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第17章 献身科学的生物学家们(4)

拉马克的理论经不起古典遗传学(门德尔遗传学)的推敲。德国的科学家魏斯曼曾经做过一个实验:将雌、雄的老鼠尾巴都切断后,再让其互相交配来产生后代,而生出来的后代也依旧都是有尾巴的。再将这些没有尾巴的后代互相交配产生下一代,而下一代的老鼠也仍然是有尾巴的。他一直这样重复进行至第二十一代,其后代仍然是有尾巴的,就此推翻了拉马克的学说。

杰出贡献

《无脊椎动物的系统》、《动物学哲学》在科学史上具有重要的地位。拉马克在《动物学哲学》中系统地阐述了他的进化学说(被后人称为“拉马克学说”),提出了两个法则:一个是用进废退;一个是获得性遗传。并认为这两者既是变异产生的原因,又是适应形成的过程。

拉马克提出物种是可以变化的,物种的稳定性只有相对意义。生物进化的原因是环境条件对生物机体的直接影响。认为生物在新环境的直接影响下,习性改变、某些经常使用的器官发达增大,不经常使用的器官逐渐退化。

由于拉马克一生勤奋好学,坚持真理,与当时占统治地位的物种不变论者进行了激烈的斗争,反对居维叶的激变论,受到了他们的打击和迫害。但他却说:“科学工作能予我们以真实的益处;同时,还能给我们找出许多最温暖,最纯洁的乐趣,以补偿生命中种种不能避免的苦恼。”

拉马克的一生,是在贫穷与冷漠中度过的。晚年双目失明,病痛折磨着他,但他仍顽强地工作,借助幼女柯尼利娅笔录,坚持写作,把毕生精力贡献于生物科学的研究上,终于成为一位生物科学的巨匠,拉马克是一位伟大的科学进化论的创始者。1909年,在纪念他的名著《动物学哲学》出版100周年之际,巴黎植物园为他建立了纪念碑,让人们永远缅怀这位伟大的进化论的倡导者和先驱。

巴甫洛夫——高级神经活动学说的创始人

巴甫洛夫,俄国生理学家、心理学家、医师,并且是高级神经活动学说的创始人,高级神经活动生理学的奠基人,条件反射理论的建构者,也是传统心理学领域之外而对心理学发展影响最大的人物之一,曾荣获诺贝尔奖。

成长历程

1849年,巴甫洛夫出生在俄国中部小城梁赞的一个贫穷家庭,巴甫洛夫是5个子女中的长子,因此,自幼养成负责的个性。从小学习勤奋,兴趣广泛。当时,沙皇亚历山大二世颁布法令,允许家庭贫困但有天赋的孩子免费上学,因此他于1860年进入梁赞教会中学。1864年毕业后进入梁赞教会神学院,准备将来做传教士。在此期间他知道了达尔文的进化论,并受到当时苏俄著名生理学家谢切诺夫1863年出版《脑的反射》一书影响,对自然科学发生兴趣,于是不再相信上帝的存在,并放弃了神学。

先驱们在自然科学领域里的先进思想,深深影响了巴甫洛夫,尽管他出身于宗教家庭,但他本人却不想像父亲一样一辈子当一个牧师。

1870年,21岁的巴甫洛夫和弟弟一起考入圣彼得堡大学,先入法律系,后转到物理数学系自然科学专业。谢切诺夫当时正是这里的生理学教授,而年轻的门捷列夫(化学元素周期表的发明人)则是化学教授。巴甫洛夫在大学的前两年表现平凡,在大学三年级时上了齐昂教授所开授的生理学,对生理学和实验产生了浓厚兴趣,放弃了所要主修的学科从此投入生理学的研究。

大学期间他和弟弟尽管在大学里成绩优异并且年年获得奖学金,但是生活还是比较清贫,需要给别人做家庭教师才能维持日常生活。为了节省车费他们每天都要步行走很远的路。

巴甫洛夫在大学里以生物生理课为主修课,学习十分刻苦。巴甫洛夫不懂就问,每次手术都做的又快又好,渐渐的有了名气。巴甫洛夫四年级时在老师的指导下和另一个同学合作,完成了关于胰腺的神经支配的第一篇科学论文,获得了学校的金质奖章。1875年,巴甫洛夫获得了生理学学士学位,再进外科医学学院攻读医学博士学位,以便将来有资格去主持生理学讲座。他成为了自己老师的助教。

科学研究

1878年,他应俄国著名临床医师波特金教授的邀请,到他的医院主持生理实验工作。实验室听起来好听,其实就是一间破屋子,它既像看门人的住房,又像一间澡堂,巴甫洛夫却在这里工作了十余年。在这里,他主要研究血液循环、消化生理、药理学方面的有关问题。

1883年写成“心脏的传出神经支配”的博士论文。获得帝国医学科学院医学博士学位,讲师职务和金质奖章。1884~1886年期间,赴德国莱比锡大学路德维希研究室进修,继续研究心脏搏动的影响机制。此时,他提出心脏跳动节奏与加速是由两种不同的肌肉在进行,而且是由两种不同的神经在控制。1886年,他自德国归来后重回大学实验室,继续进行狗的“心脏分离手术”。

获得诺贝尔奖

1887年,他逐渐将研究的方向转向人体的消化系统。从1888年开始,巴甫洛夫对消化生理进行研究。他发明了新的实验方法,不是用被麻醉的动物做急性实验而是用健康的动物做慢性实验,从而能够长期观察动物的正常生理过程。他还创造了多种外科手术,把外科手术引向整个消化系统,彻底搞清了神经系统在调节整个消化过程中的主导作用。

他还发现分布在胃壁上的第十对脑神经迷走神经与胃液的分泌有关。用同样的方法分泌胃液,迷走神经切断,就不再分泌。但如果不假饲,只刺激迷走神经,也能分泌胃液。是什么东西对迷走神经产生了刺激?

原来味觉器官感受到了食物刺激,便会通过神经传给大脑,通过大脑传给迷走神经让胃液分泌。这就是条件反射学说。为此他领取了“诺贝尔奖”的生理学医学奖。他是第一个获得这个荣誉的俄国科学家。巴甫洛夫因在消化生理学方面的出色成果而荣获1904年诺贝尔生理学和医学奖金,成为世界上第一个获得诺贝尔奖的生理学家。

列文虎克——微生物学的开拓者

无孔不入的微生物

原本无孔不入的微生物,总是在随时与我们打交道,甚至在我们体内到处安营扎寨,自由钻进钻出。可是,由于人们不能用肉眼看见它们,因而几千年来,人类竟不知道世界上还有微生物这东西的存在。

那么,是谁第一个发现了这“小人国”里的捣蛋“居民”?

他,就是列文虎克!

如果要歌颂他对人类的大功大德,那就必须从他发现“狄尔肯”的前因后果说起。

“狄尔肯”,原是拉丁文Dierken的译音,意即细小活泼的物体。这是列文虎克第一次发现微生物时,给它们取的有趣名字。

好奇的看门人

列文虎克于1632年出生在荷兰代尔夫特市的一个酿酒工人家庭。他父亲去世很早,在母亲的抚养下,读了几年书。16岁的列文虎克即外出谋生,过着飘泊苦难的生活。后来返回家乡,才在代尔夫特市政厅当了一位看门人。

看门工作比较轻松,时间宽裕,而且接触的人也很多,这为他自制显微镜和观察微生物提供了时间。一次,他的一位朋友告诉他:“用放大镜,可以把看不清的小东西放大,并让你看得清清楚楚,神妙极了。”

具有强烈好奇心的列文虎克,对此产生了兴趣。“闲着也是闲着,我不妨也买一个放大镜来试试。”由于放大镜太贵,列文虎克只好自己磨制起镜片来。

自制超级显微镜

列文虎克经过辛勤劳动,终于磨制成了小小的透镜。但由于实在太小了,他就做了一个架子,把这块小小的透镜镶在上边,看东西就方便了。

后来,经过反复琢磨,他又在透镜的下边装了一块铜板,上面钻了一个小孔,以使光线从这里射进而反照出所观察的东西来。这就是列文虎克所制作的第一架显微镜,它的放大能力相当大,竟超过了当时世界上所有的显微镜。

几年以后,列文虎克所制成的显微镜,不仅越来越多和越来越大,而且也越来越精巧和越来越完美了,以致能把细小的东西放大到两三百倍。

观察神奇的“微动物”

列文虎克有了自己的显微镜后,便十分高兴地察看一切。他看到蜜蜂腿上的短毛,犹如缝衣针一样地直立着,使人有点害怕。随后,他又观察了蜜蜂的螫针、蚊子的长嘴和一种甲虫的腿。

列文虎克总是单独一个人在小屋里耐心地磨制镜片,或观察他所感兴趣的东西。他作为自学者,从动物学各科中,获得了广博的知识。他把从浸泡液中所观察到的微生物,称之为“微动物。”

一天,他的朋友格拉夫,当时的名医,英国皇家学会的通讯会员,专程前来拜访列文虎克。面对这位知名人士和朋友的来访,他拿出自己的显微镜请格拉夫观看。

不看则已,看着看着倒使格拉夫抬起头来,严肃地说道:“亲爱的,这可真是件了不起的创造发明啊!”

格拉夫接着又说:“你知道吗?你的创造发明具有极其伟大的意义。你不能再保守秘密了,应该立即把你的显微镜和观察记录,送给英国的皇家学会。你必须向世界公众表明:你的观察是如此非凡,这是人类从未发现的新课题。”

听了朋友的好心劝告,列文虎克虔诚地点了点头。

震动学界的观察记录

1673年的一天,英国皇家学会收到了一封厚厚的来信。打开一看,原来是一份用荷兰文书写的、字迹工整的记录。

列文虎克在记录里写道:“大量难以相信的各种不同的极小的‘狄尔肯’,它们活动相当优美,它们来回地转动,也向前和向一旁转动。”

“好,好,这是一篇极有价值的研究报告。”皇家学会的科学家们很吃惊的说。

经过几番周折,列文虎克的科学实验,终于得到了皇家学会的公认。列文虎克的这份记录被译成了英文,在英国皇家学会的刊物上发表了。

这份出自乡巴佬之手的研究报告,果真轰动了英国学术界。列文虎克也很快成了皇家学会的会员,并对他的成就作出了极高的评价。

格斯耐——“动物学”的百科全书著作

求学经历

格斯耐于1516年,出生在瑞士的苏黎世城。由于他是一位贫穷的毛皮匠的儿子,所以,他的童年是苦难的童年。

更为雪上加霜的是,当格斯耐15岁那年(1531年),他的父亲在卡帕尔的一次会战中不幸阵亡了。从此,年幼的格斯耐失去了继续上学的机会。可是,天无绝人之路。正当格斯耐被迫滑向苦难深渊的时候,他的叔父收养了他。

值得庆幸的是,由于格斯耐的叔父是一位植物学爱好者,不仅有渊博的学识,而且还采集和珍藏着许多植物标本。这些耳濡目染的熏陶,对于格斯耐后来从事自然科学活动,起了重要作用。

诚然,格斯耐叔父的经济状况,同样是入不敷出的,他又怎能再有重新上学的奢望呢?但是,格斯耐的奋发精神却帮了他的大忙——他以优异的成绩,获得了茨维英利奖学金。并使他于1531年,重新得到了在苏黎世继续学习的机会。接着,他又去斯特拉斯堡上学;后来,又到法国布尔日留学深造。

按照当时的奖学金规定,凡是享受国家的奖学金者,都必须把宗教神学作为学习的主要课程。然而,作为一个从小就立志于自然科学研究的格斯耐来说,又怎能因此心甘情愿被绑住自己的手脚呢?所以,他一到法国,就被那早已迷恋的医学和自然史强烈地吸引住了,反而把宗教神学当成为应付差事的“副业”。

1534年,他终因不务神学“正业”而被取消了享受奖学金的权利。至此,他不得不放弃学习,并回到苏黎世去教书度日了。

所谓时势造英雄,十五六世纪早期,随着欧洲资本主义生产方式的形成,也使被禁锢了几百年的自然科学,其中也包括亚里士多德的生物学理论在内,获得了巨大的发展,因而也迫使占统治地位的教会势力,去批判经院哲学的权威和阿拉伯文的著作。在这种新形势下,格斯耐不仅第二次获得了奖学金,而且也使他实现了梦寐以求的对医学和自然史的学习研究。

划时代的巨著

从格斯耐到蒙彼利埃和巴塞尔学习开始,他就逐步走上好运了。他于1541年在巴塞尔获得了博士学位,并于同年被委任为卡罗里努穆大学的自然史讲师。紧接着,他开始了科研工作,到意大利搜集地中海地区的动、植物标本,翻译了希腊文、阿拉伯文和希伯来文等版本的所有著作的目录,总计有20卷之多,并于1545年出版,定名为《万有书目录》。这是一份相当艰巨的工作!

如果说,《万有书目录》是格斯耐初出茅庐的成名之作,那么,他后来的《动物史》则是蜚声世界的鸿篇巨制。

1551~1558年期间,格斯耐出版了《动物史》的头四卷,而第五卷问世,却是在他去世22年后的1587年。又过了47年,即1634年,才有人从格斯耐保存的记录中,整理出了《动物史》的最后一卷。由此可见,这本动物学百科全书的整理问世,是何等的艰难曲折!

曾有人评论《动物史》这一巨著,乃是对后来的动物学,尤其是分类学的发生发展,产生了长达数百年的巨大影响!

一生的成就

格斯耐《动物史》的重大意义,就在于它是划时代的“动物学百科全书”。

由于《动物史》具有百科全书的巨大价值,因而它一问世,就很快被翻译成德文版本。

格斯耐在自然科学方面学识渊博,除了动物学外,他还精通植物学。他对植物界作了一个类似《动物史》的描述,并汇集了大约1500幅优美的播图,其中包括对各种花瓣的比较和分析图解。但遗憾的是,当时因为种种原因,这本植物学的著作并没有出版,而是由施米德尔于1753年发表,这已经是格斯耐逝世200年之后的事了。另外,在格斯耐的最后一部论著里,还首次详细地分析了化石的种类和成因。

他提出了科研工作的准则;他总结了著书立说的方法;他指明了一部伟大的著作,对于图书馆和科学家的重要作用;他阐明了人生的意义,不是索取而是奉献!一点不假,格斯耐说到了也做到了。

1565年,他在一次同毁灭性鼠疫作斗争中,不怕自我牺牲,全力以赴去医治他的病人,不幸染病在身,并因此而病逝。

格斯耐就这样以49岁的短暂年华,换取了动物学史上一块闪闪发亮的指路碑文。

胡克——细胞的发现者

罗伯特·胡克(RobertHooke,1635~1703)是英国著名的物理学家、生物学家。

求学经历

胡克于1635年7月18日出生于英格兰怀特岛弗雷什沃特村的一个牧师家庭。小时候,他喜欢摆弄钟表和机械玩具,练就了一双巧手。胡克在威斯敏斯特中学学习拉丁文、希腊文、希伯来文和数学。

工作成就

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