科学史(下)-第22章
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疗学结合在一起②。由于放射学的出现，由于1897 年坎农使用一种含钡的不
透光食物，临床医学家现在已经能够观察消化道，这是从前所不能办到的事。
哈佛的迈诺特（Minot）的研究成果说明饮食具有治疗作用。他发现让病
人食肝或注射肝提取物就可以治愈从前认为了治的贫血症或阻止其继续发
展。1928 年，卡斯尔（Castle）发现用正常的胃制成的肉类产品也有类似的
作用。1935 年梅伦格拉奇（Melen…gracht）证明猪胃的幽门腺也包含有这种
防治贫血的物质，这种物质在正常情况下是在胃里形成，从肠里吸收，而储
蓄在肝内的。实践医学与理论生理学相互促进的另一个例子，是矿工痉挛病。
在高温下从事沉重劳动的人出汗过多，由汗里失去过多的盐；如果他们只喝
淡水，体液过度稀释，便发生痉挛而不能工作。矿工、火夫与冶炼工人自然
爱吃重盐食物。近来根据生理学家的建议，发现让这些人饮用盐水，代替淡
水，就可以避免这种痉挛病。
病毒
本书前几版发行以来，超显微镜的病毒研究大有进展。许多疾病如天花、
麻疹、黄热病、流行性感冒和普通感冒经过长期研究，现在已经认识到都是
由于病毒所致。牲畜的口蹄疫，大瘟热，植物的郁金香折断病，马铃薯卷叶
病，烟草斑纹病等就是现在发现起因于病毒的感染的几个尽人皆知的例子。
用未涂釉的磁器或压实的浸渍的泥土过滤有细菌存在的液体，可以把细
菌过滤出来，但病毒却能随液体通过这些滤器。1892 年伊凡诺夫斯基
（Ivanovski）用烟草斑纹病证明了这个事实，七年后贝兹林克（Beizerinck）
又重新发现了这个事实。莱夫勒（Loef…fler）与弗罗施（Frosch）证明口蹄
疫也有同样的现象。不过，现在，我们可以用火棉胶片制成特种滤器。这种
胶片是用硝化纤维经过戊醇和丙酮处理后制成的，胶片上面有大小规律的微
孔；微孔的大小可由水流穿过胶片上的一定面积的流速测定。
利用这种胶片我们就可以估计病毒粒子的大小，可是由于病毒形状不
同，如有的是棒形，有的是球形，仍然有困难。别的几种方法是照相、紫外
①
见本书258 页和J。A。Ryle， Background toModern Science，第七章，Cambridge，1938。
②
Pavlov， TheWork of theDigestiveGlands，London，1910。
①
KennethM。 Smith，F。R。S。，The Virus，Cambridge， 1940。
显微镜、高速离心机或让磁场对真空里的电子射线起作用的电子显微镜。用
这些方法所得的结果大致相合。病毒的大小不等，大的接近小的细菌（300
毫微米），小的如口蹄疫病毒仅10 毫微米，而一毫微米是一毫米的百万分之
一。
我们所面临的主要问题是病毒的本质。它是微小的生物抑或较大的化学
分子？美国普林斯顿（Princeton）的斯坦利（Stanley）用化学方法从烟草
斑纹病病毒的悬浮液中得到一种高分子量的蛋白质，具有病毒的一切性质。
这种蛋白质有晶体的亲合力，而有些病毒是有规则的晶体。同时它们又具有
生物的某些性质；病毒所造成的病有传染性，病毒粒子可以在新寄主身上繁
殖。戈特纳（Gortner）与莱德劳（Laidlaw）都主张病毒是寄生物的一种高
度分化的形态。我们或许可以把病毒看做是一种利用寄主的原形质的无包被
之核。
病毒的化学说和生物说都满有道理，因此，我们或许可以跟着肯尼思·斯
密斯（Kenneth Smith）说：“现在还没有生物的确切定义或生命的确切衡
量标准。在这里我们也只能引证一下亚里斯多德在二千多年前说过的一句
话：‘从无生命王国到有生命王国，大自然是逐渐过渡的，其间的界限是不
清晰的和暖昧的。’”现在让我们暂时放下这个未解决的问题，至少在还没
有得到更多的证据以前，把病毒看做是介乎生命与无生命之间的模棱两可的
实体吧。
病毒转移的方法有多种。在动物寄主身上病毒可以通过血液、神经或淋
巴转移，视病毒的种类而定。至于由一个寄主身上转移到他一个寄主身上的
方式，那常常是一个复杂的过程。要研究这个问题，可能就得进行大量实验，
有时还会毫无结果。有些病毒在水中生活，有些在空气中生活。流行性感冒
病毒浮悬在空气中的水滴里的时候，还可以保持其传染性达一小时之久。烟
草斑纹病的病毒就是在空气内生活的一个例子。有时新寄主身上要有伤口，
如动物身上的抓伤，植物根毛上的裂缝，病毒才能进去。有些病毒以昆虫为
媒介，如靠吃玫瑰生活的蚜虫。大多数带病毒的昆虫都是在吸取花液时通过
它们长长的吸嘴感染毒素的。番茄与观赏植物的病毒是靠牧草虫传播的，绵
羊的狂跃病病毒和牲畜的红孢子病病毒，是由蜱传播的。斯密斯发现一种植
物病，要有两种病毒才能引起这种疾病，其中一种由昆虫传播，另一种用别
的方式传播。这里只举了几个例子说明其间的关系是怎样复杂而多样。
有许多动植物的疾病的传染方式还不清楚。口蹄疫向我们提出的问题尤
其困难。某些传染病的一次流行与另一次流行之间似乎没有什么机械的联
系。普通昆虫似乎不是媒介。病毒可以逆风传染，因此，病毒大概不是由风
媒传染的。某些动物，如兔、鼠或猬有时可能是祸息的根源。也有人认为病
毒是一种名叫欧椋的候鸟群，由大陆带到英国去的。有一事实是为佐证，那
就是，这种候鸟不去的苏格兰，很少发生那些突如其来的流行病。
免疫
有关病毒的性质与其传播方式的实验，使人们能够更有效地防治和控制
它们的危害，虽然某些早期的经验方法也是有成效的。本书第七章内已经讲
过，天花病毒的移植和以后的牛痘的接种，是首先由杰斯提加以试验，后来
又由詹纳加以更充分的研究的。人们常常发现病人得过一种传染病以后，就
可以不再感染这种疾病。詹纳所用的牛痘或疫苗是一种微弱的天花病毒，可
以引起一种和缓的局部病害，其所以能帮助身体抵抗病毒的感染，大概是由
于形成了保护性的“抗体”（或“免疫体”），这种抗体和得过天花以后体
内所产生的抗体一样。同样地，巴斯德利用感染狂犬病的家兔的脊髓制出了
狂犬病的弱化病毒。如果将这些弱化病毒注射在刚得病的病人身上，在有毒
的病毒还来不及分生的时候，病人身上就产生了防护性的抗体。
这种名叫“免疫”的复杂过程的性质还不很明白。1890 年贝林
（Behring），北里柴三郎（Kitasato）在对破伤风有免疫性的动物血清里发
现了“抗毒素”，不久又通过观察了解到动物有制造抗毒素的能力，而且这
是一个极普遍的现象。
化学家兼细菌学家欧立希（P。Ehrlich）对早期的免疫学有很多贡献。他
在1891 年证明植物蛋白，如蓖麻子和相思豆，注射在动物体内以后，都会促
成特殊的抗毒素的产生。
十九世纪末，人们才认识到在细菌和许多蛋白性的物质注射体内后，身
体的反应是产生一些新化合物，去中和注人体内的物质。这些出现在血液或
组织里的新物质叫做“抗体”，而激发产生抗体的物质叫做“抗原”。
近来，兰德斯太纳（Landsteiner）又阐明了抗原的特殊性质的化学基础。
他把重氮化的芳香胺与蛋白配合起来，制成了人造抗原，并且证明，这一特
异性是重氮化胺造成的，而不是分子的蛋白部分造成的（1917）。1923 年海
德尔伯格（Heidelberger）与艾弗里（Avery）又前进一步。他们发现肺炎球
菌的“可溶物”有抗原作用，按其化学结构来说是无氮的多糖。
抗原与抗体之间的反应还难于说明；至于免疫反应，有人说这是带相反
电荷的胶体质点的组合，也有人说这是一种吸附现象。欧立希认为抗原与抗
体按一定的比例而生化学变化。以后海德尔伯格与肯德尔的研究（1935）提
供了有力的证据，说明抗原与抗体按倍数比例化合，因而海德尔伯格说这些
化学反应很可能遵照经典的化学定律。
有些病毒疾病，如牲畜的口蹄疫，人的流行性感冒，可能是好几种不同
品种的病毒造成的。对某一品种的病毒具有免疫性，也许并不能抵抗其他品
种的病毒。在哥本哈根近来已经制出一种疫苗，人们希望它能够防治三种主
要品种的口蹄疫病毒。
邓金（Dunkin）与莱德劳发现用甲醛使之弱化的犬瘟热的病毒仍然可以
给人一些防疫能力，以后再注射活性病毒就可以证实这一点。另外还有一种
双重注射法，即在动物体上，一边注射活性病毒，另一边注射免疫血清。
海洋学
第七章内所讲的海洋学的研究有继续的发展，特别是鱼类的生态学。鱼
类的环游在生物学上既值得研究，对水产的捕捞更有实际的意义①。
我们常常发现鱼类到一定的区域去产卵，通常是向上游游动，然后又分
散到下游去觅食。例如北海的鳕鱼与板鱼的卵和鱼苗都在深海里，而鲑鱼则
产卵在江河上游，幼鱼下游到海里去生活，等到成长以后再回到原来出生处
去产卵，好象它们每个都具有很好的记忆力。
①
E。S。Russell，“Fish migration”，BiologicalRev。 CambridgePhilSoc。July，1937。
欧洲的鳗鱼，经施米特（Johannes Schmidt）证明，在淡水里度过其成
年时代，然后迁居到几千英里外的马尾藻海的深水里去产卵。施米特还发现
住在苏门答腊的另外四种鳗鱼，在西海岸的深海沟里产卵，因为在那里，海
水具有适当的深度（五千米）与适当的盐度。
许多海鱼以硅藻和其他小生物为食物。我们在第七章讲过，这些小生物
统称为浮游生物。我们研究一下浮游生物的聚集与飘荡，就可以了解食物的
所在处，因而也是鱼类的所在处；自第七章写成以后，这方面的知识又积累
了许多。哈尔的哈迪（A，C。Hardyof Hull）教授等人对于北海上空昆虫的
飞荡也进行了不少的研究②。
遗传学
自从细胞学和染色体方面的早期发现以来，科学家做了很多工作，帮助
推进了遗传学，井开始影响植物和动物育种家的实用技术。
负载遗传因子或“基因”的染色体，在细胞里成对出现，而且在红胞分
裂时每个染色体分裂为二，以便在两个新细胞核里再造成同样的对数。但是
当生殖细胞形成时，每对染色体的两个成员却分离开来，各到每个新细胞去，
这种过程叫敞减数分裂或成熟分裂。生殖细胞里染色体的数目是基本的，被
称为“单倍体”数目。在受精时，两个单倍体数目由于两个细胞核的结合而
合在一起，这样造成的新个体，就染色体的数目来说，称为“二倍体”。但
是，染色体也有可能倍增，即出现多倍性，因而在新的背养细胞里就可能出
现两套以上的单倍体。这样，当细胞包含的染色体数目三倍于、四倍于或多
倍于单倍体染色体数目时，就可能出现三倍体、四倍体或多倍体。例如多倍
性就出现于小麦、燕麦与栽培的水果中。樱花是二倍体，梅是六倍体，苹果
可能是稍微复杂的二倍体或三倍体。多倍体的情况对不孕的问题大有影响；
如果多倍体在其营养细胞里有奇数的染色体，当生殖细胞形成时不能做均等
的对分，那么，染色体分配方面的不规律现象就一定要发生，一般就要导致
不孕。例如，在桃属植物中具有奇数染色体的多倍体，常不孕，因而不能结
果，仅因其有观赏价值而被栽培。果实的许多品种，如苹果的一个品种COx'
s Orange Pippin，各种桃与樱都不能自身受孕，需要附近有某种其他的品种
才能结果。
在解决牵涉两个遗传因子和发育因子的性别决定问题方面，我们已经取
得相当的进步。我们前面提到的对男女出生数差不多相等的解释，现在认为
是正确的。在人身上和许多动物身上，雌性生殖细胞只具有雌性，而雄性生
殖细胞，一半具雄性，一半具雌性。在另外一些动物身上，这种关系反转过
来，雌性动物具有两类生殖细胞。决定性别的染色体，在有些情况下，已经
在显微镜下认出来了。例如在研究遗传用得很多的果蝇身上，雄细胞里的性
别染色体，可以看出有不相等的对数，其中一对是钩状的。
还有人，特别是克鲁（Crew）对性别决定方面的发育因子加以研究①，他
②
参看Reports of Developmentmissioners， H。M。 StationaryOffice。
①
C。H。Waddinglon；How Animals Develop；LondQn，1935；lntoductiontO Medern Geneties，London，
1939。J。B。S。Haldane，in Buclground to Modern Sei…enee；Cambridge；1938。R。C。Punnett；inBackorourdtoMcdern
Science，Cambridge，1938。C。D。Darlington ；Recent Advarces in Cytology ；London；1937。Evolu…tion ofGenetic
Sysiems；Cambridge；1939 C。 D。H；Bell；TheFarmers，GuidetoAgricultural Research；J。Roy；Agric。Soc。l932。
描述了家禽性别的颠倒。性激秦在这里起了一定作用。我们不妨提一提同牡
犊孪生而生殖器不完全的牝犊的例子——对这个未生犊的牝牛注射同胎的牡
犊的性激秦，就可以使它不孕。一种名叫后螠（Bonellia）的海生物，其幼
虫可以成长为雄性，也可以成为雌性，视它在发育时究竟是依附另一雌体还
是依附海底而定。从化学上来说，和病毒一样，它们的染色体是核蛋白所构
成的，而染色体内的基因，也象病毒一样，或者是自身生殖或者是劝诱细胞
的其余部分生殖它们。
受到基因影响的代谢的确切的化学阶段，在某些例子里，已经明白。例
如有人在鼠身上发现一种基因，是导致矮小的原因。矮小的老鼠缺少制造两
种垂体激素的细胞，如果注射了这一种激素就能得到正常的发育。蒙克里夫
（S。Moncrieff）小姐从生物化学的角度说明了造成花的颜色的35 个基因的
作用。造成白化病的基因可以使缺乏色素的动物的细胞里缺少色素酶。已经
发现若干基因，有一些对机体有害，有一些阻止发育，还有一些造成早夭。
例如有些植物就继承了抑制叶绿素形成的基因。
在这方面遗传学与生物化学相互为用。遗传学家帮助生物化学家把代谢
的过程分为各种连续的阶段，生物化学家告诉遗传学家是什么基因在起作
用，最后也许还能告诉他们这些基因究竟是什么。生物物理学家与生物化学
家的职责在于尽量从物理学和化学的角度去描述生命现象，但是也还有许多
别的领域，在那里，这些解释至少暂时仍然是不够的。例如，谢林顿
（Sherrington）就说①：“在器官的功能起作用以前，身体的各种器官就开
始在胚胎里发育。眼睛的复杂结构，在眼睛看东西以前已经形成。感觉与意
识也是无法用物理学与化学解释的。”
人们研究生殖时发现受精有两个过程：即卵受刺激与卵和精核的结合。
1875 年，赫特维希（Oscar Hertwig）首先描述了这种过程。他观察了
