19世纪前后西方微生物学的发展

摘要：2015年正值《自然辩证法》发表90周年，恩格斯在这本影响巨大的著作中高度评价了巴斯德为反驳当时流行的自然发生说所做的实验。通过考察19世纪前后西方微生物学的发展脉络，可以看出，巴斯德为证伪自然发生说所进行的实验的确在其中发挥了至关重要的作用。这些实验虽然尚不足以彻底说服那些顽固坚持自然发生说的人们，但它却为微生物的发展，尤其是细菌可通过传染致病学说的建立奠定了重要的基础。正是因为有了巴斯德的贡献，德国的科赫、贝林和埃尔利希，以及其他国家的一些学者19世纪后半叶才能在微生物学领域建立一系列不朽的功绩。

关键词：巴斯德；自然发生说；科赫；西方微生物学；自然辩证法

中图文献号：Q93 文献编码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2015.06.001

今年是恩格斯《自然辩证法》发表90周年。恩格斯在《自然辩证法》中写过这样的一句话：“巴斯德的实验在这个方向上是无用的：对那些相信自发生殖的可能性的人来说，他单用这些实验是决不会来证明它的不可能性的；但是这些实验是很重要的，因为这些实验对这些有机体、它们的生命、它们的胚种等等提供了许多启示。”[1]恩格斯在这里所讲的“相信自发生殖的可能性的人”无疑是指那些相信狭义上的“自然发生说”的人们。

巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895） 是在什么背景下试图用什么样的实验证伪“自然发生说”的？为什么“这些实验是很重要的”？这些实验对后来的微生物学的发展产生了什么样的影响？以下，笔者想就这些问题作一些粗浅的回顾与考察，以期帮助青年学生加深对恩格斯这段话的理解。

一

继英国学者罗伯特·胡克（Robert Hooke，1635-1703）于1665年使用复合显微镜第一次观察到了软木组织中的蜂房结构，并将其命名为“细胞”之后，荷兰的显微镜专家列文虎克（Antoni van LeeuwenHoek，1632-1723）1676年又使用自制的单透镜显微镜第一次观察到了水滴中的“小动物”（little animals），开启了人类通往微生物研究的大门。[2]列文虎克使用可以放大二百余倍的单透镜显微镜先后观察了霉菌、蜜蜂刺、动物的血液、植物的叶片以及人的胡须、口水和牙垢等，发现了一个梦幻般的微观宇宙，那里充满着各种各样的微生物。列文虎克和众多17世纪显微镜专家一样，没有创建受众人拥护的理论，称不上是思想家，但他们通过不断收集新的事实、发现新的现象为人类打开了一幅新的令人激动的自然图景，并为人类加深对微生物世界的理解奠定了重要的基础。

18世纪是一个充满激情和活力的时代， 先后涌现出一批科学巨人和科学巨著， 但由于光学显微镜制造技术没有取得实质性的进步， 所以有关微生物的研究进展缓慢。这一时期， 除荷兰动物学家穆勒（Otto Friedrich Müller， 1730-84）使用显微镜对细菌进行过仔细观察，并用插图在著作中详细展示了他所看到的细菌形态外，我们很难看到其它有价值的微生物研究成果。

进入19世纪后，由于产业革命促进了机械制造技术的发展，加上光学理论的进步，显微镜的性能有了明显的改善，以致德国博物学家和动物学家埃伦伯格（Christian Gottfried Ehrenberg，1795-1876） 得以于1838年根据所观察到的细菌形态尝试着对细菌进行了分类，他当时使用的“细菌”（Bacterium）和“螺旋菌”（Spirillum） 等术语人们至今还在作为属名继续沿用。[3]

众所周知，将细菌与疾病联系在一起，进而提出细菌致病学说的是法国微生物学家和化学家巴斯德。但实际上，在巴斯德提出疾病可以通过细菌传染这一论断之前，匈牙利医生森梅尔外斯（Ignaz Philipp Semmelweiss，1818-1865）已经意识到这一问题，并开始采取措施减少医疗过程中的疾病传播了。[4]

1847年，森梅尔外斯在奥地利的一家医院工作时注意到：在医院里分娩的妇女由于产褥热而成批死去，但在家里分娩的妇女却很少得这种病。他意识到，有可能是医生加剧了这种疾病在病人之间的传播。于是，他要求手下的医生在换下一个病人时一定要用强化学溶液洗手。医生们对此颇有怨言，但他们还是按要求做了，结果医院里的产褥热发生率开始急剧下降。1849年，森梅尔外斯因匈牙利宣布独立被迫离开奥地利，于是，这家医院的医生略去了不愉快的洗手程序，以致病人中患产褥热的比例又开始上升。与此同时，森梅尔外斯不管到哪家医院工作，都坚持用强化学溶液洗手，结果由他照顾的病人因产褥热死亡的不到1%。森梅尔外斯用实践证明了洗手对降低产褥热的发生率是有效的，但他不知道洗手之所以有效，是因为致病细菌在这一过程中被大量消灭了。当然，这一谜底后来是由巴斯德揭开的。

巴斯德原本是学化学出身，早期主要从事与酒石酸晶体有关的研究，1854年赴里尔大学担任新成立的理学院院长后不久，因当地的酿酒企业遇到了葡萄酒和啤酒变酸的问题，故应工业界的请求开始从事发酵研究。[5]当时，法国和德国的一些学者已经意识到糖和酒精的发酵有可能是酵母引起的，但遭到了很多学者的质疑。德国著名化学家李比希（Justus von Liebig，1803-1873）就认为，发酵是纯粹的化学反应过程，无须有机体参与。巴斯德使用显微镜对发酵过程进行仔细观察后发现，发酵乃微生物作用的结果，而且不同的发酵是由不同的微生物引起的，从而否定了微生物没有参与发酵或者只不过是发酵之产物的权威观点。既然微生物参与了发酵的整个过程，那么要改善发酵的结果，解决酒液变酸问题就不能不考察各种微生物在发酵过程中所起的作用。经过深入研究后，巴斯德发现，在未变质的酒液中，通常只能观察到圆球状的酵母菌，但在变酸后的酒液中，除酵母菌外，还能观察到很多杆状乳酸菌。进一步研究表明，正是乳酸杆菌在酒液里大量繁殖，才使酒液变酸的。[6]