拜耶林克:既“独”又“钻”的病毒发现者

作者:杨光来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-04-10

荷兰微生物学家和植物学家。在化能生物学及病毒学领域成就卓著,被认为是病毒学的创始人之一。

  荷兰微生物学家马丁努斯•威廉•拜耶林克不是一个快乐的人。他平日独来独往,研究的是冷门的植物领域,少有学术合作者,一天之中被科研占去绝大部分的时间,过着苦行僧一般的生活。他不仅不受学生们的欢迎,还被他们抱怨言语刻薄嘴不饶人。

  “老头子来了,今天肯定又要发火

  “他教的课是最难听的!”

  这些窃窃私语都传不到拜耶林克的耳中。他每天都抱着与学生们分享知识的热情来到课堂,看到学生们个个没精打采的样子又总是控制不住要责骂他们,最终只能带着沉重而矛盾的心情离开。

  他回到清冷寂静的实验室,回到不会说话的实验仪器身边。孤独而抑郁的他不知道,一个刷新病理学的革命性概念即将在他的脑中诞生。

实验室里的拜耶林克,面对镜头一脸严肃

实验室里的拜耶林克,面对镜头一脸严肃 (图源:lumibyte)

  19世纪后期,随着细菌被发现,人们对于疾病的认识正式进入了“细菌时代”。当时用来测试细菌的一个方法是过滤,将可能含有病原体的液体通过特制的过滤器,筛滤出致病细菌。

  种种过滤器中最有名的莫过于尚勃朗过滤器。这种陶瓷制过滤器由外管和内管组成。液体从外管进入,利用水压压入内管,达到过滤的效果。有了尚勃朗过滤器这种准确高效的过滤器,微生物学家们不断地发现新的细菌,为攻克疾病打下重要的基础。

  然而,硕果累累、形势大好的细菌研究主流中,却出现了不合群的声音。

尚勃朗过滤器示意图

尚勃朗过滤器示意图 (图源:pasteur brewing)

  不合群的声音源自于一个无法解释的现象,而该现象又来源于研究烟草花叶病的实验。

  烟草花叶病专门感染烟草及其它茄科植物,使受感染的植株叶片发黄污损,因而得名“花叶病”。烟草行业的老板们看着烟草叶片生病、发黄,就像看着手里的一张张钱币变色、朽烂。他们为此伤透了脑筋,烟草花叶病让他们损失惨重不说,科学界似乎沉浸在发现人类疾病致病细菌的喜悦中,压根不重视植物领域的疾病。

  直到1892年,烟草行业翘首以盼的烟草花叶病研究终于有了进展。然而,这个进展却让人更加疑惑了——一向准确的尚勃朗过滤器竟然没能筛滤出致病细菌。

  不是细菌,那会是什么?

植物疾病在19世纪并不受重视,但烟草花叶病却是通往发现病毒的那扇门。图为患有烟草花叶病的植株叶片 (_副本

植物疾病在19世纪并不受重视,但烟草花叶病却是通往发现病毒的那扇门。图为患有烟草花叶病的植株叶片 (图片来自网络)

  1892年的重大进展为俄国微生物学家德米特里·伊凡诺夫斯基所发现,当他面对古怪的实验结果和忧心忡忡的烟草行业老板们时,态度非常之谨慎,似乎不愿意与当时的细菌研究大流违背

  “我所知道的是,这种病原体能够穿过尚勃朗过滤器。至于它是什么嘛……嗯,我认为它是某种细菌,暂且认为是一种可过滤性细菌吧。

  伊凡诺夫斯基的实验发现值得肯定可他被既有的观念束缚了眼光。机会从伊凡诺夫斯基手中溜走,悄悄落到了拜耶林克的实验室里。

德米特里·伊凡诺夫斯基,第一个通过实验发现病毒的人。

德米特里·伊凡诺夫斯基,第一个通过实验发现病毒的人。 (图源:维基百科)

  拜耶林克只要发现问题,不管多困难,都要深究到底,透出一股不研究透彻决不罢休的钻劲。不轻易受人左右,对自己的工作抱有信心,正是这样的性格让他比别人看得更深,走得更远。重复了过滤烟草花叶病病原体的实验,得到了相同的结果。钻劲十足的他不能容忍这个无法解释的现象存在,发誓要将病原体的真面目查清楚。一系列实验过后,尽管结果与“细菌时代”的主流大相径庭,但他仍然坚信自己发现了一种全新的病原体。他在实验日志里写道:

  “感染了烟草花叶病的叶片提取液在经过过滤器之后,仍然具有感染性,这就表明病原体的个头比细菌小它可能是一种尚未被发现的、个头很小的细菌……”

  “通过今天的实验,必须纠正之前的推论。病原体与细菌有着很大不同!它们只能通过感染特定宿主来繁殖自身,离开了特定的宿主就无法进行自我复制。而细菌可以进行无性繁殖,无需感染宿主。我现在觉得病原体很可能不是细菌……”

  “这几天尝试在实验室环境里培养烟草花叶病的病原体,结果全部失败。细菌却可以在营养、温度、湿度等各方面条件具备的环境里快速繁殖,甚至呈指数增长。现在我越发肯定自己的结论:烟草花叶病由一种未知的病原体造成,并非细菌。

病毒与细菌区别一览

病毒与细菌区别一览 

  现在人们已经知道,这些特点正是病毒和细菌重大的区别。但生活在19世纪末期的拜耶林克并不清楚。他的研究结果既不能通过光学显微镜被直接观测,又不能在实验室中培养,还不能通过热门的细菌检测法检测。但凭着对自己的工作的信心,拜耶林克坚信这是一种新形式的病原体,而不是什么“可过滤性细菌”。1898年,他发表了自己的结论之后正式为病原体命名Virus”,即病毒。

  病毒概念的提出是刷新病理学历史的重大进展,将微生物学和病理学推向了一个新时代。然而,这一重大发现却由于科学技术的限制,逐渐被人们遗忘。直到近四十年后的1935年,美国生化学家斯坦利才通过实验证明病毒是一种微粒。到1939年,人们才第一次在电子显微镜下看到烟草花叶病病毒的真身。

  而病毒概念的提出者、病毒学之父拜耶林克已于1931年去世。尽管他因为微生物领域的研究工作受到科学界广泛的赞誉,却没能亲眼见到病毒的存在得到验证。

电子显微镜下的烟草花叶病毒

电子显微镜下的烟草花叶病毒 (图片来自网络)

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  人物小档案:

  马丁努斯•威廉•拜耶林克(1851.3.16-1931.1.1),荷兰微生物学家和植物学家。在化能生物学及病毒学领域成就卓著,被认为是病毒学的创始人之一,因为在微生物领域杰出的工作1905年被授予列文虎克奖章。以其命名的拜耶林克病毒学奖每两年颁布一次,奖励病毒学领域的杰出人物与研究。

        参考资料

  Hart-Davis, A. (2014). a contagious living fluid. In A. Hart-Davis, the science book big ideas simply explained (pp. 196-197).

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