科普-中华学生百科全书-第15章
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去经验性的成就。
最近十数年的诺贝尔奖，都颁给了很深奥的基础研究领域。医学研究中
小突破不断，却一直没有出现划时代的创举。
让我们看看诺贝尔生理学或医学奖历史上几位辉煌的人物。
白喉抗毒素血清的应用——首次奖
德国微生物学家埃米尔·冯·贝林在血清疗法治疗白喉方面开辟了一条
新路，从而给人们一种同疾病与死亡作斗争的武器——抗毒素。他获得了
1901 年的首次诺贝尔奖。
贝林把白喉和破伤风的培养基加热灭菌后，注射到动物体内，动物血中
就会产生中和这些杆菌所产生的毒素的物质——抗毒素。把抗毒素注射到感
染了白喉和破伤风病人的血中，便可中和血中的毒素，减轻对人体的毒害。
1981 年的圣诞之夜，一个白喉病孩注入白喉抗毒素血清而获痊愈。从此，该
病的死亡率很快下降，贝林也获得了很高的声誉。
为血管外科学做出贡献的卡雷尔——1912 年奖
在卡雷尔之前的时代，如果战士在战场上受了伤，主要动脉破裂，血流
不止，只是用一根止血带止血。血虽止住了，但与此相关的部分肢体得不到
血液的营养，很快发生坏死。接通血管必须解决血管吻合技术，否则伤口渗
血，形成血栓，血管管腔内变得狭窄，血供应受阻，肢体还会坏死。可见血
管吻合术的优劣在外科手术中是多么重要。
在法国里昂大学讲授解剖学和手术外科学的卡雷尔决心要发明一种新的
缝合法。早在大学学医时，他就酷爱外科学，在课余时间做了大量的尸体解
剖，还学会了木工活和缝纫本领，以使自己的双手更加灵巧以适应手术的需
要。他经常用一支很小的针，引上缝线，穿过普通的道林纸而不使缝线出现
在纸的背面。他苦心训练的结果，竟然达到了这样的地步：一只手伸在口袋
里，可以在火柴盒内打外科结。
他不断研究，创造“三线缝合法”，并用四年的临床和实验观察证明，
缝合的血管可以保证不出血，不形成血栓和不使血管管腔狭窄。他做了这样
一个手术：把狗的甲状腺取下来，然后上下倒置移植回原来的位置。这个手
术吸引了人们的注意，很多外科名家来芝加哥参观并对他表示赞赏。但他并
未陶醉在这一次的成功中。1906 年卡雷尔来到洛克斐勒研究所，利用他发明
的血管吻合术，一心一意地从事器官移植的研究工作。他在猫和狗身上，先
后做过甲状腺、肢体、肾脏、脾脏、肾上腺、卵巢、肠以至心脏的移植，但
成功仅仅是外科手术上的，由于免疫排斥反应，他的手术多在几个星期后就
以失败告终。但我们应当承认，卡雷尔不只是一个手术匠人，而是器官移植
的先驱者。
血型的发现——1930 年奖
自从 1628 年哈维发现血液循环以来，人类就不断进行着输血的尝试。
1667 年，法国的哲学家丹尼斯和外科医生埃默累兹第一次将 250 毫升羊
羔的血输给了人，接着就有人重复他们的实验，但往往出现极其严重的后果，
甚至导致死亡，所以输血的尝试慢慢停顿下来。
一个世纪后，输血试验又被人们再次尝试。1819 年布伦德尔第一次完成
了人与人之间的输血试验。但总的来说，输血的结果还是令人失望的。输了
血有时使人康复，有时使人死亡，到底是什么原因在作怪呢？
奥地利学者兰德斯坦纳在 1900 年研究了这一问题，他把自体的红细胞和
血清在试管内混合后，不会发生凝集，但从不同个体采集来的红细胞和血清
在混合以后，在试管中就发生凝集与不凝集两种情况。这种现象虽然很多人
都观察到过，但只有兰德斯坦纳做出了解释：红细胞上有两种特异的结构，
它们可单独存在，也可同时存在。在血清中有这种特异结构的抗体——凝集
素，如果它与红细胞上特异结构相遇，就会产生凝集反应，给人输血时如果
遇到这种情况，就会发生危险。
接着，他又推断出：人的血型是可以遗传的。他的理论为输血奠定了基
础。
由于历史上输血尝试屡遭失败，一般医学家已把输血视若畏途，但仍有
很多科学家在进行这方面的实验。让人预想不到的是：第一次世界大战的爆
发居然促进了输血的发展。由于战争中救护伤员的迫切需要，大量输血成为
保障伤员性命的手段。奥登堡第一次将凝集反应应用于输血前的配血试验，
只有红细胞和血清混合后不凝集的人之间才能进行输血，居然大获成功，挽
救了大量伤员。以后随着输血实践的积累，输血的安全性逐渐提高，到了 20
年代末，在欧洲、北美的大城市已普及输血这一医疗措施。
为什么兰德斯坦纳 1900 年研究血型，直到 1930 年才获奖呢？因为诺贝
尔奖的发放是经过仔细考查的。一项新成果从发现到应用，经过十余年的实
践证明是确实可行的，对人类有重大贡献的，才能颁奖，这样才能体现诺贝
尔奖的价值所在。其次，血型的发现及其完善，应用于实践的一系列辅助技
术的解决是很多学者共同智慧的结晶，而兰德斯坦纳在这个课题上仅是一个
先驱者。这也是最高荣誉迟到的原因。
不过，当你献血、输血时，可别忘了血型的发现者——兰德斯坦纳。
摩尔根和他的基因论——1933 年奖
1933 年诺贝尔奖授予美国的摩尔根，表彰了他在研究染色体方面的杰出
贡献。他的贡献在于应用果蝇作为实验模型，揭示了染色体在生物性状遗传
给后代中所起的作用，大大发展了孟德尔的经典遗传学，这也是人类优生学
的基础。
摩尔根的成功取决于他的科学方法。其一是他选择了正确的实验模型，
其二是他善于继承前人经验并创新。
在实验动物的选择上，他觉得象孟德尔一样用豌豆做实验，一年只能收
获一次，十分不方便。所以在别人的介绍下，他选择了果蝇。这种小动物作
为遗传学模型具有很多优点。它的寿命很短，只有 10～14 天，1 年可繁殖 30
代，一对雌雄果蝇在一年内就可产出几百个后代，并且一年四季均可繁殖，
雌雄果蝇也很易于分辨，各种性状表现十分明显。它有 4 对染色体，大小又
不同，在显微镜下很容易分辨。因此，用它做遗传学实验进行杂交，可以很
快传代并得出结果。最后他总结出连锁与互换规律，并归纳了遗传的基本原
理，奠定了遗传学的基础。
另外，在实验方法上，他继承了前辈孟德尔的统计学方法，并与在显微
镜下的观察结合起来。这样，他的结论比孟德尔的单纯统计学更有说服力，
更科学，因而不象孟德尔的学说一开始无人接受，直到几十年后才在文献资
料堆中挖掘出来。
按理说，摩尔根的成就应属于生物学范畴，不应当获生理学或医学诺贝
尔奖。不过，由于遗传学在医学中的重大贡献，获奖是当之无愧的。
从摩尔根获奖可以看出：在科学研究中，合适的实验方法和正确的指导
思想，也是成功的保证。
青霉素的发现始末——1945 年奖
青霉素是本世纪 20 年代末发现的第一种可以实际应用于人体传染病治
疗的抗生素，它传奇般的发现经过已经是人所共知的，但我们还要在这里讲
一下这绝非偶然的偶然发现。
在细菌的培养过程中，往往因为培养皿被一个霉菌所污染而导致培养失
败，对细菌学家来说，这是司空见惯的事实，就如同树上的苹果往地下掉而
不往天上飞一样。只有英国的细菌学家弗莱明仔细观察了这一现象。他看到
在离霉菌菌落不远的地方，葡萄球菌菌落变得半透明，最后则完全裂解了。
他并没有把培养皿随手一抛，说上一句“培养失败，给霉菌污染了”，而是
经过认真地研究和思考，提出了一个结论：有价值的抗菌物质是由霉菌所产
生的。接着，他做了大量的体外试验证实了青霉素的抑活性和安全性，肯定
了青霉素的效果。
他就此一举成名了吗？没有。因为他缺乏化学知识，无法将液体培养基
中的青霉素提取出来，因而无法在临床实践中运用。所以，青霉素的发现并
没引起当时科学界的重视。弗莱明已走到山穷水尽的地步了。可他不灰心，
不气馁，以坚韧不拔的毅力把那株青霉素在培养基上定期传代，一传就传了
10 年，直到生化技术的进步使青霉素的提取成为可能。终于在弗洛里和钱恩
等一批科学家的帮助下，利用马丁和赛恩其的分配色层分析技术提纯了青霉
素。
青霉素就此成为人们救命的法宝了吗？故事到这里并没有结束，实验室
中提纯和大规模工业生产之间尚有一道鸿沟。为了逾越这最后的障碍，美国
动用了 200 多名化学家与英国科学家协同攻关，最终完成了这一复杂的技
术。
可见，如果没有敏锐的观察，没有充实的大脑，弗莱明不可能发现青霉
素；如果没有坚韧不拔的毅力，没有坚强的信心，没有认真细致的工作，弗
莱明不会把青霉素传代 10 年，长期保存；如果没有其他科学家的发现，没有
科学家们的集体协作，青霉素的提纯和工业生产也不会成为现实。
青霉素的发现使我们看到了科学的成功历程是多么漫长。在科学的道路
上没有捷径，只有沿着崎岖小道艰辛攀登的人，才有希望到达光辉的顶点。
活动的基因——1983 年奖
猫与老鼠有什么共同之处呢？如果说猫身上有老鼠的基因，你一定会嗤
之以鼻。可事实的确如此。猫身上不仅有老鼠的基因，还有狒狒的基因。很
多动物也有类似的情况。比如北美洲的黄鼠狼有南美洲鼠猴的基因，而鲑鱼
莫名其妙地带有鸟类的基因。这些基因是怎样从一种动物“跳跃”到另一种
动物身体中去，并组合在它的遗传密码里的呢？
根据孟德尔的经典遗传学理论，基因是成串排列的，固定的。只有在同
一对染色体里基因才能发生交换，但这交换也不能产生任何有用的信息。任
何新信息的产生只能等待基因发生突变，尽管十万次复制中才能出现一次错
误，但这次错误说不定就能表达出与以往不同的东西，使生物产生新的性状。
再经过自然界的选择，适宜的便保留下来，不适宜的将被淘汰。如果基因如
此稳定，进化如此缓慢，地球上多姿多采的生物要经过多少年才能产生啊！
美国的女遗传学家巴巴拉·麦克林托克提出了新的见解。在 1951 年，她
发表了一篇惊人报告：染色体中成串的基因不是固定的，它们以不规则的方
式在运动着，甚至可以从一个细胞“跳跃”到另一细胞中，从而，基因所携
带的信息便进入另一种细胞。她的“活动遗传基因”在当时还不能为其他科
学家所接受，全世界只有不到 10 名她的支持者。直到 60 年代，一些生物学
家用电子计算机进行研究并证实了这一理论后，麦氏才成为世界瞩目的人
物。70 年代，在基因工程实验中发现了基因在细菌中频繁移动，更证实了麦
氏的理论。
她的理论使人们改造生命的梦想变为了现实。人们可以把基因转移给细
菌，让它合成各种激素、免疫球蛋白、疫苗，取代以前从动物体内提炼的陈
旧工艺，也可把基因注入遗传病患者体内，完善他的基因库。她的成就奠定
了遗传工程学的理论基础，为现代医学、生理学和农学打开了一个全新的领
域。为了表彰她的贡献，瑞典国王把 1983 年诺贝尔医学奖授予了她。
地球上的海陆分布
大陆、半岛、岛屿、大洋、海、海峡
大陆：地球上面积广大而完整的陆地。全球共有 6 块大陆：亚欧大陆、
非洲大陆、北美大陆、南美大陆、南极大陆、澳大利亚大陆。其中亚欧大陆
包括亚洲和欧洲两大洲。
半岛：伸入海洋或湖泊中的陆地，三面临水，一面邻陆。世界最大半岛
是阿拉伯半岛。
岛屿：散布于海洋、湖泊或河流中的陆地的总称。通常把较大的称做
“岛”，较小的称做“屿”。世界岛屿总面积约 970 多万平方千米，约占世
界陆地总面积的 7％。世界最大的岛屿是格陵兰岛。岛屿按成因可分为大陆
岛、海洋岛（珊瑚岛、火山岛）和堆积岛。
大洋：远离大陆的广阔水域，海洋的中心部分。约占海洋总面积的 89％。
深度较大，温度和盐度不受大陆影响。平均盐度为 35％。全球共有四大洋：
太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。
海：大洋的边缘部分。深度较小（一般 2000～3000 米），水文特征受大
洋和大陆双重影响，有明显的季节变化。世界上海的面积约占世界海洋总面
积的 11％。按所处位置可分为边缘海（如黄海、东海、南海等）、地中海（如
地中诲）和内海（如渤海）。
海峡：两块陆地之间连接两个洋或海的狭窄水道。一般海水较深，水流
较急。海峡在航运上、军事上都具有重要意义。世界上有许多著名海峡：沟
通了北冰洋和太平洋的白令海峡；沟通了黑海和地中海的土耳其海峡（黑海
海峡）；沟通了大西洋和地中海的直布罗陀海峡等。
地球表面水陆面积的比例
地球表面总面积约 5．1 亿平方千米，其中陆地面积 1．49 亿平方千米，海
洋面积 3．61 亿平方千米，海洋占大部分。
类别 面积（亿平方千 占地球表面总面积
米） （％）
地球表面 5．1 100
陆地表面 1．49 29
海洋表面 3．61 71
地球上的七大洲
全球共分七大洲：亚洲（亚细亚洲）、非洲（阿非利加洲）、北美洲（北
亚美利加洲）、南美洲（南亚美利加洲）、南极洲、欧洲（欧罗巴洲）、大
洋洲。
亚洲：面积 4400 万平方千米，位于东半球东北部，亚洲与欧洲的陆上界
线是乌拉尔山脉、乌拉尔河、高加索山脉；
非洲：面积 3020 万平方千米，位于东半球西南部，亚、非两洲以苏伊士
运河为界；
北美洲：面积 2422 万平方千米，位于西半球东北部；
南美洲：面积 1767 万平方千米，位于西半球东南部，南、北美洲以巴拿
马运河为界；
南极洲：面积 1400 万平方千米，位于南极周围；
欧洲：1016 万平方千米，位于东半球西北部；
大洋洲：面积 867 万平方千米，位于东半球东南部。
地球上的四大洋
全球共有四大洋：太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋。
太平洋：面积 17967．9 万平方千米，位于亚洲、大洋洲、南美洲、北美
洲和南极洲之间，北部经白令海峡与北冰洋相连。东部经巴拿马运河和麦哲
伦海峡、德雷克海峡与大西洋相通。西部经马六甲海峡等与印度洋相通。平
均深度 4000 米，海峡有白令海峡、朝鲜海峡、马六甲海峡、麦哲伦海峡、对
马海峡、津轻海峡、库克海峡。
大西洋：面积 9165．5 万平方千米，位于欧洲、非洲、南美洲、北美洲和
南极洲之间，北部与北冰洋相连。东部�
