讓瘟疫現形的「細菌學之父」

他的出現,讓可怕的瘟疫現了形。他告訴人們,瘟疫是可以被消滅的。

疫,是對於具有傳染力的疾病的通俗說法,「瘟,疫也。」在中國的史料中,很早就有關於「瘟疫」的記載。《黃帝內經》中就有「五疫之至,皆相染易,無問大小,病狀相似⋯⋯」的記載。東漢時期的《傷寒雜病論》也說過:「建安紀年(西元196年)以來,猶未十稔,其死亡者,三分有二,傷寒十居其七。」

2000多年前的雅典,就差點被一場瘟疫毀掉。中世紀的歐洲,一場「黑死病」在一個月的時間裡帶走了8000多條鮮活的生命。1742年的流行性感冒,席捲了90%的東歐人。

瘟疫,給人們造成了無法估量的損失。天花,險些讓印第安人滅絕,可謂史上最大的「種族屠殺」。霍亂、傷寒,戰爭時期流行,成了戰爭最可怕的幫凶。

長久以來,人們一直都不知道「瘟疫」到底是一種什麼東西。它看不見摸不著,卻能置人於死地,短短幾天便使一座城市變成空城,不知因何而起,更不知如何預防,剩下的,只有恐懼。

直到他的出現,他讓可怕的瘟疫現了形。他為人們揭開了瘟疫的神祕面紗。他告訴人們,瘟疫是可以被消滅的。

他就是德國著名的醫生和細菌學家,世界病原細菌學的奠基人和開拓者。他首次證明了一種特定的微生物是特定疾病的病原。

他發明了用固體培養基的細菌純培養法。他提出的科赫氏法則至今仍被用於疾病病原體確定的依據。他是羅伯特.科赫(Robert Koch),細菌學之父,1905 年諾貝爾生理學或醫學獎的獲得者。

1843年,科赫出生在德國一座名叫克勞斯塔爾的小城市裡。他的父親是一位礦工,和大山打交道。幼年的科赫就體現出了一位開拓者的遠大志向。當他的兄弟姐妹們還不諳世事時,他卻一個人蹲在池塘邊聚精會神地看一隻小紙船,指著小船對母親說,他要當一名水手,到大海去遠航!科赫並不是說說而已,他5歲就已經是鄰里街坊口中的「別人家的孩子」。他的父親工作很忙,母親則忙於照顧自己的13個孩子。於是,他只能自己借助報紙學會讀書,聰明而有毅力。

在科赫7歲那年,家鄉的一位牧師因病去世。在牧師的追悼會上,科赫不解地問母親:「牧師得了什麼病?這種病難道就治不好嗎?」看著啞口無言的母親,科赫也沉默了。

高中畢業後,科赫考入了哥廷根大學,師從弗里德里希學醫。4 年後,他拿到了哥廷根大學的醫學博士學位,成績優異的他還被評為了「優秀畢業生」。

科赫畢業那年,普法戰爭的戰火已經隱隱開始燃燒,隨後他進入軍隊,成了一名軍醫。戰爭結束後,他去了波蘭,在當地的一個小鎮當醫官。

1870年,科赫婚後到東普魯士的一個小鄉村當外科醫生。醫生是個救死扶傷受人尊敬的職業,可讓科赫無法忍受的是,當他的患者被傳染病折磨甚至生命被吞噬的時候,他卻無能為力。

沒有人知道傳染病的病因,更談不上有效的治療。科赫經常只能對患者和家屬說幾句安慰的話,因為他自己也不明白傳染病究竟因何而起,他也沒有有效的治療方法。科赫沒有坐以待斃,他不願意再眼睜睜看著自己的患者一步步走向死亡。

在那個叫沃爾施泰因的小村子裡,科赫建立了一個簡陋的實驗室。就是在這個小小的不起眼的實驗室中,科赫開始了自己關於病原微生物的研究。科赫的實驗室裡沒有什麼大型的科研設備,小鄉村中也沒有收藏著大量文獻的圖書館。他甚至也難以和其他同樣研究微生物的學者進行溝通討論,他唯一擁有的「大型」研究工具,是他的妻子送給他的顯微鏡。

在簡陋的實驗室裡,單槍匹馬的科赫沉浸在自己的研究中,只要有時間,他就將自己關在實驗室中,人們不明白科赫到底在幹什麼,甚至有人說他得了精神病。

1863年,法國微生物學家凱西米爾.達韋納發表了一篇論文。論文中,凱西米爾提到了炭疽病可以在牛與牛之間直接傳染。科赫在看到這篇論文後,更加仔細地研究了這個疾病。

炭疽是由炭疽桿菌所致,一種人畜共患的急性傳染病。人因接觸病畜及食用病畜的肉類而發生感染。臨床上主要表現為皮膚壞死、潰瘍、焦痂和周圍組織廣泛水腫及毒血症症狀,皮下及漿膜下結締組織出血性浸潤;血液凝固不良,呈煤焦油樣,偶可引致肺、腸和腦膜的急性感染,並可併發敗血症。

為了研究炭疽病的起因,他整夜整夜地在實驗室裡待著,甚至幾個星期都不邁出實驗室一步,像著了魔似的廢寢忘食。他的妻子終於忍受不了他對自己事業的執著,離開了他。為了證明炭疽菌就是炭疽病的罪魁禍首,科赫從死於炭疽病的動物的脾臟中提取出了組織液,再將組織液接種到正常健康的小鼠身上,被接種後的小鼠很快就感染上了炭疽病。

然而,科赫對這樣的實驗結果並不是十分滿意。

他想瞭解從未接觸動物的炭疽菌是否能引起炭疽病。因此,他提取了患了炭疽病的牛眼中的液體進行培養。科赫發現,當環境不利的時候,這些細菌會在自身內部產生圓形孢子(芽孢),芽孢能抵禦不良的環境,尤其是缺氧環境,而當周圍環境恢復正常時,芽孢又成了細菌。

科赫在純培養條件下繁殖了數代炭疽菌,當他將這繁殖了很多代後的炭疽菌接種到小鼠身上的時候,小鼠仍然感染了炭疽病。

1876 年,科赫公開了他的發現。他去了弗羅茨瓦夫,進行了3天的公開表演實驗。他證明了炭疽桿菌是炭疽病的病因,首次提出了炭疽桿菌的生活史,即桿菌—芽孢—桿菌的迴圈,而能在土壤中長期生存的芽孢,就是造成炭疽大流行的罪魁禍首。

同時,他還提出了他對病原微生物的觀點,他認為每種疾病都有特定的病原菌,而不是像人們之前所認為的,所有細菌都是一個種。科赫的報告引起了微生物學界的震動,這是人們第一次證明一種特定的細菌是引起一種特定傳染病的病因,科赫的報告開啟了科學家們關於病原微生物研究的時代。

發現炭疽桿菌並不是科赫事業的終結,只是他輝煌事業的開端。1880年,科赫應邀赴柏林工作,出任德國衛生署研究員。在這裡,他終於有了良好的實驗設備和研究助手,他創造了至今還在普遍使用的經典細菌培養法—懸滴法,他用不同的染液給細菌染色,給顯微鏡加上了照相機,顯微攝影術的出現讓人們可以透過照片清楚地看到顯微鏡下的世界,終結了僅憑肉眼觀察、文字描述或手繪圖案定義細菌而引發的爭議與混亂。

然而,一個至關重要的問題始終沒有得到解決,人們仍然不知道,應該如何從許多混雜在一起的細菌中分離出純種的細菌。細菌是會活動的生物,當它們在培養液中游走的時候,是幾乎不可能分離出純種細菌的。想明白了這點的科赫知道,只有用固體培養基才能得到純種細菌。他將瓊脂加到了傳統的肉湯培養基中,首創了肉湯瓊脂固體培養基。到今天,這仍然是細菌分離的重要工具。

科赫做了關於純種細菌培養的報告和示範,當時的微生物學權威巴斯德評價道,「這是一項偉大的進展」。

19 世紀,肺結核被稱為「白色瘟疫」,在當時的死因中占據前列,可人們無論是對死者進行病理解剖還是動物實驗,都沒辦法找到致病菌。傳統的方法在肺結核面前失去了效果,人們束手無策,只能坐以待斃。

當時有很多科學家為尋找肺結核的致病菌絞盡腦汁,科赫自然也不例外。科赫意識到,特殊的感染一定是由特殊的微生物引起的,只有找到那個微生物,將其分離培養出來,才有進一步研究的可能性。

於是,科赫用各種染料給病灶組織染色,結晶紫、美藍、伊紅、剛果紅⋯⋯常用的染料科赫都試了個遍,卻仍然一無所獲。雖然有些失落,但是科赫沒有放棄尋找合適的染料。終於,在亞甲基藍染色後的組織中,他發現了一種從未見過的細菌。

為了驗證自己的實驗結果,他在柏林的各個醫院中尋找因結核病致死的患者遺體,拿到了大量病灶組織的他繼續著自己的實驗。他將結核組織注射到各種動物體內並進行染色觀察。結果讓他十分興奮,所有患上結核病的動物體內都能看到那種細菌。而健康的動物體內,完全找不到那種細菌的蹤影。

向來嚴謹的科赫並沒有直接宣布自己發現了結核病的致病菌。在實驗中,他給動物注射的是病灶組織提取液,不是純淨的細菌。僅憑病灶組織提取液並不能證明已經發現了結核病的致病菌。他決定將那種細菌分離出來。

科赫將病灶組織提取液接種到了肉湯瓊脂固體培養基上,小心地分離出了那種他之前沒有見過的細菌,培養成純淨的菌種再注射給動物。細菌在被注射入動物體內後,成功地讓實驗動物感染上了結核病。科赫給這種細菌起了個名字—結核桿菌。

1882年3月24日,德國柏林生理學會召開。當科赫將自己的研究成果公布出來的時候,全場寂靜無聲,沒有人提出質疑,連那位一直看科赫不順眼的歐洲醫學泰斗、細胞病理學創始人菲爾紹也終於不再反對科赫的觀點。沉寂了十多秒的會場突然爆發出了雷鳴般的掌聲,一些科學家甚至忍不住站起來歡呼。害死了千千萬萬人的「白色瘟疫」的元凶終於被找到了。

從此,肺結核不再是絕症,這怎能不讓人興奮呢?整個世界在那個報告後都沸騰了,科赫也成了與路易士.巴斯德齊名的微生物學家。

從1885年起,科赫就一直在柏林大學擔任衛生學教授,成了老師的科赫帶出了一大批優秀的學生。日本著名的微生物學家北里柴三郎就是他的學生。他的門生陸續發現了白喉、傷寒、肺炎、淋病、腦炎、麻風病、破傷風、梅毒等一系列的病原體。

科赫退休後,就開始環遊世界。哪裡有傳染病流行,哪裡就有科赫的身影,他發現了霍亂弧菌,提出了控制瘧疾的新方法—消滅攜帶致病菌的昆蟲。

他提出了著名的科赫法則,用於建立疾病與微生物之間的因果關係。到今天,這個法則仍然是確定病原體的重要參考依據。2003年流行的SARS,正是通過這個法則確定了病原體。

科赫法則主要分為四個步驟:

1.在病株罹病部位經常可以發現可能的病原體,但不能在健康個體中找到;
2.病原菌可被分離並在培養基中進行培養,並記錄各項特徵;
3. 純粹培養的病原菌應該接種至與病株相同品種的健康植株,並產生與病株相同的病徵;
4. 從接種的病株上以相同的分離方法應能再分離出病原,且其特徵與由原病株分離者應完全相同。

1905年,科赫收到了來自斯德哥爾摩的電話。為了表彰他在結核病領域的重要貢獻,他拿到了當年的諾貝爾生理學或醫學獎,他還被授予了德國的皇冠勳章、紅鷹大十字勳章(醫學界第一位獲此殊榮者)。他是英國皇家學會會員,法國科學院院士,柏林、克勞斯塔爾授予他榮譽市民稱號,海德堡大學、博洛尼亞大學授予他榮譽博士學位。

晚年的科赫因為心臟病住進了巴登巴登溫泉療養院。在療養期間,他仍然念念不忘他的細菌學研究。逝世前的3天,他還在普魯士科學院進行了一場關於結核桿菌的講座。1910 年5月27 日,科赫在療養院離開了人世,終年67 歲。

為了紀念他對全世界醫療研究領域開創性的貢獻,德國政府設立了羅伯特.科赫獎。這個獎項,是德國醫學領域的最高獎項。

第一次發明了細菌照相法,第一次發明了蒸汽殺菌法,第一次提出了霍亂預防法,第一次發現了鼠蚤傳播鼠疫的祕密,第一次發現了炭疽桿菌、傷寒桿菌、結核桿菌⋯⋯科赫用他的一生為人類的健康保駕護航。

光有知識是不夠的,還應當運用。光有願望是不夠的,還應當行動。

怪奇科學研究所。圖/時報出版提供

(本文摘自SME著《怪奇科學研究所:42個腦洞大開的趣味科學故事》,時報出版提供)


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