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作者 高关中(德国汉堡)2023/1/28
17世纪有两项对知识界冲击最大的重要发明:望远镜和显微镜。望远镜是荷兰眼镜商李普希(Hans Lippershey,1570-1619)于1608年发明的,最初只是供人玩赏。次年伽利略加以改进,用它为人类揭示了浩瀚天穹中隐藏的无数奥秘,展现出一幅幅五彩缤纷的无限大的宏观世界。而显微镜使人类看到了肉眼永远无法看到的色彩斑斓的无限小的微观世界。
显微镜的发明也归功于荷兰人,据说1595年左右眼镜商扎哈里耶斯·詹森(Zacharias Janssen,约1585-1631)发明了带有两个透镜的复式显微镜,但这个说法有争议,真正把显微镜做到高倍放大,用于科学观察的是荷兰科学家列文虎克(1632-1723)。他有光学显微镜之父的称号。在其家乡荷兰古城代尔夫特竖立着一个纪念碑,纪念这位显微镜学家,微生物学的开拓者。是列文虎克第一个走进微观世界,用自制的显微镜观察到细菌等单细胞微生物,人类也从此打开了微生物学的大门。
安东尼·范·列文虎克(Antonie van Leeuwenhoek)1632年10月24日出生于代尔夫特,没有受过多少正规教育,16岁就中断学业当布店学徒。20多岁自营布店,生意不是太好,28 岁起当过代尔夫特地方官的管家,有人说他是看门人,大概看门也是分内工作吧。这是一份清闲又稳定的工作,生活有了保障,可以在工作之余干自己喜欢的事。
列文虎克对一件事特别着迷,那就是磨透镜。在当布店学徒时,隔壁有一家眼镜店,他经常到眼镜工匠那里学习磨制玻璃镜片的技术。在当时,这也是一个不错的手艺,磨出的镜片价格一般都很昂贵。正因为如此,哲学家斯宾诺莎才以磨镜片为生。列文虎克年轻时就掌握了磨制透镜的技术。
但列文虎克从不靠磨镜片发财,他从未卖过镜片,他对磨镜片的技术更感兴趣。功夫不负有心人,他装配出当时最先进的显微镜。据统计,他一生制造了247台显微镜和172个镜头。放大倍数最高达270倍。
而最让他着迷的事是用磨好的显微镜观察各种小东西。他是好奇心极重的人。观察的对象非常广泛,包括雨水、牙垢、皮肤、腐肉、鸡毛、羊毛、蚂蚁、蜜蜂、蚊子、血液等等。没想到显微镜下的小东西竟有另一番广阔的世界。对透镜的钻研和旺盛的好奇心让他收获了不少大发现。
列文虎克在观察雨水时,发现了小生物。他看到雨水中的小生物运动时,头部会伸出两只小角,并不断地活动,角与角之间是平的,在一滴雨水中,这些小生物的数量要比全荷兰的人数多好多倍。列文虎克在雨水中看到的小生物就是原生动物,即单细胞动物。
列文虎克在观察牙垢时也有意外发现,他发现上面有一些小生物在动,他说“这些生物几乎像蛇一样用优美的弯曲姿势运动”。后来人们才搞清楚,原来这些小生物就是细菌。
就这样列文虎克成为人类中第一个看到原生动物(1674)和细菌(1683)的人。因此他被称为“原生动物学和细菌学之父”。
列文虎克也是在显微镜观察下第一个发现精子的人。1677年他首次描述了昆虫、狗和人的精子。通过观察各种动物的精细胞,获致一个新的结论,受精就是在精细胞穿进卵中而发生的。他自认这是他生涯中的重大发现。
列文虎克利用自己发明的显微镜进行了各种生物实验。前人曾经假定一些低等动物是自然发生的,如腐烂的肉生蛆等等。但经过他用显微镜对细菌,昆虫等生物的观察研究,证明它们不是从腐肉,粮食里产生出来的,而是和大动物一样,经过卵、幼虫等阶段的完整的繁殖过程。这一戏剧性发现,轰动了世界。
他还第一次观察到酵母,人体内的毛细血管和使血液呈红色的红血球。他的观察结果证实了意大利生物学家马尔皮基(Marcello Malpighi,1628-1694)关于毛细血管的发现,也是对哈维血液循环学说的有力支持。
列文虎克在微观世界的收获数不胜数……他的细致观察,打开了人们了解微生物的大门。通过友人介绍,列文虎克和英国皇家学会建立了联系。自1673-1723年,他透过 300 多封信向学会和许多其他欧洲人士传达他使用显微镜所做的观察。皇家学会非常震惊,于是就派胡克等科学家前来查证,这才得到证实。1677年,列文虎克的发现得到了皇家学会的认可,之后《皇家学会哲学学报》以摘要的形式发表他的论文有168篇之多。由他提供的第一幅细菌绘图即在1683年该学报上刊出。这一切成就使他闻名于世,1680年被接纳为英国皇家学会会员。
列文虎克晚年声名远播。许多名人,如英国的安妮女王、俄国的彼得大帝、德国哲学家莱布尼茨都争相拜访他。1723年8月26日,他以91岁的高龄在代尔夫特去世。
列文虎克能发现前人从未见过的世界,是因为他的显微镜放大倍数,比同时代的对手们高出一个数量级。去世前,他更是精选了26台显微镜和好几百个放大镜捐献给了皇家学会。其显微镜的放大倍数,直到100多年后才被超越。如今据光学计算,1600倍是光学显微镜放大倍率的最高极限。还想更精细,就要用到电子显微镜了。
列文虎克发现细菌等微生物是个意外,但后人正是在他的发明以及实验观察的基础上发现了导致各类疾病的病原菌,在对抗疾病的事业中,列文虎克依然功不可没,这印证了一个规律:意外产生大价值。
列文虎克是第一个看到细菌和原生动物的人。尽管他缺乏正规的科学训练,但他的细致观察,精确描述和众多的惊人发现,对微生物学研究的发展,起了奠基作用。他开启了微生物学的形态学阶段,但由于缺乏正规的科学训练,他无法进一步去认识这些发现的意义,把它们上升到理论的高度。微生物学的生理学阶段要等到100多年后,由巴斯德和科赫开创。
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