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細菌—人類的生命共同體

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作者:夏里休斯(Hanno Charisius)、費里柏(Richard Friebe) 或許有人會想,總該輪到柯霍[11]和巴斯德[12]登場了吧! 現在還不是時候,請諸位再耐心等等,因為我們要先介紹影響這兩位甚鉅的思想家和師長。 柯霍的老師是漢勒[13],漢勒一方面在柏林跟隨知名學者、動物學創始人繆勒[14]習醫,發表了許多解剖學的重大發現;另一方面,他也支持巴謝的論點,並在一八四○年〈關於瘴氣和傳染〉(Von den Miasmen und Kontagien)一文中以此為基礎為傳染病建立了史上第一套具有完整科學論據的「細菌理論」。 名叫柯霍的鄉下醫生 大約在同一個時期,維也納醫生塞默維斯[15]得出一個相當有用的結論,他呼籲醫生從解剖室移動到產房前應該先洗淨雙手並且更衣,否則可能將產褥熱傳染給他人。這項舉動發揮了效用,產房裡的死亡率減少了約三分之二,不過人們認為這種形同如廁守則的規定有褻瀆神聖醫職之嫌,使得這位空有創新想法的醫生陷入處處碰壁、一職難求的窘境。 讓我們將故事場景將從維也納西城搬到位於現今波蘭波森省一個名為沃斯坦恩的偏僻鄉村小鎮。 一八七○年代有個名為柯霍的醫生在此行醫,這名年輕的醫生曾在哥廷根拜漢勒為師,並且承襲了漢勒的觀點,認為微生物是傳染疾病的罪魁禍首。這種看法在當時已被廣為接納,不過柯霍利用工作之餘的閒暇時間在自己的診所裡為此找到了證據。他以一絲不苟的精神研究炭疽病,將長條狀的細菌從受到感染的動物血液裡分離出來並且加以描述,然後利用營養液培養這些細菌,再將它們重新植入實驗動物的體內致使發病。 柯霍在一八七六年發表的論文〈炭疽病病因學 — 以炭疽桿菌發展史為本〉(Die Aetiologie der Milzbrand-Krankheit, begründet auf die Entwicklungsgeschichte des Bacillus anthracis)被視為微生物學史上關鍵性的轉折點。 這不僅是第一篇以嚴謹的科學研究證明微生物的確給動物和人類帶來疾病的專業報告,同時也全面革新了這個領域的研究方法,像是幫細菌染色和剖析細菌的特殊技巧、微生物的顯微攝影、細菌的隔離,以及使用不同的營養液加以培養。 與此同時,植物學家科恩[16]也開始著手將細菌的種類和族群按照系統分類,並在一八七五年首創芽孢桿菌屬(Bacillus)這個屬名,因此被後人視為「細菌學之父」。 芬妮的配方與佩特里的熱賣品 在那之後,微生物學界展現了與過往截然不同的全新氣象:柯霍和巴德斯分別在柏林與巴黎設立的自己的機構,柯霍發現了結核桿菌和霍亂的病原菌,而巴德斯則利用病原菌活體發展出抑制炭疽病和狂犬病的疫苗;幾年後,美國人沙蒙和史密斯發現不活化疫苗同樣也能用於免疫接種。 薩克森醫生海斯[17]的太太芬妮[18],發現膠凝劑洋菜相當適合用來培養細菌,而柯霍的助手佩特里[19]則發明了直至今日每個實驗室都不可或缺的培養皿,這些以佩特里的名字命名的實驗器材一開始是由玻璃所製作的,現在則用人造材取代。 一八八二到一八八四年間,烏克蘭人梅契尼可夫[20]先後在海星和脊椎動物體內發現吞噬細菌和非己物質的細胞,同時期的埃爾利希[21]則描述了抗體在免疫系統中所發揮的功能,他們兩人不但都發現了免疫系統中重要的組成分子,同時也是有史以來首度直接觀察到微生物和動物身體或人體實際互動往來的幸運兒。 儘管英國醫生羅伯茨[22]早在一八七四年便指出某些培養的黴菌具有殺菌的功能,人們卻一直到將近七十年後才利用培養出來的青黴素(Penicillin,或可音譯為盤尼西林)和鏈黴素(Streptomycin)製造出首批抗生素。 不久後,人們將那些無法以微過濾器從液體中篩出的病原菌定義為「病毒」,然而病毒真正的模樣卻直到一九二五年才經由紫外線顯微鏡的鏡頭向世人揭露。 直到柯霍為止,微生物學史主要著重於探討微生物在人類世界中所扮演的角色:在雷文霍克的時代,這些肉眼看不見的小生物雖然迷人,卻因為太過微小而在人們的日常生活中顯得微不足道,然而到了十九世紀末,風光不再的它們成了人類誓言抵抗的敵軍、加害者、疾病的禍根以及掠奪者。 這場人菌大戰同時吸引了不少研究者注意,其中柏林的埃爾利希在一九一二年發現灑爾佛散(Salvarsan)能有效醫治某種傳染病 — 梅毒。 至此,除了少數被用來製作啤酒、葡萄酒和酸菜的菌體,其他微生物一概被視為洪水猛獸。 事實上,人們的認知到今天還是沒有太大改變:細菌就是不健康的,就算無菌不見得一定是好事,但至少是安全的;也因此,「抗菌」從來也仍舊是肥皂和各式清潔劑的最大賣點。 好菌? 沒多久,科學家們便察覺到細菌和其他微生物也可能是有用的。 維諾格拉斯基[23]在一八九○年發現自然界中的氮循環,連帶揭露了土壤細菌對天然氮肥的重要性,他更從研究中找到能夠從鐵鹽、硫化氫或氨獲取能量的細菌。 此外,梅契尼可夫也在一九○七年大膽臆測,隨著食物進入人體腸道的細菌應該是健康而且是有益於延長生命的,一年後,他便因免疫研究上的重大的發現而獲頒諾貝爾獎。 不過很快地,研究者就發現微生物最大的好處其實在於相當適合作為研究對象和工具:微生物不但細小、廉價、容易取得,而且是操控方便、繁衍快速的實驗品,所有和生物學有關的問題都能透過微生物進行更加深入的研究,像是性、代謝作用、生態學、變態和多樣性,以及基因學等。 一九○○年前後,貝傑林克[24]就已經推斷,比起植物或動物,細菌和黴菌更適合拿來研究遺傳法則。他在臺夫特,也就是雷文霍克的故鄉,創立了微生物學的荷蘭學派,並且以生物化學法研究微生物的生命歷程、酵素作用和遺傳法則。 一九三六年,加州的科學家以紅黴菌(Neurospora)進行交叉試驗,繪製出第一份人類染色體圖譜。幾年後,感染細菌的病毒,也就是所謂的噬菌體,成就了分子遺傳學,而劃時代的高點當然是沃森、克里克[25]和羅莎琳.富蘭克林[26]在一九五三年解開了DNA結構之謎。 在這之後,為了進一步瞭解基因的組成以及如何調節基因,細菌和其遺傳物質成為莫諾、賈克伯[27]和其他許多基因學家持續研究的對象。 隨著時序演進,微生物逐漸退出了研究主流。天花在一九七九年被正式宣告徹底絕跡,而早在成功消滅天花的十年前,時任美國公共衛生局局長、同時也是美國當時地位最崇高的醫生史都華[28]便公開宣告,人們再也不用為傳染病感到苦惱了(″It’s time to close the book […]

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