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[转载]微生物学发展的历史分期

已有 486 次阅读 2020-10-16 17:03 |个人分类:医学史话|系统分类:科研笔记| 微生物学, 发展史, 历史分期 |文章来源:转载

一、微生物学的萌芽时期

我国早在春秋战国时期,就发现用微生物分解有机物质,用来沤粪积肥,使农作物变得更加茁壮。微生物在医学中也有应用,公元2世纪的《神农本草经》中就有关于白僵蚕治病的记载。公元6世纪的《左传》中也有用麦曲治腹泻病的记载,10世纪的《医宗金鉴》中有关于种痘方法的记载。公元6世纪北魏的贾思勰《齐民要术》中也有关于微生物应用的资料,如谷物制曲、酿酒、制酱、造醋、腌菜等。在古希腊留下来的石刻上也有酿酒的操作记录。

虽然古人还不知道是微生物在发挥作用,但是他们通过日积月累的生活实践,已经学会巧妙地利用微生物来改善自己的生活。

二、微生物学的初创时期

微生物的初创期是17世纪下半叶到19世纪中叶。詹森制成世界上第一台显微镜,罗伯特·胡克把昆虫等较小事物在显微镜下的具体形态发表在《显微制图》中,列文虎克用自制的显微镜观察到微生物,并详细地描述了微生物的形态,打开了微生物研究的大门。

在列文虎克死后,微生物的研究一度进入低谷,“自然发生论”开始成为热点话题。1748年,尼达姆(John Needham)用“干草等浸泡在烧瓶中会产生微生物”的实验证明“自然发生论”。后来,许多科学家投入到微生物研究中来,为微生物的发展打下了基础。1765-1776年,斯帕兰让尼(Lazaro Spallanzani) 又用密封加热实验反驳“自然发生论”。1826年,施旺(Theodor Schwann) 提出乙醇发酵由酵母菌引起,在1837年,他又提出微生物引起发酵和腐败。1838—1839年,施旺和施莱登(Mathias Schleiden) 分别提出细胞学说,1853年,巴谢(Agostino Bassi)首次实验证明由白僵菌引起家蚕的“白僵病”,并认为许多疾病是由微生物引起的。1845年,伯克利(M.J.Berkeley)首次证明是霉菌引起爱尔兰土豆枯萎病。1846年,塞麦尔维斯(Lgnaz Semmelweis)发现产褥热是由医生传播的,提出使用防腐剂预防的方法。1849—1854年,斯诺(John Snow) 对伦敦流行的霍乱开展流行病学研究。1850年,达望(CasimirJoseph Davaine)在患炭疽病的家畜中发现炭疽细菌,同年,米切利斯(Eihardt Mitscherlich)发现是细菌引起马铃薯褐变。1853年,德巴利(Heinrich Anton De Bary)提出禾谷类锈病是由寄生真菌导致的。

三、微生物学的奠基时期

巴斯德对微生物生理学的研究为现代微生物学奠定了基础。巴斯德(Louis Pasteur) 在1857年提出乳酸发酵的微生物学原理;1860年提出酵母菌在乙醇发酵中的作用;1864年彻底驳斥了自然发生论;1866年发明低温灭菌法;1880年和斯坦伯格(George Sternberg)同时从唾液中分离和培养肺炎球菌;1881年和鲁克斯(Pierre·Paul·Emile Roux) 用炭疽菌进行免疫实验并研制炭疽疫苗;1885年研制出狂犬病疫苗,在被疯狗咬伤的9岁小孩身上首次试用并获成功。

科赫对新兴的医学微生物学做出了巨大贡献。1876年,分离并鉴定了炭疽热病原菌——炭疽杆菌;1878年鉴别了葡萄球菌;1881年研究了细菌的纯培养方法,并用减毒炭疽杆菌进行动物免疫;1882年发现肺结核的病原菌——肺结核分枝杆菌,并因此获得1905年诺贝尔奖;1883年鉴定了霍乱的致病因子——霍乱弧菌(vibrio cholerae);1884年,首次发表科赫定理。

下面再来看一下其他众多科学家的成就。1858年,魏尔啸(Rudolf Virchow)提出“每一个细胞都来自另一个细胞”。1859年,达尔文(Charles Robert Darwin)发表《物种起源》。1865年,孟德尔(Gregor Johann Mendel)发表孟德尔遗传法则。1867年李斯特(Joseph Lister)正式发表了他的外科消毒术。1880年拉瓦拉(Alphonse Laveran)鉴定了疟原虫在感染者红细胞中的生活史,1907年获诺贝尔奖。1884年梅契尼柯夫(Elie Metchnikoff)发现吞噬作用,1908年获诺贝尔奖。1890年贝林格(Emil Adolf von Behring) 和北里柴三郎(Kitasato Shibasaburo)发现抗毒素,用毒素使动物免疫,制备白喉和破伤风抗毒素,1901年获诺贝尔奖。由于科学成果很多,这里不一一列举。

四、微生物学的发展时期

20世纪以来,生物化学和生物物理学向微生物学渗透,加上电子显微镜的发明和同位素示踪原子的应用,推动了微生物学向生物化学的发展。

下面只介绍一些获得诺贝尔奖的微生物学家。

1897年爱尔里希(Paul Ehrilich)阐明抗体形成的侧链理论,1908年获诺贝尔奖。1897年,罗斯(Ronald Ross)证明了疟疾是由蚊子传播给人,1902年获诺贝尔奖。1901年博尔德(Jules Bordet)和根高(O.Gengou)确定百日咳杆菌(Bordetella pertussis)是百日咳的病原菌并发展了补体结合试验,1919年获诺贝尔奖。1902年波蒂尔(Paul Portier)和瑞切(Charles Richet)首次发现过敏现象和提出过敏症(anaphylaxis)的名称,1913年获诺贝尔奖。1902年兰德斯特尔(Karl Landsteiner)发现人的血型,1930年获诺贝尔奖。1909年,尼古拉(Charles J H Nicolle)证实人虱是流行性斑疹伤寒的传染媒,1928年获诺贝尔奖。1911年,劳斯(Peyton Rous)发现一种引起小鸡结缔组织生癌的病毒,1966年获诺贝尔奖。1932年鲁斯卡(Ernst Ruska)和克诺尔(Max Knolland)设计了最初的透射电子显微镜,1986年获诺贝尔奖。1932年塞尔尼克(P.Zernike)发明相差显微镜和论证相衬法,1953年获诺贝尔奖。1935年多马克(Gerhard Domagk)发现白浪多息(偶氮磺胺)的抗菌作用,1939年获诺贝尔奖。1940 年弗莱明(Alexander Fleming)、弗洛里(H.W.Florey)和钱恩(Ernst Boris Chain)用精制的青霉素成功地进行了动物实验和人体试验,并实现深层发酵,1945年获诺贝尔奖。1943年德尔布鲁克(Max Delbruck)、卢里亚(Salvador Edward Luria) 和赫尔希(A.D.Hershey)研究细菌和噬菌体的突变以及核酸再病毒传递和复制时的作用,1969年获诺贝尔奖。1944 年瓦克斯曼(Selman Waksman)和斯卡兹(Albert Schatz)发现链霉素,1952年获诺贝尔奖。1949年恩德斯(John Enders)、威乐(Thomas Weller)和罗宾斯(Frederick Robbins)成功地在非神经细胞中培养出脊髓灰质炎病毒,1954年获诺贝尔奖。

五、微生物学的成熟时期

20世纪50年代,微生物的研究更加深入,电子显微镜的不断改进使人们可以看到更加微小的东西,原子和分子结构都可以清楚地观察到。下面简单介绍一些重大成果。

1951年麦克林托克(Barbara McClintock)发现能跳动的基因(现称“转座子”),1983年获诺贝尔奖。蒂勒(Max Theiler)因开发黄热病疫苗获1951年诺贝尔奖。1953年沃森(James Watson)、克里克(Francis Crick)和威尔金斯(Maurice Hugh Frederick Wilkins)提出DNA双螺旋结构,1962年获诺贝尔奖。1955年杰尼(Niels K.Jerne)提出了抗体形成的自然选择理论,1984年获诺贝尔奖。1957年博韦特(Daniel Bovet)第一个发现并合成抗组胺。1958年莱德伯格(J. Lederberg)、比德尔(G.W.Beadle)和塔坦(E.L.Tatum)发现细菌遗传物质和基因重组现象及基因的调控。1959年伯内特(Frank Macfarlane Burnet)在1955年杰尼理论的基础上,提出克隆选择理论,1960年获诺贝尔奖。1959年颇特尔(Rodney Robert Porter)和埃德尔曼 (Gerald Edelman)确定免疫球蛋白的结构,1972年获诺贝尔奖。1959年雅娄(Rosalyn Yalow)和本桑(Solomon Bernson) 建立放射免疫检测技术,1977年获诺贝尔奖。1959年奥乔亚(Severo Ochoa)和科恩伯格(Arthur Kornberg)发现RNA和DNA的生物合成机制。

1961—1966年雷仑伯格(Marshall Nirenberg) 、霍利(Robert W.Holley)、马特哈伊(John Matthaei)和科拿那(Gobind Khorana)等破解64个遗传密码,1968年获诺贝尔奖。1965年雅各布(Francois Jacob)、勒沃夫(André Lwoff)、莫诺(Jacques Monod)发现微生物基因的调控机制。1968—1970年阿尔伯(Werner Arber)、内萨恩斯(Daniel Nathans)和史密斯(Hamilton Smith)发现限制性核酸内切酶及其在分子遗传学方面的应用,1978年获诺贝尔奖。1969年梯明(Howard Temin)、巴尔迪摩(David Baltimore)和德尔贝克(Renato Dulbecco)发现反转录病毒和反转录酶,1975年获诺贝尔奖。

1972年伯格(P.Berg)猿猴病毒DNA与λ噬菌体DNA体外重组成功,1980年获诺贝尔奖。1975年柯勒(Georges J.F. K hler)和米尔斯坦 (César Milstein)在杰尼(Niels K.Jerne)的理论基础上,建立单克隆抗体制备技术,1984年获诺贝尔奖。1976年利根川进(Susumu Tonegawa) 发现抗体多样性的遗传学原理,1987年获诺贝尔奖。1976年布鲁姆伯格(B.Blumberg)和盖达塞克(D.C. Gajdusek)发现传染性疾病起源和传播的新机制。1977年桑格(Frederick Sanger)和吉尔伯特(Walter Gilbert)分别建立DNA序列分析技术,1980年获诺贝尔奖。

1980年贝纳塞拉夫(Baruj Benacerraf)、斯内尔(George D.Snell)和多塞(Jean Dausset)发现细胞表面调节免疫反应的遗传基础。1981年宾宁(G. Binnig)和罗雷尔(H. Rohrer)发明扫描隧道显微镜,1986年获诺贝尔奖。1981年布鲁希纳(Stanley prusiner)发现朊病毒,1997年获诺贝尔奖。1982年史密斯 (Michael Smith)以M13噬菌体为载体,在任一段DNA片段上定点突变,1993年获诺贝尔奖。1982年切赫(T.R.Cech)和奥尔特曼(S.Altman)发现催化性RNA,1998年获诺贝尔奖。1983年莫里斯(Kary Mullis)发现聚合酶链式反应(PCR),1993年获诺贝尔奖。1988年戴森霍弗(Johann Deisenhofer)、胡伯尔(Robert Huber)和米歇尔(Hartnut Michel)研究光合作用反应,揭示了膜结合的蛋白质配合物的结构特征。1989年毕晓普(J. Michael Bishop)和瓦慕斯(Harold E. Varmus)发现逆转录病毒原癌基因(oncogene)在细胞中的产生机理。

1993年罗伯茨(Richard J. Roberts)和夏普(Phillip A. Sharp)发现断裂基因(split genes)。2005年马歇尔(Barry J. Marshall)和沃伦(J. Robin Warren)发现幽门螺杆菌及其致病机理。2008年文特尔(J. Craig Venter)宣布合成生殖支原体(Mycoplasma genitalium)的完整基因组。



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