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公共卫生史 第七章 细菌学时代及其影响
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疾病中的特殊因素 。地铁里，一个边擤鼻涕边咳嗽的纽约人转过身对他的朋友说，“天，我是不是感染了病毒！”这是感染论的一种口头表达，在过去的半个世纪里，这种理论的应用产生了重大的，乃至颠覆性的，更是始料未及的结果。在这些结果中，最引人注目的是那些通过水、牛奶、食物，或通过昆虫、啮齿类动物和人类自身传播的传染病几乎被消灭殆尽或得到有效控制，因此，在美国等国家，曾经令人闻风丧胆的疾病，如黄热病、伤寒、白喉、疟疾等，都已成为过去。这一发展直接导致人们的平均寿命增加了几十年，但同时又使得人口年龄结构急剧变化，比以往任何时候都要多的人口可以存活至中老年期。
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这些影响直接源于19世纪末一个不容置疑的论证，即传染病的产生是因为特定的微观生物，而不是含糊不清的化学瘴气。传染病可以由一个活微粒引起，这在19世纪中叶并不是什么新的发现。从遥远的古代开始，深思而敏锐的观察家们就提出了这样的观点：传染病是通过传染源进行传播的，是由“种子”、“微生物”或“蠕虫”引起的。这个想法诞生于细菌学知识还不存在的时候，甚至在其取得重要进展时，细菌还未被发现。但是，直到19世纪后半叶，医学观点才慢慢地往这个方向转变。某种程度上，这种转变之所以发生，是因为瘴气论无效，但更重要的是，它代表着支持特定微生物引发传染性流行病这个观点的证据正迅速积累起来。
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“对瘙痒的更理性的解释。” 早在17世纪，疥疮就已被证明是由痒螨引起的。奥古斯特·豪普特曼（1657）、米歇尔·爱缪勒（1682）观察到了这种螨虫，G.C.博诺莫则在1687年写给弗朗切斯科·雷迪的信中对它做了详细描述。博诺莫提到自己看到贫穷的妇女用针尖戳破儿童身上发痒的“结痂皮肤”，取出一个个“水疱”，并“像捏死指甲上的跳蚤一样捏碎它们”，以及在“里窝那的巴尼奥地区，患有疥疮的奴隶”也常常这样互相除痂。随即，他“迅速找到一个疥疮病人，询问他哪里最痒，病人指着许多还没有结痂的小脓包”，从其中一个脓包中，他挤出一个极小的白色球状物。然后，博诺莫继续道：“当用显微镜观察时，我发现它是一个非常微小的生物，形状像一只乌龟……”接着，他提出了一个非常重要的意见。他说：“从这一发现看，我们不难做出比迄今为止所有对瘙痒症的解释都要更加合理的说明。这种传染病的原因很有可能既不是盖伦提出的黑胆汁论，或西尔维斯提出的腐蚀酸、范·海尔蒙特提出的特殊的发酵，也不是现代人淋巴血清中的刺激性盐，而是皮肤中那些不断撕咬的微小动物。”
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博诺莫的描述以及他充满智慧的观察所得还是没能产生什么影响。而列文虎克的发现和报告虽然引起了人们对生物传染理论的些许兴趣，但没有任何切实的结果来支持他的学说。关于这个问题，可以在18世纪找到一点零星的评论。例如，1757年，林奈的学生尼安德曾断言，痒螨和干酪螨是一样的，它们会引起鼠疫、天花、梅毒和痢疾。然而，直到19世纪才第一次出现了具有影响力的证明，证明特定疾病是由特定有机体所导致。
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一种蚕的疾病 。博诺莫曾假定一种特殊的疾病（如白喉），是“在一种传染源，一种可繁殖的介质的影响下”产生的，但他并未试图将这种繁殖介质与微生物联系起来。他的这一假说实际上是由洛迪的公务员阿戈斯蒂诺·鲍希（1773—1856）证实的。在鲍希的时代，有一种可怕的蚕病，法国人称这种蚕病为“白僵病”，意大利人称之为“钙化病”，该病对伦巴第的丝绸业造成了毁灭性的打击。在多年研究的基础上，鲍希得出结论，这种蚕病具有传染性，而且在蚕死亡之前很长一段时间就开始传播病菌了。他用显微镜观察，发现引起疾病的病原体是一种隐孢子寄生真菌。于是，他意识到该病是通过接触和受感染的食物传播的，并开发出在蚕圃中预防该疾病的方法。
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在做了近二十年的研究后，鲍希终于在1834年向帕维亚的医学和哲学系提呈了他的传染病理论，并在接下来的两年中出版了他的大作《家蚕钙化病或白僵病》。整部作品的第二版于1837年出版。与此同时，鲍希的工作得到了巴尔萨莫-克里维利（1835）和奥杜安（1836）的认可。前者表示，鲍希观察到的是葡萄孢杆菌（Botrytis paradoxa），遂将其改名为B.bassiana（球孢白僵菌），以纪念其发现者。鲍希根据自己的发现，对传染病的性质做出了影响深远的总结，他将天花、斑疹伤寒、鼠疫、梅毒、霍乱和白喉的病因归为活体寄生虫。此外，对于霍乱，他主张严格隔离病人，并对病人的排泄物和衣物进行消毒处理。
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当时在法国和德国也有类似的观察报告。法国显微镜学家阿尔弗雷德·多恩于1837年发表了他对病理分泌物，特别是对人类生殖器官的显微调查。在这部作品中，他首先提请人们注意鞭毛原虫阴道毛滴虫，并对此做了描述。接着，在1839年，J.L.许兰发现了一种名为“毛囊癣”的真菌；1840年，罗伯特·雷马克将其命名为许兰氏毛癣，并对它的传染性进行了论证。
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一位具有革命精神的解剖学家的最后一搏 。1840年，柏林出版了一本薄薄的书，即《病理学研究》，作者是雅各布·亨勒（1809—1885），当时他31岁，刚刚担任苏黎世大学的解剖学教授。这本书在今天被认为是细菌学和传染病史上的一个里程碑，因为它的第一部分就论述了“瘴气和传染病以及瘴气性传染病”。然而，与其他重要的医学著作不同的是，这部作品并没有提到什么新的发现，而是做出了另一种贡献：亨勒从他人的观察以及富有逻辑和令人信服的论证中，推出一个理论，即活性微生物是导致传染病和感染性疾病的原因。
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雅各布·亨勒认为，思想的自由与精确的观察和调查方法对生物和医学知识的进步至关重要。他的政治自由主义立场——1835年他曾因政治原因入狱——加强了其科学思想中的理性特征。事实上，出现瘴气和传染病篇目的那本书是亨勒未来研究工作的雏形，他后来的著作有一个重要的题目《理性病理学教程》。
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亨勒写这个篇目的主要目的是梳理19世纪中叶前后那些乱成一团的传染病起源论。他以其前辈和同代人所收集的事实为依据进行推理，值得注意的是，亨勒筛选的数据从兽医学到胎儿病理学，涉及范围十分广泛。他的论点和结论大致可归纳为以下几点：以传染病为例，致病物质从进入身体的那一刻起就开始繁殖，因此，它一定是有机的，因为只有生物体才具有这种能力。此外，致病物质的数量与其产生的效果并不对应。在疾病暴发之前通常会有一段潜伏期的事实也支持着这一结论。当传染病的病因是一种活性生物体的观点在逻辑上成立后，亨勒开始思考未知寄生虫的性质，并根据鲍希和奥杜安的观察，得出这样的结论：寄生虫很可能是植物界的一员。这一结论得到了卡尼亚拉都尔和施旺研究的支持，他们在1827年提出，发酵是由小型生物酵母菌的作用导致的。
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亨勒清楚地意识到，唯有通过准确的观察和实验才能解决传染病问题。作为这一领域研究者们的引路人，他提出了几项证明条件，只有满足了这些假设，才能最终证明某一特定生物体是某一特定疾病的原因。亨勒所假设的条件——寄生虫恒定、隔绝外来混杂物、通过隔离的寄生虫繁殖疾病——带来了难以解决的问题，直到三十多年后，他的一位学生罗伯特·科赫才在研究中满足了上述这些条件，以确凿的证据证明了亨勒理论的正确性。
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鲍希、卡尼亚拉都尔、施旺和许兰的研究工作，再加上亨勒的理论分析，激发出许多有关疾病的研究成果，接下来的几十年里，在人和动物疾病的记录中出现了众多微生物的身影。1843年，在巴黎工作多年的匈牙利犹太人戴维·格鲁比（1810—1898）向人们描绘了引发癣病的奥杜安小孢子菌。1843年至1846年，他还对体癣的病因做了一系列卓越的研究，并且通过使用一种相当粗糙的显微镜，为毛癣菌的现代研究奠定了基础。他证实了胡须癣毛干周围的真菌集合以及扁桃体癣毛干中真菌的存在。接着，在1850年，细菌被列进了可能致病的微生物名单。卡西米尔·达韦纳和皮埃尔·韦尼耶在给巴黎生物协会的信中，报告了炭疽病的传播方式及相关发现，他们把死于炭疽病动物的血液注射到健康羊的体内，在这只感染羊死亡之后，他们在羊的血液里发现了微小的杆菌。五年后，西法尼亚的医生F.A.A.波伦德发表了一份关于用显微镜检查感染炭疽的动物血液的报告。早在1849年，他就观察到了达韦纳和韦尼耶所描述的那种杆菌，并对它们做了更精确和详细的记录。波伦德倾向于认为它们是植物属性，但说不出它们和疾病之间有着什么联系。这些发现在1857年得到了多帕特的一名兽医学教授F.A.布劳尔的证实，此外这位教授还进行了一系列有关炭疽病在动物中传播的实验。到19世纪60年代，又有更多的事实被补充进来，但主要归功于达韦纳的工作，人们的注意力仍然集中在炭疽及其杆菌上。
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与此同时，许多出色的医生和其他科学界人士仍然不能接受传染病是由人体细菌生长引起的这种理论。诚然，1834年至1850年间，真菌是某些疾病病因的观点已确立，但对许多已知的传染病来说，这种起源无法得到证实，人们认为细菌病源论是一种无效的假说，因而拒绝接受它。这一时期的学术氛围与此种说法及亨勒的思想有关，希波利特·伯恩海姆对此做了详细的描述，伯恩海姆以其对心理疗法发展的贡献而闻名。他在1877年写道：“严谨的观察家们发现这些奇异概念是空洞的。到了本世纪中叶，这种［生物传染病］学说被普遍抛弃，人们认为这是一种生造的观念，没有任何科学依据。在医学界的领袖中，亨勒也许是最后一个在1853年仍以同样坚定的信念捍卫传染病学说的人，他曾在1840年以极强的逻辑力量做过同样的事情。尽管如此，在过去的十年里，由于展开了新的调查以及出现了更积极的成果，寄生学说在公共舆论中重获信任。”显然，19世纪中叶前后，在亨勒的同时代人看来，他是在为一种过时的观点英勇奋战。然而，正如伯恩海姆所明确指出的，就是在这个时候，微生物理论开始从相对死寂的状态中恢复过来。这种复苏的动力来自许多不同的领域，其中一些与传染病问题没有直接的关联。
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发酵和微生物 。在这些动力中，也许没有什么能比发酵和自然发生问题更重要的了。从历史上来看，这些问题相互交织，人们正是在努力解决这些问题的过程中获得了知识，才最终理解什么是传染病的本质，并从中获益良多。几千年来，发酵和腐烂已广为人知，人们利用这些程序来制作面包和葡萄酒、酿造啤酒、成熟奶酪，或鞣制皮毛。这些工作所使用的技术一直基于经验观察和传统做法，直到19世纪初的几十年，新的城市人口创造出巨大的、膨胀的需求，此时就产生了对更为理性的认识的需要，以发展大规模生产。在这时，正如常常发生的那样，几乎同样古老但过去始终各自独立发展的科学和哲学事业，在技术问题上碰撞到了一起。
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人类对生命的起源问题一直怀有浓厚的兴趣，古代人对此也有各种猜测。亚里士多德对古代科学思想做过最完整的总结，他提出一种理论，即生物不仅来自其他生命体，也来自无生命的物质。由于他的观点有着绝对的权威性，故而其理论一直支配着人们的思想，直到17世纪的三位意大利物理学家，弗朗西科·雷迪、安东尼奥·瓦里涅里和马塞洛·马尔皮基，对自然发生论发起了第一轮有重要意义的攻击。雷迪通过实验表明，蛆虫不是在腐烂的肉中自我繁殖的，而是由苍蝇沉积的卵发育而成。同样，瓦里涅里和马尔皮基也解释了，蠕虫来自其他蠕虫产的卵，以及昆虫卵是如何进入水果和植物体内，蛆虫又是如何进入羊的额窦。如此，自然发生的问题似乎已经得到了解决，但正如科学史上常发生的那样，新的发现使一个显然已经被推翻的理论重新焕发了生机。
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列文虎克对细菌的发现再次激活了这个问题。这些微小的生物是自发产生的，还是从先前存在的卵中产生？研究人员很快发现，它们与我们熟悉的发酵和腐烂过程密切相关。这些生物存在于酸牛奶、腐肉或变质的肉汤中，凡是发生腐烂或发酵的地方就有它们的身影。此外，只要把容易变质的有机物放在温暖的地方，短时间内便会出现成群的之前不存在的生物。据此观察，人们很容易就建立起了这样的观点：微生物实际上是由无生命的物质产生。对此，18世纪意大利伟大的科学家拉扎罗·斯巴兰让尼（1729—1799）做了一些实验进行反驳。他从研究中得出结论，这些新出现的生物体是由空气带入的，当装有有机物的烧瓶被密封起来隔绝空气后，再加热时并不会有新生物产生。斯巴兰让尼的研究结果被巴黎一位退休的酿酒师及糖果制造商尼古拉·阿佩尔应用到实践中。他设计了一种保存食品和葡萄酒的方法，即将它们密封在烧瓶中，然后加热至沸腾一段时间。然而，这一经验仍然局限在食品行业中，而没有在科学界发生作用。
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尽管有斯巴兰让尼做的实验，但生物在有机液中可自发产生的理论直到19世纪仍占据主导，并不断引发争论。在这一时期，自然发生论逐渐牵涉到发酵和腐烂问题。这些现象一般被认为是有机物产生化学变化的结果。多年来，这些变化被认为是受到空气的某种影响，一些研究者对此观点进行了反驳。弗朗兹·舒尔策（1836）、西奥多·施旺（1836—1839）、H.施勒德及T.冯·杜施（1854）展开了一系列具有重要价值的实验。不过，其中最重要的是施旺的研究。他从自己所做的研究中得出结论，肉汤中的腐烂物质并不是由空气自身，而是由被热量破坏的空气中的某些元素所导致。施旺推断，当空气中的霉菌和滴虫类的病菌或种子接触到有机物，并从有机物中获得养分而生长起来时，就会发生腐烂。最后，他认为，由于生物的作用，腐烂和发酵的过程在本质上可能是类似的。正是在这一研究过程中，施旺描述了酵母菌及其发芽繁殖的方式。但由于技术上的不足，他和其他研究者有时会遇到无法解释的不一致的现象，这使得关于自然发生和发酵的争论一直没有停歇，许多科学家仍然有所怀疑。
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蚕病与微生物理论 。1854年12月7日，当时刚被任命为里尔理学院院长及化学教授的路易·巴斯德（1822—1895）在对学生的开课演讲中说，在观察研究领域，“机会只青睐有准备的头脑”。确实，这一富有启发性的发言是如此贴切地形容了巴斯德自己践行的研究原则，正是这一原则使他能够对发酵、自然发生以及最终对传染病的奥秘做出了解释。
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为了了解巴斯德取得了怎样的成就以及他是如何做到的，就有必要对他辉煌的科学生涯做一些了解。1848年，他证明了酒石酸的真实性质，以及分子不对称性的存在，这是他作为化学家的第一个重要发现。而正是这种分子不对称现象，为巴斯德之后的所有工作提供了关键信息。他发现构成酒石酸的是两种化学性质相似的结晶形态，但晶体之间并不相同，它们对称犹如镜像，或者说如右手手套与左手手套一般。此外，他还证明了这种不同可以通过晶体在溶液中的旋光性来检测，一种溶液使偏振光的平面向右旋转，另一种则向左旋转。
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巴斯德将这些研究扩展到其他有机化合物中，结果表明许多物质都具有旋光性。由于这项发现，巴斯德在1856年获得了英国皇家学会颁发的拉姆福德奖章。
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这些研究介于化学和晶体学之间，似乎离传染病问题很遥远，但多亏了它们，巴斯德终于在微生物学领域有了重要的发现。1854年，巴斯德开始研究发酵，这是一个困扰了他二十多年的课题。最初，他研究了乳酸发酵，因为它能生成具旋光性的戊醇。不久，在1856年，另一件事使得他对发酵的兴趣愈发浓厚，他的一位学生的父亲M.比戈向他求助，希望他能帮助解决一个实际问题。这一时期的里尔是“法国北部最富有的工业活动中心”，也是法国酿酒和蒸馏业的中心。有时，啤酒会出现变质问题，葡萄酒也会无缘无故地酸腐。比戈先生是一家生产甜菜根酒精的厂家，他想知道如何防止自己的产品在发酵过程中变质。巴斯德用显微镜观察，发现当发酵正常进行时，产生了圆形球状物，而当发酵出乳酸时，这些球状物就被长弧菌所取代了。这是一个非常简单实用的测试，任何酿酒师都可以用来避免发酵失败。当巴斯德继续他的发酵研究时，还发现酒石酸的发酵过程中出现了一种小霉菌，可能是灰绿青霉，它攻击了酸的右旋结构，而丝毫没有影响到左旋结构。根据这一点，他得出结论，生命过程的运转是不对称的，发酵既然在不对称的糖分子上进行，它一定是由活的生物所产生。
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就这样，一直到19世纪60年代，巴斯德研究了各种类型的发酵：丁酸发酵、乙酸发酵、酒精发酵和其他。在每一种情况下，他都能证明，发酵过程取决于某种生物的存在和活动。在对啤酒和葡萄酒的研究中，巴斯德证实了发酵出现问题是由于受外来生物的污染，从而产生了酒精以外的物质。然后，他又对此做了进一步研究，不仅揭示了发酵过程变得“异常”的原因，而且找出了避免发生这种情况的方法，即仅通过加热葡萄酒至一定温度并保持一小段时间，来抑制所需特定生物以外的所有其他生物的活动。这样，不需要的发酵物就会被杀死。这个过程自然就是我们所熟悉的巴氏杀菌法，现在普遍应用于牛奶和其他食品的保存上。在研究发酵的同时，巴斯德还发现了厌氧生命的存在，也就是说，某些生物不是在有空气的环境中生长的，而只生长在没有空气的环境中；正是他在1863年首次使用了“好氧”和“厌氧”这两个术语。这一观察具有巨大的意义，因为它使巴斯德开启了对腐烂问题的研究，并使他得出了这样的观点，即腐烂的过程是微生物活动引起的一种发酵，这个观点给约瑟夫·李斯特留下了深刻的印象，后者立即发掘出这一概念对于外科的意义所在。
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与这些问题密切相关的是自然发生问题。如果巴斯德关于特定的生物对特定的发酵变化负有责任这个说法是正确的，并且他能证明在排除这些生物之后就可有效阻止发酵，那么自然发生论就站不住脚了。在与鲁昂自然历史博物馆馆长F.A.普歇的一场现在看来充满历史意义的争论中，巴斯德证明了微生物是普遍存在于空气中的。此外，它们是微粒，受到重力的影响，因而会附着于液体或固体上，引发发酵或腐烂。但是，如果用棉絮等物过滤空气，微生物们便无法使这些变化发生。简而言之，巴斯德用实验证明了自然发生论的虚妄。
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1856年5月，来自巴斯德的老师、朋友、著名化学家J.B.杜马的紧急求助打断了他对发酵的研究。当时，一场神秘而持久的流行病肆虐法国的蚕圃，对受灾地区的工业造成了灾难性后果。虽然巴斯德人生中还没有见过蚕，但他被要求研究这个难题，因为他有一个不可估量的优势——一个有准备的头脑。巴斯德的整个科学生涯中，包含了一个又一个技术需求和科学发现相互作用的例子。虽然他所研究的问题与当前经济利益相关，但他所关心的不仅仅是问题本身，而是涉及更广泛的领域。因此，在研究发酵的同时，他已经考虑到细菌与疾病之间存在因果关系的可能。如果发酵是由微小生物造成的，那么发生在腐败、化脓性疾病中的变化为什么不会是它所导致的呢？1862年，巴斯德在给公共教育部部长的一封信中，对空气中存在的细菌进行了讨论，之后他说：“这些研究的领域是多么广泛和有用啊！它们与各种动植物疾病有着如此密切的关系，这无疑是认真研究腐烂病和传染病的理想之路的第一步。”之后的1863年，巴斯德在一次与拿破仑三世的谈话中告诉皇帝，他的“理想是掌握腐烂病和传染病的发病原因”。
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