北大院长讲史:第一株病毒是如何被人类发现的?

作者: 周程

来源: 公众号:北京大学科学技术与医学史系

发布日期: 2020-02-22 12:02:27

本文讲述了人类发现第一株病毒——烟草花叶病毒的过程,以及病毒概念的发展历史。文章详细介绍了不同国家的科学家如麦尔、伊万诺夫斯基、贝杰林克、吕夫勒和菲洛施等人在此过程中的贡献,以及电子显微镜的发明对病毒研究的重要推动作用。

20世纪之前,巴斯德、科赫等人提出的细菌致病学说占据主流,人们只知道传染病皆由细菌或其毒素引起,并不知道“病毒”的存在。“看不见”的病毒是如何被发现的?病毒的概念又是如何发展的?人类与病毒的斗争看不到尽头,仅仅是认识第一个病毒,就花了41年的时间。

自武汉暴发新型冠状病毒肺炎以来,病毒这个专业术语迅速普及,可以说如今已成为家喻户晓,妇孺皆知的日常用语了。按照美国主流教科书《现代病毒学导论》给出的解释,病毒是亚微观的寄生性的含有蛋白质衣壳的遗传物质颗粒。

人类最早发现的病毒是烟草花叶病毒(Tobacco Mosaic Virus,缩写TMV)。这种亚微观的病毒究竟是怎样被发现的?其概念又是怎样被构建起来的?不同时代、不同国别、不同专业的科学家在此过程中扮演了什么样的角色?

麦尔于1843年生于德国西北部的奥尔登堡。他1860年进入卡尔斯鲁厄理工学院学习数学和化学,1862年又进入著名的海德堡大学深造,并于1864年获得该校的博士学位。在海德堡大学讲授一段时间的发酵学和化学工程之后,麦尔于1876年赴荷兰担任瓦格宁根农业试验站主任。

伊万诺夫斯基1864年11月9日生于圣彼得堡附近的一个乡村,其父乃西伯利亚的一名地主,幼年丧父后,随家人搬迁至圣彼得堡的一个贫民区,并在那里上完了中学。

贝杰林克1851年生于阿姆斯特丹,1872年毕业于代尔夫特理工学院化学系,1877年获莱顿大学理学博士学位。1876年,他赴新创立的瓦格宁根农业学校担任植物学教师。同年,麦尔也来到了瓦格宁根。由于研究领域相近,二人在瓦格宁根交往甚密,所以贝杰林克从麦尔那里获得了不少有关烟草花叶病的研究信息。

吕夫勒和菲洛施合作于1897年在柏林传染病研究所启动了牛口蹄疫病原体的探究。如上所述,贝杰林克也是在这一年启动烟草花叶病研究的。

伊万诺夫斯基难以接受贝杰林克的活流质说,他更倾向于支持吕夫勒的微粒说。于是,伊万诺夫斯基开始对贝杰林克基于实验提出的诸多观点进行了追试。

杜加尔推定,烟草花叶病致病因子的大小与血红蛋白相近,直径大约为30纳米,体积大约是一般细菌的1/37000。

斯坦利曾在伊利诺伊大学跟随在美国科学界和工业界享有盛誉的著名化学家罗杰·亚当斯教授学习有机化学,并于1929年在那里获得博士学位。之后,他又赴德国慕尼黑跟随1927年的诺贝尔化学奖得主海因里希·维兰德教授做了一段时间与天然物化学有关的博士后研究。

1939年,两位德国年轻人恩斯特·鲁斯卡与波多·冯·波里斯合作,成功地研制出了全球第一台分辨率超过光学显微镜的电子显微镜。

1939年,考舍等人为了增加对比度,将烟草花叶病毒与胶体金混合,不仅在电子显微镜中观察到了烟草花叶病毒,而且还获得了第一张烟草花叶病毒的电镜照片。

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