科学史(下)-第13部分

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本尼迪克特（Benedict）在人体上进行实验。他们的结果说明，两数出入在
千分之二以内。脑力活动与其他没有计入的活动，很可能也需要能量，但其
数值必然很小。

这种大体上符合能量守恒原理的结果说明，人体的体力活动归根结蒂应
溯源于所摄入的食物的化学能量与热能量。由此，我们可以得出一个即使不
严格符合逻辑也是十分自然的结论：能量的总输出额既然符合物理定律，那
末中间过程当然也可以完全用这些定律来描述。

这种自然主义的观点不但因为许多观察者的工作证实了细胞理论而进一
步巩固下来，而且还由于其他研究而进一步巩固下来，其中包括关于细胞结
构与功能的研究。人们很快就把与胶体物质有关的物理现象的知识应用到生
理学的问题上去，同时还发现神经作用的现象总是伴有电的变化。

事实证明，有许多种以克汀病得名的先天白痴，是甲状腺功能衰退造成
的。1884　年，希夫（Schiff）发现，如果用甲状腺素饲喂动物，可以防止切
除甲状腺的后果。这个结果不久就应用于人体，使许多从前本来会以白痴终
身的儿童，都成长为快乐而有智慧的人。

由于用科学方法说明了许多人体的生理过程，十九世纪中吁机械哲学愈
见盛行。于是人们就产生了这样一个信念：生理学不过是“胶体物理学和蛋
白质化学”的一种特殊情况。不管整个生理学问题以及构成这个问题的基础
的心理学和形而上学的问题的真263　相怎样，有一点是很明显的：为了促进
孤立地研究自然界的个别部分或方面的科学，我们必须假定生理的过程，在
细节上也是可以了解的。要增进知识，就必须应用已经确立的自然原则，而
从科学的有限观点来看，物理学与化学的基本观念与定律实在是自然原则的
最好的终极陈述。这种分析的方法与观念是否足以解决整个动物机体的综合
问题，那是另外一个深奥得多的问题。举一个极端的例子：有一个学说，说
人的心灵运用身体，就象音乐家运用乐器一样，即使乐器也不过是一种物质
的结构而已。

在十九世纪的第三个季度里，人们已经由研究同无机化学里催化作用相

①　这里指的是“大卡”，即将1　公斤的水升高1℃所需的热量，等于物理学上所用的单位的1，000　倍。

似的催化作用，进而去研究在生物机体中进行的许多过程。到1878　年，有机
催化剂或酵素在生物化学上已经具有很大的重要性，那一年在阐明它们的作
用方面有很大贡献的库恩（Kuhne），给它们起了一个特殊的名称：“酶”。
催化剂或酶的主要性质是，它象滑油之于机器那样，能促进化学反应，增加
其速度，而自己却不作为一个组成成分加入最后平衡的物质。酶常是胶体物，
并带有电荷，这也许是它们的作用的一个原因。事实上，1887　年，阿累利乌
斯已经指出离子自身便有催化作用，在蔗糖的旋转中就是这样。1904　年和以
后几年，柯尔（Cole）、米凯利斯（Michaelis）与索伦森（Sorensen）研究
了离子对于胶状酶的影响。有机变化的过程常需特殊的酶。有些酶分量极微，
只有凭它们的特殊反应才能把它们发现出来；另外一些可以分离出来加以研
究。比较重要的酶有如下几类：分解淀粉的淀粉酶，在酸液中分解蛋白质的
胃蛋白酶，在碱液中分解蛋白质的胰蛋白酶，以及分解酯类物的脂酶等。虽
然在生物体内，酶的最明显的作用，是促进复杂的物体使其分解为比较简单
的成分，可是它们时作用是可逆的。它们只在化学变化的进行方向上，促进
其反应的速度。

十九世纪生物学最惊人的发展之一，是人们对于动植物和人类的细菌性
疾病的来源与原因的认识大大增进。这种认识由于能增加我们控制环境的能
力，因而和其他科学的实际应用一样，也显著地影响了我们对于人与“自然”
的相对地位的看法。1838　年左右，德拉托尔和施旺发现发酵过程中的酵母是
一些微小的植物细胞，而发酵液体中的化学变化在某种程度上是这些细胞的
生活造成的。施旺还发现腐败也是一个类似的过程。他指出如果我们设法用
加热的方法把所有与受检查的物体相接触的活细胞都毁灭净尽，并且以后只
让它和经过赤热试管的空气接触，则发酵与腐败都不会发生。这样他就证明
了发酵与腐败都是活着的微生物的作用造成的。

这些结果在1855　年前后又由巴斯德加以证实与发挥。他认为每一个已知
的自然发生的例子，都不是事实。他指出细菌的存在都是因为有细菌从外面
进来，或者里面原来就有细菌，后来才发育起来。巴斯德证明某些疾病如炭
疽、鸡霍乱与蚕病就是由特种微生物造成的。后来许多别的疾病所特有病菌
也发现了，它们的生活史也考查出来了，其中有许多疾病是人类中间流行的
疾病。

利斯特（Lister）在1865　年听说巴斯德的实验，到1867　年就把这一成
果应用到外科手术上去。他先是用石碳酸（酚）作为防腐剂，以后又发现清
洁是一种有效的防腐方法。由于利斯特把巴斯德的研究成果应用于外科，再
加上戴维爵士、马萨诸塞（Massachusetts）的莫顿（W。T。G。Morton）与爱丁
堡（Edinburgh）的辛普森（J。Y。Simpson）爵士以前所发现的麻醉剂，外科
手术就达到前此所未能达到的安全地步。这些发现在卫生、内科与外科方面
所产生的效果，极其明显地表现在城市居民死亡率的降低上。如伦敦在二百
年前每年的死亡率是千分之八十，而1928　年则降低到千分之十二。

1876　年，科赫（Koch）发现炭疽杆菌的孢子的抵抗性比杆菌本身更强。
1882　年，科赫又发现了造成结核病的微生物。大大发展了细菌学的技术，使
它成为公共卫生与预防医学所必不可少的一种艺术与科学的，就是科赫。特
殊的微生物，一经分离之后就可以让它们在明胶或其他媒介物的纯粹的培养
液里自行繁殖。然后就可以在动物身上测定这些细菌的病理效应。

人们发现，至少在有些情形下，与微生物细胞的生命有关的某些变化所


以产生，是因为微生物细胞里有某种酶，或者是由于微生物细胞的活动而产
生某种酶。1897　年，毕希纳（Bǖchner）从酵母细胞内分离出了特种酶，并
表明这种酶与活的酵母细胞相同能引起同样的发酵作用。这种酶的作用与一
般的情况相同，反应完成之后，酶仍不变；单单它的存在就足以引起和促进
化学反应。

1718　年，蒙塔古（Mary　Wortley　Montagu）夫人从君士坦丁堡传入天

花病的接种法①。十八世纪末，杰斯提（Benjamin　Jesty）根据一般人的信念，

认为患过轻微牛痘的挤奶姑娘不会感染天花，英国柏克利乡间医生詹纳

（Edward　Jenner）用科学方法去研究这个问题，而发明了种痘的方法。他

将病毒放在小牛体内，待其作用减弱时，再将痘浆注射于人身，使人得减轻

或完全避免这种疾病的危害。这一发现开创了免疫学的研究。病原体产生有

毒的物质或毒素。这种毒素是1876　年首先在腐败物内发现的。1888　年人们

可用过滤培养液的方法，从细菌得到毒素。就白喉病而言，我们先从其细菌

培养液取得毒素，然后把这种毒素逐渐加多地注射入马体内，马的组织内即

制成一种抗毒秦。由免疫的马血制成的血清，可以保护与病菌接触过的人和

帮助已经患白喉病的人恢复健康，此外，用病菌的消毒培养法，我们可以制

出各种疫苗，使人们对活的病菌所造成的各种疾病部分的或完全的免疫。1884　

年，梅契尼科夫（Metschnikoff）发现“食菌细胞”（白血球），具有消除

致病性细菌的功能。

伯登一桑德森（Burdon…Sanderson）与巴斯德等把詹纳的毒素减弱的原
理推广应用，去治疗其他疾病。巴斯德证明狂犬病或恐水病，就是在已经感
染以后注射，一般也是有效的。这个可怕的、从前认为无法治疗的疾病，经
注射后死亡率减少到百分之一左右。显微镜下看不见有细菌。这种病是一种
比一般细菌小得很多的病毒所造成的。

病原微生物的生活史常常是很复杂的，有些病原微生物在不同的寄主里

度过其生活的几个阶段。只有通过给活动物接种的极266　周密的实验，才有

可能研究它们的性质。有些寄主有时并不感受侵入的微生物的影响，这就使

我们在研究感染的来源时遇到极大困难。人们最后战胜疟疾的经过是研究传

染病时所遇见的困难与危险的最好的例子①。疟原虫是法国军医拉维兰

（Laveran）在1880　年左右发现的。五年后意大利人观察到人们感染疟疾是

由于被蚊虫咬伤。1894—1897　年间，曼森（Manson）与罗斯（Ross）证明一

种特殊的蚊虫（Anopheles，疟蚊类）身上有一种寄生虫，这种寄生虫就是疟

原虫的幼虫。因此，防治疟疾的正确方法就是毁灭蚊虫的幼虫。而要毁灭蚊

虫的幼虫，就需要把沼泽地带的积水排清。或用油膜覆盖于静水的池沼上面，

以防止其生长。

同样，人们也查明马尔他病或地中海热，是一种微生物的作用造成的。

这种微生物的一段生命寄生在山羊体内，由羊乳传染到人，可是山羊却不生

病。人们还发现黑死病（鼠疫）与鼠、蚤及其他传递疫菌于人的寄生虫有关。

这是病菌通过间接途径进入人体的又一例子。只有明了这些病菌的生活史之

后，防治的斗争才能收到最好的成效。

1893　年，莱夫勒（Loffler）与弗罗施（Frosch）最先透彻地研究了超

①　我国的人痘接种方法于十七世纪传人欧洲，这里作者没有作进一步的探溯。——译注
①　
AngeloCelli…Malaria；Eng。trans，　London，　1901。


显微镜的病毒。他们指出患口蹄疫的动物的淋巴液经过可以隔离一般细菌的
滤器后，仍然可以使其他动物感染疫病。他们断定所处理的对象，不是无生
命的毒质而是能生殖的微小机体。我们至今还不能断定这些超显微镜的可滤
过的、可以使动植物感染，很多疾病的病毒，究竟是不是粒子状的细菌。无
论如何，它们的大小，必与分子接近，有人以为它们是一种非细胞的新型的
有生命的物质。

碳氮循环

我们再来谈呼吸的问题。拉瓦锡与拉普拉斯证明动物的生命需要碳和氢
经氧化而成二氧化碳与水。1774　年，普利斯特列发现，如果把绿色植物放在
小鼠“弄坏”过的空气停一个时候，这种空气就可以再一次恢复维持生命的
功能。1780　年，英根豪茨（Ingen…housz）证明植物的这种作用只有在日光
下才能发生。1783　年，塞尼比尔（Senebier）表明这种化学变化是把“固定
下来的空气”变成“脱燃素的空气”，即由二氧化碳变成了氧。1804　年，德·索
热尔（deSaussure）对这个过程作了定量的研究。这些结果启发李比希进行
研究，并提出一个概括的理论，说碳元素和氮元素在动植物交互生长与腐败
的过程中，