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邮说医学史129:不断地寻找真相——梅契尼科夫(上)

 Xiac2cmv1bxedf 2023-06-22 发布于江苏

邮说医学史129:

不断地寻找真相——梅契尼科夫(上)

1

免疫学

对每一个生命机体来说,保护自己免受疾病疫患的侵害,让健康常驻,使生命之树常青,是一件极其重要的事。

为了让机体能够免于疾病疫患,人类为之付出了无限的努力,通过不断探索、不断总结和不断创新,经过一代又一代人的接力,一门既古老又新兴的学科横空出世了,它就是免疫学。

用今天的眼光、从专业的角度来看,免疫学所研究的内容主要包括机体的免疫性、免疫应答、免疫应答规律、免疫学方法和免疫学技术等。进入21世纪,免疫学有了快速发展,成为当代生命科学的前沿。

中国人对免疫学的出色研究可以上溯到 11 世纪,当时祖国医学记载中就有“人痘苗”的记述:将天花患者身上的脓液作为痘苗,吹到健康人的鼻孔里,通过这种方式让被接种者感染天花,出一次症状比较轻的痘,由此获得对天花的免疫力。

然而,在真正接种痘苗的时候,却有很多人像重症天花患者一样出现严重症状,最终痛苦地死去。由于风险太高,古代名医开始对痘苗做了进一步的研究,结果发现对痘苗加以筛选并选育六七代后,痘苗毒力便大大降低,这种低毒力的痘苗几乎不会引发被接种者的严重症状,“人痘苗”的风险得到了有效控制,从而有了广泛使用的基础。

17 世纪中期,接种“人痘苗”预防天花的方法先后传入俄国、朝鲜、日本、土耳其、英国等地,进而使“人痘苗”预防天花的方法得以在国际范围内推广。

18世纪末,英国乡村医生琴纳在乡间行医时观察到一个现象,挤奶工在给感染了疱疹病毒的奶牛挤奶时如果也被感染了疱疹(俗称牛痘),那么该挤奶工就不会再感染天花。这个现象告诉琴纳牛痘可以预防天花。而且,人感染牛痘后症状非常轻。于是,琴纳通过给人接种牛痘来预防天花,获得了巨大的成功,为人类彻底战胜这种传染病做出了巨大贡献。

19世纪末,法国微生物学家巴斯德在研究人和动物的传染病时,对免疫现象进行了仔细分析。他在中国“人痘苗”和琴纳“牛痘苗”的启发下,发明了用减毒炭疽杆菌苗株制成的疫苗来预防动物炭疽病,获得了巨大的成功。他还用减毒狂犬病毒株制成的疫苗来预防人类的狂犬病,宣告了狂犬病不再是不治之症。这些减毒疫苗的发明不但为实验免疫学打下了基础,也为疫苗的发展开辟了新的局面。

1883年,俄国生物学家、免疫学家伊拉·伊里奇·梅契尼科夫(Илья Ильич Мечников)在自己的私人实验室里进行动物学与比较解剖学研究时,发现了吞噬细胞,并阐明了吞噬细胞在消灭入侵微生物的过程中所扮演的角色。

在此基础上,梅契尼科夫通过一系列实验,总结出一套关于人体免疫吞噬细胞的学说,他认为动物体内天生就有某种防御能力,以此来保护机体免收外来病菌的伤害,细胞免疫学说由此产生,免疫学因为他的贡献向前跨出了一大步,一个崭新的时代就此来临。

1908年,因为在免疫性研究上的巨大贡献,梅契尼科夫荣获了诺贝尔生理学或医学奖。

都说人生是书,时光是笔,欢笑和泪水是墨。人生这本书,就是时光之笔蘸着欢笑和泪水之墨写成的。每个人的这本书都不一样,有的厚有的薄,有的精彩有的平淡。

下面,就让我们停下匆匆的脚步,翻开梅契尼科夫这本精彩又厚实的人生之书,仔细阅读书中长短不一的一个个段落,从前辈医学大师的心路历程中去体会生命的感动,感受人世间的精彩……

琉球(1968):牛痘接种120周年

2

少年壮志

1845年 5月16日,梅契尼科夫出生于乌克兰哈尔科夫省一个名叫伊凡诺夫卡的小村庄。

梅契尼科夫的父亲伊万诺维奇是俄国卫队的一名军官,同时也是乌克兰草原上的一个贵族地主。母亲爱米拉是一名波兰裔犹太人。梅契尼科夫是家里的第五个孩子。虽然生长在信奉东正教的家庭里,他却来了一个华丽的转身,在时代新思想的熏陶下,成了一个无神论者。

富裕的家庭环境,优渥的生活,给了梅契尼科夫幸福的童年。他从小就才智过人,又精力充沛,只觉得这个世界充满了新奇,每一天都过得有声有色。天上的飞鸟,水中的小鱼,甚至一滴早起的露珠,一片飘零的落叶,都能勾起他的无限兴趣。

他少年好学,善于观察,精于研究,并喜欢动手。放眼天地间,但见藤蔓摇曳在阳光下,花儿绽放在春风里……草丛花间,捉一只漂亮的蝴蝶夹在书里,做成一个精致的标本,童年的快乐就此定格成了永恒的回忆。

天性使然,梅契尼科夫对自然科学产生了浓厚的兴趣。上哈尔科夫中学后,他阅读了英国生物学家达尔文的不朽名著《物种起源》,被书中介绍的那个闻所未闻的生物进化学说深深地震撼了。

达尔文在这部著作中,尽可能多地收集了当时胚胎学、比较解剖学、地质学和古生物学上关于生物变异性和遗传性的事实,证明地上的生物绝对不是由上帝的神力创造的,而是渐次进化的结果,这种进化由简单到复杂,由地上许多自然的力量所促成。

达尔文创立的生物进化学说,以自然选择为核心,第一次对整个生物界的发生、发展作出了唯物的、规律性的解释,推翻了神创论等唯心主义在生物学中的统治地位,使生物学发生了一场巨大的变革。

达尔文的《物种起源》对当时的生物学、哲学和神学都产生了极大的冲击,并引出许多争议,但是最终支持他的声音占了上风。梅契尼科夫从小就倾心自然,早就对神力创造万物的说法持怀疑态度。他一经阅读这本书,便觉得达尔文的观点非常有道理,因而对生物进化学说深信不疑,成为一名忠实的达粉。

素夜清风,月亮下面,他的内心充满了豪情。他心怀理想,志存高远,体内膨胀着向上的力量,小小少年就放出豪言:

“我有激情与才华,有非凡的天资和雄心壮志,我一定要成为一个出类拔萃的科学家!”

温柔的时光,伴着他一路走来,他的童年记忆里,全是暖暖的斑斓光影。虽然他的三个哥哥在职业选择上都去研习了法律,一个哥哥还当了大法官,但梅契尼科夫却与他们不同,他下定决心要学习自然科学,做一个自然世界的见证人。

他觉得自然是最美的,而将科学赋予自然,必将呈现出一种更美的态势——理性之美!

乌克兰(2015):免疫学家梅契尼科夫

3

青春追梦

1862年,17岁的梅契尼科夫进入哈尔科夫大学,学习他所钟爱的自然科学,主攻动物学。

他心情晴朗,精力充沛,用青春的双臂去拥抱属于自己的生命晴空。他酷爱学习,遇事要探究个明白,爱与同学高谈阔论,夜已很深还在忘我地读书。

给生命一个笑脸吧,因为笑是阳光,笑是骄傲,笑是自信,笑是美好。他笑对勃发的生命,要让青春开出最美的花儿,绚丽自己的人生。

他从教授那里借来一台模糊不清的旧显微镜,把它当作宝贝,痴了一般地观察镜下迷迷糊糊的景象。他太爱自己的专业了,全身心地投入到学习之中,而上天也着实眷顾他,给了他超凡的记忆力和学习能力,让他每一次考试都名列前茅。

他的成绩太好了,总是数一数二,他也因此变得更自信了,这就令他在一段时间里有了浮夸而不踏实的作风。

你看,他在图书馆的阅览室里查阅了有关某种昆虫的一些资料,又在模糊不清的显微镜下看了一会儿这种昆虫后,就认为自己对这种昆虫的研究已经很深了,甚至动手写起了论文,并在当天就将文章寄了给杂志社编辑部。

好在他没有自负过头,第二天上午又重读了一遍昨天寄出去的论文,却读得脸色绯红,额头冒汗:“咦,昨天写的时候感觉观点新颖,今天一读怎么完全不对呀?”

他连忙赶去邮局向编辑部再发出一封信,内疚地在信中写道:“对不起,昨天寄贵社的稿子内容有误,是我弄错了,请务必不要发表。”

他是个明白人,知道不能再这样浮夸下去了。于是,他开始改变自己,把自信变为自觉,变成脚踏实地,他变得更加努力了。

他智商极高,有着惊人的记忆力,几乎过目不忘,学习又极其专注,肯用功钻研,孜孜不倦。

天才加上勤奋,便能创造奇迹。这不,仅仅两年,他就学完了原本应该花四年时间才能完成的学业,以优异成绩从哈尔科夫大学毕业了。

1864年,踌躇满志的梅契尼科夫离开学校,来到德国北海美丽的黑尔戈兰岛,研究这里的海洋动物。这期间,他多次到吉森大学、哥廷根大学与慕尼黑学会学习深造。

他年轻力强,精力充沛,思维敏捷,决心在研究之路上做出些成绩来。

在德国的这三年,虽是异乡漂泊,宛若浪迹天边的云,然而却是他放飞理想、青春追梦最快乐的时候。在最是柔情的易北河边,东流之水的粼粼波光勾出了他的浓浓乡情。

他想念自己的家乡了。1867年,他辞别德国,带着学到的知识回到俄国,在家里小住了一段日子后,来到圣彼得堡大学继续深造。这期间,他撰写了一篇关于乌贼胚胎发育的论文,得到了同行和导师的认同。

在收获了一季又一季的灿烂后,他成为了一名动物学硕士。然后,他又来到敖德萨大学继续攻读博士学位,课题是比较胚胎学。

这段时间,他阅读了许多黑格尔的著作。黑格尔也认为生物胚胎发育的过程,可以反映该生物演化的历程。黑格尔的思想深深地影响了他,而他也深信黑格尔的这个观点。

苏联(1945):梅契尼科夫诞生100周年

4

胚胎发育

在梅契尼科夫之前,俄国著名胚胎学家贝尔和其他学者一起,在高等动物的胚胎发育过程中证明,这些动物在发育的最初只有一个单独的细胞,即卵子。卵子一经受精之后,便迅速分裂,由一而二,二而四,四而八,八而十六……这些分裂而来的子细胞集合成团,形状通常有如桑葚,称为桑葚胚。

接下来,在桑葚胚的细胞集团中,分化出外、中、内三层细胞,分别称为外胚层、中胚层和内胚层,它们是动物体所有器官形成的细胞基础。然后,胚层分化,三胚层分化成各器官的原基。

外胚层分化出皮肤表皮及其附着器、角膜上皮、晶状体、腺垂体、肾上腺髓质、中枢和周围神经系统,中胚层分化出身体内部的骨骼、肌肉、心脏、血管及填充各器官间的结缔组织,内胚层分化出呼吸系统和消化管道四壁的组织及其附属的腺体等。

根据以上胚胎分化发育过程,当时的胚胎学家认为,高等动物身体结构和形态的形成,虽然彼此之间存在种种差异,但在它们各自发育的过程中,不管是鱼、蛙、鸟、兽还是人类,都要经过上面那个由少而多、自简而繁的渐进的发育过程。

梅契尼科夫根据这一理论来观察高等动物的胚胎发育过程,发现高等动物仿佛非要用一个环环相扣的方式,来演绎一次它们的祖先在长期进化过程中所经历的各种形态的演变过程。他认定这一胚胎发育的规律是正确的,同时认为它对于生物进化论的原理的认证具有无限价值。

黑格尔的思想,坚定了他作为达尔文主义者的信念,由此他对胚胎学的重要性也就有了更加深刻的认识。

高等动物的发育过程,是否也适应低等动物呢?低等动物——无脊椎动物的发育过程,是否和高等动物一样呢——也是由简单的基本胚叶开始的?

他的探索精神令他发出了这样的提问。

他开始在各类无脊椎动物的胚胎上下功夫,竭尽全力收集胚胎发育过程中的各类细小事件及其演变步伐,藉以阐明生物进化的大原理。

法国(1966):免疫学家梅契尼科夫,背景为巴斯德研究所

5

一元论

1868年,梅契尼科夫获得了动物学博士学位。此后,他就在敖德萨大学任职了。

1870年,他被敖德萨大学聘为动物学与比较解剖学教授,主持动物系的工作,并拥有了个人实验室,工作起来更方便了。

在敖德萨,他集中精力对无脊椎动物的发育进行研究。因为在当时,科学界对高等动物的胚胎发育史已有清晰了解,却很少了解无脊椎动物的胚胎发育情况,这给了这位青年学者很多新发现的机会。

我们知道,在动物分类中,根据动物身体中有没有脊椎骨而分成脊椎动物和无脊椎动物两大类。无脊椎动物是动物的原始形式,包含的种类极其繁多,形状性质极其复杂,其种类数量占动物总种类数量的百分之九十五。

面对如此复杂的无脊椎动物,梅契尼科夫没有退缩,而是知难而上,用自己的天才和毅力,开始了艰难的研究。他凭借自己对许多海洋无脊椎动物和昆虫发育过程中的细致观察,证明了贝尔在高等动物身上所发现的胚胎发育原则是完全正确的,并且可以应用到下等动物身上。

在软体动物中的头足类的胚胎上,他发现最初那个三层基本的胚叶到处存在,与鸟兽身上所见完全可以对照。在昆虫的胚胎中,他也发现了三层基本的胚叶,而且这些胚叶的外面也包有羊膜,起到保护幼胚的作用。

在蝎子的发育过程中,他也找到了三层基本的胚叶,由上层分化出表皮和神经系统,由中层分化出许多小节,然后变成体内的各种重要器官,而内层同样分化成消化器内壁的组织,起到消化食物和吸收养分的作用。

这时候,还有一个问题没有解决,就是在比较高等一点的多细胞动物体内,都有一个封闭的、与外界不直接沟通的中腔,腔中有身体的重要脏器,如呼吸、循环、排泄、生殖等器官,这些都是由最初的中胚叶分化出来的。

但是,比较下等的无脊椎动物如水母、珊瑚等,它们的形态结构都很简单,身体似乎只有内、外两层胚叶组成,既没有正式的中胚叶,也没有体腔。

以上不同的身体构成,是否可以说明多细胞动物的胚胎有两种不同的来源,一种祖型是有体腔的,另一种祖型是无体腔的?

梅契尼科夫是一个坚定的“一元论”者,可是,该怎样来否决这种“二元论”呢?为此,他又开始了艰苦的研究。

他要在无体腔的动物中,寻找类似高等动物的中胚叶细胞。

恰好在这时,好友科瓦列夫斯基在研究文昌鱼和腕足类胚胎初期发育过程的时候,发现中胚叶是由最初的内胚叶中产生出来的,通过内胚叶外摺而生成。这个现象说明,中胚叶由原始的肠腔分离出来了。

科瓦列夫斯基的研究成果,点亮了梅契尼科夫心中的希望之光。此时,他更加坚信动物胚胎发育的“一元论”了。他下决心要证明动物胚胎发育“一元论”的正确性,解决当时学术界说面临的最大的问题。

这时候,他开始使用比较解剖学的方法,选择两种动物的胚胎发育作为互相比较的代表,一种是有体腔的棘皮动物,另一种是没有体腔的水母。

在做了大量的比较研究之后,梅契尼科夫最终证明在棘皮动物门和腔肠动物门这两门不同的动物胚胎中,最初的内胚叶都能向外摺出一些小囊,作为发生中胚叶的基础。它们之间不同的是,在棘皮动物的幼胚上,这些小囊将来发育成体腔;在腔肠动物的幼胚上,这些小囊将来不能相互融合,因此就不能发育成体腔了。

总结起来说,就是这些动物既属异门,成长时代的形态也完全不一样,但是它们的胎儿在发育过程中,仍然按照基本的和彼此相若的方式进行,这是完全一致的。这就为异门同原理找到了证据,生物进化论由此又多了一个重要的证据。

就这样,梅契尼科夫以自己的不懈努力,成功地将原来局限于高等动物的胚层理论推广到所有的动物身上,对胚胎学的发展作出了巨大的贡献,忠实地捍卫了达尔文主义。在整个研究过程中,他不断总结,撰写了许多颇具新意的论文,在学术界掀起了一次又一次轰动。

中非(2016):梅契尼科夫逝世100周年

作者:王平,南京医科大学医学史研究中心客座教授,中华医学集邮研究会副会长。

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