科学家的故事:科赫——细菌学的奠基人

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罗伯特·科赫是德国医生和细菌学家,对医学事业作出了开拓性贡献,在世界医学领域中,科赫是令德国人骄傲无比的泰斗巨匠。他被人们尊称为“细菌学的奠基他的一生对人类的健康做出了巨大的贡献。

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科赫

1843年12月11日,罗伯特·科赫出生在德国哈茨附近的克劳斯特尔城的一个工人家庭,他的父亲是一名矿工。
科赫从小热爱生物学喜欢米集和制作一些动物和植物的标本。在他7岁那年,克劳斯特尔城的一位牧师因病去世小科赫向前往哀悼的母亲提出了一连串的问题:“牧师得了什么病?”“难道绝症就治不好吗?”母亲无法回答小科赫的提问。这件事在年幼的科赫心中留下了深刻的印象,并使他立志将来献身于征服病魔的医学事业。正是凭着这个开拓志向,科赫在病原细菌学方面作出了非凡的贡献。

1.证明炭疽杄菌是炭疽病的原因

1862年科赫考入格丁根大学学医。1866年在德国格丁根大学学医毕业,并获得了医学博士学位。毕业后先是在军队中当随军医生,普法战争后在东普鲁士一个小镇当医生。

在这些地区的牛羊之间,爆发了一场传染病,这种病在当地被称作“狂怒病”,实际上这种病就是炭疽病它夺走一个富裕农户的五、六百只肥竿,就像平地刮一阵风那样容易。一头小牛早晨还在青葱的草地上撤欢儿呢下午就像霜打的庄稼那样垂下了头,主人还没能来得及请医生,这头小牛就直挺挺地四脚朝天了。死去的牛羊的血是暗黑色的,一只死了,成群跟着倒下。有时牲畜的主人或牧工也会染上这种可怕的炭疽病,皮肤上长疖子,在一阵阵吓人的咳嗽声中死去。这种颶风般的传染病对人们的威胁实在是太大了,它蔓延的速度是惊人的。

科赫被这个问題深深地吸引住了,他决心揭开炭疽之谜。他夜以继日,长时间俯在显微镜上观察这些从牛羊身上取来的血样,一干就是几个小时,顾不上休息,有时甚至连看东西都模糊不清了。就这样,一连观察了好凡个月,做过无数次对照试验,他发现一个惊人的现象,在这些血样中都可以观察到一种呈线条型或木棍型的小东西。

他在健康的牲畜的血液里总也找不到这样的“小木棍和线条”。科赫深信这些小东西一定是炭疽病的病源。但是科学结论需要大量的事实来证明。

1876年的冬天过去了,科赫的研究像春天一样,进入了新的阶段。科赫用一块擦千净的薄木片,通过火焰消毒,把木片上的细菌杀死。然后,在小白鼠尾巴的根部切开一个小口,用木片蘸上一滴病死动物的黑色血液,刮进白鼠的伤口,再把它单独关进一只笼子里,便于观察。第二天一清早,科赫睁开眼就跑到实验室,单独关的小白鼠死在笼子里了。科赫立即把小白鼠放在台子上解剖,白鼠的脾脏特别大,呈现暗黑色,血的颜色也是这样可怕的黑色。他小心翼翼取了一滴血,放在显微镜下,视野里再次出现了早已熟悉不过的小棍状、线状的东西,这是世界上第一次用人工方法将病菌接种到健康白鼠体内的试验。现在看起来,实验并不复杂。但正像世界上所有的第一次一样,是在许多失败和挫折之后取得的成功。之后,科赫又把自己关进了实验室,一个多月没离开过实验室和试验动物,反复进行了30多次同样的实验,获得了30多次同样的结果这时,科赫已经做出了巨大的贡献了,但是,一向严谨的他并没有急于下结论。他说:“我必须确实看到这些小棍条生长,必须找到一种能在动物体外培植这种细菌的方法。”怎样才能在体外观察到这些细菌的生长呢?他试过了很多方法,但是试验总是一次次失败了。

功夫不负有心人!一天,他终于想出了个好办法。他用块较厚的载玻片〔显微镜镜头底下用于放置观察物的玻璃片),小心翼翼地在中间磨了一个小凹槽,再取一块薄一些的玻片,加热灭菌后,放上一滴用来培养细菌的营养液,再将一只剛刚死去的白鼠的脾组织放在营养液中,盖上磨有凹槽的载玻片,然后将它密封起来以免受到其他的细菌千扰。最后把它们倒置过来,放在显微镜下,随时观察结果。两小时过去了,显微镜下面的液滴中还没有什么变化。突然,他发现一些“小棍”分裂并成长了,接着新的“小棍”又分裂成两半变长,几个小时之后,这一滴营养液里长满了纠缠在一起的长线条!这一次,科赫终于看到了炭疽菌是活的,并且在一定的条件下能迅速分裂,成百万倍地繁殖,这是一个令人毛骨悚然的事实科赫将试验重复进行了8次,拥有了人工培养的纯炭疽菌种。他把自己培养出来的纯菌种,接种到小白鼠的尾部,他想:“如果炭疽病真是这些细菌引起的,那白鼠定活不了。”果然不出所料,24小时后,小白鼠死了。科赫又把纯菌种分别接种到羊、豚鼠、兔、猫等12种动物身上,结果都一样:黑色的物质堵住了它们的血管和组织;显微镜下都能观察到浮动的“小棍”和线状细菌。

试验过程中,科赫还发现这样一个问题,那就是炭疽菌很娇气,如果在阳光下曝晒或者没有适当的营养物,它们就会很快死去。那么,这么脆弱的炭疽菡又是怎样在大自然恶劣的环境中生存的呢?他接着发现,原来,传递炭疸病的不是细菌本身,而是炭疸菌的孢子!所谓孢子,是炭疽菌干缩后形成的珠状体,孢子被厚壁严严实实的包裹起来,能保护自身不受干热、阳光和有害化学药品的侵害。即使没有食物和水,也照样死不了。而一旦生存条件合适,厚壁破裂,细菌便又出来繁殖。他还发现,炭疽菌从来不在活的动物体内形成孢子,只是在动物死后,在定的温度下,才能形成孢子。根据这个原理,科赫向人们提出一个十分重要的建议,把死于炭疽病的动物尸体焚烧或者掘深穴埋掉。这是防止炭疽病蔓延的有效措施。

1876年4月,科赫把自己研究的成果送往布雷斯芬植物学会,他的报告得到了重视。德国著名的细菌学家科恩博士邀请了许多有名望的科学家到植物学会,来观看一位不出名的地区医生演示他研究的炭疽菌的生活周期。经过三天的实验,他们被科赫的实验迷住了。科赫在人们面前一再强调他的发现的意义:“每一种疾病,都是由一种细菌、仅仅是一种细菌引起的。炭疽菌引起炭疽病;伤寒菌引起伤寒病。

科学家们由衷地祝贺科赫的成功,科赫在条件极其简陋的情况下,凭借坚韧不拔、锲而不舍的顽强精神完成了他的研究,成为了第一个揭示炭疽菌生活周期的人。因为这项伟大的发现,1880年,科赫被邀请去柏林工作,在德国卫生署任职。

2.结核杆菌的发现。

科赫从破旧的实验宣到德国卫生署工作之后,实验条件得到了很大的改善。新的工作室设备先进、齐全,实验室极为讲究,而且上级还派了两名青年军医傲他的助手,一位叫格夫基,一位叫勒夫勒。不久,他们俩就成了科赫最好的合作者。

一天早晨,科赫来到实验室,发现昨天切开的一块熟马铃薯的切面上有些黄色、红色、紫色的斑点。他觉得很奇怪,顺手拿起来凑在眼镜下面看了又看,心里想莫非是空气中的细菌落在上面了?可为什么颜色不一样呢?”一想到这里,他急不可耐地用显微镜观察这些不同颜色的斑点。显微镜下的发现让科赫惊喜万分:相同颜色的斑点竞然是长得一模一样的细菌!马铃薯切口上的每颗斑点就是同一类细菌。他意识到这个发现对细菌学的研究是何等重要!于是,他想到能不能通过把细菌放在圊体上培养,而不是液体中培养呢?科赫立即着手固体培养基的配方研究,经过反复改变胶和水的比例,最后终于找到了理想的固体培养基的制法,找到了分离杂菌的方法。在这样的培养基中就能培养出所需要的茵种,其他的杂菌不会干扰纯菌的生长。这项新发现具有重大的意义,从科赫的时代起到现在,细菌学的研究一直沿用固体培养基来培养细菌。

接下来,科赫开始研究当时最凶恶的疾病—一肺结核。这种病当时被称为“白色瘟疫”,给全世界人们的生命安全带来了巨大的威胁。这种病的患者不知不觉地染上病后,日益消瘦,到严重时,一个劲地咯血,瘦骨嶙峋。

那时,几乎没有办法挽救患者的生命。更可怕的是,父母患肺结核,往往他们的子女也会染上,很难幸免。

在很早之前,医学科学家们就开始对肺结核进行研究了,但很长一段时间都没有找到肺结核病的起因。

为了研究肺结核的发病原因,他制定了一个指导研究的原则,这就是直到今天,细菌学研究还必须遵守的科赫原则”:

  • 1.为了证明某一种鈿菌是某一疾病的病因,必须在这种疾病的所有病例中都发现有这种细菌;
  • 2然后,必须将这种细菌从病体中完全分离出来,在体外培养成纯菌种
  • 3这种纯菌种,经过接种后,必须能将疾病传给健康的动物;
  • 4按上面规定的方法接种过的动物身上,必须取得同样的细菌,然后,在动物体外,再次培养出这种纯菌种。

研究的技术有了,研究的原则也有了。但是,在培养结核菌时,却发生了奇怪的现象。他在显微镜下始终无法观察到细茵的存在。是什么原因呢?经过反复的实验,科赫发现结核菌是透明的,用显微镜是看不见于是,科赫开始寻找一种能使结核菌染色的试液,只要能让细菌染色那么就容易观察了。功夫不负有心人。

有一天,当他用次甲基蓝进行染色后,在显微镜下发现了蓝色、细长的小杆状体,有一定的弯曲度。他终于发现了结核杆菌!

科学的道路总是不平坦的,科赫接下来又遇到了个大问题。那就是几乎没有合适的培养基能在动物体外培养出纯菌种。“难道它们只有在活体中才能生存吗?”

一次次失败,使科赫产生了这样的想法。但是,科赫在经历了多次令人沮丧的失败后,仍不气馁,终于找到了著名的“血清培养基”。只有在这种培养基中结核杆菌才能生长1882年3月,科赫

在德国柏林生理学会上宣布结核杆菌是结核病的病原菌。科赫的报告证据充分、数据准确、结论明晰:“我已经成功地发现了肺结核的真正起因。它就是结核杆菌,一种真正的寄生虫。”科赫用“寄生虫”这个词,是为了表达结核菌是一种依靠活的有机体、主要靠人体组织取得养料而生存下去的细菌在1890年11月,科赫又研制出了一种被认为是“可以预防和治疗结核病的培养物”。1891年,他把这种结核菌液体培养的过滤液叫做结核茵素,为结核病的诊断提供了有效的武器之一。科赫研制出的结核菌素,为以后研制卡介苗作出了具有决定性意义的贡献。卡介苗是现在预防肺结核的疫苗。

正是因为科赫在研究结核杆菌和结核菌素方面所作出了贡献,他获得了1905年的诺贝尔生理学或医学奖。

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