那些改變世界的狗狗們3——命中注定的對手
正是在科赫與巴斯德競爭的過程中,細菌學實現了從無到有的巨大突破,而狗狗們,也找到了新的用武之地。
十九世紀,是工業發展的一百年,也是微生物肆虐的一百年。在形形色色的傳染病之中,又以狂犬病最為特殊。它不會大規模流行,也不曾中斷,直到今天,仍然如幽靈般,時不時出現。
世界狂犬病地圖,藍色為高發區(圖片來源:who.int)
而提到狂犬病疫苗的研製過程,就不能不提兩段恩怨,科赫與巴斯德的,老鼠與狗的。
向未知進軍
一切都是從一台顯微鏡開始的。
科赫研究炭疽桿菌所用的顯微鏡[1]
1867年,艾米·弗拉茨買了一台當時最先進的顯微鏡,送給自己的丈夫,羅伯特·科赫。
拉茨和科赫的愛情,起碼在一開始的時候,充滿了童話故事的味道。弗拉茨是教會領袖的女兒,科赫是著名工程師的兒子;弗拉茨端莊優雅,科赫從小就顯示出了科學方面的天賦,先後求學於哥廷根大學、柏林慈善醫院,師從雅各布·亨勒、魯道夫·菲爾紹等名家。
羅伯特·科赫(圖片來源:en.wikipedia.org)
童話里的王子和公主不需要操心衣食,現實生活中的夫妻,卻不得不考慮金錢。要掙錢必須工作,作為醫官的科赫,剛到韋爾斯泰因,就見識到了炭疽的厲害——短短四年之內,炭疽殺死了528名患者、奪走了約6萬頭牲畜。
以今天的眼光看,規模如此之大的人畜共患病,肯定要首先考慮細菌作祟的可能。不過,當時細菌學說還沒建立呢!面對未知的世界,科赫手裡只有兩樣武器,一個是愛妻贈送的顯微鏡,一個是老師亨勒的假說——流行病可能是由一些微生物造成的。[2]
舊世界的守護者
硬要說還有什麼別的,大概就是熱情。這種熱情甚至影響到了家人和患者。
做實驗需要動物,科赫用過狗,也設法搞到過猴子,但是這些動物都太貴。慢慢地,他把主意打到了那些便宜的、代謝更加旺盛的動物身上,也就是老鼠。家人在他的動員下,紛紛開始抓老鼠;患者有時為了表達對他的感謝,也會提著老鼠上門;而歌楚德,他的女兒,充當起了「飼養員」的角色。
炭疽桿菌照片[1]
三年以後,科赫終於取得了突破,找到了炭疽桿菌、證實它就是炭疽病的病因。論文發表以後,短短數月之內,科赫的大名就傳遍了整個歐洲。絕大多數學者對這位嚴謹的德國醫生,表達了讚許。
但巴斯德沒有。
路易·巴斯德(圖片來源:en.wikipedia.org)
巴斯德就是那個說「科學沒有國界,但科學家有祖國」的路易·巴斯德。
十九世紀的歐洲,像一個火藥桶,而法國和普魯士(德國)的關係,幾乎是歷次爭端的導火索。身為法國人的巴斯德、差點在普法戰爭中失去愛子的巴斯德,難免對德國科學家有看法。不巧的是,科赫偏偏犯了研究界的大忌。
科赫對炭疽病最大的貢獻,是發現了炭疽芽孢,繼而,以此為基礎,解釋了炭疽的傳播模式。然而早在研究蠶病的時候,巴斯德就注意到了芽孢,這種特殊的細菌形態,發表了自己的研究成果。[3]科赫別說致謝、致敬,連參考文獻中都不曾提一句。
你小子是故意的吧!
新的戰場
這一邊,巴斯德不甘心把發現炭疽桿菌的榮譽,拱手讓人,設法改進了科赫的實驗,使其更加嚴謹。那一邊,科赫也在委屈。韋爾斯泰因是個風景秀麗的地方,換句話說,那裡很窮,很小,很閉塞。科赫極可能沒有讀過巴斯德論文,而巴斯德實驗,等於挑戰他的炭疽桿菌發現者頭銜。
實驗室內的巴斯德(圖片來源:en.wikipedia.org)
恩怨這種東西,一旦產生,就跟雪球一樣,越滾越大。科赫嘲笑巴斯德缺乏微生物研究訓練,巴斯德反唇相譏,沒有我的發酵理論,你連什麼是微生物都不知道。科赫以尋找病因為己任,巴斯德則更實際一些,希望找到控制疾病的方式,科赫信任小動物,比如老鼠,巴斯德卻是傳統實驗動物擁躉。
從炭疽到霍亂,兩次交手,巴斯德都輸了,而老鼠,也在微生物實驗中,展現出了更強的優勢。它們更便宜,新陳代謝更快,對微生物的反應更劇烈,倫理爭議同樣更小。
抨擊狗實驗殘忍的畫作[4]
最後一擊
不過,有些事,是只有狗能做的。比如,狂犬病研究。
在研究微生物的過程中,巴斯德逐漸形成了一個假說:在人體內,有一種特殊的、有限的、微生物必須的營養物質。只要想辦法把這種養分耗光,即使再次接觸傳染源,微生物也沒有辦法在人體內增殖、引起疾病。[3]
如果自己的理論是對的,那麼,什麼炭疽啊霍亂啊,都是小意思。——他將找到一種,應對所有傳染病的萬金油方案。
他當然不能孤軍奮戰,他想到了狂犬病和狗狗們。
一方面,狂犬病的癥狀非常明顯,發病與否,一眼即知,另一方面,狂犬病發作的情形異常恐怖,使其在民眾之間,一直有著惡魔一樣的名聲。用這樣的明星疾病驗證自己的假說,再合適不過了。
首先,他要證明,狂犬病是一種傳染病。
巴斯德設法找來了一些患有狂犬病的狗,接著,抽出它們的脊髓,絞碎,製成懸濁液,最後,把懸濁液注入到健康犬類的大腦內。後者果然患上了狂犬病。這說明,狂犬病是由微生物引起的,而且,主要聚集在動物的中樞神經系統內。
要想建立人體對狂犬病的防禦力,必須耗光前面說的特殊養分;而要想耗光那些特殊養分,必須讓人體接觸狂犬病。直接往人體內注射脊髓懸濁液,當然是不行的——狂犬病一旦發病,致死率百分之百,說不定養分還沒耗光,患者就先死了……
所以,巴斯德苦思冥想,如何減弱微生物的毒力。根據巴斯德的觀察,微生物們都偏愛潮濕的環境,那麼反過來,乾燥的空氣,或許能降低微生物的毒力?
巴斯德取了數個患病動物的脊髓,放置到乾燥的空氣中。有的放一天,有的放三天,有的放數周。隨後,把這些脊髓製作成懸濁液,分別注射到健康的犬類腦內。結果顯示,脊髓在空氣中放的時間越長,激發狂犬病所需要的時間也越長,也就是說,隨著時間的推移,微生物的致命能力,逐漸減弱。
實驗示意圖[4]
就這樣,巴斯德找到了弱化版的「狂犬病致病菌」(後來證實是病毒)。
研究的最後一步,是進行人體試驗,證明自己的疫苗有效。這種事原本是可遇而不可求的,幸運的是,那個人很快出現了。
——1885年7月,滿身咬傷的約瑟夫·梅斯特被母親抱到了巴斯德面前,而巴斯德,用自己製作的疫苗,成功救治了他。[5]
巴斯德治療梅斯特[2]
總結
如果繪製一張十九世紀的傳染病地圖,恐怕很多人會得出悲觀的結論:人類,就要完蛋了。
但是,我們沒有。
科赫為了研究微生物,發明了顯微照相技術、細菌培養技術、細菌分離技術;而巴斯德對狂犬病疫苗的研究,奠定了現代免疫技術的基礎。甚至可以說,每一個注射過疫苗的人,都應該感謝他實驗室內的狗狗們。
正是在二人的競爭中,微生物學實現了從無到有的巨大突破。也是在這個過程中,因為種種原因,狗狗們漸漸被老鼠擠出了微生物實驗室。[6]不過,它們很快將找到新的用武之地。
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參考文獻
[1]BLEVINS S M, BRONZE M S. Robert Koch and the 『golden age』 of bacteriology[J]. International Journal of Infectious Diseases, 2010, 14(9): e744–e751.
[2]阿尼克·佩羅, 馬克西姆·施瓦茲. 巨人的對決[M]. 時利和, 譯. 海天出版社, 2018.
[3]SMITH K A. Louis Pasteur, the father of immunology?[J]. Frontiers in immunology, 2012, 3: 68.
[4]FRANCO N H. Animal Experiments in Biomedical Research: A Historical Perspective[J]. Animals?: an Open Access Journal from MDPI, 2013, 3(1): 238–273.
[5]王繼麟, 嚴家新. 人用狂犬病疫苗的過去、現在和未來[J]. 中華流行病學雜誌, 2001, 22(1): 23–25.
[6]克洛德·貝爾納. 實驗醫學研究導論[M]. 夏康農, 譯, 管光東, 譯. 商務印書館, 1991.
作者:趙言昌
※荒無人煙的南極洲,也沒能逃過塑料污染的魔爪
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