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喝细菌的科学家

超市货架上摆满了琳琳朗朗的酸奶,它们酸甜可口,几乎受到各个年龄层人士的喜爱。但是,酸奶的主打标签并不是味道,而是酸奶里的益生菌。益生菌是走在营养道路上最时髦的微生物,帮助调节人体肠道。
而酸奶的流行要从19世纪说起。那时,俄罗斯有位奇怪的生物学家埃黎耶·梅契尼可夫,他注意到了细菌的特殊地方。

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好动小孩的学习记

梅契尼可夫于1845年出生在沙皇俄国的一个村庄(现在位于乌克兰)。他从小就过分活泼,总想探索新鲜事物,他会从父亲那里学习打扑克,从女佣那里学习缝纫和刺绣。
8岁的时候,他开始对生物产生浓厚的兴趣,他经常在自己家附近跑来跑去,像植物学家一样记录当地植物的情况,然后总结自己的收获,给自己的弟弟和其他小孩开科学讲座。谁要是参加他的讲座,梅契尼可夫就会把自己的零花钱拿出来,分给听讲者,当作犒劳。梅契尼可夫经常缠着别人问各种奇怪的问题,唠唠叨叨,但是当要观察一些生物时,如昆虫或蝴蝶,他会变得很认真、很安静。
16岁时,梅契尼可夫从一位研究低等生物的大学教授那里借来显微镜,更细致地观察各种生物。在大学时代,他学习了查尔斯·达尔文的《物种起源》,对其中提到的生物科学熟记于心,他认为所有的生物、生物体内各种生理过程是相互关联的。
孜孜不倦的性格使他发现了一种特殊的细胞,这种细胞将低等生物的消化过程与人体的免疫防御系统联系了起来。

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发现人体免疫的重要角色

低等生物的身体里没有腹腔及肠道。它们若要消化食物,就得由一些特定类型的细胞——中胚层细胞(在外胚层和内胚层之间,高等动物胚胎发育时中胚层细胞可以发育为血管和肌肉等组织)来完成,中胚层细胞会慢慢移动来吞掉和溶解食物颗粒。
一天,37岁的梅契尼可夫正盯着透明的海星幼虫体内的中胚层细胞,突然,他脑海里冒出了一个想法:这些细胞既然能消化食物,那么是不是也会开展生物防御,“吃掉”外来入侵者?
他从自家后花园里的玫瑰上摘下几把玫瑰刺,用它们来刺海星幼体。如果他的假设是正确的,那么海星幼虫的身体会“认出”玫瑰刺为入侵者,接下来中胚层细胞会聚集,试图吞噬玫瑰刺。结果和梅契尼可夫预期的一样,中胚层细胞将玫瑰刺团团包围住了。他将这种中胚层细胞称为吞噬细胞。生物学上的吞噬细胞这一词第一次被提出来。
1888年,梅契尼可夫加入了巴斯德研究所。之后,梅契尼可夫就在研究所里继续研究“吞噬细胞”。梅契尼可夫认为,如果简单生物的中胚层细胞会攻击并消化入侵者,以此类推,人体内血液中的白细胞(脓的主要成分)也来自中胚层,那么白细胞应该也会攻击和清除微生物。因此,炎症只是白细胞对外来物的一种反应,是生物体的“治疗反应”。这个想法在我们看来很简单,但却与当时的炎症理论(白细胞会形成一种物质,这种物质有利于微生物的生长和四处蔓延)完全相矛盾了。
因此很多科学家对梅契尼可夫的研究表示怀疑,甚至轻视他的观点。他们对梅契尼可夫的实验进行了一次又一次的重复,却惊讶地发现,结果确实如梅契尼可夫所言——白细胞是吞噬细胞,是对抗细菌的细胞。
吞噬细胞在人体免疫系统中的作用是一项重大发现,梅契尼可夫也因此获得了1908年的诺贝尔医学奖。

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喝下霍乱弧菌的拼命科学家

梅契尼可夫发现吞噬细胞后,就一头扎进了人体免疫力的研究当中,他希望能找到延长生命的方法。
之所以有这样执着的精神和举动,那是他可怕的自身经历导致的。他的第一任妻子死于肺结核,梅契尼可夫尽了自己最大的能力,也没能挽救妻子的性命。这个打击太大了,导致梅契尼可夫一直沉浸在悲痛之中。为了忘记痛楚,他曾一度吞食大量鸦片,企图自杀,性命垂危,但活了下来。后来他遇到了第二任妻子奥尔加。1880年,这是他们结婚后的第5年,奥尔加不幸染上严重的伤寒,生活的打击再次令梅契尼可夫陷入悲观,他主动去感染一种蜱虫传播的疾病(回归热),想要和妻子一起面对死神。幸运的是,他们都活了下来。
当梅契尼可夫发现身体的天然防御系统的吞噬细胞后,开始变得乐观了。他认为,在科学的帮助下,人类或许可以纠正天生不完美的免疫系统,提高身体的防御能力。
在做免疫方面的测试时,他经常会把自己当实验小白鼠。1892年法国流行大霍乱,为了探究霍乱和人体免疫的关系,他毫不犹豫喝下了霍乱弧菌。霍乱弧菌是一种引起霍乱的病菌,它有一个特殊的规律:在同一个小区里生活的居民,有些人感染了它,而其他人似乎对它免疫。如果能够了解霍乱和身体免疫之间的关系,人们就有希望开发出治疗霍乱的疫苗。
梅契尼可夫喝下霍乱弧菌后,并没有患病,他只好招募志愿者重新测试。可是第一个志愿者跟他一样,也没感染霍乱,于是梅契尼可夫让第二个年轻的志愿者接受测试,年轻人病来如山倒,差点死去。可是功夫不负有心人,梅契尼可夫终于发现了霍乱的秘密:人体肠道内有一些微生物会阻止霍乱弧菌生长,而另一些微生物则会刺激霍乱弧菌的生长。
他随之提出,人类肠道菌群的细菌在疾病预防中发挥了作用,“坏细菌”会让你生病,“好细菌”则会让你健康。因此,适当地改变肠道菌群可能有助于对抗已经困扰人类几个世纪的疾病。

一发不可收拾的
肠道细菌研究

肠道菌群,在19世纪末是一个热门话题。那时有一个著名的理论——肠道腐败理论,认为人类大肠是有害毒素的仓库,其中一些毒素是细菌分解食物产生的,也就是所谓的“腐败”过程。当时的医生认为,大肠是食物残留物所在的内脏,大肠内细菌腐败的物质残留的时间太久,它们会变得有毒,使人生病,寿命缩短。这个理论很出名,导致一些外科医生甚至建议切掉人体的结肠,来修复紊乱的消化功能。
但梅契尼可夫相信,不需要动手术,也有可能平衡肠道微生物,比如增加一些“好细菌”,减少一些“坏细菌”。在巴斯德研究所里,梅契尼可夫研究了各种国家的饮食文化后发现,欧洲保加利亚的很多百岁老人很喜欢吃一种用牛奶发酵而成的、味道酸酸的“小零食”(也就是我们后来所说的酸奶或优格)。梅契尼可夫从中分离出了使牛奶变酸的物质——保加利亚杆菌(乳酸菌),这是一种东欧广泛应用于做酸奶的细菌,它能很好地防止牛奶腐败。因此,梅契尼可夫提出了一种理论:乳酸菌对人体健康有益,可以延长人类寿命。为了证明此理论,他自己开始每天都喝酸奶。
可是梅契尼可夫没来得及证明他的理论,因为几年后他死于心脏病。

酸奶商机

1910年,西班牙商人艾萨克·卡拉索得知许多孩子常常患有肠道疾病,他受到梅契尼可夫工作的启发,开始在巴塞罗那、西班牙等地建立酸奶工厂,把酸奶当作是一种“长寿饮料”在药店推广和销售。卡拉索去世后,他的儿子接管了公司,并将公司扩张到美国,酸奶曾经一度风靡美国,而该公司就是著名的达能集团。
梅契尼可夫的研究还启发了日本科学家代田稔,代田稔将人类肠道中能够平衡菌丛的菌株分离出来,经过好几代菌株的培养,在1935年生产出新的乳酸菌菌株,取名为代田菌。代田菌能够对抗胃中的胃液所造成的酸性环境,直接进入肠道中。而代田稔将这些菌株加入到乳酸饮料中,在世界上许多国家售卖。直到今天,配方仍没有太大的改变,这种饮料叫做养乐多。
到了1950年左右,科学家开始提出“益生菌”的概念。描述为有益于促进宿主微生物平衡的微生物,它们就是梅契尼可夫认为的好细菌,而益生菌研究领域背后是数百亿元的产业。现在,当你在超市看到很多种类的酸奶和其他发酵乳制品时,要知道最初引领这股风潮的是生物学家梅契尼可夫。
同时,梅契尼可夫关于重新平衡肠道微生物的想法像一股强大的洪流,在医学上漫开来。科学家以类似的想法研发出了抗生素,比如青霉素可根除病原体,治疗细菌感染,它可比酸奶中的乳酸菌快得多。

 

 

本文源自大科技*科学之谜 2016年第10期杂志文章、欢迎广大读者关注我们大科技的微信号:hdkj1997

 

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网友评论(4)

喝细菌的科学家
卡卡 6个月前 (05-10) 回复
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网赚果粒圈 6个月前 (04-21) 回复
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