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【云飞杂记】细菌传【chuan】之『zhi』不合理

admin2021-10-0636

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【云飞杂记】细菌传之不合理
2021-09-15 17:54:56.0 泉源:新2网址 作者云飞

科学始终是不合理的。若是它不提出十个问题,也就永远不能解决一个问题。——萧伯纳

麦尔(图片源于网络,若有侵权请联系删除)

1876年,荷兰国家农业学院在瓦格宁根确立。德国农业化学家麦尔赴荷兰担任赴荷兰担任瓦格宁根农业试验站主任、国家农业学院植物系主任。一位刚结业的博士应聘植物学西席,入职后专注教学和实验,他就{jiu}是25岁的拜耶林克。麦尔对这位小8岁的下属稀奇通知,两人经常在一起讨论种种学术问题。

健客荷兰国家农业学院很著名吗?似乎没听说过啊!

云飞就是现在的瓦格宁根大学,全称瓦格宁根大学与研究中央,是欧洲甚至全天下农业偏向与生命科学最顶尖的研究型大学之一,其农业科学、生命科学、食物科学、环境科学等在全球享有极高的声誉。瓦格宁根大学在荷兰的职位和清华北大在中国的职位一样。

烟草花叶病(图片源于网络,若有侵权请联系删除)

1879年,麦尔注重到当地烟草作物染上了一种怪病,长出的绿叶一旦泛起黄色花纹,叶片就会逐步卷曲起皱,直至殒命,给烟草生产造成了伟大损失。麦尔将这种病命名为“烟草花叶病”。他曾研究过种子、气温、天气、光照、土壤等对烟草花叶病的影响,效果都逐一清扫。那时刻,人们已经最先接受“细菌致病理论”,那么烟草花叶病会不会也是因细菌熏染造成的?麦尔决议模拟科赫的研究,他将患有花叶病的烟草叶子捣碎,从中提取汁液,并用玻璃毛细管注入多株康「kang」健烟草的叶脉中。效果发现这些烟草已经长出的叶子都正常,但约莫10天后新长出来的嫩叶险些都泛起了花叶病症。进一步实验,将患有花叶病的烟草叶子捣碎,从中提取汁液,加热到80℃,并用玻璃毛细管注入多株康健烟草的叶脉中。效果发现这些汁液失去了感染性。因此,麦尔嫌疑患病烟草叶子的汁液中含有可感染花叶病的细菌。只要是感染,就指向细菌,这似乎成了头脑定式。他使用那时最先进的光学显微镜举行考察,用培育皿举行培育,但仍然没有找到这种“细菌”。于是,他最(zui)先给康「kang」健烟草接种林林总总的已知细菌,看看导致烟草熏染花叶病的细菌是不是其中的一种。未果后,他又给康健烟草接种一些动物和人的粪肥,以及磨碎的过时奶酪和溃烂的豆制品,看看会不会是真菌作用的效果,所有这些起劲都未能辅助麦尔找到烟草花叶病的致病因子。麦尔厥后又做了一系列实验。他发现,用单层滤纸过滤患病烟草叶子的汁液时,致病因子是能够通过滤纸的。但他还发现,使用双层滤纸过滤时,提取液会酿成“透明滤液”,而且这种滤液不具有感染性。由此,麦尔推定,烟草熏染花叶病不能能是由真菌引起的,由于纵然是酵母这样的细小真菌也比细菌大的多,加倍不能穿越滤纸,也就是说它们在第一次过滤时就会被滤除。麦尔以为,烟草花叶病也不会是酶介入作用的效果,由于酶之类化学物质不仅不能自我滋生,而且纵然是使用多层滤纸过滤也不至于被滤除。只管云云,麦尔给出的最终结论仍然 ran[是烟草熏染花叶病与细菌有关;患有花叶病的烟草叶子污染土壤后容易引起花叶病,因此不能将病变烟叶放置在烟田里。虽然麦尔并没有找到烟草花叶病的致病因子,但1886年,他照样公然揭晓了上述研究结论,至少致病因子能够通过滤纸【zhi】的这一发现是异常难得的。他的研究效果对正在撰写烟草花叶病有关学位论文的俄国学生伊万诺夫斯基,以及拜耶林克发生了很大的影响,并为他们取得突破奠基了主要基础。

(图片源于网络,若有侵权请联系删除)

伊万诺夫斯基在重复麦尔的实验时发现,使用两层滤纸对患有花叶病的烟草叶子的汁液举行过滤后,所获得的滤液仍然具有感染性,这与麦尔的实验效果显著不符。于是,他使用了一种那时最为先进的尚柏朗氏过滤器对患有花叶病的烟 yan[草叶子的汁液举行了过滤。效果,所获得的滤液同样具有感染性。在伊万诺夫斯基看来,只有两种可能性可以注释这种征象一是过滤器质量问题,以致具有感染性的细 xi[菌通过了通常基本无法通过的细小滤孔;二是《shi》滤液中的致病因子「zi」是毒素类物质,这种毒素有可能是细菌在过滤历程中排泄出来的。总而言之,在年轻的伊万诺夫斯基看来,感染性都是由细菌导致的。可见,巴斯德和科赫的细菌致病说在那时何等具有影 ying[响力。正由于云云,他未能对该项实验效果所展现的意义举行深入的思索和探讨。1892年,他向圣彼得堡科学院提交了一篇题为“关于烟草花叶病”的论文,先容了上述研究发现。因此,厥后许多学者,尤其是俄国学者据此以为,伊万诺夫斯基发现了滤过性病原体。他虽然率先发现通仔细菌过滤器的滤液仍然具有感染性这一征象,但却未能明确提出滤过性病原体这一看法。

1898年,拜耶林克揭晓了一篇著名论文,提出了“感染性活流质”的看法。1900年,他又将这篇论文翻译成了法文,从而引起了普遍的关注。拜耶林克也用了尚柏朗氏过滤器,滤液有感染性。一方面,使用最先进的光学显微镜无法从滤液中找到致病因子;另一方面,无论是在有氧的环境下,照样在无氧的环境下,对滤液举行培(pei)育后,效果都显示滤液中没有任何细菌。这种熏染性来自于什么?拜耶林克没有扎脚不前。拜耶林克对滤液举行大剂量稀释后做了一组对比实验,他发现大剂量稀释后的滤液和未经稀释的滤液对康健烟草发生熏染的水平险些没有差异。而“er”且,受稀释滤液熏染的烟草叶子的汁液仍然具有很强的熏染性,康健烟草接种其汁液后仍然都市泛起花叶病症状。于是,拜耶林克推定滤液的熏染性不是由无生命的化学物质引起的。若是滤液中存在有生命的致病因子,那么这种致病因子是若何增殖的呢?

尚柏朗氏过滤器(图片源于网络,若有侵权请联系删除)

拜耶林克又做了一组对比实验。他用尚柏朗氏过滤器对康健烟草叶子的汁液举行了过滤,并获得了一批滤液。他将这种滤液加入到有感染性的滤液中之后,再给康健烟草举行接种。他发现康健烟草熏染后的病症显示水平与他用同体积的蒸馏水稀释后的带有感染性的滤液的情形一样。这《zhe》意味着致病因子并没有在康『kang』健烟草叶子汁液的滤液中发生增殖。它解释,致病因子只有在有细胞的条件下才有可能发生增殖。

健客等等,对最后这个实验有点糊涂啊!

云飞康健烟草叶子既有营养因素,如淀粉、卵白、脂肪、纤维素等,也有活细胞,如表皮细胞、薄壁细胞和厚壁细胞等,先经由充实研磨,再经由严酷过滤,确保滤液不含活细胞。该滤液与蒸馏水等效,说明病毒在无活细胞的营养液中不增殖,这与细菌有显著差异。

健客说这么多实验有什么用呢?120多年前的往事了。

云飞慢下来,别向看某些新闻那样一目十行。你会发现魅力四射的科学头脑,不仅适用,而且优美。

只管滤液中的致病因子无〖wu〗法用光学显微镜考察到,但并不能清扫它是比细菌还要小的超显微颗粒的可能。于是,拜耶〖ye〗林克又使用琼脂凝胶做了一组实验。他将从患病烟草叶子的汁液中提取的滤液滴到琼脂凝胶上,然后将其抹匀,并定期加注纯清水,以利便滤液扩散。拜耶林克以为,若是滤液中的致病因子具有可溶性,那它就会渗透到琼脂凝胶『jiao』内部;若是致病因子具有颗粒性,那它就不会扩散。效果显示,滤液10日后能够向琼脂凝胶内部至少扩散2毫米。而且,扩散至琼脂凝胶内部的滤液仍然具有感染性「xing」。细菌无法穿过致密的琼脂凝胶,这比滤纸过滤更能说明问题。拜耶林克据此推定,烟草花叶病的致病因子是一种液体或者是可溶的,如葡萄糖溶液在分子层面向琼脂凝胶内部扩散,也就是说不是颗粒状的。

为了弄清烟草花叶病致病因子是若何熏《xun》染烟草组织的,拜耶林克举行了一系列考察。他发现,康健烟草接种病变叶子汁液的滤液后,总是在新长出来的嫩叶上泛起花叶病斑,已经完全成熟的烟草叶子上并不会泛起花叶病斑。叶子在生长历程中,总是在叶尖部位泛起花叶病斑,在叶尖下部并不会泛起花叶病斑。而且,土壤中的致病因子是由根部进入烟草体内的。因此,拜耶林克推定,致病因子先进入烟草茎部,然后再熏染正在举行细胞盘据的组织——叶芽或叶尖。致病因子只会在细胞组织盘据、生长时才增殖。只管不会在不再盘据的成熟的细胞组织中增殖,但却可以通过其流传扩散。

拜耶林克还对烟草花叶病致病因子的活性举行了深入研究。他发现,滤液保留三个月之后,其感染能力并没有泛起任何转变。而且,在40℃的条件下将在病叶汁液中浸泡过的滤纸烘干后,仍能使康健烟草泛起花叶病症;将自然干燥后的病叶放置在植物标本箱里保留两年后,同样能使康健烟草熏染花叶病。不外在这两种情形下,致病因子的熏染能力都市有所削弱。此外,将病叶汁液的滤液加热到90℃后,滤液将会完全失去活性,不再具有感染性。

拜耶林克还做了一项有关烟草花叶病致病因子的越冬性实验。他在秋季终止给患有花叶病的盆栽烟草浇水,等其枯死后再拔出烟草,并将粘在烟草根部的土放回盆中。第二年春天,他在干放了一个冬季的盆子里栽了几颗康健烟草。他发现〖xian〗,这些康健烟草最终都差异水平地患了花叶病。拜耶林克由此推定,烟草花叶病的致病因子纵然在干燥的土壤中也能越冬,而且这些致病因子在春天会经由新种植的烟草根部、茎部,熏染烟草叶子,使其泛起花叶病斑。只管那时的实验条件和对细胞的熟悉有限,但拜耶林克的上述推论和假设有不少厥后被证实与事实照样相当吻合的。

拜耶林克的“感染性活流质”的看法包罗这几层寄义一是能通仔细菌过滤器;二是具有感染性;三是能在生物体内增殖,但不能在体外生长。简言之,病毒是一种滤过性病原体。

19世纪末20世纪初,细菌致病学说正处于壮盛时期。那时,流行症皆由细菌或其毒素引起的看法获得了『liao』普遍认同。因此,当可以通仔细菌过滤器的新型病原体——烟草花叶病毒被“发现”后,微生物学界仍然不愿意甩掉既有的理论和看法,而将这种新型病原体继续视作一种细菌。拜耶林克虽然刷新了传统的“病毒”看法,并赋予其全新的涵义——“感染性活流质”,但很少有人示意接受。由于凭证以往的履历人们很难想象非颗粒形态的流质也像单细胞细菌那样具有生命力。

健客正在兴头上,继续往下说啊,最后,谁发现了烟草花叶病毒啊!

云飞拜耶林克的推断也不完全准确,不合理的科学总在不停提高,厥后的故事和诺奖级的发现,咱们放到病毒传中说哈。

拜耶林克(图片源于网络,若有侵权请联系删除)

若是说麦尔为拜耶林克指引了前进的偏向,那么拜耶林克则引领了维诺格拉茨基。维诺格拉茨基是俄国微生物学家,土壤微生物学的首创人之一,比拜耶林克小5岁。他首先发现硝化作用为硝化细菌所引起。在1885~1888年间,他星散获得能使铵氧化为亚硝酸盐的亚硝化单胞菌属和亚硝化球菌属,以及能使亚硝酸盐氧化为硝酸盐的硝化杆菌属两种细菌。这一发现将氮循环又推进了一大步。1887年,对于贝日阿托菌属的研究时代,他发现了第一个已知的无机营养生物形式。在流出硫矿泉的通道口,他发现长有一些丝状物,它们由大量贝日阿托氏菌组成,饥饿的贝日阿托氏菌,一段时间后体内的硫颗粒会消逝,可是给予硫化氢后,硫粒又再次泛起了。经由几小测试后他推测硫在贝日阿托氏菌体内氧化‘hua’了,而且这些氧化历程是该菌的主要能量泉源。1885~1890年,维诺格拉茨基配成纯无机培育基,用硅胶平板星散《san》出自养菌,如硝化细菌、硫化细菌等。

地球上的大多数微生物被以为是不能培育的,这意味着它们不能被隔离在试管或培育皿。由于许多因素,包罗微生物依赖于代谢产物。维诺格拉茨基柱中的条件与微生物的自然栖息地,包罗它们与生物的相互作用,慎密地模拟,并允许它们在实验室中生长。因此,维诺格拉茨基发现的这项手艺允许科学家研究这些生物体,并领会它们对地球生物地‘di’球化学循环的主要性,而不必伶仃地生长。地球的环境充满了微生物,它们生长在所有类型的栖息地,如土壤、海水、云层和深海沉积‘ji’物。在所有栖息地,微生物相互依赖。随着微生物的生长,它消耗特定的基质,如糖和氧气等。当这些主要的资源耗尽时,具有差异代谢需求的差异微生物就最先茁壮发展。例如,在维诺格拉茨基柱‘zhu’中,微生物首先消耗添加的有机物质,同时消耗柱底层中的氧气。一旦氧气被消耗,厌氧生物就可以接受并消耗差其余有机物质。

健客等等,什么是自养菌?

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云飞这是维诺格拉茨基提出的一个看法,区别异养。首先,自养是可以自己发生有机物,而异养只能通过外界获得有机物。化能细菌能够行使化学能将无机物转化成有机物,并获得‘de’能量。硝化细菌能够氧化氮化合物,硫化细菌能够氧化硫化合物。

(图片源于网络,若有侵权请联系删除)

2019年5月17日,应南京大学哲学系约请,北京大学哲学系、医学人文学院周程教授作了题为“从首个病毒的发现看科学头脑”的讲座。周先生此次讲座所关注的问题是,在细菌致病学说盛行、电子显微镜尚未问世的情形下,病毒是若何被发现的,以及这一发现给科学哲学和科学手艺治理提供了何种启示。周先生提出,病毒发现的历程解释科学家们都是在前人的基础上取得提高,在研究方式、教育水平相 xiang[近的情形下,科学家头脑训练的差异在一定‘ding’水平上导致了差其余科学效果。但这种差异无可厚非,由于科学自己就是在不停地试错中前进的,以至『zhi』于病毒的发现历程横跨了半个多世纪,直到电子显微镜的问世。

接下来,咱们回到医药领域,聊聊细菌猎人与抗菌魔弹的那些事儿。

欲知后事若何,且听下回剖析。

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