的技术, 此后,磨制镜片有节奏的沙沙声几乎伴随了列文虎克整整一生。
6 年的学徒生涯很快就过去了。这对列文虎克来说,正是充满幻想的时
期,他最强烈的愿望是,如果能制造出一种放大的魔镜,用它来观察自然界 的许多小东西,这该多么有趣啊!
告别了学徒生活,列文虎克又走上了坎坷的人生道路。为了生活,他不
得不四处奔走。又过了许多年,他才回到了家乡。在这里,只会讲荷兰语的 列文虎克被人看作是一个无知无识的人。在当时,荷兰语被鄙视为渔夫、店 主、挖沟人的语言。有教养的人应该会讲拉丁语,而他连读也不会读。他先 开了家杂货店,最后做了市政府的看门工人,每天打扫门前垃圾,定期爬上 钟楼向全城市民报告时间。工作极为简单,收入也仅够过日子。但列文虎克 有自己的兴趣所在。
他最大的嗜好就是不停地磨镜片。他有着坚不可摧的研究者的好奇心。
他知道,通过透镜看到的东西比肉眼大得多,也非常有趣。他发誓要磨出世 界上最好的镜片。一天天过去,一次次失败,磨呀磨,他双手不知磨出过多 少血泡,他也忘了妻子儿女,顾不得去看朋友和邻居,大家以为他有些精神 失常了。然而,“有志者事竟成”,列文虎克终于磨出了光洁透亮的镜片, 他把两块镜片隔开一些距离,固定在一块金属板上,再装上一个调节镜片的 螺旋杆。一架在当时最为精巧的魔镜便做成了。魔镜可将物体放大 300 倍, 这就是世界上第一架显微镜。
  有了这架显微镜,列文虎克兴奋不已。凡能到手的东西,他样样都拿来 看看。他观察了许多小虫的器官,如蚊子的长嘴,蜜蜂刺人的针。他细看了 鲸鱼的肌肉纤维和自己的皮肤屑片。他到肉店里去买回牛眼睛,看到水晶体 的组合那么美妙,不禁大为惊奇。他一连几小时地细看羊毛、海狸毛和麋鹿 毛的构造,这些纤细的毛在他的显微镜下像粗大的木头。他精细地解剖了一
  
只苍蝇的头,把它的脑粘在显微镜下的细针上——他由衷地赞美这个大得惊 人的苍蝇脑子的细节是如此复杂!他察看了十几种树木的横断面,细看植物 的种子。当他初次观察到一只跳蚤的刺和一只虱子的腿竟是这样完美惊人 时,咕噜道:“天哪,怎么会这样呢!”
  1669 年,他开始给英国皇家学会写报告,宣布他看到了“大量难以相信 的极小的活泼的物体”,他将这些东西称为“微动物”。
  这是值得记载的历史一页。除了列文虎克这样的怪人,谁还会想到用魔 镜去看从天上落下来的清澈的雨水?水里面除了水以外,还会有什么?这个 精神恍惚圆睁着双眼的人,拿起一根玻璃管,走进园子里,俯身在一只计雨 量的陶罐上,吸了点雨水,放到了他那宝贝魔镜下。他眯眼凝视着透镜,低 声咕噜着一些谁也听不清的话??突然,列文虎克兴奋地叫起来:“来,快! 雨水中有小动物哪,它们在游泳,它们在玩耍。”列文虎克一生最得意的日 子到来了,他潜入了一个肉眼看不见的怪异世界,这里全是些小生物,它们 生活着,繁殖着,斗争着,死亡着。自古以来,它们就完全不为人们所知。 这些小东西有的如同一种野兽,它们残害人类,把大于它们千万倍的人类消 灭掉。有些比喷火巨龙、九头怪物更可怕。它们如同不声不响的刺客,把婴 儿暗杀于温暖的摇篮之中,把帝王谋杀于深宫禁院之内。这些小东西也有不 少是和善可亲的,给人类带来许多益处,与人类休戚相关。自列文虎克以后, 人类对这些小东西的认识越来越深入。到了今天,“细菌”“微生物”已成 了常识性名词。
列文虎克不断地观察,详细地记录了他所看到的一切,并用他那质朴有
趣的荷兰话向皇家学会写报告。 他告诉皇家学会,除了雨水外,各种各样的水中,如书房的水,屋顶上
盆子里的水,不太清洁的德尔夫特运河中的水,园子中深井里汲上来的水中,
到处都有这种“小生物”。它们好几千个合起来也不及一粒沙子大。“它们 极为可爱,翻来翻去,花样不一”。
他告诉皇家学会,在他自己嘴里这些小东西也成群结队:“我虽 50 岁了,
牙齿还是很好,因为我习惯每天清晨用盐刷牙。可用放大镜一照,还是有不 少白色的东西。”
这白色的东西是什么呢?
  列文虎克从牙缝里刮下一点来,吸进小管子,放到显微镜下。当渐渐地 调准焦距时,那从灰色朦胧中变得清晰起来的是一些小得不可思议的“小东 西”。“在里面跳来跳去,就像梭子鱼一样,还有一种,向前游一下,突然 疾转,翻个漂亮的筋斗。另一些行动懒洋洋的,像弯曲的棍棒。”
  列文虎克说:在一个人口腔的牙垢里生活的微小生物,比整个荷兰王国 的居民还要多。
  后来,列文虎克在蛙和马的肠子里,在自己的排泄物中,都发现了这种 “神秘新奇的小动物”。甚至在一次拉肚子后,他发现“小动物”居然汇集 成堆。
  读着列文虎克的这些来信,皇家学会的许多绅士们都不敢相信。直到英 国物理学家和天文学家胡克依照列文虎克的说明,做了一台显微镜,亲自观 察了他信中所说的新发现,证明是事实。皇家学会的老爷们终于不再疑惑了, 惊讶之余,不得不完全信服了。列文虎克的成果得到了肯定,他本人也被吸 收为皇家学会会员。
  
  列文虎克的发现轰动了全世界。人们从各地拥向荷兰的德尔夫特城,要 求亲眼看看这个肉眼看不见的奇妙天地。列文虎克的声望越来越大。俄国沙 皇彼得大帝和英国女皇对这位看门老头的魔镜也发生了兴趣,亲自登门拜 访,请求瞧一下镜中的秘密。
  列文虎克已经 80 岁了,牙齿开始松动了。一天,他把那松动的牙齿拔了 下来,用魔镜观察空牙根中的小动物。已经研究过上百次了,为什么还要研 究它们?列文虎克说:“说不定还有漏掉的细枝末节呀!”
列文虎克把观察的内容写成了一部划时代的著作《自然界的秘密》,分
7 卷出版。在他的一生中,用手工磨制的透镜片达 419 枚,制成了 247 台简 易显微镜和 172 个小型放大镜。1723 年 2 月 27 日,91 岁高龄的列文虎克离 开了人世。
  他在给皇家学会的最后一封信中提到:“一个人要有所成就,必须呕心 沥血,孜孜不倦。”
  
治理植物王国的人

——林奈建立植物科学分类体系


  早在 17 世纪,博物学(动物学、植物学和地质学的总称)家对博物学的 研究还只是以搜集材料为主,他们主要搜集大量的动物、植物及矿石、化石 等标本,因此标本越积越多。奇异的花草,种类繁多的树木,千姿百态的飞 禽走兽等等,混乱的名称给人类利用和研究带来了很大的困难。到了 18 世 纪,博物学家们便面临着把材料分门别类整理和系统化的任务,这一科学发 展时期的一位杰出代表便是林奈。他用毕生的精力从事分类学的研究与实 践,建立了“人为分类体系”,创立了著名的动植物“双名制命名法”,为 分类学作出了巨大的贡献。
  1707 年 5 月 23 日,林奈出生于瑞典南方斯马兰省的沙拉尔特村。他的 父亲原是一个乡村牧羊人,后来成为一名乡村牧师,平时非常爱好园艺,善 于管理花草树木。他们家围墙外面全部种上了树木,院子里也种上了各种果 树和奇花异草。年幼的林奈就是在这一片生机勃勃的百花丛中长大的。所以, 他从小就爱观察花木的生长,7 岁时就能识别许多植物。他曾经说:“这花 园与母乳一起激发我对植物不可抑制的热爱。”也正是这童年的爱好和兴趣, 引导他走上了研究植物学的道路。
林奈 7 岁时开始接受正式教育。父亲希望子承父业,因此拿出自己很少
的积蓄送林奈去上学。可林奈无论是在小学还是中学,对学校的课程都不感 兴趣。他把大量的时间和精力都花在了到野外去采集标本和阅读当时仅有的 几本植物学著作上,简直到了着迷的程度。因而,他懂得了不少植物分类的 基本知识。
当时林奈的家境日益艰难,到他上中学三年级时,父亲见他学习不用功,
成绩低劣,大失所望,于是打算让他退学,改学手艺,希望他能学一些技能, 至少能解决今后的衣食问题。正当这时,学校里有位物理学教师叫罗特曼, 也是当地一位有声望的医生,他发现了林奈的特长,认为他有特殊的才能, 善于钻研,就劝林奈的父亲让他在学校继续学习,并提出亲自教林奈医学。 父亲只好同意了老师的要求。
林奈在罗特曼老师的悉心指导下,生理学学得很好。罗特曼老师还经常
给他讲一些研究植物的方法,并借给他一本 1700 年出版的法国植物学家杜恩 福写的《植物学大要》。书中谈到了各种植物花的区别和植物分类的方法。 林奈对这本书爱不释手,读了一遍又一遍,甚至到了废寝忘食的地步。他时 常对照书籍,细心研究,把自己搜集到的每一种植物一一放到杜恩福分类系 统的适当位置上,作各种分析。这对他日后的研究产生了重大的影响。
  在老师的精心培养下,林奈终于成才了。1727 年,他以优异的成绩考入 瑞典南部的隆德大学。进入大学以后,林奈举目无亲,孤身一人,生活十分 困难。但为了能继续学习,他东奔西跑,四处求助。终于得到隆德大学一位 有名的博物学家和医生斯托俾尔斯的赞助,让林奈住在他的家里。斯托俾尔 斯家中书籍很多,还收藏了许多动物、植物和矿物标本,林奈的勤奋和在植 物学方面的丰富知识,让斯托俾尔斯非常欣赏,他慷慨地把自己珍藏的全部 标本供给林奈使用,还亲自向林奈讲解制作标本的方法,教他压制腊叶标本 的技术。每当假日,斯托俾尔斯还带林奈到郊外采集动、植物标本,训练他
  
野外采集的能力。为了采集标本,林奈经常跋山涉水,历经艰险。有一次, 他的胳膊被毒蛇咬伤了,差点送了性命。可他却从未退缩过。一年以后,林 奈转入乌普萨拉大学医学院深造。这个学校虽然是瑞典知名的大学之一,但 设备极为简陋,教学质量也很差。林奈就自觉地利用大学的图书馆学习,到 植物园进行植物研究。
  这时,林奈的学习生活仍然十分艰苦,吃不饱穿不暖,经常穿着破旧的 衣服在校园里走。为了解决经济困难,他常常在学习之余替人干零活,以获 得一点收入来维持生活。在这种艰苦的情况下,他又遇到了一位好老师,就 是乌普萨拉大学的塞尔西教授。有一天,塞尔西在校园散步,看到林奈在植 物园里聚精会神地观察植物,经过一番交谈,塞尔西发现林奈是一个十分有 为的青年,当他了解到林奈的生活十分困难时,就叫这个贫穷的青年搬到了 自己的家里住。
  在塞尔西的指导下,林奈进步很快。在很短的时间内,他已经能独立从 事植物的研究工作了。这个时候,他开始感觉到,建立一个同一的生物分类 系统和命名法是非常重要的。他与同窗好友阿提迪共同商量,确立了一个远 大的目标:为地球上所有的植物、动物和矿物命名。
  在这期间,林奈认真研究了植物的繁殖原理,特别是花的结构,写成了 一篇名为《植物婚配论》的论文。在论文中,他把植物的雄蕊比作新郎,把 雌蕊比作新娘,探讨了植物在繁殖过程中和动物有着相似之处。这篇论文得 到了塞尔西教授的充分肯定,认为有独到的见解,并推荐给其他学者阅读, 很快在学生中也传开了。林奈在此基础上提出了植物性别的概念,促进了当 时对植物学的研究。
知名的植物学家鲁德伯克教授慕名前来拜访了林奈,并且十分赏识他。
他请林奈到自己家里作助手和家庭教师,这不但大大改善了林奈的经济条 件,而且使他在科研道路上得到新的发展。此时林奈还在上大学三年级,便 在鲁德伯克和塞尔西两位教授的帮助下,作了乌普萨拉大学植物学助教,代 理讲授植物学。同时,他还获得了奖学金,报纸上也常发表他的文章。年轻 的林奈一时小有名气。
1732 年 2 月,林奈应一个探险队的邀请,去瑞典北部拉帕兰地区进行地
方性的植物考察。拉帕兰地区当时是一个未曾开发的荒凉地方,人烟稀少, 生活十分艰苦。林奈为节省开支,只花了 100 克朗左右,买了一把测量尺, 一架望远镜和一个放大镜,以及刀、纸和干燥植物的设备。在历时 5 个月之 久的考察中,行程 4000 英里,历经千辛万苦。他收集了许多植物标本,发现
了 100 多种新的植物,获得了大量宝贵的经验。返回乌普萨拉后,他写成了 一本《拉帕兰植物志》,受到植物界的高度赞扬,并得到瑞典皇家科学院的 奖励。
  在结束考察工作后,发生了一件意外的事情。由于当时大学里规定,没 有学位的人不能公开授课,林奈被取消讲课资格。他怀着不悦的心情向塞尔 西教授告别之后,离开了母校,来到瑞典的法龙镇。
  在法龙镇,林奈结识了一位名叫莫勒的老医生。老医生十分喜爱林奈, 林奈也因老医生对植物颇有研究而十分敬佩他,两人成了忘年交。
  春天来了,有一天,莫勒老医生发现林奈在家里唉声叹气,便关心地问: “有什么大不了的事情,让你这样?叹气有什么用?”
林奈着急地说:“现在这么好的季节,如果能出去考察,一定能发现不

少新植物。可我没钱,只好呆在家里,白白浪费时机。” 莫勒听后笑道:“这还不好办?我给你钱让你出国考察行不行?” 林奈简直不敢相信自己的耳朵,激动得半天说不出话来。这时老人坐定
下来,语重心长地对林奈说:“我可是有个条件的,你出国以后,一定要拿 个学位回来,那时,我还要把女儿嫁给你呢!”
  在莫勒的资助下,林奈终于踏上了探究植物王国的旅程。他途径丹麦、 德国,来到荷兰的哈德维克城留学。苦读 3 年,他在哈德维克大学获得了医 学博士学位。
  取得学位以后,他没有立即回国,而是又到了英国、法国等地进行植物 考察。沿途,他结识了许多著名的植物学家,和他们一起切磋学术问题,获 益颇多。经过这次学习和考察,他积累了许多资料,并进行了系统整理,写 下了重要的著作——著名的《自然系统》。在此书中,林奈第一次对动植物 进行系统的描述与整理,并根据植物的性器官进行分类。此书第一版出版时 只有 12 页,但经多次修订再版,到 1768 年第十二版时,已成为 1327 页的巨 著。这本书的影响极大,成为当时自然科学家手头必备的书。
1738 年,林奈定居斯德哥尔摩。1739 年,他就任瑞典科学院第一任院长。
  1741 年,林奈重回乌普萨拉大学任教,开始了稳定的教学和研究生活, 并致力于著书立说。他的一生,论著非常多,据统计,有 180 种之多。其中 重要的著作有《植物学基础》、《植物学文献录》、《植物属志》、《植物 纲志》及《植物种志》。
在这些著作中,林奈将自然界分为动物、植物和矿物三大类,每一类又
分纲、目、属、种。他用植物雄蕊的数目区分纲,用雌蕊数目区别目,以花 果性质区别属,以叶的特征区别种。建立了“人为分类体系”。他把显花植 物分为 23 纲,隐花植物分为 1 纲,这样植物被分为 24 纲,116 目,1000 多 个属和大约 10000 个种,建立了著名的“林氏 24 纲”分类法,一时被广泛采 用,直至 19 世纪被自然分类法替代。
18 世纪,由于欧洲资本主义迅速发展,许多科学工作者经常把分布在世
界各地的不同植物和动物带回欧洲。它们的名称非常不统一,常常是一种植 物有好几个名称,或几种植物又只有一个名称,记录十分困难,无法比较其 异同,给研究工作带来很大困难。针对这种情况,林奈在研究了前人建立的 植物命名法规的基础上,大胆革新,从 1746 年开始,历时 7 年,写成了《植 物种志》一书。在这本书中,林奈创立了“双名制命名法”。所谓“双名制 命名法”就是每一种植物的名称均由 2 个拉丁文组成。第一个词是属名,第 二个词是种名。为了慎重起见,后面再写上命名者的姓名以示负责。如现代
人 Homo sapiens Linnaeas 一词,Homo(人的意思)是属名,sapiens(智慧 的意思)是种名,Linnaeas 说明这个名称是由林奈定名的。所有新发现的尚 未定名的植物,都可以按这种方法命名。这一命名法同样也适用于动物的命 名。
  林奈这一创举,开创了生物科学的新纪元。200 多年来,全世界的生物 学家,尤其是植物分类学家,一直共同遵守着这一法则。
  林奈热爱自己的祖国瑞典。当它的声誉闻名世界的时候,西班牙、俄国、 德国等国家的权威人士及最高学术机构纷纷致函邀请他去就任要职,林奈都 婉言谢绝了。他要把他的全部能力献给亲爱的祖国。
林奈的一生非常谦逊、朴实,虽然他拥有那么多的辉煌成就,拥有那么

多的崇拜者,拥有瑞典国王赐给他的“北极星爵士”头衔,可他却只把一种 高度不到 10 厘米的常绿小灌木命名为“林奈草”。人们看到“林奈草”便会 想起这位伟大而高尚的科学家。
  在林奈去世后,他的图书和搜集品被拍卖给一个叫史密斯的伦敦医生。 这位医生非常崇敬林奈,为纪念他,1788 年,史密斯在英国主持成立了林奈 学会。这个学会具有较高的国际威望,不少国际上著名的生物学家都是这个 学会的会员,世界上不少重要的论文也是由这个学会公布于世的。最为突出 的就是华莱士和达尔文关于物种起源的原始论文,就是在这个学会的讲坛上 宣读的。
  瑞典政府也先后建立了林奈博物馆、林奈植物园等,以纪念这位杰出的 爱国科学家。
  
人类战胜“死神的帮凶”

——琴纳发明牛痘接种法


  1980 年 5 月,第三十三次世界卫生大会庄严宣告,全世界已经消灭了天 花。天花的消灭是人类同疾病斗争史上的一个辉煌的胜利,可这一重大消息, 在全世界却并没有引起什么反响。今天的年轻人已经对天花很陌生,人类患 天花病已经是很遥远的事了。
  可是在解放前,天花在我们国家妇孺皆知。它是由天花病毒引起的一种 传染病,人一旦染上天花,很快便一命呜呼,就算侥幸存活下来,也要留下 丑陋的麻脸,或者耳聋、眼瞎。美丽的姑娘因患天花而容颜损毁,活泼的儿 童因染天花而过早夭折??
  早在上古时期,人类就饱受天花危害。公元前一千多年,无情的天花就 席卷了古埃及,尼罗河畔的居民难逃厄运,就连法老拉美西斯五世也不能幸 免,在他的木乃伊面部,就有着点点天花瘢痕。
  公元 1 世纪,天花传到了中国。东晋的南阳战役之后,因为首先是在俘 虏中发现此痘,所以古人把它叫做“虏痘”。到了唐宋时期,特别是 15 世纪 以后,由于交通发达,车来人往,天花在我国的流行也日益广泛,不仅普通 百姓深受其害,皇宫里也有传染。清顺治皇帝驾崩时年仅 24 岁,得的就是天 花病。
18 世纪的欧洲,天花大流行。学校停课,工厂停产,戏院关门??整个
欧洲有 6000 多万人死于天花,麻子更是不计其数。 人们惊恐、战栗,畏痘如虎。英国史学家马考莱称天花是“死神的忠实
帮凶”。
  几千年来人类受尽天花的折磨,难道就没有什么办法来战胜这“死神的 忠实帮凶”吗?人们一直在思考着,盼望着,世界各地的医学家们也在努力 研究着。而最早取得成功的,要算我们中国。
人们注意到:在天花流行过程中,凡患过天花而康复的人,就不会再得
此病。天花在古时也被称为“百岁痘”,就是因为人得过天花后便可以太平 终身,甚至寿至百岁。所以有人便尝试用“种痘”的方法来预防天花。方法 是:取天花病人身上的脓沾在针尖上,然后再刺在没得过天花的人的皮肤里, 这人就会得一次轻微的天花,待其康复后就不会再被传染。这就是祖国医学 传统的“以毒攻毒”学说的实际应用。我国古代医家就是据此创造了预防天 花病的“人痘接种法”。明代董正山《种痘新书》记载:“自唐开元(712~
756)年间,江南赵氏始传鼻苗种痘之法”。这是预防天花的最早记载。据清 代朱纯口《痘疹定论》记载:相传宋真宗(989~1022)的丞相王旦,原本儿 女满堂,可均死于天花。后来老丞相又得一子,取名王素,活泼可爱,天资 聪颖,是丞相的命根子。丞相担心他再遭厄运,染上天花,便请来峨嵋山神 医为其种痘。小王素种痘后 7 日发热,痘出甚好,13 日结痂。并且再未患天 花,活了六七十年。
  17 世纪末,人痘接种法已推广到全国,技术也逐渐完善。接种的方法也 有很多,如痘浆法、痘衣法、旱苗法、水苗法等。明代隆庆年间,我国已经 有了从人体上精选的毒性很小的“太平痘苗”。清代朱奕梁《种痘心法》也 有了关于“熟苗”选种的记载:用生苗接种小儿后,挑选毒性小而出痘好的
  
痂皮再接种另一小儿,如此挑选,接种 7 次,生苗就成熟苗了。熟苗的防病 效果好,危险性也小。
  这种人痘接种法也随着国际交往而传到了国外。17 世纪末,先后传到了 俄国和土耳其。当时的英国驻土耳其大使夫人蒙塔古因患天花而留下麻脸, 十分痛苦。她在君士坦丁堡看到当地孩子的种痘效果很好,就在 1717 年给自 己的儿子也种了人痘,后来,她随丈夫回到英国,便把这种中国的人痘接种 法传到了英国。英国国王知道这件事后,还特地表彰了蒙塔古夫人。
  不久,中国的人痘接种法又由英国传到了欧洲各国和印度,直到世界各 地。1776 年初,美国独立战争时期,美军首领乔治·华盛顿在军队面临天花 威胁、兵源枯竭危及全军之际,毅然决定对驻地费城天花流行区的大陆军全 部接种人痘苗,避免了大陆军实际上的瓦解,从而使美国的独立战争取得了 最终的胜利。
  华盛顿大规模接种人痘预防天花,取得了惊人的成功,也使人痘接种法 在当时得到了广泛的传播。但是接种人痘,实际上是人为地造成一次轻型天 花感染,难免有一定危险。有的人会因此染病而导致死亡,这不能不说是人 痘接种法的缺陷。但在当时而言,它确实起到了防止天花大规模危害的作用。 它比英国的琴纳(Jenner)医生发明的牛痘接种法大约要早八个世纪。而且, 人痘苗的应用,也为琴纳发现牛痘苗提供了实践基础。
琴纳 1749 年出生在英国格罗特郡伯克利教区的一个教师的家里。琴纳出
生以后,正是欧洲天花流行之时,他很小便被接种过人痘。接种人痘给幼小 的琴纳带来很大的痛苦,而且使他留下了耳鸣的后遗症。他还亲眼目睹了许 多小伙伴接种后的痛苦惨状,他幼时的好友皮克就是接种人痘后得天花而死 去的。
“我一定要为人们解除痛苦!”琴纳很小便立志当一名外科医生。在他
13 岁时,哥哥送他到外科医生卢德洛那里当助手,琴纳从此开始了学医生 涯。
琴纳非常勤奋好学,在完成他该做的事后,常常和卢德洛医生谈论医治
天花的问题。
  18 世纪的欧洲,人们常常赞美挤奶女工的美丽漂亮。这是由于当时天花 的流行,使许多人成了麻子,而挤奶女工却很少得天花,皮肤无瘢,自然漂 亮。当时有这样的传说,挤奶女工往往会感染牛痘,而得过牛痘的人,就再 也不得牛痘,也不会得天花。
“这个传说是真的吗?”琴纳希望从老师那里得到答案。
“医生和学者都认为是迷信。” “那牛痘和天花之间到底有没有联系呢?” “这是一个很难回答的问题。” 琴纳对这样的回答很不满意,传说一定是有道理的。琴纳决定以后一定
要弄清这个问题。
  琴纳在卢德洛医生的诊所里学习了 8 年,老师很喜欢他的虚心好学,便 将他推荐到伦敦亨特医生的私人诊所里工作。琴纳在这位著名的外科医生指 导下,医术进步很快。而“牛痘与天花”的问题却始终萦绕在他的脑海,他 常与亨特医生讨论一些疑难问题,亨特医生对讨论也很感兴趣。
一天,琴纳问亨特医生:“得过天花的人为什么不再得天花了?” “因为实验证明了这一点。”

  “牛痘与天花有没有关系?挤奶女工得过牛痘就不会得天花,是真的 吗?”
“这同样需要实验来证明。” “实验就那么重要?”
“是的,医学的基础在于实验,除了实验,其他什么都可以不信。” 从此,琴纳从亨特医生那里了解了实验的价值。 经过两年的刻苦学习,琴纳终于成为一名杰出的外科医生了。这时,有
两条光明的前途摆在他面前:一是留在条件较好、待遇优厚的伦敦工作,这 样容易干出一番事业;二是跟随著名的航海家库克船长出国考察。这位名声 仅次于麦哲伦的航海家非常欣赏琴纳的学识和勤奋,请他作为博物学专家随 船远航。琴纳需要伦敦的工作条件,也非常热爱航海,但他脑海中挤奶女工 的传说始终困扰着他。他决心弄清这个问题。就这样,琴纳放弃了光明的前 途,回家乡办起了一个乡村诊所。
  一天,诊所里来了一位病重的天花患者,琴纳对病人家属说:“病人需 要护理,你们最好请一位得过天花的家属来护理,否则会传染上天花的。”
病人家属为难地说:“我们家人都没有得过天花。” “那就请一个人来护理吧。” 这家人找来一位漂亮的挤奶女工。琴纳很感兴趣地问她:“你没得过天
花,为什么敢来护理天花病人?”
“我得过牛痘,不会得天花的。”女工很干脆地回答。 “你怎么知道的?是传说,还是事实?” “我已经护理过好几个天花病人了。都没事,不信,你去问。” 琴纳心想,如果真是这样,不是正好验证了传说吗?于是他对女工说:
“你可要当心啊!”
“先生您放心,一定没事的。”女工很自信。 经过一段时间的护理,病人痊愈了,只是脸上留下了不少疤痕,而女工
却安然无恙。
  琴纳心里很高兴,看来,得过牛痘的人,确实不会得天花。他决定进一 步收集这方面的证据。
从此,他跑遍了当地的农场,每到一处,都进行这样的调查:牛是否得
了牛痘?在这里工作的人是否传染过牛痘?得了牛痘的人病情怎样?得病后 有没有接触过天花病人?有没有被染上天花?他把调查的情况详细记录下 来,建立档案。
  几乎所有的结果都是:得过牛痘的人不再患天花。琴纳很兴奋。可没过 多久,他就发现了相反的例子。一位农民跑来告诉他,他女儿得过“牛痘”, 现在却染上了天花。琴纳很吃惊,如果这是事实,得牛痘后不会患天花病的 结论就不能成立。他决定去这个农民家看一看。
  果真,那女青年患的是天花。琴纳问她:“你什么时候得的牛痘,当时 有什么症状?有没有看过医生?”女青年如实回答了他的问题,琴纳听后很 纳闷:这位女青年得的牛痘症状与其他挤奶女工完全不同,她得的是牛痘吗? 还是其他什么病?可那父女俩一口咬定是“牛痘”。
  从农民家出来后,琴纳又去拜访了一位兽医,当他对兽医说出自己的疑 问后,兽医笑了。他告诉琴纳,牛乳房上发的脓包有许多种,它们看上去很 相似,但并不都是牛痘。它们都会传染给牧工,所以牧工都管它们叫“牛痘”。
  
  这下琴纳明白了:那姑娘得的并不是牛痘,而是类似牛痘的一种皮肤病 而已。看来挤奶女工的传说是可信的。可这必须通过进一步的实验来证明, 如果实验成功,它便可以应用于预防天花病,这是他做梦都想实现的。
  一年又一年,他观察了无数患牛痘的母牛乳房上的脓包,记载了一头又 一头牛的情况。十几年后,他终于得出结论:牛痘和天花的脓包相似,得牛 痘和得天花的症状也相似。所不同的是,牛痘比天花的症状要轻得多。牛痘 不会使牛死亡,得牛痘的人也不会死亡。
  在调查中琴纳还发现,同样给患了牛痘的乳牛挤奶,有的人得了牛痘, 而有的人不得牛痘。这是怎么回事呢?琴纳仔细检查了挤奶女工的手,发现 了秘密所在:被传染的女工手上的皮肤都被划破了,病毒就是从这些伤口侵 入人体的。这又为他后来的实验提供了方法。
  琴纳不断地观察、记录、思考,经过了 20 年的艰辛与探索,他产生了一 个大胆的设想:给人接种牛痘,用牛痘接种代替人痘接种来预防天花。
于是就有了这划时代的伟大实验: 琴纳平时与乡亲们的关系十分融洽,大家都非常支持他的调查和实验。
1796 年 5 月 14 日,在这个阳光灿烂的日子里,一对牧工夫妇送来了他们 8 岁的儿子詹姆斯·菲普斯,准备接受琴纳医生的实验。他们坚信挤奶女工的 传说。
“你们真的愿意让菲普斯接受试验?”
“您就放心做吧,琴纳医生,我们相信您。” 孩子父母的信任给了琴纳信心和勇气。上午 10 点,实验开始了。琴纳先
给菲普斯的手臂消了毒,然后小心翼翼地用针挑破一名正患牛痘的挤奶女工
手臂上的脓包,取出少许牛痘包的脓液,然后用手术刀轻轻划破菲普斯消过 毒的手臂,将牛痘包脓液滴在划破的伤口上。整个过程非常快,只用了 3 分 钟。
菲普斯被父母带回了家,三四天后,他手臂种痘的部位有些红肿,接着
中部起了疱,并且渐渐变成了脓包,身体也有些发热。再以后退了热,脓包 也逐渐干枯结痂,最后脱落并留下一个小疤。菲普斯完全恢复正常。
牛痘的接种非常顺利,而这一过程是否有用还有待于下一步的实验来证
明。2 个月后琴纳决定给菲普斯接种天花。如果实验成功,他就为牛痘接种 法的成功迈出了关键的一步;而如果实验失败,则无论是菲普斯死去还是不 死而得重病,琴纳都将成为一个罪人。
这一次实验,琴纳显得有些紧张。当他从一名天花病人的身上取脓液时,
手都禁不住有些颤抖。在划破菲普斯手臂时,划了好几下都没划破,汗水却 不停地流过脸颊。菲普斯却很镇定,他还安慰地说:“琴纳医生,没有关系, 我不怕疼。”这才使琴纳的紧张情绪稍有缓解。
  终于,手臂划破了,天花脓液被接种在了菲普斯的伤口上。手术完成了, 而琴纳也筋疲力尽了。他不放心孩子跟父母回家,要把孩子留在家里观察。 “不会出事的,医生,您就放心吧!”孩子父母很有信心地说。琴纳只 好让他们把孩子带回了家。临走时还叮嘱道:“一有情况马上就来叫我。” 第二天一大早,琴纳赶到了菲普斯家里,见孩子没事,才回诊所上班。 就这样一天一天揪心地熬过了 20 多天,菲普斯什么事也没有,他根本没有感
染上天花。 实验终于成功了,牛痘接种法真的可以预防天花!琴纳又高兴又激动,

紧紧抱住菲普斯,泪水沾湿了孩子的衣服??菲普斯是世界上第一个接种牛 痘的人,1796 年 5 月 14 日也成了人类征服天花的标志。菲普斯为这个历史 性的实验做出了贡献,出于感激,琴纳后来专门为他建了一座房子。这座房 子现在还完好地保存着。
  后来琴纳又重复做了许多次相同的实验,都取得了成功,从而证明了接 种牛痘确实能预防天花。
  2 年以后,琴纳的论文《一次天花牛痘的因果调查》发表了。他本想以 此来推广牛痘接种法,使人们尽快接受这种安全的预防措施,可是,他的梦 想失败了。他得到的不是赞扬和支持,而是一片冷嘲热讽:“如果把牛痘的 脓移植给人,那么人岂不是要长出角来,发出牛的叫声来了。”
  琴纳的心里很着急,如果不尽快把这种安全有效的方法传播出去,天花 在英国的蔓延还要日益猖獗。为了为千千万万的人减少痛苦和死亡,他想出 了一个好办法:他把自己的实验病例汇集起来,编成一本小册子,题目叫做
《关于牛痘病因与效果的研究》,自费出版。书中详细介绍了牛痘接种法的 具体做法。
  虽然医学界还是看不起这位乡村医生的伟大发明,琴纳还因此受到了许 多不公平的对待,但这并没有影响牛痘接种法的普及和传播。由于它的效果 好,很快被一些医生采用,人们也争相接种牛痘,就连英国皇室也种了牛痘。 种牛痘的做法像野火一般在整个欧洲蔓延开了。
由于种牛痘,英国因天花而致死的人数在 8 个月内减少了 2/3。1802 年,
英国国会通过一项决议,颁发给琴纳 1 万英镑奖金。1807 年又给了他 2 万英 镑。1808 年又新创立了一个从事种痘研究的研究所,琴纳被任命为所长。可 是,琴纳热爱家乡宁静的田园生活,不喜欢伦敦的喧闹。几年后,他又回到 了故乡,依然当一名普通的乡村医生。
琴纳的成就,使人类从此可以免受天花的灾难。在全世界,自 1796 年琴
纳发明牛痘接种法以后,由于普遍接种,天花大大减少。但由于国际交往频 繁,天花病毒可以从流行区由不同渠道再度进入天花已绝迹的国家。最终消 灭天花需要全世界每个国家都行动起来。1948 年世界卫生组织(WHO)成立, 天花即被列为第一要控制的世界性疾病。1958 年,第十一次世界卫生大会通 过了全球开展消灭天花运动的决议。其后 11 年间展开了全球性的消灭天花活 动。1977 年 10 月 26 日,世界上最后一例天花患者,非洲索马里梅尔卡市医 院的炊事员马丁被彻底治愈。此后经过 2 年的四处搜索,没有再查到一例病 人。证明天花确实已终止传播,“死神的忠实帮凶”被人类彻底消灭了。
  1979 年 12 月 29 日,来自 19 个国家的 21 位委员在全球消灭天花证实委 员会第二次会议上,签字证实全球消灭天花。
  
他以独特的眼光观察生物界

——进化论的先驱者拉马克


  世界上最高的动物要算长颈鹿了,据说最高的长颈鹿高达 7 米。长颈鹿 站立时,仿佛一座高高的瞭望台。它长得这么高,是由于它脖子长,四条腿 也长。长颈鹿的脖子和腿为什么长得特别长呢?原来,非洲大草原是它的“故 乡”。很早以前,它的个儿并没有今天这么高,由于自然环境的不断变化, 植物减少,以树木的嫩叶嫩枝为食的长颈鹿,要吃到较高的树木枝叶,必须 伸长脖子,踮起脚趾。在漫长的自然选择中,经过遗传、变异,一些能适应 环境的长颈鹿得以活了下来,并一代代繁衍下去,长颈鹿终于成了现在这个 样子。
  这就是生物学中“用进废退”和“获得遗传”两条著名法则中的典型例 子之一。提出这两条法则的是法国著名科学家拉马克。
  1744 年 8 月 1 日,拉马克生于法国北部的比卡第州(现名索姆州)的小 巴腾村的一个破落贵族家庭中。幼年时,拉马克遵从父命在教会学校学习神 学。1760 年,拉马克父亲在战争中战死,为了替父亲报仇,他当了兵,打了
4 年仗,退伍后在巴黎的一家银行当个小职员。积蓄了一些钱后,拉马克进
了巴黎医学院学习医学。 在巴黎医学院学习期间,拉马克对植物学产生了特殊爱好,潜心钻研各
种植物学知识。最为幸运的是,他认识了当时法国最有名望的科学家布来和
哲学家卢梭。这两位大科学家非常赏识年轻的拉马克的才华。布来请他担任 自己儿子的导师,带他外出游历,在野外一面观察植物,一面讨论生物学中 的许多问题。同样,卢梭对拉马克亦以知友相待,他们常常在一起研究着自 然界中的许多事物。最初,拉马克对植物学的研究仅是出于一种兴趣,但在 布来和卢梭两人思想的影响下,他全身心地投入了对植物学的研究。
在地球上的万物之中,人们最为常见、同人类关系最为密切的,可以说
是植物了。那辽阔的田野上,绿草如茵,碧波翻滚;那雄伟的山脉中,树木 葱郁,犹如林海;那繁华的都市里,花儿开放,万紫千红。全世界发现的植 物有几十万种。而对这个五彩的植物世界,拉马克以独特的眼光进行了观察, 经过无数次的分析和归纳,他提出了许多新的见解。其成就在他的《法国植 物志》一书中得到了充分反映。此书花去了拉马克 10 年时间。1778 年这部 巨著出版后,受到了学术界的重视,使拉马克一举成名。拉马克被称之为“法 国的林奈”,在布来的提名下,1779 年他被选为法国科学院植物学部院士, 并担任了皇家植物园的植物标本管理员。这些职位给了拉马克更广阔的研究 空间,1781 年他去德国、荷兰、匈牙利、奥地利等国考察,采集了大量标本, 并结识了许多博物学家。皇家植物园的工作薪金虽然很少,但他从不在乎, 他的兴趣和精力全沉浸在了各种植物上。1791 年,他编纂的《植物学辞典》 出版了,这是法兰西百科全书的一部分,此书花了拉马克 9 年时间,在这部 辞典中,他描述了 2000 个植物。此后,他又花了许多年时间,完成了 900 种植物的图鉴工作。
  1793 年,法国国民会议决议将法国皇家植物园改组为法国国立自然历史 博物馆,并开设 12 个讲座。其中,蠕虫类和昆虫类等动物学内容找不到合适 的主持人,便邀请拉马克担任。这时,拉马克已经 50 岁了,但他毅然改变专
  
业转向研究被人所忽视的低等无脊椎动物。自然界中,无脊椎动物要比有脊 椎动物多百分之九十。这项工作就是用他一生的时间也是研究不完的。拉马 克一步也没有退缩,他对研究工作倾注了全部精力。第一步他收集了许多千 奇百怪的小动物,放在显微镜下仔细观察它们的构造,研究它们的产生条件、 生活习性以及形状、名称,最后按类分出代表,陈列在博物馆中。无脊椎动 物的研究是一项枯燥无味的工作,没有人瞧得起,但拉马克却不知费了多少 心血,他要在复杂的自然界中,为无数令人眼花缭乱的小动物清理出一条思 路来。
  从植物到动物,长时期的大量观察和深入研究,给拉马克找到动植物之 间的共性,宏观、动态地分析生物界的变化打下了基础,博学多识的拉马克 充分发挥了他理论思维的非凡能力。1801 年他出版了《无脊椎动物的动物体 系》一书,这是他在博物院辛勤劳动 8 年时光的结晶。全书共分 7 册。在书 的前言中第一次阐述了他的生物进化思想,系统地论述了环境对有机体变异 发生的影响,这一观点成为他以后形成完整的进化学论的重要原则。1815 年 以后,拉马克又用 7 年时间完成了他的《无脊椎动物自然史》,这部著作对 当时所知道的无脊椎动物的种类和形态做了详尽的描述,成为 19 世纪生物学 重要文献之一。
在拉马克的代表作《动物学哲学》中,他系统地提出他的进化学说。这
也是拉马克对生物科学最为重要的贡献。拉马克第一个提出了“生物学”这 个科学术语。他对生物学的发展勾画出了一个蓝图,这个蓝图从生命起源一 直追溯到人类起源,他大胆地提出:人类起源于高级猿类,以后环境的变化, 使猿直立行走,才变成了人类现在的“两手类”。他提出了动物器官在没有 达到发育限度前,使用得愈是频繁,愈能得到加强、发展,并增大起来;反 之,某一器官不常使用,就会削弱和衰退,其能力亦逐渐减弱,甚至器官完 全退化,这就是著名的“用进废退”法则。拉马克的第二法则是“获得性遗 传”,即在自然环境影响下,这种‘用进废退’的变异能通过繁殖而遗传给 下一代个体。除了前面提到的长颈鹿的例子外,拉马克认为:鲸和鸟类没有 牙齿,是由于它们吃东西时不加咀嚼就咽下去的结果。
拉马克告诉人们,生物物种是在环境影响下逐渐演变的。但为什么物种
的进化不易看出来呢?因为进化是一个非常缓慢的过程。有人说 3000 年前的 木乃伊同现在人确实没什么不同,但在生物演变的过程中,这 3000 年只是微 不足道的一瞬间。假如一种寿命只有一年的小虫,连续 25 代观察一幢房子, 它们也都会认为房子没有变化,一个生物学家在观察物种时同样会遇上类似 情况。“其实,我们周围的一切实际上都在不断变化着。??任何地方都没 有完全的静止,到处都充满着随时间地点而变化的永恒的活动。”拉马克坚 信这一点。
  由于拉马克的生物进化说与宗教的教义相违背,立即遭到了各方面的强 烈反对。在科学院一次隆重的招待会上,法国统治者拿破仑竟公开指责拉马 克,对他进行人身攻击和侮辱,称拉马克这一观点为荒诞无稽之说。在学术 界,一些保守势力亦极力反对、贬低拉马克的研究成果,对他进行围攻。过 去的老同事和合作者不敢接近他,各种学术单位也不敢请他去讲学了。《动 物学哲学》出版 20 年后,他家中还存放着没卖掉的 800 本。拉马克的晚年, 连工作和生活都产生了严重困难,变得十分孤独和贫困。
面对这些反对声,拉马克泰然处之。他在《动物学哲学》的前言中已充

分地估计到:“不管在研究自然界时发现新的真理是如何费力,在承认真理 的道路上还要费更大的力量。”拉马克没有被压倒,在不幸中依旧顽强地进 行着研究和写作。由于长期使用显微镜,用眼过度,他的双眼终于什么也看 不到了,病魔也缠上了这位老人。他把女儿叫来,开始口述他那超越时代的 生物学思想,让她一字一句记录下来。在一座简陋、破旧的房子中,拉马克 知道自己已到了生命的最后时刻,他毫无所求,只希望两天的工作能在一天 中完成。拉马克早已把生活中的贫穷,世事上的不公,轻轻地放到了一边。
《无脊椎动物自然史》的第 6 卷后半部分和整个第 7 卷就是在拉马克双目失 明后口述而成的。就这样,他一直奋斗到生命的最后一刻。1829 年 12 月 18 日,拉马克逝世了,终年 85 岁。
  拉马克的一生是不屈不挠、艰苦奋斗地追求科学真理的一生。他从 25 岁开始接触自然科学,60 年如一日,始终兢兢业业,好学不倦,刻苦钻研, 终于成为一位世界闻名的生物学家和进化论的先驱者。
  
揭示“绿色工厂”之谜

——光合作用的发现


  在我们生活的地球上,生长着无数的绿色植物,这些绿色植物对于人类 有着重要的价值,它们就像一座奇妙的“绿色工厂”。在绿叶这个“车间” 里,通过叶绿素这架“机器”,利用水和二氧化碳为“原料”,加上阳光作 为“动力”,生产出了供全世界 50 亿人口、上百万种动物直接或间接赖以生 存的“产品”——氧气和淀粉等碳水化合物。这就是人们已经非常熟悉的绿 色植物光合作用的原理。然而,揭示“绿色工厂”之谜的过程,却历经了 200 多年的漫长岁月,倾注了几代人毕生的精力。
  拉开历史的帷幕,我们回到遥远的 17 世纪。1629 年,荷兰科学家海尔 蒙做了一个很有意思的实验:柳树是“吃”什么长大的,试图以此揭开植物 靠什么生长之谜。他把一棵重 2.25 千克的柳树栽到一只装有 90 千克泥土的 桶里,然后只浇雨水,不加任何其他东西。5 年以后,小柳树长大了。海尔 蒙把柳树挖出来,抖干净泥土,称一称重量,柳树竟长到 85 千克,而晒干以 后的泥土重量只减少了约 60 克。显然 60 克泥土是“变”不出 80 多千克柳树 的。那么柳树究竟是“吃”什么长大的呢?因为除了泥土之外,柳树得到的 唯一的东西就是水。这样,海尔蒙为我们找到了“绿色工厂”开工的原料之 一——水。但是,海尔蒙的认识却只限于这一点。那时,他还不知道光合作 用是怎么回事,而给人们留下了继续探索的问号。
1771 年 8 月的一天,一向对气体感兴趣的英国化学家普利斯特列做了一
个实验。他在一只大瓶内点燃了一支小蜡烛,然后将瓶口盖住。过了一会儿, 蜡烛熄灭了。这时,他把一只小白鼠放进瓶内,小白鼠很快死去。当时,普 利斯特列认为燃烧后瓶中的空气变“坏”了,所以小白鼠死了。普利斯特列 设想了很多使燃烧后的“坏”空气重新变好的方法。他设想用水来净化空气, 但没成功。他又想用植物来试试。他在蜡烛燃烧后的瓶子里放进一根活的薄 荷枝,几天以后,薄荷枝长得很好,叶子也平展展地伸开来。再放进一只小 白鼠,盖上盖子,小白鼠也欢快地跑来跑去。一枝小小的薄荷枝居然有如此 奇妙的本领!于是,普利斯特列认为:植物能把燃烧后变“坏”的空气再变 好。他喜出望外地把自己的实验写成论文,告诉世人:绿色植物可使燃烧后 的“坏”空气变好,这种好的空气是动物和人生存所需要的。
普利斯特列虽然还不知道他发现的气体是什么,但他确实找到了“绿色
工厂”的产品之一——氧气。 普利斯特列的意外发现像长了翅膀,立刻传遍了四面八方,引起了许多
人的兴趣,人们纷纷重复他的实验,但得到的结果却不太一样。有的时候绿 色植物能把坏空气变好,有的时候却不能。普利斯特列也在重复着自己的实 验。有一次,当他参加庆祝会回来时,已经是快深夜了,兴奋使他失去了睡 意,他点着蜡烛,重复做起了他的实验。这一次他却得到了相反的结果:小 白鼠在放进一根薄荷枝的坏空气里,很快便一命呜呼了。这令普利斯特列非 常费解。
  就在人们百思不得其解的时候,荷兰医生英杰豪斯的实验为人们打开了 天窗。1779 年,英杰豪斯在伦敦近郊租了一所别墅,在整个夏季的 3 个多月 里,他做了 500 多次实验。他用一个盛水的大烧杯,把绿叶或水草浸在水里,
  
水草上面扣上一个玻璃漏斗,漏斗管上再倒扣一个试管(这一装置就如同中 学生物学课本中“光合作用产生氧气的实验”装置一样)。然后,他把这个 大烧杯放到阳光下,不久,漏斗里就有小气泡上升,等试管里收集了一大半 气体后,他就用带火星的小木条放到试管中,顿时木条复燃,而且火焰很亮。 如果把这个实验放在暗处做,漏斗中就没有气泡产生。他发现自己似乎得到 了这样的结论:植物只有在阳光下才能把坏空气变好,而在黑暗中却不能。 为了进一步证实这一点,英杰豪斯做了大量的观察和实验。他分别选取房屋 的阴面和阳面,高楼或树木的阴影下,太阳光升到地平线后,夕阳西下以后, 晴天或阴天等等各种不同的条件,反复多次进行研究,结果都是相同的,即 太阳光参与了绿色植物把“坏”空气变好的活动。
  至此,普利斯特列实验的真相大白:空气变好变坏的关键,在于绿色植 物是否得到阳光的照射。同时,“绿色工厂”开工的“动力”问题得到解决。 英杰豪斯的实验结果是令人振奋的,但他最终还不能解决另一问题,就 是,在封闭的瓶子里,小白鼠和绿色植物为什么能够长期共存呢?绿色植物
以什么作为自身的营养物质呢?回答这个问题的是瑞士的牧师谢尼伯。 谢尼伯虽然以传教为业,但对于植物学却非常感兴趣。他继续研究着普
利斯特列和英杰豪斯的实验,直到 3 年后的 1782 年,他才发现植物在阳光下 不仅能使“坏”空气变好,而且能够把坏空气作为自身的养料。这样,封闭 瓶中小白鼠和绿色植物长期共存的问题立刻迎刃而解。“坏”空气(即二氧 化碳)作为“绿色工厂”开工的另一基本“原料”开始得到承认。
这样,“绿色工厂”的“原料”、“动力”和“产品”三大秘密由不同
国籍、不同职业的人,通过辛勤的劳动相继揭开了。然而,“绿色工厂”的 另一个重要的“产品”——淀粉又是怎样被认识的呢?
德国植物生理学家朱里斯·萨克斯是认定淀粉是“绿色工厂”的“产品”
的第一人。朱里斯·萨克斯是一个酷爱植物的科学家,他对植物的生长和生 活习性特别感兴趣。一天清晨,他在给花草浇水时,望着千姿百态的绿色植 物沉思:如果绿色植物的“工厂”真的开在叶片里,那么叶片里一定有其合 成的化合物,如果这化合物是淀粉的话??淀粉通常不溶于水和酒精,但一 遇到碘,就会显出蓝色来。为何不试验一下,验证这叶片里到底有没有淀粉 呢?
他摘下几片天竺葵的叶子,把它们洗干净,放到盛有酒精的烧杯里加热,
使叶肉里的叶绿素溶解在酒精中。这时,叶片变成了黄白色,再用水冲洗一 下,滴上一滴碘酒,果然叶片显现出了蓝色。朱里斯·萨克斯高兴得跳了起 来,他证实了“绿色工厂”就开在绿叶里,并且它的“产品”之一是淀粉。 当天晚上,他就选取了一盆天竺葵,开始了更进一步的实验。他用不透 光的小黑纸片把一片绿叶遮蔽起来。第二天,把这盆天竺葵放在阳光下照射 几小时。然后,他把被黑纸片遮蔽的叶片和没被遮蔽的叶片同时摘下,也用 上面的方法进行实验。结果,滴上碘酒以后,没有遮光的叶片变成蓝色,而
遮光的叶片显现黄色。这说明植物要制造淀粉,必须借助阳光。 接着,朱里斯·萨克斯循着瑞士牧师谢尼伯的思路,即绿色植物既能把
坏空气变好,又能把坏空气当作自身养料这一结论,用简陋的实验证明了这 个“坏”空气(二氧化碳)就是植物制造淀粉的必需原料。
  这样,朱里斯·萨克斯以三个关键性的实验,总结了 19 世纪以前科学家 对“绿色工厂”的探索,进一步验证了海尔蒙、英杰豪斯、谢尼伯分别提出
  
的关于水、二氧化碳和阳光是“绿色工厂”必需条件的理论是正确的。
直到 1896 年,法国科学家贝尔纳斯才在前人的研究基础上,给绿色植物 这一独特的生理化学过程命名为“光合作用”。光合作用用化学语言来表达 就是:
世界科技发明与发现故事丛书生命奇葩的下一页
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