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第7章 人体学家(7)

近几十年来,许多医学工作者通过继续深入研究,又发现了人体的许多种血型类别。到今天,已发现15个血型系统,90多种血型。2001年,世界卫生组织等四家旨在提高全球血液安全的国际组织联合倡导,将兰德斯坦纳的生日——每年的6月14日定为“世界献血者日”。

米歇尔发现核酸

我们知道,生命是蛋白质存在的形式。在发现核酸前,人们一直认为蛋白质是生命的最重要物质,后来的研究发现:制造蛋白质的核酸才是生命的“幕后操纵者”。最早发现核酸的人是瑞士科学家米歇尔。

米歇尔1844年出生于瑞士巴塞尔一个卓越的科学家家庭。19岁时,米歇尔考入巴赛尔学院。毕业后,他孤身一人远离家乡到德国杜宾根大学拜师学艺,师从生物化学家霍佩·赛勒,专攻细胞化学的组成成分。

要进行细胞化学研究,必须拥有相当数量的细胞为实验材料。米歇尔知道,外伤病人的脓血实际上都是由细胞组成的。为了少花钱多办事,他从附近外科诊所的废物箱中捡来满是脓液的绷带,并用盐水洗下脓液,此时脓液中的细胞集结成团并膨胀成明胶状,细胞的完整性破坏了。要是用硫酸钠稀溶液冲洗绷带,得到的脓液中,细胞依然完好并很快下沉与脓液中的其他成分分开。就这样,米歇尔得到了很多白血球细胞。紧接着他用酸溶解了包围在白血球外面的大部分物质而得到了细胞核,当他再用稀碱处理细胞核时,又得到一种含磷量很高的物质,这种物质引起了他的兴趣,因为这种物质从未有过报道,为此他把位于细胞核中含磷量特别高的物质称为“核素”,他将自己的研究结果整理成文呈送他的导师塞勒后就打道回府了。

从德国回到瑞士后,米歇尔依然不忘他发现的“核素”,故乡莱茵河畔的渔场又成了他经常光顾的地方,因为那里有他取之不尽、用之不竭的实验材料——鲑鱼精子。不仅取材方便,而且使这位年轻人欣喜的是鲑鱼精子中,细胞核差不多占细胞的90%。当然,米歇尔的兴趣不在细胞核,而在于细胞核中的“核素”。他紧紧盯住“核素”,非要把“核素”弄个水落石出。由于米歇尔争分夺秒地劳作,在很短时间内,就查明了“核素”中含有许多由磷酸产生的酸性基团,“核素”是一种大分子组成的物质。

正当米歇尔在莱茵河畔追踪“核素”时,他的德国导师塞勒也从酵母菌中提取出了“核素”。照塞勒的看法,酵母中的“核素”与米歇尔提取的“核素”并不相同,因此他把酵母中提取出来的“核素”称为“酵母核素”,而米歇尔发现的“核素”由于很容易从动物的胸腺中取得,所以称为“胸腺核素”。所谓“酵母核素”就是我们今天所说的核糖核酸,而“胸腺核素”就是脱氧核糖核酸。

米歇尔的发现,当时爱到很多人的非议甚至攻击,但世界各国仍有众多科学家投身于核酸的研究之中。1889年,与米歇尔同一实验室的生物学家奥尔特曼分离了“核素”中的蛋白质,得到了一种酸性物质。因为这种物质是从细胞核中提取出来的,因此他将其称为“核酸”。此时的米歇尔已45岁,实际上,他当初的研究已接近了核酸分离的最后阶段,奥尔特曼仅是把“核素”的研究向前推进一步。

由于核酸不是维生素、蛋白质、脂肪和糖等营养物质,而且生物自身就能产生所需的核酸,因此它被发现后一直未受到应有的注意。尽管当时米歇尔也未料到他的发现会具有生命遗传、克隆技术养育基因、防病治病和延缓衰老领域的里程碑作用,但是人类揭开生命之谜的壮举却从此开始了。

知识链接

世界上各种有生命的物质都含有蛋白体,蛋白体中有核酸和蛋白质,至今还没有发现有蛋白质而没有核酸的生命,可见核酸是真正的生命物质。科学研究发现,人类无法从食物中直接摄取核酸,人体细胞内的核酸都是自己合成的。服用核酸对人体而言毫无营养价值,过度摄入核酸甚至会造成肾结石等疾病。

梅契尼科夫发现吞噬细胞

病菌在自然界分布很广,人很容易与它们相遇,但为什么生病的只是其中的一部分人呢?原来,我们的身体里有一种细胞,像哨兵一样在体内巡逻,一旦发现了病菌,就会把它们吃掉,这样我们就幸免于难了。除非我们的“哨兵”太少或者战斗力不强,吃不掉病菌,病菌才会在机体内大量繁殖,引起疾病。这种微妙的细胞是由俄国病理学家梅契尼科夫发现的。

梅契尼科夫1845年生于乌克兰哈尔科夫州伊万诺夫村的一个农民家庭,17岁时以优异成绩考入哈尔科夫大学。贵族学生看不起他,但他却以顽强的毅力学习,只用两年时间就完成了大学的全部学业。接着,他就到德国的格林缪根大学去留学。

在德国留学期间,梅契尼科夫埋头学习和试验,曾发生过这样一件趣事:有一次,他在实验中做实验,聚精会神地操作,目不转睛地观察,一丝不苟地记录。一直到天黑,才发现实验室的大门被管理人员在外面锁上了。梅契尼科夫虽然又渴又饿,但他却把这一夜当作极好的实验机会。他整整在实验室里工作了一夜,第二天一上班,当管理人员打开大门,发现梅契尼科夫正在继续地实验时,迷惑不解地问道:“你怎么这么早到实验室来了?”

1865年,20岁的梅契尼科夫获硕士学位。23岁时,他研究低等动物胚胎发育的卓著成绩,获得了圣彼得堡大学动物学博士学位。此后,梅契尼科夫回到俄国,被任命为乌克兰敖德萨大学的动物学观察,发现它们的细胞内有消化现象。接着,他在一次研究海星的幼虫时,竟发现一些白细胞能游走,并吞噬着异物,使本身的创伤愈合。后来,经过多次实验证实,如果病菌数目不多,就可能被白细胞完全吞噬、消失,机体就不致患病;如果病原数目过多,白细胞就不能全部吃掉它们,机体就会患病或残废。根据这些研究成果,梅契尼科夫系统地提出了吞噬细胞理论,于1884年发表了他的名著《机体对细菌的斗争》。他在书中说,白细胞就像机体中的流动部队一样,吞噬、清扫着入侵的细菌和其他异物,保卫着机体的健康。

梅契尼科夫的理论震动了整个医学界,但也遭到了一些学者的反对。德国和奥地利的许多科学家常常在各种会议和有关刊物上反对梅契尼科夫。一位年老的德国科学家每年在一种重要的科学刊物上,写一篇驳斥吞噬细胞理论的文章。另一些科学家振振有词地说:“是老鼠的血清杀死了细菌,而不是血液中的吞噬细胞。”有的权威人物甚至挖苦他说:“梅契尼科夫的吞噬理论,会吃掉他自己,让他见鬼去吧!”

梅契尼科夫是一个不达目的不罢休的人,他对这些诽谤的回答是:“沿着别人的脚印走并不困难,但我要坚定地走自己的路!”法国微生物学家巴斯德十分赞赏和支持他,特地把他邀请到巴黎大学当了教授,并担任了新成立的巴斯德研究院的副院长。从此,梅契尼科夫继续深入地研究他的免疫学并发表了一系列的重要著作,不断地揭示细胞免疫的奥秘。他的理论,经受住了科学的考验。赢得越来越多的人的承认,1908年,梅契尼科夫光荣地获得了诺贝尔生理学和医学奖金。

智慧人生

梅契尼科夫有句名言:“人借助于科学,就可纠正自然界的缺陷”。人类正是通过几千年来的科学技术积累,共同在和谐的科学发展中创造了辉煌的物质文明。正是有了梅契尼科夫等科学家们的艰苦探索,我们才有了今天的幸福生活,科学就在我们身边。

艾因特霍芬发明心电图机

心电图机是当今最普及、最安全可靠、无创伤性了解心脏功能疾患的医用电子仪器。早在100多年它就已经被发明出来了,它的发明者是荷兰病理学家艾因特霍芬。

艾因特霍芬1860年出生在当时还是荷兰殖民地的印度尼西亚。他的父亲是一位医生,在他小时候便过世了。艾因特霍芬的母亲在1870年带他回到了荷兰。后来,年轻的艾因特霍芬进入乌特勒克大学,师从病理学家及眼科专家杜德氏教授,杜德氏毫无保留地对艾因特霍芬言传身教,将自己珍贵的研究资料送给了他,并且再三对他说:目前科学界对心脏研究得还不够,希望你以后致力于这方面的探索。艾因特霍芬听从了恩师的建议,开始了对心脏的研究。

19世纪末,科学家首先在动物体内,而后在人体内发现心脏搏动时伴有微弱的电活动。这种生物电流极其微弱,一般在毫伏级,而且它的变化非常快,一般的电流计很难测出这种变化。不久后,一位科学家首先研制出记录生物电的仪器——毛细管电位计。但是,该电位计测量瞬间变化的生物电,诸如心电的效果很不理想。为了探求心电电子描计器的机械原理,艾因特霍芬转入物理系苦苦钻研。1885年艾因特霍芬获得医学博士学位,并来到莱顿大学,任病理学教授,进一步对他的课题进行研究。

功夫不负有心人,1891年,艾因特霍芬终于成功地研制出了弦线电流计。他在两极强磁场之间,垂直放一根极细的石英丝,其直径约有红细胞的1/4。当石英丝的两端分别与需测量组织相接时,如有电流通过弦线,弦线就会在磁场中发生偏转,其偏转程度与通过弦线的电流强度成正比,通过这一装置可以准确地记录组织中微弱电流的情况。在此基础上,艾因特霍芬又经过不懈的努力,终于在1903年发明了弦线型心电图机。但行事谨慎的艾因特霍芬仍觉得自己的机器不够完善,惟恐贻笑大方,一直没有公布自己的发明。

一次,莱顿大学附属医院来了一个很危险的心脏病患者,医生们一致认为这病人的心脏跳动过分轻微,无法测定,为此也无法诊断。正在大家束手无策的时候,艾因特霍芬用他早已研制成功的心电图机为患者做了检查,非常准确地测定了这位患者的心跳等数据,并画出了心电图。

心电图机为什么能对心脏进行检查并画出心电图呢?原来,人体心脏的生物电按一定的规律不停地变化着。这些变化包括兴奋的传导方向、传导途径、和持续时间等。这些微弱而复杂的生物电流通过人体周围组织和体液的传导反映到身体表面,用心电图机在体表测量并记录下这些电变化,用曲线反映出来,这就是心电图。正常心电图是一组有规律变化的波形曲线,每个波都有一定的高度、宽度和形状。当发生心律不齐、心肌炎、心肌缺血或心脏受到某些药物影响时,这些波就会出现改变,或宽或窄,或高或低,甚至在本不该出现波形的地方出现异常波。医生通过测量和计算就可以判断出心脏的活动是否正常,作为诊断疾病的依据之一。

艾因特霍芬将经过实践得以证实的心电图机公诸于众后,在当时引起了巨大的轰动,并在1924年荣获诺贝尔生理学和医学奖。三年后,艾因特霍芬在荷兰莱顿逝世。

心电图机应用于临床近百年来,已成为抢救病人生命和指导医生治疗心脏病的重要依据,目前仍然是心脏常规检查中不可替代的诊断方法之一。鉴于艾因特霍芬对心电图的创立及发展有着多方面的开创性的卓越贡献,他被尊称为“心电图之父”。

智慧人生

谦虚使人进步,因为它可以让人永远把自己置于学习的地位。艾因特霍芬就以谦逊而著称,即使在获得诺贝尔奖之后也常常自喻为“一个非常普通的小教授,虽然在工作中尽职尽责,但有时还是不能胜任自己的工作”。与他的刻苦钻研精神比起来,这种美德更值得后人学习。

神经系统的工程师谢灵顿

人体生活在经常变化的环境中,环境的变化随时影响着体内的各种功能。这就需要对体内各种功能不断作出迅速而完善的调节,使机体适应内外环境的变化。实现这一调节功能的系统主要就是神经系统。人类对神经系统的认识经历了漫长的过程,最早把神经系统的活动看做是有客观规律指导,从而揭开其神秘面纱的是英国生理学家谢灵顿。

谢灵顿1857年生于英国伦敦。他从小就兴趣广泛,多才多艺。中学毕业后,谢灵顿到伦敦圣托马斯医校学习。1880年,他在剑桥大学凯尤斯学院攻读生理学,成绩优异。1882年在剑桥大学自然科学名誉学位考试时,他独占鳌头;翌年第二次考试,他又成绩卓著,被认为是出类拔萃的学生。

31岁时,谢灵顿被任命为伦敦圣托马斯医学院系统生理学讲师。此后,他逐渐把兴趣由病理学转向生理学,着手研究一个由于行动失调被折磨多年而死的病人的脊髓。接着又研究一个死于大脑出血但出血后仍活了52天的患者。后来他又把他的医院作为研究场所,用更多的精力研究哺乳动物的脊髓。他与别人一起对大脑循环进行了研究,其成果受到当时专家们的赞赏。

1894年,谢灵顿发现支配肌肉的神经含有感觉神经纤维和引起肌肉收缩的运动神经纤维。他证明在反射活动中,当一群肌肉兴奋时,相对的另一群肌肉就被抑制,这种交互神经支配理论被称为“谢灵顿定律”。

1897年,谢灵顿被任命为伦敦一家动物医院布朗研究所的主任医师。这所医院免费调查、研究、治疗益兽和益鸟。他使用这里的大量动物进行科研,发表了关于神经系统的纤维通路、神经反射作用等20多篇论文。这些研究成果为他日后的发现奠定了基础。

几个世纪以来,关于神经系统的结构和功能的资料及理论,都是零打碎敲的,在每一个领域里都有激烈争论。谢灵顿用10年时间系统地研究了膝反射赖以发生的肌肉和神经情况,对每条脊髓神经根的分布范围,进行了深入探索,建立了生理研究所需的解剖学基础。他对神经解剖学有三大贡献:即描述了运动神经通道,证实了肌肉中存在感受神经,探索了脊髓后根的皮肤分布情况。他发现神经协调的秘密是反射配合,而反配合是由反射共同通道周围反射弧的活动建立的。支配这种活动的,是神经细胞间的联,谢灵顿称之为“突触”。后来他又对交互神经支配进行周密的研究,提出一个经典定义:交互神经支配是一种协作形式,即抑制性运动的脊髓反射与许多兴奋性运动的脊髓反射常常同时发生,当一对对抗肌中的一条肌肉主动收缩时,另一条对抗肌就松弛。

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