以下文章来源于北京大学科学技术与医学史系 ,作者周程
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来源:北京大学科学技术与医学史系
作者:周程(中国科协-北京大学(联合)科学文化研究院副院长,北京大学医学人文学院院长,哲学系教授)
概览
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。
导言
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。
说得更具体一点,病毒与细菌不同,是一类极小的非细胞生物;其体积小到可以通过细菌过滤器,人们只能借助电子显微镜才能看到它;病毒的结构非常简单,通常由蛋白质衣壳和核酸内芯组成。
一、麦尔:烟草花叶病是一种植物传染病
因率先成功制备烟草花叶病毒蛋白质结晶而分享1946年诺贝尔化学奖的美国生物化学家斯坦利(Wendell Meredith Stanley,1904-1971),在1944年发表的一篇文章中指出:有相当多的理由将俄国的植物生理学家伊万诺夫斯基(Dmitri Ivanovsky, 1864-1920)视作新兴的病毒学学科之父。
▲烟草花叶病
二、伊万诺夫斯基:烟草花叶病致病因子不同于一般细菌
▲尚柏朗(Charles Chamberland)氏过滤器
不论是前者,还是后者,归根结底,汁液的传染性都是由细菌导致的。由此可见年轻的伊万诺夫斯基当时对巴斯德(Louis Pasteur,1822-1895)和科赫的细菌致病说的盲信程度。正因为如此,他未能对该项实验结果所揭示的意义进行深入的思考和探究。他虽然率先发现通过细菌过滤器的滤液仍然具有传染性这一现象,但却未能明确提出滤过性病原体这一概念。
三、贝杰林克:率先改造传统“病毒”概念
四、吕夫勒和菲洛施:牛口蹄疫致病因子是“极小生物”
五、伊万诺夫斯基:烟草花叶病致病因子不是“活流质”
六、杜加尔:烟草花叶病致病因子是可在细胞内增殖的微粒
七、斯坦利:烟草花叶病毒是一种蛋白质
▲昆克尔(Louis O. Kunkel, 1884-1960)
3.从溶液中制备高纯度晶体蛋白酶已有成功先例。
▲病毒结晶
八、电子显微镜问世:人类成功观察到病毒
从1935年的论文中可以看出,斯坦利从烟草花叶病毒结晶中并没有测出磷,只是说测出了1%的灰分,而且测出的含氮量高达20%,与已知的蛋白质含氮量不符。
这意味着他在使用硫酸铵盐析法和硅藻土过滤法制备烟草花叶病毒结晶过程中很有可能没有完全去除硫酸铵。在1936年的论文中,他虽然更正了含氮量的数值,但仍然没有测出含磷量。
▲哈尔墨特·鲁斯卡(Helmut Ruska,1908-1973)
这样,自贝杰林克1898年使用“病毒”一词特指滤过性病原体以来,人们终于用自己的眼睛看到了病毒颗粒,并确认它是含有RNA成分、具有传染性的核酸蛋白质复合体。
只是后来随着电子显微镜技术的不断发展,人们对杆状烟草花叶病毒体度和结构的把握更加精准罢了。
▲烟草花叶病毒及后续发现的其他病毒的亚微观结构及模型
结语
尽管对斯坦利的研究表示怀疑的人有很多,但用事实修正了斯坦利的研究结论的唯有英国的鲍登和皮里。
鲍登和皮里1936年用无可争辩的实验数据证明烟草花叶病毒中除含有大量的蛋白质外,还含有少量的RNA,只是人们当时并没有意识到这种RNA才是病毒的遗传物质。鲍登和皮里还从这种核酸蛋白质复合体具有各向异性,推出烟草花叶病毒应该是杆状颗粒,而不是球状颗粒。
在电子显微镜的发明人、1986年诺贝尔物理学奖得主恩斯特·鲁斯卡的弟弟哈尔墨特·鲁斯卡的协助下,德国生物化学家考舍于1939年终于观察到了烟草花叶病毒,并确认其为杆状颗粒。
倘若因受时代的局限,历史上的绝大多数论文与报告都会或多或少地存在一些错误,每一位科学家都会不可避免地存在一些认识误区,那么应该如何看待科学知识,如何对待科学家?
显然,一味地迷信科学和盲从科学家并不能使我们更加接近真理,也无助于我们解决当下所面临的诸多科技难题。
怀疑的世界真理多,盲信的社会谬误多。科学始于疑问,过去是如此,现在恐怕也是这样。
来源:本文系基于《工程研究-跨学科视野中的工程》2020年第1期刊发的周程的“病毒是什么”改编而成
配图/文章编辑:贺淼清