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显微镜技术的早期科学故事
热度 1 fqng1008 2020-10-17 18:58
一、发明显微镜的人 我们知道，安东尼·范·列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek，1632-1723）被称之为“显微镜之父”。其实最早发现显微镜的人，并非列文虎克。 与望远镜的发明很相似，显微镜的第一个发明者也是眼镜制造商，他是荷兰眼镜制造匠亚斯·詹森（Z.Janssen）。1590年前后，詹森在一次偶然的机会下制造了一台水平很低的显微镜。一次，他和他的儿子把几片镜片放进了一个圆筒中，发现通过圆筒可以看到物体的细节，于是他受到启发，认真思索，反复实践，终于制作了世界上第一台简易的显微镜（图1）。 图1 亚斯·詹森发明的显微镜 这是一台复合式显微镜（含有两个及以上透镜），其原理是使用两个凸透镜，一个把另一个成的像放大。它的放大倍数不大，只有10-30倍，可以观察一些小昆虫，如跳蚤等，因而有人称它为“跳蚤镜”。但是詹森和利珀希（望远镜的发明者，并独立发明了显微镜）一样，都没有认识到显微镜的真正价值，他的发明在当时也没有引起足够的重视。这也许因为： 只 有充满科学好奇心的人，才是 技术转化的真正主人 。 现在一般认为，英国的罗伯特·胡克（1635-1703）和荷兰的列文虎克也曾分别独立发明过显微镜，但他们贡献更重要的是，把显微镜真正用于微观科学观察的领路人。 二、罗伯特·胡克显微镜 罗伯特·胡克是17世纪英国杰出的科学家和显微镜专家，可能得益于汉斯·詹森1590年的发明，他也用两个透镜组合制成了一台复合显微镜（图2）。 图2 罗伯特·胡克复合式显微镜 早在1665年，他就发表过《显微制图》（Micrographia，也翻译为《显微术》）一书。在书里描述了数百张他在显微镜下观察到的标本的图，例如鸟的羽毛、各种昆虫。在《显微制图》一书中，胡克绘画的天分得到充分展现，书中包括58幅图画，都是胡克用手描绘的他在显微镜下看到的情景，而且每一幅画都是栩栩如生。《显微制图》一书为实验科学提供了前所未有的既明晰又美丽的记录和说明，开创了科学界借用图画这种最有力的交流工具进行阐述和交流的先河，为日后的科学家们所效仿。而且在《显微制图》中他首次描写了细胞。“细胞”一词便是胡克最早用来描述生物微观结构的，他用这个词描述利用复合式显微镜观察到的软木的木栓组织上的微小气孔。有一次他从树皮切了一片软木薄片，并放到自己发明的显微镜下观察。他观察到了植物细胞（已死亡），并且觉得它们的形状类似教士们所住的单人房间（cell），所以他使用cell一词命名植物细胞为cellua。这是史上第一次成功观察细胞。 重要的是，显微镜在沉寂这么多年后，终于又在胡克的手里焕发了光彩。胡克的成果也让科学界发现显微镜给人们带来的微观世界和望远镜带来的宏观世界一样丰富多彩。可惜的是，虽然胡克给我们留下了珍贵的图画资料，胡克自己的画像却一张也没有留存下来，据说唯一的一张胡克画像毁于牛顿的支持者之手。这是因为，1686年牛顿将载有万有引力定律的《自然哲学的数学原理》卷一的稿件送给英国皇家学会时，胡克希望牛顿在序言中能对他的劳动成果“提一下”，但遭到牛顿的断然拒绝。后来，胡克控告牛顿剽窃他的成果。1703年3月3日，胡克在落寞中去世了，在他死后不久，牛顿就当上了英国皇家学会的主席。随后，英国皇家学会中的胡克实验室和胡克图书馆就被解散，胡克的所有研究成果、研究资料和实验器材或被分散或被销毁，没多久，这些属于胡克的东西就全都消失了。 三、列文虎克显微镜 列文虎克1632年出生于荷兰的代尔夫特市，并没有接受过正统的科学训练，年轻时他曾经在代尔夫特市政厅当看门人。他最为著名的成就之一是显微镜的改进以及微生物学的建立，被冠以“显微镜之父”的称号（图3）。 图3 安东尼·范·列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek，1632-1723） 一个偶然的机会，他从一个朋友那里得知，荷兰最大的城市阿姆斯特丹有许多眼镜店可以磨制放大镜，这种放大镜可以看到许多肉眼难以看清的事物。他对此非常感兴趣，想要自己研究一下。但是，眼镜店里面放大镜的价格非常昂贵，他根本就买不起，而他又不想放弃。那怎么办呢？他观察到，放大镜的制作原理很简单，就是把镜片磨成需要的形状，打磨手法也很易学。于是，他开始经常出入眼镜店，认真地暗地里学习磨制镜片的技术，期望可以亲自做出放大镜。功夫不负有心人，1665年他终于制成了他的第一台显微镜（图4）。 列文虎克的第一台显微镜还非常简陋，基本上就是一个美化了的放大镜，它由一个直径只有1cm的镶在铜板上的小圆珠形凸透镜和放置样品的夹板组成。虽然结构简单，但是列文虎克显微镜的放大倍数已经超过了当时世界上已有的所有显微镜。后来，列文虎克对显微镜的兴趣越来越浓，几年后，他辞掉了工作，专心进行显微镜的改进和对微观世界的探索。他制成的显微镜越来越精美，放大倍数也越来越大，最后他制成了可以把物体放大300倍的显微镜。列文虎克制造的显微镜是早期最出色的显微镜，代表了当时制镜的最高水平。在他的一生当中磨制了超过500个镜片，并制造了400种以上的显微镜，其中有9种至今仍有人使用，为显微镜的改进作出了不可磨灭的贡献。 图4 列文虎克的第一台显微镜 四、列文虎克的科学观察 列文虎克在荷兰的代尔夫特市出生。他家庭条件并不是很好，其祖父和父亲都是编篮人，其父在他6岁时去世。3年后，他的母亲和一名画家结婚，列文虎克在8岁时，被送到离家20英里（32km）的瓦尔蒙特（Warmond）读初级中学。16岁时，他的继父也去世了，同年，他到阿姆斯特丹的一家亚麻布店当学徒并担任店铺的出纳和记账人。1654年，他回到代尔夫特，开始自己的布业生意。在1660—1669年间，他还受雇作了代尔夫特行政长官的管家，相当于看门人。他的第一台显微镜就是在这期间制作完成的。之后，在1669年，他开始担任了荷兰法庭的调查员，1679年后担任酒的检量官。 列文虎克是一个具有强烈好奇心的人，正是因为他的好奇心才促使他发现了别人没有看到的“小动物”。列文虎克在自己制造出显微镜后，就用它来观察一切自己感兴趣的事物。除了布料外，他还会观察一些生物的标本，包括昆虫的翅膀和眼睛、花粉粒等他觉得放大后会非常有意思的东西。他是首先观察并描述单细胞生物的人，他当时将这些生物称为animalcules。此外，他也是最早纪录观察肌纤维、细菌、精虫、微血管中血流的科学家。 观察是最基础的科学研究，列文虎克借助于自己制造的显微镜，使自己成为了科学家“微生物学的开山鼻祖”。当然，他也是发明家“显微镜之父”。 （一）科学成果的首次面世 列文虎克在制成他的第一台显微镜后，仍然不断地磨炼自己的制镜技术，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完美了，以至能把细小的东西放大到两三百倍。他可能受到罗伯特·胡克《显微制图》的影响，开始观察纤维之外的东西，他也确实发现了很多有趣的事物。列文虎克的朋友——医生兼解剖学家格尼亚·德·格拉夫（Regnier de Graaf）是英国皇家学会的通讯会员，他很了解列文虎克的工作，知道列文虎克的显微镜比同时代的任何显微镜都要好。于是格拉夫鼓励列文虎克把他的显微镜和观察记录送给英国的皇家学会。但是列文虎克认为显微镜是自己的心血、自己的财富，并不想公开。最后他只把自己的观察记录邮寄给英国皇家学会，显微镜则一直隐藏着。 当时科学家的科技通信主要是拉丁语、英语和法语，但是列文虎克并没有受到过正统教育，除了自己的母语荷兰语外，其他语言一概不知。而且他也不熟悉科技文章要求简洁明了的规范，于是他用荷兰语写了一封厚厚的信寄到英国皇家学会。这封信中包括他在显微镜下观察的真菌孢子、普通的虱子、蜜蜂的蜇针和嘴、眼等。1673年，英国皇家学会收到了这封厚厚的信后，打开一看，原来是一份用荷兰文书写的记录，内容冗长且散漫，其标题也是如此——《列文虎克用自制的显微镜，观察皮肤、肉类以及蜜蜂和其他虫类的若干记录》，在场学者们看了后，纷纷笑道： “这真是个咬文嚼字的啰嗦标题。”“这一定是个乡巴佬写的，迷信加空想，这里边说不定写了些什么滑稽可笑的事呢。”不料，他们读着读着就被信中的内容吸引了，里面展现了一个人们所不知道的精彩世界。读完整封信后，这些学者态度大转变，“这是一篇极有价值的研究报告。”同年，皇家学会把列文虎克的信发表在《皇家学会哲学学报》上。从此，列文虎克开始了与皇家学会的通信，通信一直保持了50年，直到1723年列文虎克逝世为止。在1674年时，列文虎克还用他的光学显微镜首次观察到了红血球。 （二）首次发现微生物 列文虎克在对雨水经过多次细致的观察后，终于确认在雨水中确实存在着极小的生物，他称之为“极微动物”（animalcules）。1675年，他又将他的这一观察记录送往了皇家学会，并对一些小动物进行了非常生动的描述：“我用4天的时间，观察了雨水中的小生物，我很感兴趣的是，这些小生物远比直接用肉眼所看到的东西要小，小到万分之一……这些小生物在运动的时候，头部会伸出两只小角，并不断地活动，角与角之间是平的……如果把这些小生物放在蛆的旁边，它就好像是一匹高头大马旁边的一只小小的蜜蜂……在一滴雨水中，这些小生物要比我们全荷兰的人数还多许多倍……”在信中除了对雨水的观察外，还有他对雪水、海水、干净的水的观察记录，他发现，无论什么样的水，都能发现微生物的影子，它们形状各异，在水中以各种方式运动。 开始，人们并不相信列文虎克的发现，说他是骗子。他显然不能忍受这种污蔑，于是请来当时8位有名望的人士作证。但是，一般的显微镜根本达不到放大倍数，而列文虎克又不肯拿出自己的显微镜来，所以，在皇家学会第一次采用与列文虎克标本类似的物体进行观察时，并没有看到任何微生物。所幸，皇家学会的人没有就此否定列文虎克的发现，而是委托学会的实验评议员罗伯特·胡克重复列文虎克的流程并对实验结果进行发表。 前面说过，罗伯特·胡克也是一位经验丰富的显微镜专家。1678年，他重复了列文虎克的实验，令人振奋的是，他真的用自制的显微镜观察到了那些微小的游动生物。他把他的实验公布后，学术界为之轰动，学术机构对列文虎克的发现也由怀疑转变为惊叹：列文虎克发现了新世界！ 图5 列文虎克给英国皇家学会的信中，对细菌形态的描绘 A 、C、F、Q：杆菌；E：球菌；H：球菌的聚集体。 （三）观察人体微生物 列文虎克在取得这些成就后，并没有骄傲自满，而是怀着更加虔诚的心继续科学观察。他已经不满足于观察外物，而是进一步投入人体微生物的研究中。 1677 年，列文虎克用显微镜观察人类的精液，他兴奋地发现精液里有数以百万计游动的小东西，他称为“精子”。这些精子既不是细菌也不是原生生物，而是男性产生的性细胞配子（gametes）。于是他想到，别的雄性动物的精液里会不会也同样存在精子呢？他又对昆虫类、贝壳类、鱼类、鸟类、两栖类、哺乳类的各种动物的精液进行了观察，果然都发现了精子的存在，并证实了精子对胚胎发育的重要性。他认为雌性的卵子和子宫为新生命的成长提供营养和避难所。不得不说，他发现了事实真相。他的发现为人们认识精细胞和卵细胞的结合产生后代提供了启示，反驳和揭穿了认为生命来自非生物的“自然发生说”的错谬。 后来，列文虎克还观察了胡椒水中的细菌，并写信给罗伯特·胡克，并由此引发一系列文章，被认为是研究细菌学的首批文章。他甚至把自己腹泻的排泄物拿来观察，从中发现了鞭毛虫（giardia）。他还对自己牙齿表面的白色黏性物质进行观察，看到白色黏性物质里充满了细菌，他认为这是导致坏牙的元凶。因为其一系列成就，列文虎克在1680年被选为皇家学会的全职会员。 （四）发现毛细血管与红细胞 列文虎克不仅研究微生物，还对解剖、生殖和植物营养物质传输很有兴趣，对血液很有研究，于1683年独立发现了毛细血管。他还通过观察血液准确地描述了血红细胞。列文虎克还进一步证实了毛细血管的存在。他相继在鱼、蛙、人、哺乳动物及一些无脊椎动物体中观察到毛细血管。1688年，他在描述显微镜下观察蝌蚪尾巴的血液回圈时写到： “呈现在我眼前的情景太激动人了……因为我在不同的地方发现了五十多个血液回圈……我不仅看到，在许多地方血液通过极其细微的血管而从尾巴中央传送到边缘，而且还看到，每根血管都有弯曲的部分，即转向外，从而把血液带向尾巴中央，以便再传到心脏。由此我明白了，我现在在这动物中所看到的血管和称为动脉和静脉的血管事实上完全是一回事。这就是说，如果它们把血液送到血管的最远端，那就专称为动脉；而当它们把血液送回心脏时，则称为静脉。” 正是列文虎克的显微观察，圆满完成了血液回圈的发现工作。列文虎克在观察毛细血管中的血液回圈时，还发现了血液中的红血球，成为第一个看见并描述红细胞的人。 （五）成功的秘诀 我们来看一下列文虎克的科学成就：1674年发现红血球；1675年发现原生动物；1677年描述了精子；1683年发现了细菌；1688年准确描述了血液回圈和血红细胞；记述并描述了骨骼、肌肉、皮肤等许多器官和组织的构造；1695年出版了他的书，简称《宇宙秘密的发现》。列文虎克的众多研究成果都离不开显微镜的辅助，同时他自己也是显微镜的制造大师，一生制造显微镜无数。 随着列文虎克的名气越来越大，不少记者争相采访。一天，有位记者来采访列文虎克，向他问道：“列文虎克先生，你的成功秘诀是什么？”列文虎克想了片刻，他一句话不说，却伸出了因长期磨制透镜而满是老茧和裂纹的双手。这不是一种最诚挚而又巧妙的回答吗？他一生当中磨制了超过500个镜片，并制造了400种以上的显微镜，他把心血用在显微镜的制造和改进中，显微镜也帮助他发现了一个又一个新鲜事物，取得巨大的成功，让世人都记住了他的名字。 在1723年8月，当他察觉到自己命不久矣时，他交代自己的女儿将两封信和一批礼物送到皇家学会。一封信详细地写着显微镜的制作方法，另一封信这样写道：“我从50年来所磨制的显微镜中选出了最好的几台，谨献给我永远怀念的皇家学会。”这批礼物就是26台精心打造并配以各种标本的银制显微镜，它们被装在黑色的大橱窗里。1723年8月30日，91岁高龄的列文虎克与世长辞。 列文虎克显微镜的其中9种至今仍有人使用。而且，在他逝世200年后，人们才能再次做出放大倍数和解析度可与列文虎克的显微镜相媲美的显微镜。列文虎克不愧为“显微镜之父”。而且，当人们在用效率更高的显微镜重新观察列文虎克描述的形形色色的“小动物”，并知道它们会引起人类严重疾病和产生许多有用物质时，更加认识到列文虎克对人类认识世界所作出的伟大贡献。
个人分类: 医学史话|29043 次阅读|2 个评论
[转载]病毒发现史
fqng1008 2020-8-8 16:41
年轻的病毒学 病毒学作为一个学科，只有一百来年的历史。在显微镜以及分离技术出现前，人类根本无法识别微生物。自亚里士多德以来，西方人其实一直相信自生论，认为生命是以某种方式自发起源于非生命物质的，比如啃齿动物由受潮的谷物变成，甲虫由灰尘变成，青蛙由泥浆变成，蛆虫由腐肉变成。 17 世纪之前，谁也没见过微生物是什么样子。直到 1665 年左右，英国科学家罗伯特 - 胡克 （ Robert Hooke ） 制造了复式显微镜，用来观察软木塞的小切片。他用 “ 小室 ”（ Cel ） 一词来描述自己看见的有序排列的小盒子，因为这些让他想起修道士坐的房间。大约同时期的荷兰布商和运研磨业余爱好者列文虎克 （ Anton Leeuwenhoek ） ，第一次用自制的运观察到了微生物。死水潭、病人身上，甚至他自己的嘴巴里，几乎在每个地方他都找到了所谓的微生物。不幸的是，虽然他的显微镜放大倍数达 300 倍，他却拒绝将显微镜卖给别人，由此他并没有尽其可能推动微生物学的发展。 列文虎克去世后，微生物学又开始在一个多世纪内停滞不前。直到 19 纪 20 年代，意大利的亚米齐和其他人制成了改进的消色差显微镜，才使人们得以观察到有机细胞的详细情况。在此基础上， 1838 - 1839 年德国植物学家施莱登 （ Mathias Scheiden ） 和动物学家施旺 （ Theodor Schwann ） 提出了细胞学说，阐述细胞是生命的基本单位，如今这个理论仍适用于对所有细胞生物的定论，但不适用于病毒。 在那个年代，人们已经能在显微镜下观测到细菌，却仍然不接受 “ 微生物会引起疾病 ” 这样一个简单的概念，这主要因为自生论深入人心。法国科学家巴斯德 （ Louis Pasteur ） 认为，微物肯定有母体，于是设计了著名的曲颈瓶实验，证明了是微生物导致物质腐败，从而给自生论以沉重的打击。巴斯德由此提出了细菌致病理论，发明了巴斯德灭菌法，成了近代微生物学的奠基人。 事有利弊，巴斯德的菌原说从某种程度上缓解了人类对病毒的认知过程。 1886 年，在荷兰工作的德国农艺化学家迈尔 （ Adol Mayer ） 发现有些烟草叶子上出现深浅相间的绿色区域，他命名为烟草花叶病。他把患病烟草叶片上的汁液注射到健康植株的叶脉中，结果健康的烟草也生病了，因此迈尔证明这是一种传染病。由于深受菌原学说影响，他并没有证明这是一种病毒。 1892 年，俄国植物学家也重复了迈尔的实验，发现这种 “ 致病因子 ” 能通过当时各种细菌都无法通过的一种过滤器，仍然具有传染性。这一发现第一次暗示，可能存在一种比已知的任何一种细菌都小的致病因子。但他也没有冲破这一思想上的禁区，反而认为是自己的过滤器出了毛病。 1898 年，荷兰微生物学家贝杰林克 （ Beijerinck ） 重复了这个实验。他终于指出，引起烟草花叶病的致病因子是一种无法用普通显微镜看到、不能在人工细菌培养基上生长，却能通过最细小的滤膜、并只能在活的植物体组织中繁殖的有机体。他把这种有别于细菌有机体称为病毒 （ Virus ） ，这在当时打破了人们普遍认为是真理的菌原说。此后，贝杰林克和烟草花叶病毒成为任何一本病毒学教材必不可少的内容。 但是，巴斯德的理论实在是深入人心，直到 1918 年大流感盛行时，医学界也未能在病毒和细菌之间做清楚的划分，这两个字也是交换使用的。而我们今天被视为理所当然的多项标准，包括隔离感染者、定时在医院等地区实行消毒、对医疗器械和用具进行消毒、经常用消毒水 洗手等，也是在菌原说的背景下被提出的。 1932 年，电子显微镜出现。 1939 年，德国科学家考施第一次在电镜下直接观察到了烟草花叶病毒的形态，这是一种直径 15 纳米、长 300 纳米的长杆状颗粒。此后，许多病毒的形态结构照片不断公布于众，使人们看到了多姿多彩的病毒世界。随后，科学家开始全面进攻病毒，分离、扩增和分析病毒技术的发展后，病毒的结构、感染机制才被认定，人类由此进入了分子时代。 宿主的沦陷 获得 1960 年诺贝尔生理学和医学奖的英国免疫学家梅达沃 （ Peter B. Medawar ） 曾将病毒描述为， “ 一个包裹在蛋白质里的坏消息 ” 。它的结构如此简单 ： 一个蛋白质做成的外壳里包着一团主司遗传的物质核酸。在梅达沃的话里，核酸就是那段 “ 坏消息 ” ，因为病毒就是靠它才能在宿主细胞里自我复制的。 起初人们很困惑，因为这东西并不符合教科书上给生命所下的定义，它们和具有细胞结构的微生物也有很大区别。游离的病毒压根儿不能自我繁殖，必须入侵宿主细胞，释放遗传物质，然后利用宿主的代谢机制复制或转录病毒的遗传物质。为此，人们一直争论病毒到底是生物还是非生命的化学集合体。就技术上而言，说一个病毒 “ 活着 ” 并不正确，专业上说病毒是在 “ 活化 ” 。活化之后的病毒，会显示出各种生命特征，不仅能繁殖和进化，还会产生突变，以适应周围环境中的各种挑战，并在各种苛刻的条件中谋生存。 想一想就会觉得这是一件神奇的事情 ： 一个原本没有生命的物质，忽然就能和周围相似的物质结合在一起，变成一个具有无限活力的物体。它就像孩子们常玩的具有卡棒和卡槽的拼接玩具，一瞬间发展出自我结合的能力，随后变成有生命的形体，然后袭击玩耍它的孩子们。 按照科学家的结论，病毒没有循环系统，没有心肝肺，没有消化系统和排泄系统，它们不吃饭、不呼吸、不走动，也长不大，但是它们在细胞之间和细胞内进行隐秘的复杂活动。它们不但 “ 热情 ” ，有些还很 “ 专一 ” 。大部分病毒只能侵染一种宿主，或者某宿主的特定细胞以及特定组织。比如在实验室里，脊髓灰质炎病毒能生长在猴的肾细胞内，但是在自然状态下，除人类之外，还没有发现其他动物会被感染。相反，狂犬病毒则能感染很多温血动物的神经系统。某些致疵的乳头瘤病毒的复制方式十分专一，只侵袭表皮细胞 ； 而以致命效果著称的巨细胞病毒，则能侵袭唾液腺、胃肠道、肝脏、肺，甚至穿越胎盘感染胎儿。 病毒为什么具有这些特性呢 ? 从分子生物学家说，这取决于病毒能否吸附某种细胞。病毒的蛋白质外壳上有一些非常特别的受体结合蛋白，就像倒钩一样从表面突起，这就相当于拥有了一把钥匙，它要寻找这把钥匙能打开的锁。每一个活着的宿主细胞都有一个锁，需要一套特定的密码才能开启。这些赖以开锁的组合数字异常复杂，配置方式可能有上千亿种，但只有一种是正确的。病毒知道如何从无法计算的组合密码中挑出正确的数字，然后打开锁进入细胞。一旦把细胞的门锁打开，细胞就对它毫无戒心，像对待激素或营养物质一样对它表示欢迎。此时，病毒的蛋白质外壳很快消失，遗传物质便开始紧急工作，用细胞内的物质来自我复制，不用多久，这个可怜的细胞内就布满了成千上万第二代病毒。这些新生的病毒倾巢而出，每一个都跃跃欲试，试图用自己的钥匙去开启另一把锁。但是那个宿主细胞呢 ? 瞬间就会爆裂。 第二代病毒很快就会找到新的细胞，这一次就不止一个细胞被感染，而是成千上万个细胞沦陷。第三代细胞的数量就是成千上万再乘以成千上万，于是，宿主体内的细胞不停以指数方式倒下去，成为一堆死尸。但是病毒的目的不在于把宿主彻底干掉，因为一旦宿主死亡，病毒只好跟着灭亡。所以它要找到一条出路，发展传播效率，比如借着咳嗽、喷嚏或者体液离开，悄悄地登上另一艘新船。 这是微生物学家发现的病毒感染途径，它充满神秘性，它的本质是入侵与共生，但为什么病毒选择了很多人，却不是每个人都会患病或者死亡 ? 西方科学家的解释，从古至今，人类一旦患上感染性疾病，痊愈或者死亡主要取决于宿主和病原体谁能赢得这场战争。如果人的抵抗力大于病毒的毒力，就能逃过一劫 ； 如果天平朝病毒一端倾斜，感染就发生了。人类周围充斥了无数微生物，在现实生活中，就算病毒真到了你体内，免疫系统也很可能在它引起疾病前就将其消灭，只有当机体抵御病毒的防线崩溃时，才会被病毒感染。 人类的防御能力可能是先天的，也可能是后天的。先天防御包括皮肤、体液、细胞防御、发炎、发烧等，这组成了对病原体的第一道防线。一些病毒已经进化出各种方式来突破这道屏障，比如很多感冒患者会吐出一口口浓痰，这是人体分泌用来截留微生物的黏液，被有规则摆动的纤毛扫出去就成了痰。但是流感病毒仍能突破感染呼吸道，它们借助表面的一些分子牢固附着在黏膜上皮上，使纤毛无法扫除它们。但人类抵御外来者的能力有很多种，发热就是一种。流感病毒对温度很敏感，它们在呼吸道表皮细胞中复制，那里因为空气经过潮湿的组织表面时，会降低温度，所以低于正常体温。一个人发热时，甚至体温只升高 1 - 2 ° C ，病毒的复制能力就会被削弱。 除此，人体还有其他办法呼吸道黏黠膜细胞几乎一周就会脱落，随着吐 痰被排出体外，那些被感染的细胞也会脱落，这就是感冒不治一周后也会痊愈的道理。人体还有第二道防线，那就是获得性免疫应答。这个过程人体可以产生抗体，有效应对外来人侵者，并在下一次面对它们时迅速做出反应，不会再次被感染。免疫接种所引发的就是获得性免疫应答。 变异病毒和致癌病毒 分子生物学家说，病毒还有一个让人类极其头疼的特性，那就是变异。这一点以流感病毒为最，人们已经深刻领会到流感新型毒株的危害。如果同一宿主细胞同时被两种不同的流感病毒感染，比如一种是感染人的，一种是感染动物的，则可能会发生二者相互交换基因组的情况，由此产生变异新型病毒。这些病毒就像是犯罪团伙成员，如果途中偶遇，还会交换密码，然后去打开对方的保险箱。 分子生物学家说，目前有 3 种不同的感冒病毒可以传染给人类，分别称作 A 、 B 和 C 型病毒。我们所知道的感冒病例大多是由 A 型病毒引起的， H1N1 就属于这种类型。而 B 和 C 型感冒病毒则不如 A 型散布得那么广泛，它们所袭击的对象主要是年轻人， B 型感冒病毒有时会造成地区性的感冒流行， C 型感冒病毒则很少造成严重的疫情。 在电镜下，流感病毒看起来就像浑身长刺的海胆，它们表面布满了蛋白质突起物。这些突起物有两种，其中数目较多、看上去像钉子的那种叫做 H ，代表 Haemagg1utnin （ 血凝素 ）； 数目较少、看上去像蘑菇的一种叫做 N ，代表 Neuramindase ( 神经氨酸苦酶 ） 。每一个病毒表面，约有 400 个 H 所代表的钉子，和 100 个 N 所代表的蘑菇。各种不同的感冒病毒长相不同，不同形态的钉子和蘑菇混合并匹配在一起。 H1N1 病毒上的 H 钉子， 是人类发现的第一种 H 钉子，命名为 HI ； 它的 N 蘑菇则是人类发现的第一种蘑菇，命名为 N1 。如果是禽流感病 毒 H5Nl 意思是说它的 H 钉子是人类发现的第五种钉子，而 N 仍是人类发现的第一种蘑菇。目前 A 型流感病 毒己确定了 16 种不同的 H 和 9 种不同的 N ，其中负责打开宿主细胞门锁的重点部位在 H 的末端，它发生的微小改变就有可能改变流感病毒的宿主范围。 如果病毒一旦交换基因片段，宿主的免疫系统就不认识它的了，病毒能迅速增值，导致严重疾病甚至死亡。 1918 年爆发的流感就是这样一个例子，人们从挖出的死者遗体上得到病毒，经 DNA 分析后发现，遗传物质为人流感病毒和猪流感病毒的结合体，基因序列头和尾来自人流感病毒，中间序列来源于猪流感病毒。不过这个结论目前仍有争议。 在病毒装配环节中，猪被认为是一个 “ 混合容器 ” 。这是因为猪气管中存在着可与禽流感和人流感这两种病毒连接的受体，也就是说，禽流感和人流感病毒也能够打开猪这把锁。 目前能有效对付甲型 H1N1 流感的药物是罗氏制药的达菲，原理就是堵住病毒颗粒表面的 N 蘑菇，让它无法打开细胞的锁。如果新生病毒没有途径突破细胞膜，只好受困在原处不能活动，于是病情就不会进一步恶化。 随着人类对病毒认识的逐渐深入，越来越发现这是一个诡异的群体。抛开艾滋病的杀伤力和难以预测性不说，人类逐渐发现一些病毒能引起动物癌症。尽管大多数人癌症的病因是基因突变，但是环境中化合物导致的细胞损伤，或者二者同时作用，都可能引起癌症。流行病学家估计，大约有 15% 的人类癌症源于病毒感染。比如女性宫颈癌就和人乳头瘤病毒有关，正常情况下人乳头瘤病毒的 DNA 是游离在宿主细胞质中的，但是如果偶然整合到宿主的 DNA 中，失控的病毒蛋白质合成就开始了，会阻断防止细胞无限制分裂的肿瘤抑制基因的效应，导致细胞失去控制的分裂，于是形成宫颈癌。 人类与病毒于是在越演越烈地疲于奔命地搏斗，一旦发现新的病毒，人类就会不计代价地去研究剿灭它们，于是新型药物和疫苗层出不穷，杀伤力越来越大 ； 而每一种疫苗的产生一定会激发病毒产生新的变异，并且变异越来越出人意料，变成所谓的 “ 超级病毒 ” 。这变成一场永无止境、成本高昂且没有赢家的角逐，现在，已经有越来越多的科学家开始思考 ： 或许人类应该更深入地研究病毒与人体的关系，尽可能学会和病毒和平共处，不轻易人为地将它从原有的宿主和栖息地中释放出来，才是最好的解决办法。
个人分类: 医学史话|2296 次阅读|0 个评论
[转载]肺结核病人发现的历史沿革研究
fqng1008 2020-7-29 09:18
石俊仕，张慧敏，徐博，肖玉环，石连科 . 肺结核病人发现的历史沿革研究. 中国热带医学， 2008 ， 8 （ 4）： 60 6-608 肺结核是常见和多发的慢性呼吸道传染病，当前我国的肺结核疫情比较严重，全国约有 450 多万肺结核病人，结核杆菌的携带者达到了 44.5% ，而携带者中终生都有发病的机会，因此健全病人发现措施，尽可能把肺结核病人及时发现出来具有非常重要的意义 。 1 我国传统医学对结核病发现认识的历史沿革 结核病俗名痨病，病名在中国历代沿用很多，宋代以前，反映结核病的传染性的名称有尸疰 、 劳疰 、 虫疰 、 毒疰 、 鬼疰 、 传尸等 。 根据症状特点名称有肺瘘疾 、 劳嗽 、 急痨等 。 从宋代开始用痨瘵 ( 痨病）作为统称，代替了其他名称，从晚清至今，中医称肺结核为肺痨 。 西医传入我国后，一般称之为肺结核 。 1.1 我国古代对结核病发现的认识 古代两千多年前， 《 黄帝内经素问 》 所载 “ 传乘 ” ，其症状有 “ 大骨枯稿，大肉陷下 。 胸中气满，喘息不便，内痛引肩项，身热，脱肉破腘 ” 等 。 东汉张仲景在 《 金匮要略 》 中描述 “ 虚劳 ” 有 “ 手足烦热 、 盗汗 、 虚烦不得眠 ” 和 “ 马刀侠瘿 ” 等，都与肺结核症状和淋巴结结核相类似 。 “ 传乘 ”、“ 虚劳 ” 虽难肯定就是肺结核，但包括肺结核 。 华佗的 《 中藏经 . 传尸 》 描述为 “ 或因酒食而遇，或问病吊丧而得， ......钟此病死之气，染而为疾，故曰传尸也 ”。“ 传尸者非为一门相染而成也，人之血气衰弱，藏府虚赢，中于鬼气，因感其邪，遂成其疾 ” ，说明结核病不一定造成全家传染，只有抵抗力低的人，才会感染发病 。 由此可以看出我国的医学家已经能辩证认识到肺结核病的传染性 。 晋代葛洪 (281～361 年）在 《 肘后备急方 》 中论及 “ 尸疰 ” 一病：累年积月，渐就顿滞，以至于死，死后复传之旁人，乃至灭门，由此可以看出，葛洪已初步认识到结核病是一种家族性传播的慢性传染病 。 隋朝巢元方 《 诸病源候论 . 虚劳咳嗽候 》 说明肺痨是以咳嗽 、 胸痛 、 喘息 、 咯血为特征的一种病症 。 唐朝孙思邈 《 千金要方 》 已经把尸疰 、 毒疰列入肺脏病篇 。 同时期的王焘 《 外台密要 . 卷十六 》 指出： “ 肺痨热，损肺生虫， … 生肺虫，在肺为病 ” ，提出 “ 肺虫 ” 致病说 。 唐代王焘 ( 公元 8 世纪）援引 《 苏游论 》 说， “ 肺劳热损肺生虫，形如蚕，在肺为病 ” ，设想到 “ 虫 ” 活生物可能为肺结核病原体 。 宋朝许叔微 《 普济本事方 · 诸虫飞尸鬼疰 》 认为： “ 肺虫居肺叶之内，蚀入肺系，故成瘵疾，咯血声嘶 ”。 宋朝的陈言 《 三因方 》 与严用和的 《 济生方 》 均列入痨瘵专篇，将肺痨与一般的虚劳区别开来 。 同期的杨仁斋在 《 仁斋直指方 》 中提出： “ 治瘵疾，杀瘵虫 ” 的治疗方法 。 元朝的朱丹溪 《 丹溪心法 · 痨瘵 . 附录 》 记载： “ 盖劳之由，因人之壮年，气血完聚，精液充满之际，不能保养性命，酒色是贪，日夜枕嗜，无有休息，以至耗散真元，虚败精液 ” ，强调痨瘵形成的内在因素，至病机理为 “ 火盛金衰 ”。 元朝的葛可久所著 《 十药神书 》 在充分认识肺痨的基础上，总结出了肺痨治疗的首部专著 。 明代的李梃 《 医学入门 》 指出肺痨六大主症为： “ 潮 、 汗 、 咳嗽，或见血，或遗精 ”。 龚廷贤 《 寿世保元 · 劳瘵 》 指出肺痨的致病机理为： “ 由相火上乘肺金而成 ”。 张景岳在 《 景岳全书 》 中云： “ 至若劳瘵之有不同者，或以骨蒸 、 或以干咳，甚至吐血吐痰，营卫俱败，尪羸日甚，此其积渐有日，本末俱竭而然 ” ，认为肺痨是慢性消耗性疾病 。 刘渊然在 《 上清紫庭追痨仙方 》 中阐述， “ 传尸痨瘵皆心受病，气血凝，故有成虫者，盖由饮食酒色忧思丧真，遂至于此 ” ，指明肺结核发病常先由各种原因耗伤元气，减低抵抗力，然后 “ 痨虫 ” 之类外来病原体才会侵入体内而致病 。 李中梓 《 医宗必读 . 痨瘵 》 确立了 “ 补虚以补元，杀虫以绝其根 ” 的治疗方法，认为： “ 能杀其虫，虽病者不生，亦可绝其传疰耳 ” ，强调了为预防传染，杀虫十分重要 。 徐春甫 (1537 ） 《 古今医绳 》 中谈到： “ 凡人有此症，便宜早治，缓则不及事矣 ” ， “ 凡亲近之人不能回避，须要饮食适宜，不可着饿，体若虚者可服补药，身边可带安息香，大能杀劳虫 ”。 一方面强调早期治疗，另一方面也向密切接触者提出注意保健，防止接触感染 。 清代李用粹 《 证治汇补 》 对结核病的描述： “ 痨瘵外候，睡中盗汗，午后发热，烦躁咳嗽，倦怠无力，饮食少进，痰涎带血，咯唾吐衄，肌肉消瘦 ” 等 。 1.2 祖国医学对结核病的认识小结 数千年来祖国医学对结核病的认识是随着医学科学的发展而演变的 。 对肺结核发病的认识是从人体本身和病原体两方面来考虑的，对症状描述相当细致，对结核病的传染性也有了明确的认识 。 总结中国医学对肺痨的认识，可大约分为三个阶段，一是汉朝以前认为肺结核属于虚劳病的范畴 。 二是从汉代至唐代，古人已经认识到肺结核具有传染性 。 三是宋代以后，对于结核病的病因机理的认识和治疗方药日趋系统完善 。 2 外国人发现结核病的历史沿革 2.1 外国古人对结核病的认识 有人类就有结核病已经被很多事例证实 。 Bartheles 证明，在德国的 Heideberg 石器时代人的第 4、5 胸椎有典型的结核性病变，证明了距今 7000 年以前的古代已经有结核性疾病 。 从发掘的古代埃及墓葬中的木乃伊脊椎上也发现了结核性病变 。 在努比亚 (Nubia ）的木乃伊有 5 例脊椎结核，第五王朝 ( 公元前 2500 年）的木乃伊发现有骨关节结核 。 希腊人 Hippocrates( 公元前 460～377 年）总结了埃及以往的医学和自己的丰富经验，第一次详细记载了肺结核，而且认为结核病是传染性疾病 。 罗马时代， Celsus( 公元前 43 年 ～ 公元 20 年）和 Plinius( 公元 23～79 年）对肺结核作了详细记载，其中提到气候条件 、 转地疗法 、 开放疗法等 。 罗马的 Galenus( 公元 134～201 年）详细地记述了肺结核患者的对症疗法，在山腰部干燥地带开设疗养院进行开放疗法 、 营养疗法，而且每日生活规则，午饭后有 2h 安静休息时间 。 第 3 世纪罗马帝国衰落，文化中心由罗马帝国转移到阿拉伯 。 以 Galenus 的医书为基础，阿拉伯医师 Avicenna( 公元 981～1037 年）的医书支配着欧洲医学，这一时期是医学史上混乱的时代，对结核病认识没有发展 。 2.2 对结核病病原体的认识 公元 1483～1538 年，意大利的 Fracastoro 在其论文 接触传染病及其治疗 中论述了健康者与肺结核病人一起居住可发病，病人的衣服 2 年后仍有传染性，使用病人衣服可传染结核病 。 意大利的 K·Marten 于 1720 年提出肺结核的原因是由眼睛看不到的小生物引起的，并发表有关论文 。 1751 年，西班牙国王 Ferdinand 六世出台了结核病预防法，规定要报告结核病，要烧掉病人使用的衣物 、 家具等 。 1753 年佛罗伦萨 (Firenge ）出台法令，规定结核病人使用的衣物和家具都要烧掉，以达消毒目的 。 虽然，从古希腊人 Hippocrates 时就知道肺结核病人的传染性，但是用结核病人的痰标本进行动物实验并成功的是法国的 Klenke( 公元 1843 年），他在家兔耳静脉注入肺结核痰标本，经过一段时间观察，在肺 、 肝内发现结核结节，由于只做了一只家兔而未被重视 。 法国的 Villemin( 公元 1827～1892 年）从家兔耳静脉接种结核病痰标本， 3 个半月后在腹腔发现小黄点，肺内也发现结核病变，其后用病人痰标本进行了各种动物实验，证明病人痰中有病原体 。 但当时 Villemin 的报告遭到一些人的反对，特别是法国多数人的反对 。 当时，英国政府特别关心这个报告，派遣专家到法国参与学习研究 。 派出的人员在回到英国后，用琢鼠反复进行实验，确认了 Villemin 报告， 1879 年 Cohnheim.Chauvean 再次追试证明 Villemin 的实验的正确性，于是结核病首次被科学地证明为传染病 。 Robert·Koch 在 1882 年通过抗酸染色法发现了结核菌，并在 1882 年 3 月 24 日发表了这一结果 。 2.3 病理学对结核病的认识 荷兰的 Sylvius( 公元 1614～1670 年）对肺的结核结节开始了详细的记载 。 记载了肺 、 淋巴结 、 骨中液化的干酪样小块状物 。 英国的 Richard.Morton( 公元 1653～1693 年）在其所著 “ 结核病学 ” 中提出了结节是肺结核的必然产物，在较大空洞附近可见小结节，结节源于血液，从而形成溃疡等 。 Laennec( 公元 1781～1826 年）的观察与近代病理学所见一致，即结核病是由结核结节开始，分为渗出性和增殖性 。 1898 年， Kuss 开始从事儿童原发感染途径的病理研究， 1912 年 A.Gohn( 奥地利），介绍了 Kuss 的研究，明确了由结核菌感染引起的原发灶与相对应的淋巴结病变， 1916 年， K.E.Ranke 确立了原发综合征的概念，发表结核病分期 ( 三期 ）学说 。 在 1920～1930 年间，世界许多学者对原发感染后结核病发生发展进行追踪观察研究，涉及到了继发性肺结核发病机理问题，结论是继发性肺结核多由内源性所引起，而外源性再染较少，这种结论在一段时间内存在争论，直到 1970 年前后 。 2.4 肺结核病人发现的检查方法 听诊扣诊法：古希腊人 Hippocrates 时，曾使用过叩诊法 、 听诊法诊断胸部疾病，公元 2 世纪时 Arelaeus 就已经将视诊 、 触诊 、 叩诊 、 听诊等方法作为疾病诊断的重要方法 。 X 线检查法： W.K.Rontgen( 公元 1845～1923 年）发现新的放射线， 1895 年 12 月 28 日，物理医学会命名为 X 线， 1910 年开始将 X 线用于临床，为肺结核病早期诊断推进了一大步 。 1961 年美国人 Oldendrf 提出了 CT 的方法， 1968 年，英国工程师 Hounsfield 和神经放射学家 Ambrase 合作研究了 4 年多， 1972 年 EMI 公司成功制造出头部 CT 并应用于临床 。 现在， CT 已经由第 1 代发展到第 5 代， CT 对结核病的影像学诊断技术也越来越成熟，弥补了单纯 X 线诊断的不足 。 结核菌痰涂片法：德国的 Robert·Koch( 公元 1843～1910 年）在碱性美蓝液中长时间染色，傅斯麦棕 ( 碱性染料）复染，成功地染出特有的结核分枝杆菌 。 在 1882 年 F.Ziehl 发表了用石碳酸复红结核菌染色法， 1883 年丹麦的 F.A.Neelsen 将 Ziehl 染色法加以改良 。 结核菌培养： 1925 年日本人住吉弥太郎从痰中分离培养结核菌成功 。 1930 年，德国人 E.Lowenstein 发表制成 Lowen-stein 培养基 。 1949 年日本的小川辰次制成了小川培养基，从此用痰液标本等培养结核菌得到普及 。 结素试验：郭霍 (Koch ）发现结核菌后，在结核菌培养液中制出结核菌素 。 1907 年 C.vanPirquet 将结素接种于皮肤 。 1928 年， F.B.Seibeit 精制了结核菌素活性因子 PPD。 现在我国使用的是自行研制的 PPD 。 当前，结核病分子生物学技术 、 结核病免疫技术 、 血清学等现代结核病诊断技术已经应用于临床，丰富了结核病人发现技术体系 。 但是广泛应用于基层临床还有很长的路要走，随着耐药结核杆菌的变异 、 耐药结核病疫情的严重 、 菌阴肺结核的诊断困难，还需要开拓结核病人发现的新路径 。 参考文献 肖东楼 . 中国结核病防治规划健康促进手册 . 北京 ： 中国协和医科大学出版社 ， 2006 ， 1 ～ 2 . 卫生部疾控司 . 中国结核病防治规划实施指南 . 卫生部疾控司编 ， 2002 ， 1 . 滑东方 . 结核病中医药治疗研究 . 香港 ： 香港医药出版社 ， 2000 ， 1 . 刘同伦 . 实用结核病学 . 沈阳 ： 辽宁科学出版社 ， 1987 ， 2 ～ 3 . 谢惠安 . 现代结核病学 . 北京 ： 人民卫生出版社 ， 2000 ， 4 . 黎友伦 . 呼吸内科疾病史与临床教学及引发的哲理 . 医学教育探索 ， 2006 ， 4 ： 371 ～ 372 . 王德理 . 实用结核病防治学 . 济南 ： 山东科学技术出版社 ， 1992 ， 1 ～ 3 . 李芳等 . 现代结核病防治 . 济南 ： 山东科学技术出版社 ， 2008 ， 1 ～ 2 . 岩井和朗等 ( 日 ） 著 . 结核病学 . 哈尔滨 ： 黑龙江省出版总社 ( 85 ） 黑出管字 223 号 ， 1985 ， 1 ～ 27 . 吴霁棠 . 结核病防治讲座 . 西安 ： 陕西科学技术出版社 ， 1986 ， 1 ～ 18 . 程之范 . 世界医学史纲要 . 哈尔滨 ： 黑龙江科学技术出版社 ， 1984 ， 14 ～ 35 . 王陇德 . 结核病防治 . 北京 ： 中国协和医科大学出版社 ， 2004 ， 137 ～ 168 . 谢宝屿 . 胸部 X 线诊断基础 . 北京 ： 人民卫生出版社 ， 2000 ， 1 ～ 8 . 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[转载]潘志强，金秀英，张文华：沙眼衣原体——发现与贡献
fqng1008 2020-7-23 14:02
沙眼是一种古老的眼病，世界性广泛流行，曾是致盲首因 ， 严重危害人类健康。自19世纪初，沙眼病原问题即受到微生物界、眼科学界极大重视。 一、研究历史 人类沙眼最早的记录起始于公元前 3400年，即埃及的基辅（ Khefu） 时代，当时有记载关于沙眼临床症状的描述即倒睫症。沙眼 （ trachoma） 来源于古希腊语 “粗糙”，即 上睑淋巴滤泡。公元 11世纪阿拉伯医生 Ibn ′ I sa 认为沙眼分为 4期，并指出倒睫是沙眼的主要并发症，称之为“埃及眼炎”。 1789至1801年，拿破仑率领法国军队进攻埃及归来时，法国士兵将从埃及染上的这种疾病带入欧洲，随后英国士兵又将该病带入英国。同样，通过移民途径 ， 这种疾病又传入了美洲大陆。 1905年，美国国会批准的修正案中规定移民进入美国前所有人都需要接受沙眼的检查⑴。除了这种疾病的 传染性强之外，其与贫穷、居住拥挤、卫生条件差、缺乏足够的水源供应有关⑵ 。 在我国 ， 沙眼也是一种古老的眼疾 ， 最早的记载开始于黄帝内经，古时称为 “粟疮”，又 名 “椒疮”，明 朝哀学渊的 《 眼科全书 》 记为 “睑生风粟 ”，即“睑 间积血 ， 年久致成风粟，与 眵 粘症同，然睑 眵 粘睛，无风粟也，故此分睑生风粟 ， 盖胞者上胞， 睑者下睑也 ”。在 《 审视瑶函 》 等眼科书中有 “粟 疮者 ， 似疮非 疹，翻开上睑，细颗业聚，生于睑内，如杨梅之状，其肉与粟米相似，赤白不定，多泪难睁 ……”。至于治疗方面， 《 眼科龙木论 》 、 《 目经 》 、 《 银海精微 》 等书记载有 “利用刀间日铲洗出血，三、五度 ， 去根本即痒，照本症点服不辍，渐自稀疏 ”⑴。 20世纪50年代，当时沙眼流行范围很广，据世界卫生组织估计 ， 当时全世界有超过六分之一的人口患沙眼，在发 病率高的地区，人口中因该病而失明的超过 1% ， 视力受到严重损害的超过 10% 。 据当时的调査，我国的城市沙眼患病率约 25% -30% ， 农村沙眼患病率高达 80% -90% ， 有 “十 人九沙 ”之说 ，其危害可想而知 ⑴。 早期无法解决沙眼问题主要是由于未査明病原体 ， 因此很多学者针对沙眼病原体进行研究，主要有 3种学说，即病毒、细菌及立克次体感染。 1907 年，细菌学家 Halberstaedter 和 von Prowazek 在印度尼西亚爪哇地区研究发现沙眼患者的结膜上皮细胞内有所谓包涵体存在，在姬姆萨染色下上皮细胞质呈青蓝色，内藏不规则的圆形深蓝色颗粒体，典型的聚集成堆，像帽子似的覆盖在细胞核的一端。在病变的过程中，这些蓝色颗粒逐渐消失，为红色的较小颗粒所代替，推测这种包涵体就是沙眼的病原体 。 1910年 ， Lindner 在沙眼患者刮下的组织中发现一种较大的两极深染的蓝色小体，有的游离在细胞外，有的在细胞内 ， 最大的可达到 1呻，命名为始体（ Initial body ） 。 细胞内包涵体小时，则多为少数的始体，细胞内充满包涵体时，则多为原体（ Elementary body ） （ 3 ） 。 1912年 ， Nicolle 等研究证明沙眼的病原体是可以过滤的。他们釆用改良的 Berkefeld V滤器，把沙眼患者的刮取物过滤，再将滤液接种在猴眼，使猴患上沙眼后 ， 又接种在一 位已盲目的自愿者眼中 ， 结果这位被接种者也患上了沙眼，由此得出结论 ： 沙眼的病原体是一种可过滤的病毒。该结果在 1935年由 Thygeson 和 Proctor 重新做了滤过实验 ， 即将沙眼患者刮下的物质研碎，用火棉胶膜滤过，将滤液接种在猴子眼内，结果这只被接种的猴子患上了沙眼，结论得以证实。 同年 ， 他们与 Richards 从患严重沙眼的印第安小孩的眼内，刮下上皮并研碎 ， 破坏细胞膜后，先用普通的粗滤纸过滤，除去细胞碎屑 ， 之后再用直径 0.6 小孔的火棉胶膜过滤，将滤液分成 3份 ： 第 1份接种在血琼脂等培养基上，结果为阴 性，无微生物生长 ； 第 2份用离心机离心后 ， 取上清涂片检查 ， 经姬姆萨染色，可找到很多沙眼原体 ； 第 3份接种于一位 50岁女性自愿者的正常眼，先将结膜刮擦 ， 滴入约 1.6 ml 滤 液，再轻轻摩擦结膜，经过 5 d 潜伏期后，该妇女患上一种急性结膜炎，并有大量包涵体和游离始体存在，诊断为沙眼。 6 周后，该女性患者角膜有典型血管翳 ， 结膜变化和临床经过均为典型的沙眼，经 1年多治疗才痊愈。其后又有很多的实验证实沙眼的病原体是一种可过滤性病毒⑷ 。 1938年 ， Thygeson 检査了 320例沙眼患者 ， 共分为 10 组（表 1） ， 发现在沙眼开始时 100%可以找到包涵体，于急性期多为原体，并且原体的数量与疾病的轻重成正比，而在沙眼的后期包涵体的发现率明显减少。1951年 ， 日本学者伊藤报道用电子显微镜检查沙眼组织中取得的滤过液，可见很多小体 ， 大小约 60-250 nm ， 5 人接种该滤液，其中 4人感染沙 眼 ， 因此有关沙眼的病原体被认为是滤过性病毒，但是也有实验得出了阴性结果。 1 Thygeson 检査沙眼包涵体的发现率 表 沙眼情况 例数 找到包涵体例数 发现率（%） 沙眼开始阶段 12 12 100.0 急性和亚急性沙眼症状，无细菌感染 9 9 100.0 沙眼 II 甲 32 31 95.6 沙眼 II 乙 10 3 30.0 沙眼 I- II 甲 28 11 39.3 沙眼 I 、 II 及 Ш 69 24 34.8 沙眼I、 II 及 Ш （印第安人 儿童每人只査1片） 107 59 54.8 沙眼 I、 II 及 Ш （ 印第安人 儿童每人只查 1 片） 18 4 22.2 沙眼 I、 II 及 Ш （印第安人 儿童每人只査 1 片） 25 11 44.0 沙眼第 4 期 10 0 0 合计 320 164 51.2 1927年日本眼科学家野口英世在新墨西哥从5个未经治疗的印第安人沙眼患者中分离出一种多形态的杆菌，该菌 微小而不产生芽抱 ， 有荚膜，能运动，有鞭毛，革兰染色阴性，长约 0.8-1.2im ， 一端有一根鞭毛 ， 为兼氧性 ， 在半固体培养基中 ， pH 值 7.8 ， 15 ~ 30T 下发育良好 ， 其培养物可引 起猴和猿的颗粒性结膜炎。由于这些细菌可引起人和动物 发生类似沙眼的滤泡性结膜炎 ， 所以野口英世认为这种颗粒 性杆菌是沙眼的直接病原。但是 ， 后来经过各国专家的 74 次反复实验均先后否定了野口氏颗粒性杆菌为沙眼病原体 的观点，原因是这种细菌接种在喉咽后，虽然引起滤泡性结 膜炎 ， 但是无瘢痕化，并且不是每个患者中都能找到该细菌。 1934年 Thygeson 曾证明包涵体和立克次体有相同的性质 ， Busacca 认为沙眼病原体是立克次体，定名为 Rickettsia trachomatosa ， 主要是形态学相似。 Cuenod 等用口期沙眼的 颗粒内容移植在冰箱内保存 2 d、 于无菌状态下孵化的虱，应 用 Carrels 穿刺接种法 ， 4 d 后将该虱磨碎，用生理盐水中作成乳剂注射在一位盲人的结膜下 ， 5 d 后该患者即发生黏膜 肥厚和细小的颗粒，其表皮刮片和泪液中有点状和小帽状的 包涵体和游离的立克次体。 6周后，结膜呈现典型的第1期沙眼症状（未提及以后是否发生瘢痕和角膜变化）。但是，此后很多学者使用同样的培养方法，结果则为阴性 ， 从而否定了立克次体是沙眼病原体之说。 20世纪早期眼科学家、细菌学家及病理学家都参与了对沙眼病原体的研究，以包涵体、颗粒杆菌及立克次体为主 要发现，但是经过无数的实验和探索 ， 始终未能解决问题。 由于在世界各地都很难找到野口氏颗粒性杆菌，而实验的结 果又多不确实，尤其是以人类接种但并未出现沙眼的情况， 因此之后无人再探讨。立克次体也因为虱的接种不能完全 成功，而沙眼患者的威 -斐反应与其他已知的立克次体疾患相差太远，所以也被人放弃。仅包涵体学说仍被学者们认 可，但是包涵体究竟是何物，生物还是非生物？若是生物，则是否为一种特别的生物？抑或滤过性病毒或立克次体？ 二、沙眼病原体的发现 20世纪30年代，我国微生物学家汤飞凡看到沙眼对国人的危害，即已开始了沙眼病因的研究。他和眼科周诚浒教授合作从227例沙眼患者取材 ， 做了数百次细菌培养，均未能分离出颗粒杆菌。釆用野口原颗粒杆菌菌株接种 12名志愿者（包括汤飞凡自体眼），但是人体感染试验无沙眼病变，猴眼感染实验也为阴性结果；以颗粒杆菌为抗原做凝集试验、补体结合试验，沙眼患者与非沙眼患者无差别 ； 因此汤飞凡教授否定了沙眼病原的细菌学说。此后，由于日本侵华战争的影响，中断了我国沙眼研究的进程。 中华人民共和国成立以后，国内烈性传染病基本控制，防疫重点转向多发、常见传染病。当时我国沙眼流行猖獗，防治问题未能解决。汤飞凡教授计划重新继续开展沙眼病因的研究 ， 1954年他与时任北京同仁医院眼科主任兼副院长的张晓楼教授协商共同合作，由张晓楼教授负责临床检查、提供临床标本，汤飞凡教授主持实验研究。他们接受前人失败的经验，首先从包涵体研究入手，因为包涵体形成是病毒等细胞内寄生的微生物感染的特征，制定了科学的釆集活动期沙眼标本的方法 ， 即选择 201例活动性的、无并发症且未经治疗的典型沙眼病例做结膜刮片，带回生物制品研究 所实验室，经染色后于显微镜下检査，证实沙眼结膜刮片可 查见包涵体。将包涵体阳性的沙眼材料接种到1只健康猴子眼内，使其感染沙眼，证明了包涵体的感染性。在猴体感 染实验中 ， 共接种了 6只猴子，其中3只获得阳性结果。在这3只感染阳性的猴子中 ， 2只找到了包涵体。此发现纠正了以往认为猴子患沙眼不产生包涵体的错误观点 （ 6 ） 。 随后他们开展沙眼病毒的分离实验。根据 1951年日本学者荒川报道小白鼠脑内注射、1953年北村用绒毛尿囊接 种鸡胚的方法分离沙眼病毒，他们从68例沙眼患者中采集 材料 ， 通过不同方式接种了 2500多只小白鼠 ， 观察发病过程和病理改变，但结果都是阴性，实验似乎进入了绝境。但是， 汤飞凡教授认为鹦鹉热病毒是可以在鸡胚卵黄囊中生长的 微生物，沙眼病毒与其形态相似，也可能在鸡胚卵黄囊中生长繁殖，因此决定接种鸡胚卵黄囊分离病毒。他们分析了影响病毒分离的因素，认为除了选择敏感动物、适宜的感染途径、慎重选择无其他并发感染或继发感染的沙眼病例外，还 需抑制杂菌生长。人结膜囊存在正常菌群，如果在不除杂菌的情况下将标本接种鸡胚后，细菌将大量繁殖，在病毒生长之前鸡胚就已经死亡，因此他们决定在标本中加入抗生素作为抑菌剂 ， 而当时病毒分离常采用青霉素和链霉素作为细菌抑制剂。随着鸡胚分离实验的多次重复，他们终于在 1955 年8月18日第8次分离试验中分离出了 1株沙眼 “病 毒 ”！ 这是世界上第一株沙眼 “病毒”，被 命名为 TE8 。 T 代表沙眼， E 代表病因 ， 8是第8次试验。虽然分离出 “病毒”，但 成功率太低，后来才知道是因为青霉素能杀死 “病 毒 ”。因此，他们改进了方法 ： 取消了青霉素，加大了链霉素的量，延长了链霉素在标本中的作用时间 ， 明显提高了成功率。采用改进的方法，使 “病毒”分 离率达到了 50%，不到两个半月内又连续分离出8株 “病毒”，证 明试验成功。后来，许多国家的实验室将其称为 “汤 氏病毒 ”， 1956年分离出的 TE55 株作为沙眼病毒的标准株 ， 在全世界范围使用。随后他们证明 “病 毒 ”能在鸡胚中继续传代，用其感染猴能造成典型的沙眼并 可找到包涵体，能将其从猴眼里再分离出来，得到 “纯培 养 ”。他 们还用分级滤膜证明 “病毒”是可 过滤的，并测出 “病毒”颗粒 直径为 120 -200nm （ 7-10 ） 。 分离出沙眼 “病毒”后 ，要确认这种微生物是沙眼的病原体应按照科赫定律要求 ： 第一，要能从相应的病例中分离出这种微生物 ； 第二，要能在体外传代培养出这种微生物 ； 第三 ， 所分离出的微生物要能在健康宿主中引起典型病变和症状 ； 第四 ， 能从接种者再分离出这种微生物。根据这个原则，此次实验釆用的是临床未经治疗的 II期沙眼，从鸡胚培养获得的沙眼 “病毒”与 沙眼患者的材料一样能感染猴眼，引起 特异性病变，并能在感染的猴眼中找到包涵体和重新分离出 “病 毒 ”，沙眼 “病毒”在 补体结合反应上与性病淋巴肉芽肿病毒有相互交叉反应，并且沙眼 “病毒”抗原 与沙眼患者血清起阳性反应 （ 11 ） 。 为了进一步验证分离获得的沙眼病原体 ， 汤飞凡和张晓楼教授决心做自体实验，以证明分离的病毒对人眼的致病性。 1958年1月和2月课题组分别将 TJ16 株病毒（ 1957年 10月北京同仁医院沙眼小组分离出的病毒，经鸡胚传9代后保存10周）接种于汤飞凡的左眼睑结膜内，将 TE106 株病 毒（ 1956年9月生物研究所实验室分离出的病毒，经鸡胚培 养传16代后保存18个月）接种于张晓楼的左眼睑结膜内。接种后逐日行眼部检査，记录发病情况。结果他们的接种眼 都急性发病 ， 表现急性滤泡性结膜炎、角膜浅层点状浸润 ， 伴患侧耳前淋巴腺肿大。两位科学家在患眼高度红肿、充血、 流泪的病况下忍受痛苦坚持从自己病眼重复取材检验，先后自汤飞凡病眼结膜刮片取材査包涵体 5次 ， 4次阳性，取材分离 “病毒 ”10次 ， 2次阳性；自张晓楼病眼结膜刮片取材查包涵体13次 ， 8次阳性，取材分离 “病毒 ”8次 ， 4次阳性。临床发病和实验检査结果都确凿地证实了分离的沙眼“病毒”为沙眼病因。接种后23 d、41 d ， 他们才分别开始治疗。张晓楼教授的左眼结膜上穹隆部 ， 从此留下了沙眼瘢痕 （ 12,13） 。 1957年由汤飞凡、张晓楼、黄元桐等署名的沙眼病毒分离成功论文在我国《微生物学报》发表后 ， 震动了国际微生物学界和眼科学界。美国、英国医学代表团来华访问索取分离的毒株，课题组送给 Spooner 两株冻干保存的毒种 （ TE8 和 TE55） 。英国 Lister 研究所沙眼研究组主任 Collier 博士将其接种鸡胚复苏了病毒 ， 并按照这种方法在西非冈比亚分离出 1株命名为 G1 沙眼衣原体 ， 从此中国首次分离出 的 TE8 和 TE55 两株毒种被送到世界各国，成为研究沙眼病原体的标准株。由于沙眼和鹦鹉热及鼠蹊淋巴肉芽肿的病原体同属介于细菌与病毒之间的一组微生物 ， 1973年国际微生物学分类将鹦鹉热-沙眼-性病淋巴肉芽肿这组长期被命名为病毒的微生物从病毒中移出，改称衣原体目，沙眼病毒正式改名为沙眼衣原体（ Chlamydia trachomatis ）。从此 ， 世界各地不断有釆用中国的实验方法成功分离出沙眼衣原体 的文献报道。此后每 5年世界科学界召开1次国际性会议，深入开展沙眼衣原体的研究。现已认识到沙眼衣原体还可引起人体其他多种部位的感染 ， 造成多种多样的疾病，如男性尿道炎、附睾炎，妇女宫颈炎、子宫内膜炎 ， 婴幼儿肺炎 ， 母婴衣原体传播等沙眼衣原体感染已成为一种重要的性传播疾病，引起医学界的极大关注。 总之，沙眼病原体的发现是对医学研究领域的重要贡 献 ， 是微生物学家和眼科学家密切合作与共同努力而创造的中国医学史上的重要成就之一。 参考文献 1 Allen SK ， Semba RD. The trachoma “ Menace ” in the United States ， 1879-1960. Surv Ophthalmol ， 2002 ， 47 ： 500-509. 2 Mecaskey JW ， Knirsch CA ， Kumaresan JA ， et al. The possibility of eliminating blinding trachoma. Lancet Infect Dis ， 2003 ， 3：728 - 734. 3 吴文华，沈 玉清 . 实用沙眼防 治学 . 上海卫生出版社 ， 1956. 617. 4 邹子度 .沙眼的病原.中华眼科杂志 ， 1953 ， 3 ： 90-103. 5 汤飞凡，张晓楼，李一飞，等 .沙眼病原研究： I. 沙眼包涵体的研究 .微生物学报 ， 1956 ， 4： 1-14. 6 汤飞凡，张晓楼，李一飞 ，等 . 沙眼病原研究： II . 猴体传染实验 .微生物学报，1956 ， 4： 15-23. 7 李一飞，卢宝兰，张晓楼，等 .沙眼病原研究 ： 病毒分离试验 ， 微生物学报， 1956 ， 4： 25-32. 8 汤飞凡，张晓楼，黄元桐，等 .沙眼病原研究 ： W. 接种鸡胚、分离病毒 .微生物学报，1956 ， 4： 189-210. 9 汤飞凡，张晓楼，黄元桐 ，等 . 沙眼病原研究： V ， 沙眼病毒分离技术的改进 .中华医学杂志，1957 ， 43； 81-86. 10 黄元桐，王克乾，汤 飞凡 . 沙眼病原研究： VI.几种新抗生素及胆汁、胆盐对沙眼病毒的 影响 . 中华医学杂志， 1957 ， 43： 765 - 767. 11 郭秉宽 .新中国十年来的沙眼 研究 . 中华眼科杂志， 1959 ， 9： 334-336. 12 汤飞凡，张晓楼，黄元桐 ，等 . 关于沙眼病毒的形态学、分离培养和生物学性质的 研究 . 中华眼科杂志， 1958 ， 8； 7-10. 13 张晓楼，金秀英，王 克乾 . 分离培养的沙眼病毒人体感染 观察 . 中华医学杂志 ， 1960 ， 46 ： 25. 14 Chang HL ， Chin HY ， Wang KC. Experimental trachoma in human volunteer produced by cultured virus. Chin Med J ， 1960 ， 80：214- 221. 15 张文华，武宇影 ， 樊尚荣，等 .母婴沙眼衣原体感染追踪 观察 . 中华眼科杂志， 1994 ， 30 ： 357-359. （资料来源：潘志强，金秀英，张文华. 沙眼衣原体——发现与贡献. 中华眼科杂志，2006（3）：145-150 ）
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[转载]王重阳：发现幽门螺杆菌的历史回顾
fqng1008 2020-7-23 08:59
幽门螺杆菌（Helicobacter pylori， Hp ）是 1982 年由澳大利亚医师 B Marshall 在一个带有偶然性的机会下分离培养出来的，至今已 15 年了。 目前幽门螺杆菌感染作为慢性胃炎、消化性溃疡的最主要病因已经得到国际医学界的首肯。 近来的研究还证实幽门螺杆菌感染与胃癌和胃淋巴瘤的发生密切相关。实际上，怀疑胃、十二指肠疾患的发生与某种细菌的感染有联系却已经有 100 多年的历史了。回顾一下其中的曲折历史过程，我们或许可以从中得到某些启示。 一、细菌感染与胃与胃十二指肠疾病 早在 1892 年，意大利学者 Bizzozero 第一次观察到有螺形的细菌定居在哺乳动物的胃内。通过对各种动物胃肠上皮细胞的显微镜观察，他发现在他所研究的 6 只狗的胃腺和壁细胞处均有这种螺旋体样微生物存在。有趣的是， Bizzozero 当时也发现这种螺旋形微生物的存在与胃上皮细胞空泡形成之间存在联系（现已证实至少一半以上的幽门螺杆菌株可以产生空泡毒素，导致上皮细胞空泡形成） 1896 年， Salomon 也证实在狗胃内有螺形微生物存在。 Salomon 还检查了人、猿、猴子、牛和猪等动物的胃，但没有发现类似的微生物。 Balfour 证实了在狗和猴子的胃、小肠溃疡部位有螺旋体样微生物存在。 Lucet 观察到患有出血性胃肠炎的狗胃内有类似的微生物。 Salomon ， Kasai 和 Kobayashi 还证实这种螺形样微生物可由猫或狗传播给鼠。 首次报道人胃内有螺旋体微生物定居是本世纪初。 Krienitz 和 Luger 在进行人尸体解剖时发现，胃癌性溃疡的表面有螺旋样细菌存在，但直到 1939 年以前，未见关于人胃螺旋样微生物工作的进一步报道。 1939 年， Doenges 对 242 例尸体解剖胃行苏木素 - 伊红染色观察时发现，其中 43 ％的尸解胃中存在螺旋体样微生物，这类微生物大多位于腺腔部位，但亦能在壁细胞处发现。由于尸体组织的自溶现象，因而要评价这种螺形细菌在胃病理学上的意义是困难的。为了解决这一问题， Freedberg 和 Barron 对胃标本重新切片，行苏木素 - 伊红和银染色，发现在他们观察的 35 例个体中， 37 ． 1 ％的标本为螺旋样微生物阳性标本。然而，在许多情况下，细菌仅能在多次切片后的检查中被检出。这类细菌的检出大多与胃溃疡和胃癌病例有联系。但是也有相反的报道，在 13 例同时有慢性胃炎的十二指肠球部溃疡病人中，仅两例被发现螺旋样细菌阳性。在另一个试图证实胃粘膜存在螺形细菌的研究中， Palmer 应用苏木素 - 伊红染色观察了 1000 例病人的 1180 个胃活检标本，无一例发现有这种微生物定居。 1924 年，一个胃上皮细胞有细菌定居的间接证据被发现。 Luck 和 Seth 发现胃内存在相当高的尿素酶活性。 1959 年 Lieber 和 Lefevre 发现，通过抗生素治疗，可逆转许多尿毒症病人的低胃酸状态，从而提示了胃内尿素酶活性来源于细菌。然而，尽管动物实验肯定了胃尿素酶活性来源于细菌，但在 1984 年以前，这种尿素酶活性与胃内螺形细菌之间的联系却一直未得到进一步证实。 今天人人都知道，具有极高的尿素酶活性是幽门螺杆菌的重要生物学特性之一。 在 1954 年 Palmer 的报道以后直到 1975 年以前，没有进一步的关于胃螺形菌的报道见诸文献。 1975 年，有人描述了胃溃疡病人的胃上皮细胞的腔面存在螺形菌。这种细菌被观察到至少有一根鞭毛；位于粘液深层；与不存在这种细菌的正常胃比较，有细菌胃的上皮细胞粘液量是减少的；电镜发现这种细菌可被多形核中性白细胞所吞噬；还注意到有肠化生的部位没有这种细菌存在等。 之所以前述结果未得到重视或受到怀疑、否定，是因为当时流行的观点认为：胃内是高酸环境，因而是一个无菌器官，任何细菌都不可能在胃酸中存活。 并且还认为，那些组织学检查所发现的胃粘膜上存在细菌的报道是由于检查时标本被污染的原故。 二、幽门螺杆菌的发现 80 年代初，在澳大利亚佩斯（ Perth ）皇家医院病理科工作的 R Warren 教授不断发现，取自慢性胃炎和消化性溃疡病人的多数胃内镜活检标本上定居有弯曲菌样的细菌。这些弯曲样细菌常难被苏木素 - 伊红染色，而易于被银染色法染色。这时一个前瞻性的研究被设计来试图从胃活检标本中分离培养出该细菌，这一工作交给了佩斯医院年轻的住院医师 B Marshall 来完成。由于当时认为这种细菌非常接近于弯曲菌属，所以用非选择性的标准的弯曲菌培养基对这一不知名的细菌进行分离培养，所用的培养条件也是根据弯曲菌确定的，如微需氧和培养时间 48 小时等。遗憾的是连续 34 个胃活检标本的培养均未发现细菌生长，培养皿被扔掉。到接种培养第 35 个标本时，一个偶然性的机遇来临了。接种第 35 个胃活检标本时，正是 1982 年 4 月西方的复活节。由于是节日假期， Marshall 没有在 48 小时以后去医院观察细菌生长情况。在 5 天的复活节假期后， Marshall 一上班就惊喜地发现培养基上长满了许多弯曲菌样的菌落。以后的工作表明该细菌生长非常缓慢，其最佳培养时间是 3 ～ 5 天。前面 34 个标本未能培养出该细菌是因为培养皿仅孵育了 48 小时而被过早丢弃的原故。该细菌就是现在被广泛研究的革兰氏阴性、微需氧螺形杆菌 ——幽门螺杆菌。可以说幽门螺杆菌的发现是科学敏锐性和幸运相结合的结果。从此，对胃肠疾病的研究来说，一个新的纪元开始了。 三、一个志愿者的试验 为了提供更确切的证据来证实幽门螺杆菌感染是胃疾病的直接致病因素，该细菌的分离发现者 B Marshall 于 1984 年 7 月进行了一次吞服该菌的人体自愿者试验，自愿者就是 Marshall 自己。 B Marshall ，当时 32 岁，男性，偶有吸烟和饮酒，即往无胃肠疾病，亦无溃疡病家族史。吞服细菌前， Marshall 接受了胃镜检查，并从胃体、胃窦和十二指肠球部分别取活检组织送组织学和超微结构检查，以及幽门螺杆菌的培养。胃镜、组织学和超微结构检查均显示正常，组织学染色未发现幽门螺杆菌，细菌培养也阴性，而从另外两例病人（一例是球部溃疡，另一例是胃炎病人）所取胃活检组织同时接种培养，均生长出幽门螺杆菌。一个月以后，当认为胃活检部位已愈合时的一天上午， Marshall 吞服了 10ml 纯培养的约 10^9 菌落形成单位的细菌悬液。在服入细菌的最初 24 小时内， Marshall 除感到肠蠕动增加外，余无特殊不适；第 7 天， Marshall 出现晚餐后腹部饱胀感，以及清晨因饥饿而早醒；第 8 天，清晨 6 点出现轻微呕吐，无发热，但感头痛；随后出现大便变软，但并未发展到腹泻。在试验的第 2 周， Marshall 显得有些烦躁，显然是生病了。他的同事们观察发现他呼吸时有 “腐烂”气味呼出。为了了解是否已形成感染，在第 10 天进行了胃镜的复检。与第一次不同的是， Marshall 对胃镜检查的耐受力显著降低；尽管他的胃粘膜似乎显得正常，但内镜医师在取活检标本时却明显感到胃组织很 “软”，即活检组织能很容易被钳下。一共取了两块组织，一块送组织学检查，另一块送幽门螺杆菌培养。组织学检查显示固有层和粘膜表层有大量中性粒细胞浸润；上皮细胞异常和细胞内粘液缺失；同时可见幽门螺杆菌粘附在上皮细胞和腺体处，或位于在粘液层的中性粒细胞之间。电镜检查亦发现在上皮细胞的腔面粘附有该细菌。细菌培养的生长菌经鉴定为幽门弯曲菌（即现在的幽门螺杆菌），该细菌已被冷冻保存。 Marshall 除了继续于清晨因为饥饿而早醒外，没有出现新的症状。第 14 天，又进行了胃镜复查。活检标本的组织学检查表明，此时炎症已明显减轻；浸润的中性粒细胞已消失，仅残留少量的单个核细胞；上皮细胞的粘液量增加，但仍较正常为少；超微结构发现上皮细胞表面仍有螺杆菌定居。第 14 天时 Marshall 开始服用替硝唑 (Tinidazole ）治疗，每次 500mg ，每天 2 次，服用了 1 周。在治疗开始后 24 小时内，他的症状得到了完全的缓解。长期随访表明， Marshall 的感染已被根除。 Marshall 的这一工作证实了幽门螺杆菌感染确实可引起急性胃炎。如果宿主的免疫系统不能清除这一感染，或感染未经治疗根除，那么这类急性胃炎就将进展为慢性胃炎。 在 Marshall 之后不久，新西兰的 A Morris 医师作为志愿者也进行了吞服幽门螺杆菌的自身感染试验。试验同样也导致了胃炎的发生。所不同的是 A Morris 的感染未能被根除，而是发展成了慢性感染和慢性组织性胃炎。 四、细菌名称的变迁 幽门螺杆菌是幽门螺旋杆菌（ Helicobacter pylori ， Hp ）的简称。最初当该菌被分离培养出来时，称之为未鉴定的弯曲样杆菌（ unidentified curved bacillus ）。该菌为一种呈 S 形， U 形或弧形的革兰氏阴性微需氧细菌，由于该菌在光学显微镜下的形态及 DNA 的鸟嘌呤和胞嘧啶含量与弯曲杆菌相似，一度称之为弯曲菌样微生物（ Campylobacter like organism ， CLO ），并曾定名为 Campylobacter pyloridis （幽门弯曲杆菌），但由于其外文命名中的种称 pyloridis 一词在语法上不正确， 1987 年正式定名为幽门弯曲杆菌（ Campylobacter pylori ， CP ），并归入弯曲菌属。然而，该菌的超微结构和脂肪酸组成与弯曲杆菌属有很大不同。确定细菌属别基本上依据基因组分析， rRNA 序列研究清楚的表明该菌不属于弯曲杆菌属。许多研究还显示该菌更近似于 Wolinella succinogenes 。后来， Owen 的研究又证明该菌与 w ． succinogenes 之间具有 14 个表型上的差别； 1989 年 Coodwin 等人对该菌分类学特征上的 5 个主要特征即：超微结构特征、细胞脂肪酸构成、呼吸醌、生长特点和酶性能进行了详细分析，结果表明该菌和 W.succinogenes 间存在着显著的表型上的不同，从而使人信服地认为该菌应归属于一独立属别。 Goodwin 同时还建议更名为幽门螺杆菌（ Helicobacter pylori ），他的这一建议很快得到了国际医学界的广泛认可和接受。 1989 年幽门弯曲菌正式易名为幽门螺杆菌。新的名称不仅有其在分类学上的重要意义，而且还可避免关于 “弯曲菌感染”（ campylobacter infection ）一词引起的混淆，后者通常指由空肠弯曲菌所致的腹泻。 螺杆菌属是一种新的菌属。除幽门螺杆菌外，从雪貂（ ferret ）胃内分离到的螺旋形细菌已被正式命名为鼬鼠螺杆菌（ Helicobacter mustelae ），是该菌属的第二位成员；平顶猴胃内有 A 、 B 两型尿素酶阳性的螺旋形细菌，其中 B 型有独特的脂肪酸组成，有人建议将其命名为平顶猴螺杆菌（ Helicobacter nemistrinae ）；从猫的胃内分离出了一种螺旋形细菌，有胞周纤丝，可以引起无菌小鼠和狗胃的炎症性组织学改变，被称为猫螺杆菌（ Helicobacter felis ）。 关于 Helicobacter pylori ，前段至少有两个中译名：幽门螺旋菌和幽门螺杆菌。但大多数学者认为后者较为合适，因为 helicobacter 一词来源于希腊文的“ helix ”，是螺旋形的意思，“ bacter ”则是杆状的意思， Goodwin 选用 helicobacter ，正是因为它反应了这种细菌的两种形态学特征：即在活体内呈螺旋形，而在活体外则呈杆状。而又由于该菌主要引起胃幽门（ pylori ）部位的炎症等病变，故全称为“幽门螺杆菌”。 参考文献 范学工 夏向华主编 . 幽门螺杆菌感染 - 基础与临床 . 湖南科学技术出版社 ,1997 年 12 月地 1 版 .3-6 胡伏莲 周殿元主编 . 幽门螺杆菌感染的基础与临床 . 中国科学技术出版社 ,2002 年 01 月第 1 版 .21
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七种冠状病毒的发现史
fqng1008 2020-7-22 17:44
形状类似锚雷的雷体 杨文佳，陈昊发表了 “冠状病毒发现史”，但没有详细描述这次的新冠病毒的发现过程，特补充于文后。他们的文章介绍如下： 冠状病毒（ Coronaviruses ， CoVs ），是一类具有囊膜的单链 RNA 病毒，也是目前已知基因组最大的 RNA 病毒。这类病毒颗粒的表面有许多规则排列的突起，整体看来就像一顶皇冠，因此得名“冠状病毒”。冠状病毒可感染包括人类在内的多种脊椎动物，主要引起呼吸道和肠道疾病。 1912 年，一只猫患了一种被称为传染性腹膜炎的疾病，成为历史上记载最早的与冠状病毒感染相关的病例。 1937 年，博德特和哈德森从小鸡体内第一次分离到了冠状病毒。 20 世纪 50 年代，人们从感冒病人的鼻咽部发现了一种鼻病毒，但同时也注意到，仍有 50 ％以上的感冒患者不是因鼻病毒感染所引起。于是，人们继续研究。 1961 年，肯德尔等对一些不明病因的感冒患者进行了研究，他们将这些患者的鼻腔冲洗液接种到细胞中培养，结果一无所获。由于当时的技术条件所限，他们只好将标本保存在 -70 ℃的冰箱内。 1965 年，泰理尔和拜诺重新取出上述冻存标本进行复查。他们先将标本接种到细胞内培养，但未成功；又接种到鸡胚中，再次失败。最后，他们用这些标本进行人体试验，在感染的人体细胞内发现了一种不耐乙醚的病毒。试验继续进行，他们将这种病毒接种在人胚气管纤毛细胞中进行培养，又经多次人体试验和干扰试验，终于将病毒分离成功。当时，这种病毒被命名为 B814 。 1967 年，阿尔梅达等用电子显微镜观察到了这些新病毒，确定了这种病毒作为普通感冒的病因。同时发现这些病毒是一种有包膜的 RNA 病毒，呈不规则的圆形或类圆形，平均直径 100nm ，外观形态很像日冕。 1968 年，这类病毒被定名为 Coron — avirus ，中文译为冠状病毒。 1975 年，第二种引起人类疾病的冠状病毒被发现。这种冠状病毒是从腹泻病人的粪便中分离到的，并被认为与人类腹泻有关。为了与以前从感冒患者呼吸道中分离到的冠状病毒区别，将这两种病毒分别定名为人呼吸道冠状病毒和人肠道冠状病毒。 20 世纪 70 年代以来，国际上统一了冠状病毒的命名，研究出多种可识别病毒生长的阳性指标，了解了病毒的基因结构和部分功能等。 直到 2003 年，在人体内发现的冠状病毒只有两种。都是在上世纪 60 年代发现的，一个被称做“ HCoV-229E ”，另一个叫“ HCoV-OC43 ”，这两种病毒都比较“温顺”，顶多会导致轻微的呼吸道疾病。 2003 年， SARS 的出现，改变了人们对冠状病毒的看法。当时被称为“新型冠状病毒”的 SARS-CoV ，在极短的时间内，传播到全球 30 多个国家。 SARS 之后，又相继有两种冠状病毒在人体中被发现， HCoV-NL63 和 HCoV-HKU1 。 2004 年，荷兰阿姆斯特丹大学研究人员 van der Hoek 等人，在一个患有呼吸道疾病的 7 个月大女婴的呼吸道中发现新的冠状病毒并命名为“ HCoV-NL63 ”，此后，多个国家在急性呼吸道感染的儿童体内均有发现，不过其“毒性”远比不上 SARS-CoV ，但对特定人群可能有严重危害。 HCoV-HKU1 则是 2005 年在香港大学发现的。它具有季节性，高峰在晚秋、冬季，其在人群中的感染率明显低于其他呼吸道冠状病毒。其感染症状也相对轻微，但对于有基础疾病和免疫抑制的患者，会加重症状并引起严重的呼吸道疾病。 在人体中发现的第 6 个冠状病毒就是 HCoV-EMC 。 2012 年 9 月 24 日， WHO 报告称，在中东地区从一个患有急性呼吸道疾病的病人身上发现了一种新的 SARS 样冠状病毒，病人的临床表现为急性呼吸道感染和肾功能衰竭，致死率极高。 目前，冠状病毒科共分为四个属： α、β、γ、δ，其中β属冠状病毒又可分为四个独立的亚群 A 、 B 、 C 和 D 。本次新型冠状病毒与 2003 年引发非典型肺炎的 SARS-CoV 同属β属 B 亚群。目前为止，除 SARS-CoV 和 MERS-CoV （中东呼吸综合征）外的其他四种 HcoV 较为常见，一般只引起类似普通感冒的鼻塞、打喷嚏等轻微呼吸道症状。而 SARS-CoV 和 MERS-CoV 可以引起严重的呼吸系统疾病。 本次发现的新型冠状病毒与 SARS 和 MERS 冠状病毒虽同属冠状病毒，但基因进化分析显示它们分属不同的亚群分支，它们的病毒基因序列差异比较大。截至目前，该病毒传染来源尚未找到，疫情传播途径尚未完全掌握，病毒变异仍需严密监控。世界卫生组织也表示，疫情有可能扩大蔓延，需要为防止发生大规模扩散做好准备。 下面补充一下这次新型冠状病毒的发现过程： 2019 年 12 月， 武汉市 部分医疗机构陆续出现不明原因 肺炎 病人。武汉市持续开展流感及相关疾病监测，发现病毒性肺炎病例 27 例，均诊断为病毒性肺炎 / 肺部感染。截至 2019 年 12 月 31 日， 27 例病例中， 7 例病情危重，其余病例病情可控，有 2 例病情好转拟近期出院。 2019 年 12 月 31 日上午，国家卫健委专家组抵达武汉，相关病毒分型检测、隔离治疗、终末消毒等工作在进行中。 2020 年 1 月 7 日， 相关 实验室检出一种新型冠状病毒， 1 月 10 日完成了病原核酸检测 。 五 个基因组很快被提取出来，并被上海市公共卫生临床中心、华中科技大学武汉中心医院、武汉市疾控中心、中国疾病预防控制中心传染病预防控制所以及悉尼大学在 Virological 网站上发布，它们分别是 BetaCoV/Wuhan/IVDC-HB-01/2019 ， BetaCoV/Wuhan IVDC-HB-04/2020 ， BetaCoV/Wuhan/IVDC-HB-05/2019 ， etaCoV/Wuhan/WIV04/2019 以及 BetaCoV/Wuhan/IPBCAMS-WH-01/2019 。它的 RNA 序列的长度大约为 30000 个核苷酸。 因 2019 年在武汉发现病毒性肺炎病例， 2020 年 1 月 12 日被 世界卫生组织 暂命名为 “ 2019-nCoV ” 。 2 月 11 日在日内瓦，世卫组织总干事谭德塞在记者会上宣布，将新型冠状病毒（ 2019-nCoV ）引发的疾病正式命名为： COVID-19 ，即 Corona Virus Disease 2019 （英文名为 “ Novel coronavirus pneumonia ”， 简称 “ NCP ” ）。
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[转载]抗体的发现史及结构特征
fqng1008 2020-7-22 15:52
抗体 （ Antibody ） 这个词首次出现在保罗·埃尔利希 1891 年 10 月公布的《免疫力的试验性研究》这篇文章中，德语的抗体“ Antikörper ”出现在该文章的结论部分。其中指出了“如果两种物质导致两种不同抗体的产生，那么这两种物质必然是不同的”。然而这一术语并没有立即被接受，还有被建议使用的其它几个术语，如免疫体 （ Immunkörper ） 、介体受体 （ Amboceptor ） 、介体 （ Zwischenkörper ） 、物质敏感体 （ substance sensibilisatrice ） 、连接体 （ copula ） 、德氏体 （ Desmon ） 、白细胞素 （ philocytase ） 、介体固定体 （ fixateur ） 以及免疫素 （ Immunisin ） 等。抗体和抗毒素 （ Antitoxin ） 字面结构相似，概念则和免疫体 （ Immunkörper ） 类似。 根据 E. Padlan 公布的抗体结构图，朱利·安沃斯 - 安德烈 * 为斯克里普斯研究所佛罗里达分部创作了雕塑《西方天使》 （ 2008 年 ） 塑像仿照列奥纳多 ·达·芬奇的维特鲁威人，将抗体放置到一个圆环的中间，寓意其对于人类的重要意义。 针对抗体的研究始于 1890 年，埃米尔·阿道夫·冯·贝林及北里柴三郎首次描述了抗体对白喉及破伤风痉挛毒素的抵抗作用。他们两人将体液免疫理论往前推进了一步，提出了血清中存在一种可以与外来抗原相反应的某种介质的假设。保罗·埃尔利希受到了他们的这一想法的启发，于 1897 年提出了抗体与抗原互动的侧链理论假说。他假设道，在细胞的表面存在能和特定毒素发生一把钥匙对应一把锁类似的特异结合作用的感受器，而结合反应则会进一步导致相关抗体的生产。其他研究人员在之后的研究中认为，抗体可以在血液中稳定独立存在。在 1904 年，奥姆罗斯·莱特进一步提出通过可溶性抗体在细菌的表面包裹标识，使其成为吞噬作用的目标，并最终被消灭。这一过程被他命名为调理作用。 到了二十世纪二十年代，迈克尔 ·海德堡和奥斯瓦尔德·埃弗里观察到抗原可以被抗体所凝结，并进一步发现抗体是一种蛋白质。在三十年代，约翰·马拉克对抗原 - 抗体结合活动的生物化学性质做了更详尽的实验。接下来的一次重大突破发生在四十年代，莱纳斯·鲍林通过抗体抗原的互动能力取决于各自的形状而不是其化学成分，证明了埃尔利希所提出的一把钥匙配一把锁的免疫学理论。 1948 年，阿斯特丽德·法戈瑞奥司发现 B 细胞的其中一种形式浆细胞就是负责生产抗体的工厂。 此后，研究工作的重点转向了识别抗体蛋白质结构中各部分的作用。二十世纪六十年代，杰拉尔德 ·埃德尔曼和约瑟夫·盖里发现了抗体的轻链，并且发现这和 1845 年由亨利·本册·琼斯所发现的本周氏蛋白质是同一种物质，这是一项重大的突破。紧接着，埃德尔曼在进一步发现抗体中的重链和轻链是由双硫键连接在一起的。与此同时，罗德尼·罗伯特·波特识别出了免疫球蛋白的抗体结合区 （ Fab ） 及抗体尾部的可结晶区。根据这些发现，科学家们对免疫球蛋白的结构进行了推测，并描述了 IgG 蛋白质的完整氨基酸序列。 以上这些发现，使得他们被共同授予 1972 年的诺贝尔生理学或医学奖。 Fv 区则由戴维·吉沃尔 （ David Givol ） 所首先制备和识别。正当人们对抗体的大多数早期研究还集中在 IgM 和 IgG 上时，六十年代还发生了重要的事情 ： 托马斯 ·托马西发现了属于新种型的分泌形态 IgA 抗体，戴维· S ·罗维和约翰· L ·费伊则识别出了 IgD ，石坂公成和石坂照子夫妇则共同发现了与过敏反应有关的抗体种型 IgE 。 1976 年，利根川进对免疫球蛋白相关基因进行研究，发现了抗体通过基因重排实现多样性的体细胞超突变基本原理。 抗体的结构特征 抗体，又称为免疫球蛋白 （ immunoglobulin ，简称 Ig ） ，是一种主要由浆细胞分泌，被免疫系统用来鉴别与中和外来物质如细菌、病毒等病原体的大型 Y 形蛋白质，仅被发现存在于脊椎动物的血液等体液中，及其 B 细胞的细胞膜表面。抗体能通过其可变区唯一识别特定外来物的一个独特特征，该外来目标被称为抗原 （ Antigen ） 。蛋白上 Y 形的其中两个分叉顶端都有一被称为互补位 （ 抗原结合位 ） 的锁状结构，该结构仅针对一种特定的抗原表位。这就像一把钥匙只能开一把锁一般，使得一种抗体仅能和其中一种抗原相结合。 抗体和抗原的结合完全依靠非共价键的相互作用，这些非共价键的相互作用包括氢键、范德华力、电荷作用和疏水作用。这些相互作用可以发生在侧链或者多肽主干之间。正因这种特异性的结合机制，抗体可以 “标记”外来微生物以及受感染的细胞，以诱导其他免疫机制对其进行攻击，又或直接中和其目标，例如通过与入侵和生存至关重要的部分相结合而阻断微生物的感染能力等。针对不同的抗原，抗体的结合可能阻断致病的生化过程，或者召唤巨噬细胞消灭外来物质。而抗体能够与免疫系统的其它部分交互的能力，是通过其 Fc 区底部所保留的一个糖基化座实现的。体液免疫系统的主要功能便是制造抗体。抗体也可以与血清中的补体一起直接破坏外来目标。 抗体是一种高分子球状血液蛋白质，重量约为 150kDa 。由于在部分氨基酸残基中含有糖链，抗体也是一种糖蛋白。能发挥功能的基本单位是一个免疫球蛋白单体。在分泌形态的抗体中包括 ： 二聚体 IgA 、真骨附类鱼的四聚体 IgM 以及哺乳动物的五聚体 IgM 。 多种免疫球蛋白结构域构成了抗体的两条重链 （ 红色和蓝色部分 ） ，以及两条轻链 （ 绿色和黄色 ） 。这些结构域包含 7 次 （ 恒定区 ） 及 9 次 （ 变化区 ） 的 β折叠。可发生变化的部分称为 V 区 （ 或变化区、可变区 ） ，而不变的部分称为 C 区 （ 或恒定区 ） 。 免疫球蛋白结构域 抗体的单体是一个 Y 形的分子，有 4 条多肽链组成。其中包括两条相同的重链，以及两条相同的轻链，之间由双硫键连接在一起。每一条链均由称为免疫球蛋白结构域的多个结构域所组成。每一个结构域大约包含 70 至 110 个氨基酸，并根据大小和功能分门别类。例如可变域 IgV 以及恒定域 IgC 。它们的折叠方式很特别 ： 通过两次 β折叠将另一条链卷入其中形成三明治状，互相之间通过半胱氨酸和其它带电荷氨基酸紧密结合。 重链 哺乳动物的免疫球蛋白重链有 5 种，分别用希腊字母记为 ： α、δ、ε、γ以及μ。根据重链类型的不同，抗体被分为不同的种型，它们被发现依序分别存在于抗体 IgA 、 IgD 、 IgE 、 IgG 以及 IgM 中。不同的重链其大小和组成各不相同 ： α和γ大约有 450 个氨基酸组成，而μ和ε大约有 550 个氨基酸组成。 1. 抗原结合区 （ Fab ） 2. 抗原结晶区 （ Fc ） 3. 蓝色的重链有一个可变区 （ VH ） ，紧随其后的一个恒定区 （ CH1 ） ，一个枢纽区，以及另两个恒定区 （ CH2 and CH3 ） 组成 4. 绿色的轻链包含一个可变区 （ VL ） 以及一个恒定区 （ CL ） 5. 抗原结合点 6. 枢纽区 在鸟类的血液和蛋清中，还发现了被称为 IgY 的血清抗体种型。这种抗体种型和哺乳动物的 IgG 有很大的区别。然而在一些旧资料，甚至是生命科学商业产品的网站上，仍然称之为 IgG 。这是错误的，并且容易引起混淆。 每一条重链有两个区域 ： 恒定区与可变区。同种型的抗体，其恒定区都是一样的，但不同种型之间该区域是不相同的。例如 ： γ、α以及δ型重链由三个免疫球蛋白结构域串联而成，并且还有一个用于增加弹性的铰链区 ； 而 μ及ε型重链则包括四个免疫球蛋白结构域。不同 B 细胞所生产抗体的重链可变区是不同的，但是同一个 B 细胞及其克隆体所生产的不同种型抗体的可变区则是完全相同的。重链的可变区由一个结构域组成，包含大 110 个氨基酸。 轻链 免疫球蛋白轻链由大约 211 至 217 个氨基酸组成，分为两个结构域，分别是恒定区和可变区。哺乳动物的轻链有两种，分别命名为λ （ lambda ） 和 κ （ kappa ） 。每一个抗体的两个轻链的恒定区永远是完全相同的，例如对于哺乳动物而言，同一个抗体要么是 λ型，要么是κ，不会同时存在。在如软骨鱼纲 （ 鲨鱼 ） 及真骨下纲的低级脊椎动物中，还可发现其它类型的轻链，如 ι （ iota ） 型。 CDRs 、 Fv 、 Fab 以及 Fc 结构域 抗体的某些部分具有独特的功能。比如说 Y 形的臂区，包含了两个可以结合抗原的位点，是识别外来物的关键所在。该区域被称为 Fab 区，即抗原结合区段 （ fragment, antigen binding ） 。无论是重链还是轻链，抗原结合区段均包括一个可变区与一个恒定区，其中可变区的互补位成型于抗体单体氨基酸链的末端。可变区又被称为 Fv 区，是与抗体结合的最关键区域，无论是轻链还是重链都包含该区域。实际上可变区的变化并非随机或者均匀散布的。更具体的说，这些变化分布在三个可变的β折叠 - 转角上，该区域被称为互补决定区 （ Complementarity Determining Region ， CDR ） ，也叫做高变区。在免疫网络理论中，每个抗体的互补决定区又被称为独特型或者基因型。适应性免疫系统的适应过程，就是依靠有各个独特型之间的互动来进行调整的。 Y 形结构的基座的作用是调节免疫细胞的活动，该区域被称为 Fc 区 （ Fragment crystallizable region ，可结晶区域片段 ） ，由两条重链组成。根据抗体类型不同，该区域的每一条重链由 2 个或者 3 个恒定结构域组成。因此， Fc 区可通过与特定类型的 Fc 感受器，或者其它免疫分子如补体蛋白质相结合，来确保每个抗体可对一特定抗原产生一个正确的免疫应答。通过这一过程，可引发不同的生理学效果，包括识别调理颗粒、细胞溶解，以及肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞的脱颗粒过程。 参阅文献 1.Rhoades RA, Pflanzer RG (2002 ） . Human Physiology (4th ed. ） . Thomson Learning. p. 584. ISBN 0-534-42174-1. 2.Charles Janeway (2001 ） . Immunobiology. (5th ed. ） . Garland Publishing. ISBN 0-8153-3642-X. (electronic full text via NCBI Bookshelf ） 3. Pier GB, Lyczak JB, Wetzler LM (2004 ） . Immunology, Infection, and Immunity. ASM Press. ISBN 1-55581-246-5. 4.Borghesi L, Milcarek C (2006 ） . From B cell to plasma cell ： regulation of V(D ） J recombination and antibody secretion. Immunol. Res. 36 (1 – 3 ）： 27 – 32. doi ： 10.1385/IR ： 36 ： 1 ： 27. PMID 17337763 5.https ： //en.wikipedia.org/wiki/Antibody
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[转载]朱石生：歪打正着——乙肝病毒的发现
fqng1008 2020-6-4 09:30
美国医师布隆伯格（ Baruch Samuel Blumberg，1925-2011）是1976年诺贝尔生理学或医学奖得主，被誉为“拯救最多肝癌病人的人”。1950年代，他还是个医学生的时候就在想一个问题：为什么传染病的传播并非人人平等？ 生活在同样的环境下，面对同样的传染病，有些人感染，有些人却不感染。于是他构筑了一个假说：每个人血液里的蛋白质形态不完全一样。这些不同的蛋白质结构，让人对传染病有不同的抵抗力。 他把这当作博士研究课题，决心找到这种特殊的蛋白质。 1950年代，为了采集不同人种的血清样本，他跑遍亚非欧，把不同族群的血样带回实验室，分析血清里的蛋白成分。 ▲ 人类血清白蛋白结构示意图。蓝紫色的细线是肽链，也就是连接成串的各种氨基酸。肽链必须形成某种三维结构才可能发挥作用，常见的一种三维结构是卷曲成螺旋状，称为阿尔法螺旋。图中褐色部分就是肽链卷曲这种螺旋结构之后的示意图。图源：维基百科 分析思路是这样的：他知道血友病人需要反复接受输血，于是会接触到各种人的血清蛋白，而血友病人自身的免疫系统发现外来蛋白，会认为是一种抗原，进而产生一套对应的抗体。这种配对的抗原和抗体，外部形状能完美嵌合，嵌合之后产生的沉淀物，用染色剂去处理，会有不同的染色后果，根据这种染色变化，就可以分析抗原和抗体的生物学特性。 经过几年的研究，他发现所有人的血清里都有一种 β脂蛋白，而这种脂蛋白似乎就是他想寻找的特种蛋白质，因为他似乎看到一种倾向，就是不同的族群，这种β脂蛋白似乎会有不同的形态特点。不过，这只是一种初步的猜测，是不是确实如此，需要检验更多的样本。于是他让助手继续用这种β脂蛋白跟来自世界各地的血液样本做测试。 正常情况下，这种 β脂蛋白跟别人的血清相遇，产生的沉淀物会被一种叫作苏丹黑的染料染成深蓝色。但有一天，某个样本的沉淀物却没有出现这种蓝色。助手尝试不同染料，发现这种沉淀物能被偶氮胭脂红染成红色，这说明该样本具有某种与众不同的蛋白质，或者说，一种与众不同的抗原。 ▲ 抗体与抗原的配对示意图，每一种抗体只能与特定的抗原结合 图源：维基百科 布隆伯格查看了样本来源，这份血清的主人是远在澳大利亚的一个毛利土著，于是布隆伯格把这种抗原叫作澳大利亚抗原，简称澳抗。 那么，这是不是毛利人特有的什么蛋白？凭一个案例不能下结论。布隆伯格以这种反应作为新的出发点，顺藤摸瓜，继续调查，发现有不少白血病人的血液里也会出现这种属性的沉淀物，就是说，这些白血病人的血液里也有这种特殊抗原。 看来这种抗原不是那位毛利人特有，而是跟白血病的发病有关。如果能证明这一点，今后一个婴儿刚生下来，我们就可以检查他的血液里是不是有这样的抗原。如果有，就意味着他将来很可能会患白血病。这对诊断有价值，甚至可能对治疗和预防也有价值。 根据统计，唐氏综合征的患儿后来患白血病的概率很高，所以布隆伯格追踪观察一批唐氏综合征患儿的血清，试图证明澳抗跟白血病存在必然关联。那个年代，唐氏综合征患儿会集中在精神病院或者疗养院接受护理。布隆伯格在一个大型精神病院检测了一批唐氏综合征患儿，发现澳抗阳性率高达 30%。 这符合他的假说：唐氏综合征患儿有澳抗，所以容易出现白血病。好像可以出论文了？ 布隆伯格没有立即下结论。他给自己提出的下一个问题是，所有唐氏综合征患儿的澳抗阳性率都这么高吗？ 他继续在不同场合给唐氏综合征患儿做检测，结果却很不一样。在大型精神病院里的患儿，澳抗阳性率固然很高，但如果是在小型家庭式疗养院里寄养的患儿，阳性率会下降到 10%，如果患儿住在自己家里，阳性率则只有区区1%。 这些数据让他开始质疑自己的假说。如果澳抗是先天携带的特殊抗原，那么后天的生活环境几乎不可能改变它的出现概率。而历史上，大型医院里常常发生交叉感染，这些大型精神病院里的患儿大量出现澳抗阳性，难道是因为一种能传染的疾病？ 为了持续追踪澳抗的属性变化，他定期给作为研究对象的唐氏综合征患儿复查。最近一轮复查中，一名十二岁患儿的澳抗是阳性，但记录说明早先他的澳抗是阴性。 这就完全推翻了先天体质的理论。如果是先天决定的特异蛋白质结构，应该是生下来就有，不会等到十二岁才出现。这男孩十二岁才出现澳抗，最可能的原因是最近他患上了某种传染性疾病。 他给男孩做传染病筛查，果然发现这男孩患有肝炎。 恰好这个时候，实验室里的一个助手维尔纳（ Barbara Werner）提供了有力证据。维尔纳从项目一开始就自愿充当实验对象，但她那时检测澳抗阴性，所以她是作为对照组提供血样。最近因为不舒服去看病，检查发现她患了肝炎。回到实验室复查，布隆伯格发现维尔纳的澳抗转成了阳性。 这么看，这种特殊血清抗原，不是白血病的表现，而是肝炎的表现。 这打破了他追求十几年的假说，但是他立刻意识到，能找到肝炎的病因，意义更为深远。全球有上亿人患肝炎，而其中许多人最终会转变成肝癌。这样的疾病，对人类的危害比白血病更大，能在这方面有突破，对医学发展的意义也就更大。 1965年，布隆伯格把研究结果发表之后，全世界的科学家都明白这个发现的潜在意义，于是纷纷设计实验，试图证实澳大利亚抗原跟肝炎的关系，很快就积累了许多间接证据。最后，1970年，英国生物学家戴恩用电子显微镜观察澳抗阳性血清，看到了特征性的病毒颗粒 。 ▲ 电子显微镜下的乙肝病毒。图源：据维基百科图修改 接下来他直接在肝炎病人的肝细胞里看到同样的病毒颗粒，这就是乙肝病毒。而布隆伯格发现的澳大利亚抗原，后来我们都知道了，那是乙型肝炎病毒的外壳蛋白。 那以后，澳抗的名字就变成了乙肝表面抗原。 明白这一点之后，美国雅培公司探索出一种测试方法，用来检测献血人的是不是感染了肝炎。这可以避免带病毒的血液进入血库，于是大大减少了输血导致的肝炎。
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[转载]冠状病毒简介
热度 1 fqng1008 2020-1-27 10:41
一、概况 冠状病毒在系统分类上属冠状病毒科（ Coronaviridae）冠状病毒属（Coronavirus）。冠状病毒的一个变种是引起非典型肺炎的病原体。冠状病毒最先是1937年从鸡身上分离出来，病毒颗粒的直径60-200nm，平均直径为100nm，呈球形或椭圆形，具有多形性。病毒有包膜，包膜上存在棘突，整个病毒像日冕，不同的冠状病毒的棘突有明显的差异。在冠状病毒感染细胞内有时可以见到管状的包涵体。 已知有两种冠状病毒会影响人类， 2/3早产儿的普通感冒与呼吸道感染是由这两种病毒所引起。目前所知，冠状病毒科只感染脊椎动物，与人和动物的许多疾病有关。自1980年在德国召开第一届国际冠状病毒讨论会以来，日益受到医学、兽医学和分子生物学家的广泛重视。这类病毒具有胃肠道、呼吸道和神经系统的嗜性。5-9岁儿童有50%可检出中和抗体，成人中70%中和抗体阳性。 冠状病毒感染分布在全世界多个地区，中国以及英国、美国、德国、日本、俄罗斯、芬兰、印度等国均已发现本病毒的存在。该病毒引起的感染主要发生在冬季和早春。在美国密执安州的一次家庭检查中，证明冠状病毒可以感染各个年龄组， 0-4岁占29.2%，40岁以上占22%，在15-19岁年龄组发病率最高。这与其它上呼吸道病毒的流行情况不尽相同，例如呼吸道合胞病毒，大多随着年龄的增加而发病率降低。另外，当冠状病毒流行时鼻病毒却不常见。 冠状病毒也是成人慢性气管炎患者急性加重的重要病原。研究表明，这次在全球多个国家和地区引发非典型肺炎的冠状病毒并不是人们已知的两类，一如外界的猜测，它是人类未曾接触过的新品种病毒。而此前有专家认为是 “副粘病毒群”或“间质肺炎病毒”，但最终因证据不足而被推翻。 二、研究历史 （一）命名 冠状 病毒 最先是 1937年从 鸡 身上分离出来。而鼻病毒是 50年代发现的。人们首先发现鼻病毒与感冒有关，但是只有大约50%的 感冒 由鼻病毒引起。 1965年 ， Tyrrell等用人胚气管培养方法，从普通感冒病人鼻洗液中分离出一株病毒，命名为B814病毒。随后，Hamre等用人胚肾细胞分离到类似病毒，代表株命名为229E病毒。1967年，Mclntosh等用人胚气管培养从感冒病人中分离到一批病毒，其代表株是OC43株。1968年，Almeida等对这些病毒进行了形态学研究， 电子显微镜 观察发现这些病毒的包膜上有形状类似日冕的棘突，故提出命名这类病毒为冠状病毒。 1975年国家病毒命名委员会正式命名了冠状病毒科。根据病毒的血清学特点和核苷酸序列的差异，目前冠状病毒分为冠状病毒和环曲病毒两个属。 （二）发现史 1937年，冠状病毒（Coronaviruses）首先从鸡身上分离出来。 1965年，分离出第一株人的冠状病毒。由于在电子显微镜下可观察到其外膜上有明显的棒状粒子突起，使其形态看上去像中世纪欧洲帝王的皇冠，因此命名为“冠状病毒”。 1975年，病毒命名委员会正式命名了冠状病毒科。根据病毒的血清学特点和核苷酸序列的差异，冠状病毒科分为冠状病毒和环曲病毒两个属。冠状病毒科的代表株为禽 传染性支气管炎 病毒（ Avianinfectiousbronchitisvirus，IBV）。 在 2002年冬到2003年春肆虐全球的严重急性呼吸综合征（SevereAcuteRespiratorySyndrome，SARS， 传染性非典型肺炎 ）就是冠状病毒科，冠状病毒属中的一种。 2012年9月，新型冠状病毒在沙特被发现，因与非典病毒同属冠状病毒而得名，目前尚未找到医治该病的有效办法。不过沙特卫生部网站上提供了预防该疾病的措施，分别为勤洗手，常开窗，避免用手直接接触眼睛、鼻子和嘴巴，尽量减少前往人群聚集区域等等。 2012年9月27日，世界卫生组织(WHO)26日向194个成员国发出新型冠状病毒防御指南，并呼吁全球卫生机构人员上报所有赴沙特或卡塔尔旅行、并患有急性呼吸道感染的病例。 在发给 194个成员国的卫生指南中，世界卫生组织表示，卫生工作人员应对患有急性呼吸道病症，并在过去10日内去过新型病毒发现地或接触过疑似及确诊病例的患者保持警惕。受感染患者可能还伴有发烧(体温高于38摄氏度)和咳嗽症状，并需要住院治疗。 2014年香港卫生专家排除了它与甲型流感和乙型流感病毒有关的可能性，与1997年出现的H5N1禽流感病毒也没有联系。 2019年12月30日，武汉市卫生健康委员会医政医管处发布《关于做好不明原因肺炎救治工作的紧急通知》。通知称，武汉市部分医疗机构陆续出现不明原因肺炎病人。通知要求各医疗机构要及时追踪统计救治情况，并按要求及时上报。据湖北省卫健委及武汉市委宣传部消息，国家卫健委专家组31日上午已抵达武汉，正展开相关检测核实工作。2020年1月，专家组认为，本次不明原因的病毒性肺炎病例的病原体初步判定为新型冠状病毒。实验室检出一种新型冠状病毒，获得该病毒的全基因组序列，经核酸检测方法共检出新型冠状病毒阳性结果15例，从1例阳性病人样本中分离出该病毒，电镜下呈现典型的冠状病毒形态。 三、形态结构 冠状病毒粒子呈不规则形状，直径约 60-220nm。病毒粒子外包着脂肪膜，膜表面有三种糖蛋白：刺突糖蛋白（S，SpikeProtein，是受体结合位点、溶细胞作用和主要抗原位点）；小包膜糖蛋白（E，EnvelopeProtein，较小，与包膜结合的蛋白）；膜糖蛋白（M，MembraneProtein，负责营养物质的跨膜运输、新生病毒出芽释放与病毒外包膜的形成）。少数种类还有血凝素糖蛋白（HE蛋白，Haemaglutinin－esterase）。冠状病毒的核酸为非节段单链（+）RNA，长27-31kd，是 RNA病毒 中最长的 RNA核酸链，具有正链RNA特有的重要结构特征：即RNA链5’端有甲基化“帽子”，3’端有PolyA“尾巴”结构。这一结构与真核mRNA非常相似，也是其 基因组 RNA自身可以发挥翻译模板作用的重要结构基础，而省去了RNA－DNA－RNA的转录过程。冠状病毒的RNA和RNA之间重组率非常高，病毒出现变异正是由于这种高重组率。重组后，RNA序列发生了变化，由此 核酸 编码的 氨基酸 序列也变了，氨基酸构成的 蛋白质 随之发生变化，使其抗原性发生了变化。而抗原性发生变化的结果是导致原有疫苗失效， 免疫 失败。 冠状病毒成熟粒子中，并不存在 RNA病毒复制所需的RNA聚合酶（ViralRNApolymerase），它进入宿主细胞后，直接以病毒基因组RNA为翻译模板，表达出病毒RNA聚合酶。再利用这个酶完成负链亚基因组RNA（sub-genomicRNA）的转录合成、各种结构蛋白mRNA的合成，以及病毒基因组RNA的复制。冠状病毒各个结构蛋白成熟的mRNA合成，不存在转录后的修饰剪切过程，而是直接通过RNA聚合酶和一些 转录因子 ，以一种 “不连续转录”的机制，通过识别特定的转录调控序列（transcriptionregulatingsequences，TSR），有选择性的从负义链RNA上，一次性转录得到构成一个成熟mRNA的全部组成部分。结构蛋白和基因组RNA复制完成后，将在宿主细胞内质网处装配（assembly）生成新的冠状病毒颗粒，并通过高尔基体分泌至细胞外，完成其生命周期。 四、临床特点 冠状病毒是成人普通感冒的主要病原之一，在儿童可以引起上呼吸道感染，一般很少波及下呼吸道。冠状病毒感染的潜伏期一般为 2至5天，平均为3天。典型的冠状病毒感染呈流涕、不适等感冒症状。不同型别病毒的致病力不同，引起的临床表现也不尽相同，OC43株引起的症状一般比229E病毒严重。有报道冠状病毒感染可以出现发热、寒战、呕吐等症状。病程一般在1个星期左右，临床过程轻微，没有后遗症。 冠状病毒还可以引起婴儿、新生儿急性肠胃炎，主要症状是水样大便、发热、呕吐，每天 10余次，严重者可以出现血水样便。 文献报告冠状病毒的感染可以产生以下临床症状： 1）呼吸系统感染，包括重急性呼吸系统综合症（SARS）； 2）肠道感染（婴儿偶尔发生）； 3）神经系统症状（很少）。 冠状病毒通过呼吸道分泌物排出体外，经口液、喷气、接触传染。临床上，多数冠状病毒引起轻度和自愈性疾病，但少数可有神经系统并发症。 五、流行病学 冠状病毒感染在世界各地极为普遍。 到目前为止，大约有 15种不同冠状病毒株被发现，能够感染多种 哺乳动物 和鸟类，有些可使人发病。 冠状病毒引起的人类疾病主要是呼吸系统感染（包括 严重急性呼吸综合征 ， SARS）。该病毒对温度很敏感，在33℃时生长良好，但35℃就使之受到抑制。由于这个特性，冬季和早春是该病毒疾病的流行季节。冠状病毒是成人普通感冒的主要病原之一，儿童感染率较高，主要是上呼吸道感染，一般很少波及下呼吸道。另外，还可引起婴儿和新生儿急性肠胃炎，主要症状是水样大便、发热、呕吐，每天可拉10余次，严重者甚至出现血水样便，极少数情况下也引起神经系统综合征。 病毒的生长多位于上皮 细胞 内，也可以感染 肝脏 、 肾 、 心脏 和 眼睛 ，在另外的一些细胞类型（例如 巨噬细胞 ）中也能生长。目前人类冠状病毒还没有合适的可作研究用的动物模型（人类疾病的动物模型（ animalmodelofhumandisease）是指各种医学科学研究中建立的具有人类疾病模拟表现的动物。动物疾病模型主要用于实验生理学、实验病理学和实验治疗学（包括新药筛选）研究），因此对冠状病？？鼻黏膜细胞，经器官培养才能分离得到。增殖病毒也要用上述材料，亦很困难。 冠状病毒的血清型和抗原变异性还不明确。冠状病毒可以发生重复感染，表明其存在有多种血清型（至少有 4种已知）并有抗原的变异，其免疫较困难，目前尚无特异的预防和治疗药物。 六、传播途径与预防措施 冠状病毒通过呼吸道分泌物排出体外，经口液、喷嚏、接触传染，并通过空气飞沫传播，感染高峰在秋冬和早春。病毒对热敏感， 紫外线 、来苏水、 0.1% 过氧乙酸 及 1%克辽林等都可在短时间内将病毒杀死。 对其预防有特异性预防，即针对性预防措施（疫苗，疫苗的研制是有可能的，但需要时间较长，解决病毒繁殖问题是其难题）和非特异性预防措施（即预防春季呼吸道传染疾病的措施，如保暖、洗手、通风、勿过度疲劳及勿接触病人，少去人多的公共场所等）。 七、亲缘关系 世界卫生组织 宣布，正式确认冠状病毒的一个变种是引起非典型肺炎的病原体。 科学家们说，变种冠状 病毒 与流感病毒有亲缘关系，但它非常独特，以前从未在人类身上发现，科学家将其命名为 SARS病毒 （SARS是非典学名的英文缩写）。1965年，医学专家用人胚气管培养方法，从普通 感冒 病人鼻涕液中分离出一株病毒，命名为 B814病毒。随后，Hamre等用人胚肾细胞分离到类似病毒，代表株命名为229E病毒。1967年，Mclntosh等用人胚气管培养从感冒病人中分离到一批病毒，其代表株是OC43株。1968年，Almeida等对这些病毒进行了形态学研究， 电子显微镜 观察发现，这些病毒的包膜上有形状类似日冕的棘突，故提出命名这类病毒为冠状病毒。 香港 卫生专家排除了它与甲型流感和乙型流感病毒有关的可能性，与 1997年出现的 H5N1 禽流感病毒也没有联系。国家曾于 1975年正式命名了冠状病毒科。据香港卫生官员说，非典型肺炎通常由病毒引起，例如流感病毒、 腺病毒 和其他呼吸道病毒。非典型肺炎也可能由生物体引起。冠状病毒感染在全世界非常普遍，人群中普遍冠状病毒抗体，成年人高于儿童。各国报道的人群抗体阳性率不同，我国人群以往冠状病毒抗体阳性率在 30%至60%，前苏联的抗体阳性率则在53%至97%。
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[转载]“腰椎间盘突出症”发现史
fqng1008 2019-11-29 07:24
背景 ：在 1932年之前，没有“腰椎间盘突出症”的概念，对于存在腰神经压迫并产生下肢神经症状的病例，被认为是发生于椎间隙的“骨软骨瘤”或“内生软骨瘤”。 1932年，Barr是美国波士顿Fenway医院的实习医生，就像5年前在齐鲁医院的我，每天早晨六点到病房抽血样，八点交班，八点半查房，九点之前进手术室…… Mixter是Barr的带教老师，同时也是麻省总医院的 神经外科 医生。 这一天，他们像往常一样进入手术室，为一名 “腰椎椎管内肿瘤”的患者实施了手术治疗，术后病理诊断为“内生软骨瘤”。但是，Barr不同于普通的实习医生，他提出将手术摘除的“内生软骨瘤”与正常椎间盘组织进行病理比较，Mixter同意了这一要求。 结果出乎他们的意料，病理结果显示两者结构完全相同。 他们继续对麻省总医院以往 20余类似病例所取病理组织进行了重新认定，结果发现当初所有被诊断为“内生软骨瘤”的病理组织其实均为椎间盘组织。 之后的事情应该是让所有医生都羡慕和向往的： 1934年，Mixter和Barr联合署名，在著名的医学杂志《新英格兰医学杂志》上发表题为《累及椎管的椎间盘破裂》的论文，以此为标志，开启了骨科的“椎间盘时代”。 又过了两年， Barr因其在“椎间盘突出症”的诊断上的突破性贡献，突格提升为副教授。 or Titf1） as a candidate suppressor of malignant progression. In this mouse model，Nkx2-1 negativity is pathognomonic of high-grade poorly differentiated tumours. Gain- and loss-of-function experiments in cells derived from metastatic and non-metastatic tumours demonstrated that Nkx2-1 controls tumour differentiation and limits metastatic potential in vivo. Interrogation of Nkx2-1-regulated genes，analysis of tumours at defined developmental stages， and functional complementation experiments indicate that Nkx2-1 constrains tumours in part by repressing the embryonically restricted chromatin regulator Hmga2. Whereas focal amplification of NKX2-1 in a fraction of human lung adenocarcinomas has focused attention on its oncogenic function，our data specifically link Nkx2-1 downregulation to loss of differentiation，enhanced tumour seeding ability and increased metastatic proclivity. Thus，the oncogenic and suppressive functions of Nkx2-1 in the same tumour type substantiate its role as a dual function lineage factor.neage factor.
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[转载]王联杰：筒箭毒的发现史
fqng1008 2019-9-30 11:16
麻醉界公认 ， 肌松药的广泛使用是继1846年发现乙醚后麻醉历史中的另一次重大突破。几个世纪以来 ， 在南美洲的印第安人中流传着这样一个传说：一个猎人在打猎的时候 ， 碰到了一只犰狳 ， 但是敏捷的犰狳钻进了山洞 ， 不出来了 ， 猎人就拿一根长棍子从洞口去捅 ， 结果洞底一些植物的根被扭断了 ， 其中一根碰到了猎人腿上的伤口——猎人死了。什么东西 ， 这么厉害？后来人们发现 ， 将这种植物根上的浆液涂到箭尖上 ， 就可以毒杀猎物 ， 于是 ， 箭毒诞生了。 筒箭毒碱是从南美洲的植物浸膏箭毒 (curarc)中提出的生物碱 ， 右旋体具药理活性。为非除极化型肌松药 ， 又称竞争型肌松药 (competitive muscular relaxants) ， 此类药物与运动神经终板膜上的 N2胆碱受体结合 ， 能竞争性地阻断 ACh的除极化作用 ， 使骨骼肌松弛。 最早使用筒箭毒的是南美洲人 ， 他们用蝎、毒蚁和某些植物蒸馏汁的混合物浸泡捕猎动物所需的弓箭 ， 经过这样处理的弓箭在射中动物后 ， 动物即刻麻痹死亡。浸泡弓箭的物质 ——马钱子（strychnine poisoning） ， 为马钱科植物马钱成熟后的干燥种子 ， 是人类最早使用的肌松剂 ， 因其有毒且附于箭上故称为箭毒。 查尔斯 ·沃顿 查尔斯 · 沃顿 查尔斯 ·沃顿于1782年6月3日出生于英格兰北部的韦克菲尔德附近的沃尔顿大厅 ， 是一位第十九世纪的著名的探险家、博物学家和动物标本学家。 当他 9岁时被送到天主教寄宿学校时 ， 他已经是一个热衷于爬树和鸟巢的人。 14岁时 ， 查尔斯 ·沃顿被送到兰开夏郡新成立的天主教学校Stonyhurst学院。1804年 ， 22岁的查尔斯·沃顿离开了英格兰 ， 去了 Demerara（现在的圭亚那）管理家族庄园。然而在1812年 ， 他放弃了庄园 ， 开始了他在南美的四次流浪中的第一次。 “收集大量最强的瓦鲁利毒药 ， 并到达葡萄牙圭亚那的内陆边境要塞。 ”成为他最主要的目标。最终他成功了 ， 尽管他在返回后患上了疟疾。这次探险在他的《南美漫游记》得到了描述（第一次出版于 1825年）。 沃顿于 1816年 ， 1820年和1824年再次离开英国前往南美 ， 在那里他收集了许多鸟类和动物的皮毛。他把皮毛带回英国 ， 成为一名标本专家 ， 他所制作的标本比同时代要有更好的效果。 沃顿最经久不衰的成就是他早期在野生动物保护方面树立的榜样。从 1821年到1826年 ， 他在沃尔顿大厅周围用 9英尺高的墙包围了260英亩区域为野生鸟类提供了树木、灌木丛和建筑 ， 从而建立了一个野生动物保护区。这就是为什么沃顿被称为英国鸟类保护之父的原因。沃特说： “雨林已经教他怜悯 ， 他反对大规模的狩猎 ”。 查尔斯 ·沃顿的一生致力于自然。1865年5月查尔斯·沃顿去世被葬在了沃顿大厅。 吹箭筒与吹箭 查尔斯 ·沃顿在医学历史中也有浓墨重彩的一笔 ， 就是他在肌松剂筒箭毒的发现中起到了最大的推进作用。 箭的历史已有上千年了 ， 直至现在的亚玛逊河流域及中南美洲热带雨林里面 ， 一些原始部落的土著猎人仍还在使用吹箭筒猎杀小动物。箭上的毒药会让肌肉松弛 ， 一旦控制呼吸的肌肉被放松便会致命 ， 在数秒内杀死小型的动物 ， 大一点的动物则需要几分钟。 就在查尔斯 ·沃顿四次漂泊中的第一次 ， 他目睹了筒箭毒的效果并观察记录了它是如何制造 ， 还用它进行了各种实验。他较为详细地描述了印第安人如何用吹管射出箭来杀死 300英尺外鸟类和小动物。查尔斯·沃顿还带回了一整套吹筒箭（箭筒 ， 箭矢 ， 箭头）现在还在在维克菲尔德博物馆展出。这些箭尖上涂有的灰色物质 ， 被利兹大学证实其中含有右旋筒箭毒碱。 影视作品《启示录》玛雅猎人就地取材制作吹箭偷袭玛雅武士 查尔斯·沃顿还带回了一整套吹筒箭 来自皇家学会会长的挑战 什么刺激了沃顿对筒箭毒的兴趣还不是完全清楚。虽然以前的探险家 ， 包括著名的冯 ·洪博特、拉孔丹明和班克罗夫特 ， 都知道这种毒素。但刺激沃顿探险的原因 ， 在他 1839年写给诺丁汉市长的一封信中得到了揭示。信中提到了许多年前 ， 可能是 1800年 ， 他与皇家学会会长约瑟夫班克斯爵士 （ SirJosephBanks ） 举行了一次会议。 沃顿在信中写道：晚饭后 ， 谈话转到了外国的地方 ， 我告诉他关于印第安人的毒药 ， 以及他们是如何在追逐猎物中使用这种毒药。 “我的年轻朋友。”约瑟夫爵士说 ， “我相信 ， 你相信你刚才讲的话 ， 但我告诉你 ， 我也是冒险者 ， 对这种毒药的性质所作的所有调查使我相信 ， 这种东西杀死人类和牛等较大的动物是不够的 ……。除非亲眼看到它对人类或牛的致命影响 ， 我们才不再怀疑它的致命毒。 ” 勇闯圭亚那 沃顿第一次接受挑战的机会出现在 1812年 ， 当时他放弃了家族地产的管理 ， 开始了他的第一次探险。 1813 ， 沃顿在写给斯托尼赫斯特学院查尔斯 ·赖特 （ Charles Wright ） 牧师的一封信中 （ Stonyhurst学院档案馆 ） 写道： “ ...... 我于 4月26日 （ 1812年 ） 离开了 Stabroek镇(现为乔治敦)……在独木舟上 ， 与六个土著人共走了约 400英里 ， 然后穿越陆路到了埃斯塞西博 ， 我从那里经过了阿普拉河。我从这条河的河岸走了七天 ， 从陆地、沼泽、森林到山上。然后我进入了皮拉拉河 ， 从那里进入了塔卡顿 ， 从那座塔孔到了马昂河 ， 从那里到了布兰科 ， 我在那里找到了圣约阿希姆堡。由于周期性的降雨和酷热的间隔 ， 我做了艰苦的工作。我收集了相当数量的著名植物与毒药 ， 并在牛的 960磅体重上试了一试。我不知道它如此强大和致命。我有幸看到它在牛身上的所有表现 ， 看到牛的死亡 ……。” Letter from Charles Waterton to the Mayor of Nottingham ， From British Museum of Natural History. 有趣的实验 沃顿随后就测试了所得到的毒药。他用毒药箭射中了一直中型犬的大腿。在 3-4分钟内 ， 狗开始蹒跚地躺下 .可怜的狗狗惨叫了一声随后声音逐渐低落 ， 在身体不能动了之后 ， 狗的心脏又跳动了几分钟。随后狗死了。 由约瑟夫给沃特顿的挑战是要证明它对大型动物有效。沃特顿描述了在一只体重 900~1000磅 （ 400-450公斤 ） 的公牛上进行的实验。他一共用了三支毒箭。沃顿表示说箭毒在 4分钟内就发挥了效果。这头牛开始顽强的站立着尽量保持不动。直到14分钟后 ， 公牛摇摇晃晃地倒下 ， 呼吸停止后心脏继续跳动 ， 25分钟后真正的死亡了。沃顿说“他的肉在晚餐时是甜的和可口的！” 沃特顿将这个实验与一只成年家禽的实验进行了对比。他描述了他在一只家禽上进行的实验： “第3分钟后 ， 它已经坐倒下了 ， 摇头晃脑 ， 就像一个疲惫的睁不开眼的旅人 ， 在努力保持姿势。第四分钟引起了痉挛 ， 生命在第 5分钟逝去了。” 沃顿认为 ， 牛的死亡时间更长 ， 因为要考虑到它的体重 ， 它中的毒相对于家禽少。因此 ， 他认识到毒素的影响同剂量 /体重有关 ， 而不是他对大型动物不起作用的。 南美印安第人的用于盛装熬炼管箭毒的陶罐。管箭毒是由一些植物根部、树皮、茎干以及一些热带树木和蔓藤叶子制成 ， 也有。制作这毒物时 ， 需要在这陶罐中蒸煮熬炼几小时 ， 而后倒掉上层水分 ， 罐中剩余物逐渐变稠 ， 最后熬成浆糊状管箭毒 。 解救之谜 沃顿想知道这种麻痹的毒药是否有解药。印第安人说把甘蔗汁或朗姆酒倒入动物的喉咙 ， 或将受伤的动物浸入水。他多次尝试这些补救办法 ， 但都完全失败了。 沃顿 1813年春天回到英国。1814 ， 本杰明 ·布罗迪爵士和他本人在伦敦进行了一项实验 ， 由兽医学院的塞维尔教授协助 ， 使用沃顿提供的箭毒：证实动物在注射箭毒后进行持续人工通气可以存活。 对于这一著名的实验 ， 记载在沃顿提的《南美漫游记》中： “一只母驴中了毒 ， 显然在 10分钟内就“死了”。接着 ， 它的气管被切开 ， 肺部用风箱通气。流失的生命又回来了。驴子抬起头 ， 环顾四周 ， 但通气系统断开了了 ， 她又一次地深深的垂下了头。人工通气被立即恢复 ， 不间断地持续了两个小时。这使驴免于中毒死亡。母驴站起来四处走动 ， 似乎既不激动 ， 也不痛苦 ……”善良伯爵可怜母驴 ， 把她从伦敦送到了威克菲尔德附近的沃尔顿大厅 ， 还给它起了个瓦拉利娅瓦鲁里亚的名字。 这本书后来版本中的一个注脚写道： “可怜的瓦拉利娅瓦鲁里亚在1839年2月15日星期六呼吸了最后一口气 ， 她在手术后活了将近二十五年。 1839 ， 沃特顿应邀到距离沃尔顿大厅 40英里的诺丁汉 ， 希望可以用来控制一患有恐水症（狂犬病）的警察的抽搐。但当他到达时 ， 警察已经死了。沃顿后来又在诺丁汉著名的医生西布森的帮助下 ， 他在两匹驴上重复了实验 ， 以证明在患上狂犬病和破伤风的情况下使用箭毒是安全的。沃顿相信 ， 它的 “镇静和麻醉性质”将使死亡平静 ， 没有痛苦。 后续的故事 Bernard在1857年阐明了箭毒对神经肌肉传导的阻滞作用。他将青蛙的后肢勒紧 ， 阻断其血液供应 ， 然后将箭毒注入青蛙体内 ， 观察到青蛙全身肌肉已经麻痹；针刺青蛙的前肢皮肤 ， 前肢肌肉出现麻痹 ， 不能够收缩 ， 但后肢能够产生刺激后的收缩反应 ， 此时直接刺激前肢的肌肉 ， 前肢的肌肉仍然能够收缩。因此他得出结论：刺激麻痹肢体的神经能够引起非麻痹肢体的运动 ， 表明箭毒并不影响感觉神经系统。直接刺激麻痹肢体的肌肉能够引起该肌肉的收缩 ， 说明箭毒并不是直接作用于肌肉。 Bernard揭示了箭毒作用的可怕结果：即箭毒中毒者神志清醒而不能运动 ， 一个不动的身躯静静地死去 ， 而牺牲者始终具有意识 ， 情感和智力一直存在 ， 死亡者经历了最可怕和最可悲的死亡过程。但是 ， Bernard没能够正确说明他所观察到的现象的精确机制 ， 他认为箭毒的作用部位是在脊髓或脊髓的运动神经根 最终是他的学生 Vulpian提出箭毒作用部位是神经肌肉接合部的运动终板。 1934年 ， Dale HH和Feldberg W证实了在神经肌肉传导中运动神经释放的乙酰胆碱引起肌肉收缩。两年后 ， Dale HH和Bacq ZM等人明确了箭毒能够阻断运动神经释放乙酰胆碱的作用 ， 导致肌肉麻痹。 1942年1月23日 ， 哈罗德 ·格里菲斯和埃尼德·约翰逊将筒箭毒引入临床麻醉。从那时起 ， 许多神经肌肉阻滞药物已经在实验室合成 ， 但是今天临床使用的右旋筒箭毒碱仍然是印第安人在秘鲁中部巴西中部靠近亚马逊河和奥里诺科河源头的荒野中制备的 ， 由古拉雷树脂中提取出来的 ， 就像沃顿时代那样。它由骡子运送到丛林中的一个简易机场 ， 然后送到制造商那里进行存储 ， 分离和净化。
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[转载]惯性的历史
fqng1008 2019-5-21 21:15
文艺复兴之前，在西方哲学里最被广泛接受的运动理论是建立于大约 335 BC至322 BC的亚里斯多德的学说。亚里斯多德表明，假设没有“暴力”（violent force）施加，所有（在地球上的）物体最终都会停止运动，静止于其自然位置，但只要有暴力促使物体运动，物体会持续其运动状态。当抛物体被抛掷出去时，抛掷者的暴力转移到抛物体周围的空气，使这些空气流动，成为新的推动者，继续不停地促使抛物体移动。 在之后大约两千年内，亚里斯多德的运动概念广泛地被接受，只有几位著名哲学家对这概念提出质疑。例如，在第 6世纪，约翰·斐劳波诺斯严厉批评亚里斯多德关于物体运动的不一致理论：亚里斯多德认为真空不可能存在，因为，在真空里，没有任何介质促使物体移动，但是，他又表示，介质的阻力与其密度成正比：假设空气的密度是水的一半，则物体通过同样路径所用掉的时间，在空气中是在水中的一半，那么，物体通过真空所用掉得时间应该更少。 斐劳波诺斯主张，介质只能阻碍抛物体的运动，不能促使抛物体移动；在真空里，没有任何介质，抛物体反而比较容易移动。斐劳波诺斯建议，促成抛物体持续运动的因素与周围介质无关，而是在运动刚开始时，加诸于抛物体的某种性质，这性质逐渐在运动时消耗殆尽。虽然这建议与当今惯性概念仍有所差异，至少它已朝着正确方向跨出基要的脚步。 但是，在那时期与之后很多年，他的想法没有得到重视，很多亚里斯多德派学者都给予强烈反对，包括汤玛斯 ·阿奎那（约1225年－1274年）和艾尔伯图斯·麦格努斯（约1200年－1280年）在内。只有奥卡姆的威廉（约1288年－1348年）反对亚里斯多德物理学。他质疑亚里斯多德所提到的运动的“推动者”到底在哪里？虽然他否定亚里斯多德公理的正确性，认为抛物体的运动不需要随时随地都有推动者伴随。但是，他也没能给出任何替代答案。 在第 14世纪，法国哲学家让·布里丹提出冲力说。他称呼促使物体运动的性质为冲力，这冲力是由推动者传送给物体，促使物体运动。他否定了冲力会自己消耗殆尽的想法。布里丹认为永存不朽的冲力是被空气阻力或磨擦力等等逐渐抵销，只要冲力大于阻力或磨擦力等等，物体就会继续移动。布里丹的冲力与物体密度和体积成正比；速度越大，冲力也越大；物体内部的物质越多，就能够接受越多的冲力。 从日常观察中，布里丹想出许多反例来反驳亚里斯多德的理论：假设一个陀螺或磨石绕着固定轴旋转，请问空气怎样在这些物体的后面推动旋转？铸模，将这铸模包在旋转物外面，不让在旋转物与铸模之间有任何空隙。这样，在旋转物与铸模之间，不会存在任何空气，请问空气怎样推动旋转？设想一艘拖船拖曳著另一艘船，航行于风平浪静的静止大海。然后，将拖绳切断，则因为海水阻力与空气阻力，被拖的船会慢慢的停止航行。在这时候，站在甲板上、面向船前方的海员会感觉到空气对着脸面吹拂，从船前方吹向船后方，试图减慢船的航行；他不会感觉到空气对着后背吹拂，从船后方吹向船前方，试图推动船的航行。 思考石头与羽毛这两种物质，空气应该比较容易推动羽毛。但是，为什么用同样的力分别将石头与羽毛抛射出去，石头移动的距离比羽毛远了很多？ 尽管与惯性的现代概念很相似，布里丹只把自己的理论视为亚里斯多德基本哲学的微小修正，坚持许多其他亚里斯多德派的观念，例如，他认为运动状态与静止状态是两种不同的状态。布里丹又主张，冲力不但适用于直线运动，也适用于圆周运动，促使物体（例如，星体）呈圆周运动。 萨克森得阿尔伯特是布里丹的学生。他将布里丹的学说广传至意大利与中欧。在牛津大学墨顿学院的思想家赫特斯柏立得威廉最先表述出平均速率定理：在同样时间间隔内，假若等速度物体的速度是等加速度物体的最初速度和最终速度的总和的一半，则此二物体移动的距离相等。这定理是 自由落体定律 的基础。早在 伽利略 ·伽利莱 之前，他们就已做实验证实了这定理。 尼克尔 ·奥里斯姆又将他们的研究结果加以发挥，他创立了用曲线图来解释运动定律的方法，并且用几何方法证明平均速度定理。奥里斯姆于1377年发表的著作 《天地通论》 提出，当自由落体在加速时，其重量并没有增加，而是冲力增加。假设，挖掘一条直线隧道，从地球表面的 A点，穿过地心，挖掘到地球表面的B点，然后将一个重物落入这隧道，则它会从A点，经过地心，移动到B点，就好像单摆从一边摇摆到另外一边。但是，从地心到B点的路途中，它是呈升起状态，而重量只能造成物体掉落，因此冲力与重量不同。 这些研究发展逐渐地侵蚀了学者们对于亚里斯多德物理学的信心。在伽利略发表惯性原理之前不久，于 1585年，意大利物理学者乔望尼·本尼得棣将越加成熟的冲力说限制为只能适用于直线运动：本尼得棣特别举出甩石机弦的例子，当旋转甩石机弦时，其皮袋内的石头，由于被其皮绳约束，原本的直线运动被迫变为圆周运动；但若将石头扔出，脱离皮绳的约束，则石头会呈直线运动，而其直线轨迹会正切圆周于扔出点。惯性原理是伽利略在1632年出版的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》书中发表的，它是作为捍卫日心说的基本论点而提出来的。 根据 亚里士多德 的物理学，保持物体以匀速运动的是力的持久作用。但是伽利略的实验结果证明物体在引力的持久影响下并不以匀速运动，而是相反地每次经过一定时间之后，在速度上就有所增加。物体在任何一点上都继续保有其速度并且被引力加剧。如果引力能够截断，物体将仍旧以它在那一点上所获得的速度继续运动下去。伽利略在金属球在斜面滚动的实验中观察到，金属球以匀速继续滚过一片光滑的平桌面。从以上这些观察结果就得到了惯性原理。这个原理阐明物体只要不受到外力的作用，就会保持其原来的静止状态或匀速运动状态不变。 他主张，施加外力改变的是物体的速度而不是位置；维持物体速度不变，不需要任何外力。为了证实他的主张，伽利略做了一个思想实验。如右图所示，让静止的小球从点 A滚下斜面AB，滚到最底端后，小球又会滚上斜面BC，假设两块斜面都非常的平滑、摩擦系数极小，而且空气阻力微弱，以至于可以忽略不计，则小球会滚到与点A同高度的点C；假设斜面是BD、BE或BF，小球也同样地会滚到与点A同高度的位置。只不过斜面越长，往上滚的时候，单位时间内速度的减少量会变得越小。假设斜面逐渐延长，最后变成水平面BH，则基于“连续性原则”该小球“本应当”回到与点A同高度的位置，然而由于事实上BH是水平的，小球永远不可能滚到先前的高度，而速度的减少量将变成0，因此小球会不停地呈 匀速直线运动 。伽利略总结，假若不碰到任何阻碍，那么运动中的物体会持续地做 匀速直线运动 。他将此称为惯性定律。 这理论刚被提出时并不被其他学者接受，因为当时大多数学者不了解摩擦力与空气阻力的本质，不过伽利略的实验以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，更深刻地反应了自然规律。 值得注意的是，后来，伽利略从惯性定律推论，假若没有任何外在参考比较，则绝对无法分辨物体是静止不动还是移动。这观察后来成为爱因斯坦发展 狭义相对论 的基础。 伽利略的惯性原理是近代科学的起点，它摧毁了反对哥白尼的所谓缺乏地球运动的直接证据的借口。而被现代社会所普遍认知的惯性原理，来自于牛顿的 《自然哲学的数学原理》 （ Mathematical Principles of Natural Philosophy, 1687），定义如下 （ 惯性定律就是 牛顿第一定律 ） ： 一切物体都将一直处于静止或者 匀速直线运动 状态，直到出现施加其上的力改变它的运动状态为止。 写出 牛顿第一定律 后，牛顿开始描述他所观察到的各种物体的自然运动。像飞箭、飞石一类的抛体，假若不被空气的阻力抗拒，不被引力吸引坠落，它们会速度不变地持续运动。像陀螺一类的旋转体，假若不受到地面的摩擦力损耗，它们会永久不息地旋转。像行星、彗星一类的星体，在阻力较小的太空中移动，会更长久地维持它们的运动轨道。在这里，牛顿并没有提到 牛顿第一定律 与惯性参考系之间的关系，他所专注的问题是，为什么在一般观察中，运动中的物体最终会停止运动？ 他认为原因是有空气阻力、地面摩擦力等等作用于物体。假若这些力不存在，则运动中的物体会永远不停的做匀速运动。这想法是很重要的突破，需要极为仔细的洞察力与丰富的想像力才能达成。 牛顿的惯性原理是经典物理学的基础之一，并且对惯性原理的理解也随着现代物理学的发展而出现了改变。牛顿说： “我只是站在巨人的肩膀上！” 对于惯性认识的一个重要进展是惯性与能量的关系。 阿尔伯特 ·爱因斯坦 于 1905年在论文 《论动体的电动力学》 里提出的 狭义相对论 ，这是一个崭新的物理理论，是建立于伽利略与牛顿研究出来的惯性与惯性参考系。它统一了力学理论和电磁学理论，带来了时空观的根本变革。爱因斯坦随后证明质能关系， E=mc2，一定的质量对应于一定的能量，反之一定的能量对应一定的质量。 在这里，能量包括了能量的各种形式，突破了上面把某一种形式的能量与惯性联系起来的认识。这样，惯性是能量的属性，能量具有惯性（质量），任何惯性质量都应归因于能量。作为物理学基本概念和物质的量的质量概念退居次要的地位，如今在近代物理中能量、动量等概念要比质量、力等概念要重要得多。 尽管这划时代的理论实际地改变了许多牛顿概念，像质量、能量、距离，那时后，爱因斯坦的惯性概念与牛顿的原本概念丝毫没有任何差异。实际而言，整个理论是建立于牛顿的惯性定义。但这也使得 狭义相对论 的相对性原理只能应用于惯性参考系。在这种参考系里，不受外力的物体，必定保持其静止或匀速直线运动状态。 为了处理这局限，爱因斯坦于 1916年发表论文《广义相对论的基础》提出广义相对论。这理论能够应用于非惯性参考系。但是，为了达到这目的，爱因斯坦发觉，他必需使用到弯曲时空的新概念，而不是传统的牛顿力的概念，来重新定义几个基础概念（例如引力）。 因为这重新定义，爱因斯坦还以测地误差重新定义了惯性的概念，这又引起一些微妙但重要的结果。根据广义相对论，当处理大尺寸问题时，不能使用与倚赖传统牛顿惯性。幸运地，对于足够小的时空区域，狭义相对论仍旧适用，惯性的内涵与工作仍旧与经典模型相同。 狭义相对论的另一个深奥的结果是，能量与质量不是互不相干的物理属性，而是可互相转换的。这崭新关系也给予惯性概念新的内涵。狭义相对论的逻辑结果是，假若质量遵守惯性原理，则能量必也遵守惯性原理。对于很多状况，这理论大大地拓宽了惯性的定义，能够应用于物质与能量。 能量具有惯性拓宽了对于惯性的认识，也拓宽了对于能量的认识。它带来的重大实用价值就是核能的释放。在裂变反应中，裂变产物的静质量小于裂变前物质的静质量，质量亏损释放出大量裂变能；在聚变反应中，聚变产物的净质量小于聚变前物质的净质量，质量亏损释放出大量的聚变能。它也使得人们很好地认识许多物理现象，包括涉及物质的全部质量与能量转化的正反粒子对的产生和湮没过程。 我们知道，惯性质量是物体惯性的量度，反映物体对加速度的阻抗，而引力质量是物体引力属性的量度，反映物体产生和承受引力的能力。它们显然是物质的两种完全不同的属性，描述物质两种不同性质的量是否严格相等是一个问题，惯性质量和引力质量相等是一条严格的定律。原来牛顿力学中无法说明的惯性质量与引力质量相等不再是游离于物理学之外的一个普遍事实，而是成为意义得大的广义相对论的基石。爱因斯坦找到了这块基石，并由此发展了广义相对论，这实在是爱因斯坦独具慧眼、超群绝伦的伟大贡献。惯性这个问题已经成为困扰现代物理学者的难题，虽然拥有伟人牛顿经典理论。但在科技时代出现许许多多的现象用以前的理论是无法解释的。使用曾经的经典无法解释的。也是现代物理的奠基人爱因斯坦留个我们后人的问题。爱因斯坦无法解释惯性，所以无奈的把相对论分成广义的和狭义的。他的人生一直被这个问题困扰还是没有答案。
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[转载]化学原子的发现史
热度 1 fqng1008 2019-4-17 17:38
原子：早期历史 关于物质是由离散单元组成且能够被任意分割的概念流传了上千年，但这些想法只是基于抽象的、哲学的推理，而非实验和实证观察。随着时间的推移以及文化及学派的转变，哲学上原子的性质也有着很大的改变，而这种改变往往还带有一些精神因素。尽管如此，对于原子的基本概念在数千年后仍然被化学家们采用，因为它能够很简洁地阐述一些化学界的新发现。 现存最早关于原子的概念阐述可以追溯到公元前6世纪的古印度。正理派和胜论派发展了一种完备的理论来描述原子是如何组成更加复杂的物体（首先成对，然后三对再结合）。西方的文献则要晚一个世纪，是由留基伯提出，他的学生德谟克利特总结了他的观点。大约在公元前450年，德谟克利特创造了原子这个词语，意思就是不可切割。尽管印度和希腊的原子观仅仅是基于哲学上的理解，但现代科学界仍然沿用了由德谟克利特所创造的名称 。前4世纪左右，中国哲学家墨翟在其著作《墨经》中也独立提出了物质有限可分的概念，并将最小的可分单位称之为“端”。 近代史 1661 年，自然哲学家罗伯特·波义耳出版了《怀疑的化学家》（The Sceptical Chemist）一书，他认为物质是由不同的“微粒”或原子自由组合构成的，而并不是由诸如气、土、火、水等基本元素构成 。恩格斯认为，波义耳是最早把化学确立为科学的化学家 。 1789 年，法国贵族，拉瓦锡定义了原子一词，从此，原子就用来表示化学变化中的最小的单位。 1803 年，英语教师及自然哲学家约翰·道尔顿（John Dalton） 在《化学哲学新体系》中， 用原子的概念解释了为什么不同元素总是呈整数倍反应，即倍比定律（law of multiple proportions）；也解释了为什么某些气体比另外一些更容易溶于水。他提出每一种元素只包含唯一一种原子，而这些原子相互结合起来就形成了化合物 。 1827 年，英国植物学家罗伯特·布朗（Botanist Robert Brown）在使用显微镜观察水面上灰尘的时候，发现它们进行着不规则运动，进一步证明了微粒学说。后来，这一现象被称为为布朗运动。 1877 年，德绍尔克思（J. Desaulx）提布朗运动是由于水分子的热运动而导致的。 1897 年，在关于阴极射线的工作中，物理学家约瑟夫·汤姆生（J.J.Thomsom）发现了电子以及它的亚原子特性，粉碎了一直以来认为原子不可再分的设想。汤姆生认为电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。这也叫做葡萄干布丁模型 。 1909 年，在物理学家欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）的指导下，菲利普·伦纳德（P.E.A.Lenard ）用氦离子轰击金箔。发现有很小一部分离子的偏转角度远远大于使用汤姆生假设所预测值。卢瑟福根据这个金铂实验的结果指出：原子中大部分质量和正电荷都集中在位于原子中心的原子核当中，电子则像行星围绕太阳一样围绕着原子核。带正电的氦离子在穿越原子核附近时，就会被大角度的反射 。这就是原子核的核式结构。 1913 年，在进行有关对放射性衰变产物的实验中，放射化学家弗雷德里克·索迪（Frederick Soddy）发现对于元素周期表中的每个位置，往往存在不只一种质量数的原子 。玛格丽特·陶德创造了同位素一词，来表示同一种元素中不同种类的原子。在进行关于离子气体的研究过程中，汤姆生发明了一种新技术，可以用来分离不同的同位素，最终导致了稳定同位素的发现 ；同年，物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）重新省视了卢瑟福的模型，并将其与普朗克及爱因斯坦的量子化思想联系起来，他认为电子应该位于原子内确定的轨道之中，并且能够在不同轨道之间跃迁，而不是像先前认为那样可以自由的向内或向外移动。电子在这些固定轨道间跃迁时，必须吸收或者释放特定的能量。这种电子跃迁的理论能够很好的解释氢原子光谱中存在的固定位置的线条 ，并将普朗克常数与氢原子光谱的里德伯常量取得了联系。 1916 年，德国化学家柯塞尔（Kossel）在考察大量事实后得出结论：任何元素的原子都要使最外层满足8电子稳定结构 。 1919 年，物理学家卢瑟福在α粒子轰击氮原子的实验中发现质子 。弗朗西斯·威廉·阿斯顿（Francis William Aston）使用质谱证实了同位素有着不同的质量，并且同位素间的质量差都为一个整数，这被称为整数规则。 1923 年，美国化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯（G.N.Lewis）发展了柯赛尔的理论，提出共价键的电子对理论 。路易斯假设：在分子中来自于一个原子的一个电子与另一个原子的一个电子以“电子对”的形式形成原子间的化学键。这在当时是一个有悖于正统理论的假设，因为库仑定律表明，两个电子间是相互排斥的，但路易斯这种设想很快就为化学界所接受，并导致原子间电子自旋相反假设的提出 。 1926 年，薛定谔（Erwin Schrödinger）使用路易斯·德布罗意（Louis de Broglie）于1924年提出的波粒二象性的假说，建立了一个原子的数学模型，用来将电子描述为一个三维波形。但是在数学上不能够同时得到位置和动量的精确值， 1926 年，沃纳·海森堡（Werner Heisenberg）提出了著名的测不准原理。这个概念描述的是，对于测量的某个位置，只能得到一个不确定的动量范围，反之亦然。尽管这个模型很难想像，但它能够解释一些以前观测到却不能解释的原子的性质，例如比氢更大的原子的谱线。因此，人们不再使用玻尔的原子模型，而是将原子轨道视为电子高概率出现的区域（电子云） 。 1930 年，科学家发现，α射线轰击铍-9时，会产生一种电中性，拥有极强穿透力的射线，最初，这被认为是γ射线；1932年，约里奥·居里夫妇发现，这种射线能从石蜡中打出质子；同年，卢瑟福的学生詹姆斯·查得威克（James Chadwick）认定这就是中子 ，而同位素则被重新定义为有着相同质子数与不同中子数的元素。 1950s ，随着粒子加速器及粒子探测器的发展，科学家们可以研究高能粒子间的碰撞。他们发现中子和质子是强子的一种，又更小的夸克微粒构成。核物理的标准模型也随之发展，能够成功的在亚原子水平解释整个原子核以及亚原子粒子之间的相互作用。 1985 年，朱棣文及其同事在贝尔实验室开发了一种新技术，能够使用激光来冷却原子。威廉·丹尼尔·菲利普斯团队设法将纳原子置于一个磁阱中。这两个技术加上由克洛德·科昂-唐努德日团队基于多普勒效应开发的一种方法，可以将少量的原子冷却至微开尔文的温度范围，这样就可以对原子进行很高精度的研究，为玻色-爱因斯坦凝聚的发现奠定了基础 。 历史上，因为单个原子过于微小，被认为不能够进行科学研究。最近，科学家已经成功使用一单个金属原子与一个有机配体连接形成一个单电子晶体管。 在一些实验中，通过激光冷却的方法将原子减速并捕获，这些实验能够带来对于物质更好的理解。 附1：原子结构理论模型发展史 道尔顿的原子模型 英国自然科学家约翰·道尔顿将古希腊思辨的原子论改造成定量的化学理论，提出了世界上第一个原子的理论模型。他的理论主要有以下三点 ：①所有物质都是由非常微小的、不可再分的物质微粒即原子组成；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同，不同元素的原子，主要表现为质量的不同；③原子是微小的、不可再分的实心球体；④原子是参加化学变化的最小单位，在化学反应中，原子仅仅是重新排列，而不会被创造或者消失。 虽然，经过后人证实，这是一个失败的理论模型，但道尔顿第一次将原子从哲学带入化学研究中，明确了今后化学家们努力的方向，化学真正从古老的炼金术中摆脱出来，道尔顿也因此被后人誉为“近代化学之父”。 葡萄干布丁模型 葡萄干布丁模型由汤姆生提出，是第一个存在着亚原子结构的原子模型。 汤姆生在发现电子的基础上提出了原子的葡萄干布丁模型，汤姆生认为 ：①正电荷像流体一样均匀分布在原子中，电子就像葡萄干一样散布在正电荷中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消；②在受到激发时，电子会离开原子，产生阴极射线。 汤姆生的学生卢瑟福完成的α粒子轰击金箔实验（散射实验），否认了葡萄干布丁模型的正确性。 土星模型 在汤姆生提出葡萄干布丁模型同年，日本科学家提出了土星模型，认为电子并不是均匀分布，而是集中分布在原子核外围的一个固定轨道上 。 行星模型 行星模型由卢瑟福在提出，以经典电磁学为理论基础，主要内容有 ：①原子的大部分体积是空的；②在原子的中心有一个体积很小、密度极大的原子核；③原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进行高速的绕核运动。 随着科学的进步，氢原子线状光谱的事实表明行星模型是不正确的。 玻尔的原子模型 为了解释氢原子线状光谱这一事实，卢瑟福的学生玻尔接受了普朗克的量子论和爱因斯坦的光子概念在行星模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。玻尔原子结构模型的基本观点是 ： （1）原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道（orbit）上绕原子核运动，不辐射能量。 （2）在不同轨道上运动的电子具有不同的能量（E），且能量是量子化的，轨道能量值依n（1，2，3，...）的增大而升高，n称为量子数。而不同的轨道则分别被命名为K（n=1）、L（n=2）、N（n=3）、O（n=4）、P（n=5）。 （3）当且仅当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来，就形成了光谱。 玻尔的原子模型很好的解释了氢原子的线状光谱，但对于更加复杂的光谱现象却无能为力。 现代量子力学模型 物理学家德布罗意、薛定谔和海森堡等人，经过13年的艰苦论证，在现代量子力学模型在玻尔原子模型的基础上很好地解释了许多复杂的光谱现象，其核心是波动力学。在玻尔原子模型里，轨道只有一个量子数（主量子数），现代量子力学模型则引入了更多的量子数（quantum number） 。 （1）主量子数（principal quantum number），主量子数决定不同的电子层，命名为K、L、M、N、O、P、Q （2）角量子数（angular quantum number），角量子数决定不同的能级，符号“l”共n个值（1，2，3，...n-1），符号用s、p、d、f，表示对多电子原子来说，电子的运动状态与l有关。 （3）磁量子数（magnetic quantum number）磁量子数决定不同能级的轨道，符号“m”（见下文“磁矩”）。仅在外加磁场时有用。“n”“l”“m”三个量确定一个原子的运动状态。 （4）自旋磁量子数（spin m.q.n.）处于同一轨道的电子有两种自旋，即“↑↓”目前，自旋现象的实质还在探讨当中。 附2：分子概述 分子结构，或称分子立体结构、分子形状、分子几何，建立在光谱学数据之上，用以描述分子中原子的三维排列方式。分子结构在很大程度上影响了化学物质的反应性、极性、相态、颜色、磁性和生物活性。 分子结构最好在接近绝对零度的温度下测定，因为随着温度升高，分子转动也增加。量子力学和半实验的分子模拟计算可以得出分子形状，固态分子的结构也可通过X射线晶体学测定。体积较大的分子通常以多个稳定的构象存在，势能面中这些构象之间的能垒较高。 分子结构涉及 原子在空间中的位置，与键结的化学键种类有关，包括键长、键角以及相邻三个键之间的二面角。 原子在分子中的成键情形与空间排列。分子结构对物质的物理与化学性质有决定性的关系。最简单的分子是氢分子，1克氢包含1023个以上的氢分子。水分子中2个氢原子都连接到一个中心氧原子上，所成键角是104.5°。分子中原子的空间关系不是固定的，除了分子本身在气体和液体中的平动外，分子结构中的各部分也都处于连续的运动中。因此分子结构与温度有关。分子所处的状态（固态、液态、气态、溶解在溶液中或吸附在表面上）不同，分子的精确尺寸也不同。 因尚无真正适用的分子结构理论，复杂分子的细致结构不能预言，只能从实验测得。量子力学认为，原子中的轨道电子具有波动性，用数学方法处理电子驻波（原子轨道）就能确定原子间或原子团间键的形成方式。原子中的电子轨道在空间重叠愈多，形成的键愈稳定。量子力学方法是建立在实验数据和近似的数学运算（由高速电子计算机进行运算）相结合的基础上的，对简单的体系才是精确的，例如对水分子形状的预言。另一种理论是把分子看成一个静电平衡体系：电子和原子核的引力倾向于最大，电子间的斥力倾向于最小，各原子核和相邻原子中电子的引力也是很重要的。为了使负电中心的斥力减至最小，体系尽可能对称的排列，所以当体系有2个电子对时，它们呈线型排列（180°）；有3个电子对时呈三角平面排列，键角120°。 分子的键有三种极限类型，即 离子键、共价键和金属键。定位于2个原子之间的键称为定域键。由多个原子的共有电子形成的多中心键称为离域键。此外还有过渡类型的键：键电子偏向一方的共价键称为极性键，由一方提供成键电子的键称为配位键。通过这些类型的键把原子按一定的空间排列结合成分子，形成分子的构型和构象。例如碳是共享电子对键（共价键）的基本参加者，碳和氢2 种元素的原子可形成烃类化合物，正四面体构的CH4是其中最简单的烃，还可形成环状化合物，例如环己烷；硅和氧是矿物质的基本元素，云母和石英都含有硅氧单元 。金属原子被夹在烃环平面中间构成夹心化合物。蛋白质的基本成分是一端接碱性基，一端接酸性基的二官能分子α-氨基酸。化学组成和分子量相同但分子结构不同的物质互称为异构体。当2 种异构体其他性质相同，只是旋光方向相反，这一类异构体称作旋光异构体。可用X射线等衍射法、各种光谱、波谱、能谱和质谱法等测定或推测分子的结构。 表示有理数全集时，为了简便表达无限循环小数引入分数概念进行组合表达，分子作被除数，分母作除数，运算结果对应全部有理数。 同理，可以用根数的开方形式表示（代数数）实数，循环开方数（级数）形式表示（超越数）实数；维度排列组合数列表示复数等等……
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[转载]化学元素发现史
fqng1008 2019-4-16 21:12
（ 1）原子序数为1的元素是氢 。 氢是在 1766年由英国的H.卡文迪许发现的。H.卡文迪许用金属铁（锌）与盐酸（硫酸）反应制得氢气, 并且看到“不管用什么样的酸来溶解具有相同重量某种金属时都会产生相同重量的同样气体”。H.卡文迪许将之称为可燃空气，并证明它在空气中燃烧生成水。 H.卡文迪许研究了氢气的多种制法；研究了氢气的物理性质和化学性质；确定了氢气同空气混合爆鸣的体积比。 1787年，法国化学家拉瓦锡证明氢是一种单质并命名。 1670年，波义耳曾经研究过氢气，已知其易燃性，然而未把其看作是一种单质，也未做过较全面的研究。 氢的英文名称为 HYDROGEN，它来源于希腊文，原意为“水素”。 （ 2）原子序数为2的元素是氦 。 1868年8月8日，法国天文学家P.詹森和英国物理学家J.N.洛克耶尔在各自观测日全食时，用光谱分析仪研究了太阳光谱，发现有一条格外明亮的黄线，但不是钠线。经查明，这条黄线只能属于某种未知的新元素所发射出来的。他们俩人几乎同时把他们的发现以信件报告的形式分别寄给了法国巴黎科学院，引起了轰动。当时人们普遍认为这条谱线仅属于太阳上某个未知元素，称之为“太阳的元素”。 1890年，美国化学家W.F.希尔布兰德用硫酸处理沥青铀矿时得到一种不活泼的气体，其化学性质具有惰性。英国化学家W.雷姆赛1895年读到这个报告后立即重复进行实验，并把收集到的气体充入放电管精心做辉光光谱检查。W.雷姆赛开始估计可能是刚发现不久的氩气，然而却发现辉光是黄色的，这使他想起了27年前发现的“太阳的元素”。W.雷姆赛没有贸然下结论，他把气体标本寄给了当时最权威的光谱学家W.克鲁克斯进行判定，结果证明这种气体就是氦，从而在地球上也发现了“太阳的元素”。 W.雷姆赛发现氦的性质与氩相似，和其它所有元素的性质相差太远，无法归到现有元素周期表的任何一族。W.雷姆赛建议开辟一个以氦和氩为代表的新的一族，即后来的零族元素，从而补充和完善了元素周期律。 W.雷姆赛以后，化学家们又陆续从其它矿石、空气、天然气中发现了氦。 氦的英文名为 HELIUM，此名来自希腊文，原意为“太阳”。 （ 3）原子序数为3的元素是锂 。 锂是第三个被发现的碱金属元素 ， 它 在 1817年由瑞典的J.A.阿弗尔聪发现的。J.A阿弗尔聪是在分析透锂长矿石的组成成分时，发现这种矿石已知的各种成分的总重量占矿石重量的97%，J.A.阿弗尔聪考虑到这种矿石中可能含有某种未知元素没有被分析出来。他在进一步的研究中发现，这种新金属元素的硫酸盐与钾和钠的硫酸盐的性质不同。它不同于钾盐，与酒石酸不产生沉淀；不同于钠盐，与碳酸钠相比，该金属碳酸盐的溶解度很小。根据该金属同钾和钠的硫酸盐在水中溶解度的不同，他分离出了锂的硫酸盐。J.A.阿弗尔聪试图从锂的氧化物中提取金属锂，没有成功。 1818年，德国化学家C.G.格梅林发现锂盐能使火焰着上鲜艳的红色，找到了一种锂元素的鉴定方法。 大量的金属锂的提取是在 1855年由德国化学家R.W.本生等人实现的。 锂的英文名称 CITHIUM来源于希腊文，原意是“石头”。这是J.A.阿弗尔聪的老师J.J.贝采里乌斯提议的，意思是从石头中发现的，而不同于钠和钾是从植物体中发现的。 （ 4）原子序数为4的元素是铍 。 铍是在 1798年由法国的福克林发现的。 福克林在对绿柱石和祖母绿进行化学分析时发现了铍。他把绿宝石溶于酸中后添加过量的氢氧化钾溶液，获得了一种沉淀物，开始他认为是铝土，然而它不仅不能溶于稀碱液中，而且在其它方面也有与氢氧化铝不同的地方。例如这种沉淀能溶于碳酸铵中；溶于硫酸后加入硫酸钾，不能析出明矾样的结晶；它的盐类具有甜味，因此他认为是一种新金属的氧化物，福克林将之先称为 “甜土”，后接受他人的建议改称“铍土”。福克林在1798年向法国科学院提交了研究报告和标本。 1828年，德国的维勒和法国的比西分别用金属钾还原熔融的氯化铍得到了纯铍。 铍的英文名称 BERYLLIUM是由维勒命名的，来源于铍的主要矿石绿柱石的英文名称BERYL。 （ 5）原子序数为5的元素是硼 。 硼是在 1808年由法国的盖 ˙ 吕萨克和泰那尔发现的，他们用金属钾还原硼酸制得单质硼。 约在公元前两千年以前，古埃及、罗马、巴比伦曾经用硼砂制造玻璃和焊接黄金。 1892年，法国的穆瓦桑用镁还原硼酸，制得纯度为98%的硼。 1909年温特劳布用氢和三氯化硼混合气流在水冷铜电极的电弧上还原，制得高纯硼。 硼的英文名称为 BORON，来源于阿拉伯文，原意为“焊剂”，因为硼砂具有溶解金属氧化物的能力，在焊接中作为助熔剂。 （ 6）原子序数为6的元素是碳 。 远古时代的人类就对碳有所认识。 碳的英文名称 CARBON来自拉丁文，原意是“炭”。 （ 7）原子序数为7的元素是氮 。 氮是在 1772年由瑞典的药剂师C.W.舍勒和英国的化学家D.卢瑟福同时发现。 C.W.舍勒用硫磺与铁粉的混合物吸收空气中的氧气而取得氮气，C.W.舍勒将其称为“浊气”、“乏空气”。C.W.舍勒对氮气的性质做了研究，指出“这种气体比空气轻；它能灭火，性质颇似‘固定空气’（当时对二氧化碳的称呼），不过灭火效力没有‘固定空气’显著。可从试验结果看出：蜡烛在洁净的空气中燃烧，可维持80秒之久；若放在空气与‘固定空气’之比为6：55的混合气体中，便立即熄灭；但在洁净空气与这种燃过的空气等比混合气体中大概可燃烧26秒左右。C.W.舍勒第一个认为氮气是空气的成分之一。 D.卢瑟福研究了物质在空气中燃烧后剩余气体的性质。为了得到这种气体，他先将老鼠放在密闭容器中呼吸直至死亡，发现空气体积减少了十分之一；用碱液吸收后体积又减少十一分之一，而剩余气体仍可使蜡烛燃烧；再加入磷燃烧后所得得剩余气体已经不能助燃了，他把这部分空气称为“浊气”，在一篇题为《固定空气和浊气导论》的论文中发表了这一成果。但是，D.卢瑟福没有认识到氮气是一种元素和空气的一个组成部分，只认为是“被燃烧物质吸去燃素后的空气”。 法国化学家拉瓦锡确定氮是一种新元素。 氮的英文名称 NITROGEN，来源于希腊文，原意是“硝石”。 （ 8）原子序数为8的元素是氧 。 氧是在 1774年由英国的化学家J.普里斯特利首先公开宣布发现的。 J.普里斯特利当时正在研究存在于各种固体物质中的不同“空气”，他用朋友送给它的一个直径为12英寸的大凸透镜，把阳光聚焦起来，加热他所收集和保存的各种固体物质，以求驱赶出存在于其中的各种“空气”。当他加热氧化汞时，看到有大量的气体冒出，并有汞珠出现，他用排水集气法收集了这种气体，并研究了这种气体的性质。他发现蜡烛在这种气体中以极强的火焰燃烧；老鼠在瓶中存活时间为相同容积的普通空气的两倍；他用玻璃管从放满这种气体的大瓶里吸取它，感到十分舒畅。普里斯特利是第一位详细叙述氧气各种性质的科学家。普里斯特利将氧气的制法和性质告诉了拉瓦锡，拉瓦锡经实验后指出氧在与其它元素结合时有形成酸的倾向。 舍勒在 1773年就分离出了氧气，舍勒将其称为“火空气”。他在给硝石的加热中得到了一种气体，这种气体能强烈地助燃，使点燃的蜡烛发出耀眼的光芒。他还在对硝酸镁、硝酸汞、氧化汞等物质的加热中得到了这种气体。1775年底写了《论空气与火》一书，介绍了他的发现，但该书在1777年才出版。 氧气的发现在化学发展史占有重要地位，是气体化学的最大成果。 氧的英文名称为 OXYGENE，来源于希腊文，原意为“酸形成者”。 （ 9）原子序数为9的元素是氟 。 1768年，德国的马格拉夫发现了氢氟酸。 1812年法国的安培曾指出氢氟酸与盐酸在组成相似，其中有一种新元素，但没有制出单质氟。 将氟从其化合物中分离出来很难，事实上用化学方法不可能制得游离氟。没有任何别的元素可以做氧化剂将氟置换出来。氟的腐蚀性太强，并能同潮湿空气立即发生变化。有许多化学家为获得单质氟中毒或丧命。 1768年，德国的马格拉夫发现了氢氟酸。 1886年法国化学家H.穆瓦桑总结了前人的经验和教训，对三氟化磷和三氟化砷进行电解以提取氟，但屡遭失败，期间曾经四次因中毒而中断试验。H.穆瓦桑后来将干燥的氢氧化钾溶于无水的氢氟酸中以此作为电解质。在铂制U形管中，用铂铱合金作电极，用萤石做的螺旋帽盖紧管口，管内温度约200℃，管外用氯代甲烷作致冷剂（-23℃）以排除电解过程的热量。经过电解终于获得单质氟。H.穆瓦桑在分离氟的过程中，发明“穆瓦桑电炉”，并用它制备了许多新化合物。 H.穆瓦桑详细研究了氟的化学性质，制得了一批氟化物。，当时氟被人称为“不可驯服的元素”。 因为分离出单质氟， H.穆瓦桑获得1906年的诺贝尔化学奖。 氟的英文名称 FLUORITE，来源于氟的主要矿物萤石的英文名FLUORITE。 （ 10）原子序数为10的元素是氖 。 氖是在 1898年由英国的拉姆奇与特拉弗斯发现的。他们在蒸发液态氩时，收集最先逸出的低沸点气体。对这部分气体用光谱分析法分析时发现了其中的一个新元素，命名为氖。氖的发现时间是1898年6月12日。 氖的英文名称为 NEON，来源于希腊文，原意为“新的”。 （ 11）原子序数为11的元素是钠 。钠是第二个被发现的碱金属元素。 钠是在 1807年由英国的化学家H.戴维在电解氢氧化钠时得到的。他是在电解出金属钾的几天后，就电解出了金属钠。 钠的英文名称 SODIUM，来源于希腊文，原意为“苏打碱”，因为钠来自苏打碱。 （ 12）原子序数为12的元素是镁 。 镁是在 1808年由英国化学家H.戴维发现的。他电解氧化镁和氧化汞的混合物制得汞齐，蒸发出其中的汞后，得到了金属镁。 1828年，法国的科比西用金属钾还原熔融的无水氯化镁得到纯镁。 镁的英文名称为 MAGNESIUM，来源于希腊文，原意为镁的发现地“美格尼西亚”。 （ 13）原子序数为13的元素是铝 。 铝是在 1825年由丹麦的H.C.奥斯忒用无水三氯化铝与钾汞齐作用，并蒸发掉汞以后得到金属铝。 1854年H.S.C.德维尔用金属钠还原氯化钠与氯化铝的熔盐，制得金属铝。 1886年年仅23岁的美国化学家C.M.霍尔和法国化学家P.L.埃鲁分别发明了电解氯化铝和冰晶石的熔盐制得金属铝的方法，使铝的成本大大降低，可以大规模生产，使铝成为可实用的金属。在这之前，铝属于贵重物质。法国皇帝在皇宫里用黄金餐具招待他的一般客人，而用铝制餐具招待尊贵客人。 铝的英文名称为 ALUMINIUM。 （ 14）原子序数为14的元素是硅 。 硅是在 1823年由瑞典化学家J.J.贝采利乌斯分离出来的。 1811年，法国化学家J.L.盖?吕萨克就试图从四氟化硅中提取单质硅，但没有成功。 1823年，J.J.贝采利乌斯把金属钾置于四氟化硅的气体中加热，获得了褐色粉末。然后把这种物质投入水中，则有氢气放出，这是由残余的金属钾引起的，与此同时，有深褐色粉末沉于水底。这是混有难溶的硅氟酸钾的单质硅，J.J.贝采利乌斯通过反复洗涤，终于得到了纯净的硅粉。 硅的英文名称为 SILICON，来源于拉丁文，原意为燧石。 （ 15）原子序数为15的元素是磷 。 磷是在 1669年由德国的H.布兰德制得的。H.布兰德在一次实验中，将砂、木炭、石灰等和尿混合，加热蒸馏，得到了一种十分美丽的物质，色白质软，能在黑暗的地方放出闪烁的亮光，在历史上第一次制出了磷。作为一个炼金家，H.布兰德忠于炼金术的传统，对磷的制取方法严加保密，但后来磷的样品以及制造方法的暗语还是被他人获得。 H.布兰德是化学史上第一个有名有姓的元素发现者。H.布兰德的这项发现非常重要，因为自古以来还没有什么元素被发现。 英国化学家 R.波义耳最早介绍了用尿制磷的方法，并发现了有关磷发光的主要事实。R.波义耳在所发表的《夜光气》（1680年）和《液光冰》（1681年）的两篇论文中，描述了关于磷发光的各种事实：同空气接触对于产生发光是必不可少的；发光发生在某些油液里而不是别的油液里；同磷及其烟接触过的水在蒸发时产生一种液体（磷酸）等等。 磷的英文名称为 PHOSPHORUS，来源于希腊文，原意为“发光物”。 （16）原子序数为16的元素是硫 。 对于硫，史前的人类就已经知晓和使用。公元二世纪初，中国东汉末年的魏伯阳在其所著的《周易参同契》一书中就已经生动描写了硫与汞化合的特性。法国的 A.L.拉瓦锡最先认为硫是一种化学元素。 硫的英文名称为 SULFUR，来源于印度的梵文，原意为“鲜黄色”。中文名是公元前六世纪所用名称“石流黄”的演变。 (17)原子序数为17的元素是氯 。 氯是在 1774年由瑞典的C.W.舍勒发现的。 C.W.舍勒研究软锰矿（二氧化锰）时，发现它不溶于稀硫酸和稀硝酸，但能溶于盐酸，并立即冒出一种令人窒息的黄绿色气体，吸入后使肺部极为难受。他发现这种气体能微溶于水并使水略带酸味，具有漂白作用，能使蓝色试纸几乎变白，使花朵和绿叶变白；还能腐蚀金属；杀死昆虫。这种有刺激性气味的气体早在十三世纪已经被应用王水的炼金师们所熟悉。但是，限于当时的历史条件，燃素说还在盛行，C.W舍勒认为这种气体是“无燃素的盐酸”，后来又把它叫做“氧化盐酸”，他还没有认识到这时一种新元素。1774年，C.W.舍勒向瑞典科学院提交了一篇题为《关于锰及其性质》的论文，报告了他的发现。 在经许多人的研究，分解 “氧化盐酸”遭到失败后，1810年H.戴维通过一系列的试验确定它不含氧也不能再分解，是一种元素。H.戴维在1808年试图从氯气或氯化物中提取氧。但是当他使用强氧化剂磷等物质去处理氯或氯化物时均未得到氧。1810年，H.戴维用电池把木炭烧至白热后试图分解氯气，但还是没有得到氧。这一系列的失败，使H.戴维对“氯是氧化物”的观点产生了怀疑，他认为氯实际是一种元素。在同年11月他向英国皇家学会提出一篇论文，正式宣布氯是一种新元素的科学结论。H.戴维的这一发现为否定拉瓦锡关于“一切酸均含氧”的错误见解创造了条件。 氯的英文名称为，来源于希腊文的，原意是 “黄绿色”。 （ 18）原子序数为18的元素是氩 。 氩是化学史第一个被发现的稀有气体（原称惰性气体）元素 ， 是在 1894年由英国的R.J.S.瑞利和W.拉姆齐发现的。 1892年，R.J.S.瑞利在研究氮气密度时发现，来自大气的氮气和来自氮化物分解的氮气两者的密度不同，前者为1.2572克/升，后者为1.2508克/升。R.J.S.瑞利百思不得其解，他求助英国著名的《自然》杂志，提请广大读者关注。 1894年，W.拉姆齐研究了R.J.S.瑞利从大气中分离出来的氮气，估计其中可能含有某种较重的气体。W.拉姆齐用烧红了的镁除去其中的全部氮气，发现还剩了约1/80的气体。经光谱分析鉴定发现这是一种过去未知的新元素。经测定，它的密度较大，是氮的1.5倍，化学性质极不活泼。 氩的发现促使一系列稀有（惰性）气体元素的陆续发现，为化学元素周期表增添了新的完整的一族元素，从而补充和完善了化学元素周期体系，并为揭示原子结构和建立价键理论创造了条件。 W.拉姆齐因为发现氩等稀有（惰性）气体获1904年的诺贝尔化学奖。 氩的英文名称为 ARGON，来源于希腊文，原意为“懒惰的”。 （19） 原子序数为 19的元素是钾 。 钾是第一个被发现的碱金属元素。 1807年英国化学家H.戴维用电解氢氧化钾熔体的方法制得金属钾。 H.戴维用250个金属板制成了当时具有最强大电流的电池组来分解苛性钾。他先用苛性钾的饱和溶液进行试验，然而得到的结果与电解水一样，只析出了氢气和氧气，苛性钾却未发生变化。于是，他想在无水的条件下进行电解。但是完全无水的干燥苛性钾却不导电，为此，他先把一片苛性钾放在空气中暴露数秒钟，令其略带潮湿而成为导体，然后再将其放在一块白金盘上，使电池的阴极与白金盘相接，从而使苛性钾先发生熔化，继而发生分解：“上表面与阳极接触的地方剧烈地产生气泡；下面与金属皿阴极接触的地方看到富有金属光泽、像水银的珠子出现”，这便是分解后得到的新金属。“但它一旦生成便上浮，一接触空气便立即燃烧”。为此，H.戴维改进了操作，终于在密闭的坩埚中电解潮湿的苛性钾后得到了一种银白色的金属，将其命名为钾。几天之后，H.戴维又以同样的方法从苛性钠中得到了另一种新金属，命名为钠。 H.戴维用电解法提取钾和钠的成功，开辟了一条发现元素的新途径，进而导致了钙、镁、锶、钡等一系列化学元素的发现。这使H.戴维创造了一生中最富盛名的科学成就。当时尽管英法两国正处于交战状态，然而法国皇帝拿破仑却为H.戴维颁发了一项命令：“有鉴于英国科学家汉弗来?戴维在电学研究方面的卓越功绩，特颁发勋章一枚以示嘉奖”。这也使得英国科学界深深“感到自豪，因为连敌人都得承认我们的成就“，纷纷向H.戴维祝贺。 当时在拿破仑的支持下，法国化学家 J.L.盖?吕萨克和L.J泰勒也开始从事钾和钠的提取研究。他们另辟蹊径，采用在高温下以金属铁还原苛性钾核苛性钠的方法得到了钾和钠。 钾的英文名称为 POTASSIUM，来源于希腊文，原意为“木灰碱”因为钾来自木灰碱。 （ 20）原子序数为20的元素是钙 。 钙是在 1808年由英国的H.戴维制得。他先把石灰放在坩埚中加热使之熔化，然后再通过电流，便发现有许多金属状颗粒浮升到表面，并很快燃烧起来。这就是说虽然分解出了新金属，但并没有收集到。H.戴维试图用氧化汞中的汞来把产生的金属变成汞齐（是汞与一种或多种其它金属组成的合金）来加以收集，以保护新金属避免被烧掉。用这种方法，H.戴维得到了汞齐，只是太少。不久，他收到瑞典化学家J.J.贝采里乌斯的来函，告诉了直接加水银生成汞齐的经验。H.戴维从来信受到启示，把湿润的生石灰和氧化汞按照3与1的比例混合后放在一铂片上，与电池的阳极相接，然后又在混合物中做一个洼穴，灌入水银，插一根铂丝与电池的阴极相接。H.戴维采用了500对极板的大电池组进行电解，他终于获得了成功，获得了大量的钙汞齐，然后蒸发出其中的汞，第一次制得银白色的金属钙。 钙的英文名称为 CALOIUM，拉丁文的原意为“石灰”。 （ 21）原子序数为21的元素是钪 。 钪是在 1879年由瑞典的L.F.尼尔松发现的。尼尔松从硅铍钇矿和黑稀金矿中分离出钪的氧化物。 1871年门捷列夫根据元素周期律预言了“类硼”的存在。瑞典的P.T.克莱夫在研究了钪的性质以后，确认钪就是“类硼”。L.F.尼尔松在给德国化学学会的报告中指出，“毫无疑问，俄国化学家的见解如此极其明显地证实了。他不但使我们预见到他命名的元素存在，而且还预先举出了它的一些最重要的性质。”门捷列夫元素周期律的真理性得到了人们的广泛认同。 钪的英文名称为 SCANDIUM，拉丁文原意为“斯堪的纳维亚半岛”，以纪念其发现地。 （ 22）原子序数为22的元素是钛 。 钛是在 1791年由英国的格雷哥尔发现的。格雷哥尔在钛铁矿中发现了钛的氧化物。 1795年，德国的科学家M.H.克拉普罗特在研究金红石矿中再次发现钛。 1910年，美国的冶金学家M.A.亨特用金属钠还原四氯化钛制得金属钛。 钛的英文名为 TITANIUM，原意为希腊神话中的“大地之子”，以表示钛的强度。 （ 23）原子序数为23的元素是钒 。 钒是在 1830年由瑞典的化学家N.G.塞夫斯托隆发现。他在研究瑞典产的一种铁矿石时，发现这种铁矿石所炼出的铁有些特殊，比一般的生铁质地柔软，富于韧性，并且在酸中溶解后出现一种不溶的黑色颗粒。经研究，这种颗粒里含有一种未知的物质，经与.J.J贝采里乌斯共同研究后确认其中含有一种新元素，N.G.塞夫斯托隆称其为钒。 1927年，美国化学家J.W.马登和M.N.里奇制得了纯度为99.7%的金属钒。 钒的英文名称为 VANADIUM，原意为希腊女神凡娜迪斯（Vanadis），以要人们记住钒的氧化物在溶液里美丽的颜色。 （ 24）原子序数为24的元素是铬 。 铬是在 1797年由法国的化学家N.L.沃克兰从铬铁矿中发现。1796年，N.L.沃克兰在研究一种来自俄国西伯利亚的矿石时，确信其中含有一种未知元素。1797年，他从这种矿石中提取了金属铬。 1879年，法国化学家H.穆瓦桑公布了有关从汞齐（即汞与一种或几种金属的合金）制备金属铬、镍、锰、钴的研究成功，扩展了金属的提取方法，丰富了对于汞齐和合金的认识。 铬的英文名称为 CHROMIUM，来源于希腊文，原意为“颜色”，因为铬的化合物都有颜色，这是N.L.沃克兰接受他的朋友化学家弗克劳的建议命名的。 （ 25）原子序数为25的元素是锰 。 锰是在 1772年由瑞典的C.W.舍勒首先确定锰是元素。 1774年，矿工出身的瑞典化学家J.G.甘恩从软锰矿中获得金属锰。他在一只坩埚里盛满了潮湿的木炭末，再把用油调过的软锰矿粉放在炭末正中，上面再盖一层木炭末，再用一只坩埚罩着，用泥密封，加热约一小时，终于还原出一块纽扣般大小的金属锰，其重量约为原矿末重量的三分之一。 锰的英文名称为 MANGANESE，来源于意大利文，原意是“镁氧矿”。 （ 26）原子序数为26的元素是铁 。 人类最早发现和使用的铁是陨铁，这是一种含铁、钴、镍等金属的混合物。公元前 1500年左右的埃及就有了炼铁业，公元前1000年左右的中国就已经熟悉铁的锻造性能。 铁的英文名称为 IRON。 （ 27）原子序数为27的元素是钴 。 虽然人类早在古代就已经利用了钴的化合物，例如古代的希腊人和罗马人已经利用钴的化合物制造具有美丽深蓝色的玻璃，埃及人用来做人工宝石的染色剂，中国唐代开始用它为彩色陶瓷着色等等。医药化学家帕拉塞斯第一次在化学史上提到过钴，炼金家们已经知道提炼和还原钴矿的方法，但是人们还不能提炼出纯净的金属钴。 1735年，瑞典的G.布兰特从辉钴矿（CoAsS）分离和还原出金属钴。G.布兰特对金属钴进行了科学研究，他指出钴是黑色金属，可以被加工成薄片或丝，钴和铁相似均具有磁性，钴的存在会把玻璃染成蓝色。 钴的英文名称 COBALT，来源于德文，原意为“妖魔”，因为含钴的矿石中含有的砷严重损害矿工的健康。 （ 28）原子序数为28的元素是镍 。 镍是在 1751年由瑞典化学家A.T.克龙斯泰德发现和分离的。 在欧洲，镍最先给人的印象是其盐类具有美丽的绿色。例如当时英国产的一种质重而呈红棕色的矿石（实际是镍的砷化物构成的红镍矿石），表面上常产生一种类似铜盐的绿色斑点，而使人们误认为是铜，故被称为 “尼喀尔铜”，意为骗子铜或假铜。A.T.克龙斯泰德在“尼喀尔铜”的酸性溶液中投入铁片后并未沉积出红铜来。他把矿石上遭风雨浸蚀而呈现绿色的部分（NiCO3）剥离下来，在木炭上煅烧时还原出一种灰白色的金属，“它硬而且脆，微微感到磁性的吸引，煅烧后变成黑色粉末”，其化学性质和磁性等和已知的任何金属不同，H.戴维否定了是铜的可能性。因此，A.T.克龙斯泰德确定是一种新金属。A.T.克龙斯泰德将他的发现详情，发表于斯德哥尔摩科学院的院刊上。 中国在公元前 200年左右就开始使用一种含有铜、镍、锌的合金，当时称之为白铜。 镍的英文名称为 NICKEL，来源于德文，原意为“假铜”。 （ 29）原子序数为29的元素是铜 。 埃及在公元前 5000年左右开始利用红铜（自然铜），公元前3500年左右开始制造青铜。 中国在公元前 3000左右的新石器时代的晚期开始使用红铜和青铜。 铜的英文名称为 COPPER。 （ 30）原子序数为30的元素是锌 。 十三世纪，印度已经能冶炼纯锌。 十五世纪的中国铸造锌币，十六世纪大规模生产锌， 1637年明代宋应星所著的《天工开物》介绍了制造“倭铅（金属锌）”的方法。 1740年，英国开始商品锌的生产。 大约在 1700年德国化学家J.孔克尔G.E.施塔尔曾经指出异极矿（H2Zn2SiO5）中含有一种新元素，能和铜形成黄色合金。 1746年，德国化学家A.S.马格拉夫将异极矿与木炭共置于密封器皿中煅烧提炼出金属锌，他发现这种金属的硬度和比重及其他性质与已知的元素不同，从而确定为是锌是一种新金属。 锌的英文名称为 ZINC。 （ 31）原子序数为31的元素是镓 。 镓是在 1875年由法国的L.布瓦博德朗发现的。他在闪锌矿中分离出几克新元素，这种新元素用分光镜检验可见到紫色的谱线。随后，L.布瓦博德朗对金属镓的性质进行了研究，研究发现镓与门捷列夫在元素周期表中留有空位并预言“类铝”的元素的性质惊人的一致。这使得L.布瓦博德朗赞叹不已。他说：“我想没有必要再来说明门捷列夫这一见解的伟大意义了。” 镓的发现，使人类第一次科学预言的元素得到了验证，引起了化学界的轰动，充分显示了元素周期律的正确性。 镓的英文名称为 GALLIUM，原意是法国古名“高卢（Gallic）”，是布瓦博德朗为纪念他的祖国而命名的。 （ 32）原子序数为32的元素是锗 。 锗是在 1886年由德国的C.A.温克勒尔发现的，他从一种硫银锗矿中分离出锗。经过对比研究，元素锗正是门捷列夫在元素周期表中所预言的“类硅”。C.A.温克勒尔在论文中说，“很难再有其它的例子能够这样明白地证明关于元素周期学说的完全无误”，“它辉煌地扩大了化学的眼界”。 锗的英文名称是 GERMANIUM。这是C.A.温克勒尔为歌颂他的祖国德意志而命名。 （ 33）原子序数为33的元素是砷 。 在约公元 317年，中国的葛洪就从雄黄、松脂、硝石三物的合炼中得到砷。 1250年德国的A.马格努斯用雄黄与肥皂蒸热制得砷。法国的拉瓦锡确认它是元素。 砷的英文名称为 ARSENIC。 （ 34）原子序数为34的元素是硒 。 硒是在 1817年由瑞典的J.J.贝采利乌斯发现的。他从硫酸厂的铅室的底部发现了一种红色粉末状物质，把这种粉末放在火中发现可以燃烧，并产生一种难闻的烂萝卜气味，使火焰变成蓝色。这同碲（实际上不够纯净）在燃烧时产生的气味相同。J.J.贝采利乌斯把这种红色粉末溶于王水，并把滤去残渣后所得的滤液用氨水中和，析出了一种沉淀物（实际是二氧化硒）。把这种沉淀物加以烘干并与金属钾混合放在玻璃管中加强热使之反应，反应完毕后再冷却，把玻璃管置于冷水中发现有红色羽毛状沉淀析出。随后，用纯度很高的碲做对比试验，看到纯碲的火焰呈淡蓝色，也无烂萝卜气味。由此得知，先前燃烧得碲是不纯的，其中含有这种红色物质，J.J.贝采利乌斯发现了新的元素硒。 硒的英文名称为 SELENIUM，来源于希腊文，原意是“月亮”，以表示它是作为象征“地球元素”碲的姊妹元素。 （ 35）原子序数为35的元素是溴 。 1824年，法国的A.J.巴拉尔在研究如何利用一种盐湖水在提取盐后所剩的母液时，以氯水和淀粉处理这种母液后发现，溶液分成了两层，上层呈蓝色，下层呈红棕色。A.J.巴拉尔知道，上层的蓝色是由于氯取代出碘化物中的碘后与淀粉结合的结果。那么下层的棕红色物质是什么呢？最初他以为认为是氯与碘的化合物，试图分解未成功，最后断定为是一种与氯、碘相似的新元素，与碘一样能被氯从化合物中取代出来。1826年，他把自己的发现发表在法国的《物理和化学学报》上。 法国科学院命名溴为 BROMINE，来源于希腊文，原意为“臭味”。 （ 36）原子序数为36的元素是氪 。 氪是在 1898年由英国的W拉姆齐和MW特拉弗斯发现的。 在发现氦和氩以后，他们根据元素周期律推测认为在这一族之中还会有新的成员，其中的一个元素的原子量约为 20。他们用分馏的方法分离出液态空气中少量沸点较高的气体，再用化学方法除去氮和氧，在剩下的气体中他们用光谱分析法发现了新的元素，命名为氪，但它的原子量为82，并不是预想的那个原子量20的元素。氪的发现时间是1998年5月30日。 氪的英文名称为 KRYPTON，来源于希腊文，原意为“隐匿的”。 （ 37）原子序数为37的元素是铷 。 铷是在 1861年由德国化学家B.W.本生和G.R.基尔霍夫发现的。他们俩把产在萨克森州的一种锂云母矿石制成碱溶液，然后分离出去已知元素后，倒入少量氯化铂得到了大量的沉淀，对这种沉淀进行分光镜检测，只看到了钾的特征谱线。他们经过反复洗涤沉淀以后发现到不属于任何已知元素的的两条红线。他们确信又找到了一种碱金属。1861年，他们向德国柏林科学院提出一份报告，宣布“我们又找到了一种碱金属，由于这种新的碱金属能发射出强烈的深红色，我们就把这个新元素称为铷（rubidium）”。 铷的英文名为 RUBIDIUM，来源于拉丁文，原意为“深红色”。 （ 38）原子序数为38的元素是锶 。 1790年A.克劳福德在苏格兰的斯特朗申的铅矿样品中第一次区别了自然界存在的碳酸锶和碳酸钡。 1792年T.C.霍普在A.克劳福德的基础上，证实并分离了钡、锶和钙的化合物。1808年，H.戴维利用汞阴极电解氢氧化锶，然后从生成的汞齐中蒸去了汞，第一次得到纯锶。 锶的英文名称为 STRONTIUM，以纪念发现地“斯特朗申（strontian）”。 （ 39）原子序数为39的元素是钇 。 钇是第一个被发现的稀土元素。 1794年，芬兰化学家J.加多林发现了钇的氧化物。J.加多林从一块来自瑞典斯德哥尔摩附近“于特比”镇的黑色矿石中，分离出了一种白色氧化物，其重量占矿石的38%，其性质与已知的氧化物都不同。因此，J.加多林认为是一种新物质，其中含有一种新元素。 全部稀土元素的发现历经了 153年，到1947年结束。 钇的英文名称为 YTTRIUM，以纪念钇的发现地“于特比（ytterby）”，这是瑞典首都斯德哥尔摩附近的一个村庄。 （ 40）原子序数为40的元素是锆 。 1789年，德国的M.H.克拉普罗特在锆石中发现了锆的氧化物。 含锆的主要矿物是锆英石，即硅酸锆。它具有从橙到红的各种美丽的颜色，加之晶莹透明，自古以来就被认为是宝石。橙色锆是就是常说的紫玛瑙。 1789年，M.H.克拉普罗特对这种紫玛瑙进行了精心的研究。经过一系列的实验，M.H.克拉普罗特得到了一种沉淀物，这种沉淀物具有和已知的物质不同的性质，他断定沉淀物中“含有一种未知的独特而简单的土”，M.H.克拉普罗特称其为锆土，实际就是氧化锆。他证明紫玛瑙中含有70%的锆土。 1824年瑞典的J.J.贝采里乌斯首次制得不纯的金属锆。 1925年，荷兰的阿克尔和德博尔制得了有延展性的块状金属锆。 锆的英文名称 ZIRCONIUM,来源于锆石的英文名。 （ 41）原子序数为41的元素是铌 。 1801年，英国化学家C.哈切特从分析研究当时陈列在大英博物馆的一块来自北美洲的黑色矿石（铌铁矿）中发现了一种新元素的氧化物。当年C.哈切特向英国皇家学会宣读了题为《分析北美洲矿物得到的新元素》的论文，他把新元素称之为“钶”，以纪念发现北美洲的哥伦布。后来人们把钶改称铌。实际上C.哈切特所说的新元素只是它的化合物。 一年后的 1802年，瑞典化学家A.G.厄克贝里从瑞典的钽铁矿中发现钽，由于钶和钽在性质上非常相似，不少研究者认为是同一物质。1844年德国化学家H.罗泽对各种不同的铌铁矿和钽铁矿进行了透彻研究，分离出了钽和铌，证实哈切特发现的钶就是铌。 铌的英文名称为 NIOBE，来源于希腊文，原意是希腊神话中宙斯女儿尼奥博的名字。 （ 42）原子序数为42的元素是钼 。 钼的主要矿物使是辉钼矿，呈黑色，质地柔软，很像石墨，直到十八世纪前人们都误认为它就是石墨，两者不加区别地在市场上出售。 1778年，瑞典化学家C.W.舍勒用硝酸处理石墨和辉钼矿时，发现两者有所不同：石墨没起任何变化，而辉钼矿却产生了硫酸和一种特殊的白色固体，C.W.舍勒称其为钼酸。C.W.舍勒的朋友T.贝格曼认为钼酸很可能是一种新金属元素的氧化物，建议用还原法提炼这种金属。由于C.W.舍勒身边没有适合的高热熔炉，就请他的朋友 P.J.耶尔姆去研究。 1782年，P.J.耶尔姆用炭末来还原钼酸。为了使两者能充分混合，他又用亚麻籽油把它们调成糊状，然后放入密闭的坩埚内加强热，油液也被炭化，钼酸被还原为金属。 英文名称为 MOLYBDENUM，来源于希腊文，原意为“铅”。 （ 43）原子序数为43的元素是锝 。 1937年，意大利的C.佩列尔和美国的E.G.塞格雷用氘轰击钼，首次制得，这是第一个人工合成的元素，自然界中只有极少量的锝存在。 英文名称为 TECHNETIUM，来源于希腊文，原意为“人造的”。 （ 44）原子序数为44的元素是钌 。钌是最后一个被发现的铂族元素。 1827年，俄国化学家G.W.奥赞和瑞典化学家J.J.贝采里乌斯一起在乌拉尔山考察铂矿成分，在J.J.贝采里乌斯从中得到钯、锇、铑、铱四种元素后，G.W.奥赞认为在残渣中还含有新的元素，并将实验研究的结果送给J.J.贝采里乌斯审察，但被J.J.贝采里乌斯否定。1844年，俄国化学家K.K.克劳斯在G.W.奥赞研究的基础上重新进行研究，经过一系列的实验，提炼出了金属钌，确认是一种新的铂族元素。这就在铂在1735年被发现后的一百多年终于找到了铂族元素的最后的一个元素钌。 钌的英文名为 RUTHENIUM，来源于拉丁文，原意为“俄罗斯”。 （ 45）原子序数为45的元素是铑 。 1803年，英国科学家W.H.渥拉斯顿从粗铂矿中分离出铑。 W.H.渥拉斯顿用王水溶解了一块粗制的铂锭，并加入氢氧化钠溶液，以中和过剩的酸。然后加入氯化铵使其中的铂转化为铂氯酸铵沉淀。再往溶液中滴入氰化汞以沉淀钯。把铂和钯的沉淀滤掉以后，用盐酸分解掉过剩的氰化汞，再把溶液蒸干，然后用酒精洗涤残渣。W.H.渥拉斯顿发现大部分残渣已经溶解，只剩下一种暗红色的粉末沉在器底，非常美丽。经研究，这是一种由新的未知金属和钠组成的络盐，并发现这种络盐在氢气流中加热时很容易被还原，当用水洗涤这种还原物以后就留下了一种金属粉末。W.H.渥拉斯顿发现了新的金属元素。 因为铑的化合物都呈鲜艳的玫瑰红色，所以将其命名为 RHODIUM，来源于希腊文，原意为“玫瑰”。 （ 46）原子序数为46的元素为钯 。 1803年，英国科学家W.H.渥拉斯顿从粗铂矿中分离出钯。 W.H.渥拉斯顿将铂锭溶解于王水中，蒸发出多余的酸后，再徐徐加入氰化汞溶液，直至析出乳黄色沉淀为止。这种沉淀物经过滤、洗涤和灼烧之后，就得到了一种银白色的海绵状的金属。此外，W.H.渥拉斯顿还把硫磺和硼砂掺入这种黄色沉淀中，加以高热，也看到有此种金属的颗粒产生。经仔细研究W.H.渥拉斯顿证明这是一种新元素，命名为钯。 钯的英文名称 PALLADIUM，为纪念1802年发现的小行星“武女星”而命名。 （ 47）原子序数为47的元素是银 。 5000-6000年前，埃及人就已经开始使用银。 中国至迟在约公元前 11世纪的商殷时期开始采集使用金属银。 银的英文名称为 SILVER。 （ 48）原子序数为48的元素是镉 。 1817年，德国的F.施特罗首先从碳酸锌中发现镉。F.施特罗在担任药品视察专员时发现一个地区的药商是以碳酸锌代替氧化锌配药，而省略了把碳酸锌煅烧成氧化锌这一并不困难的操作。经过了解，原来这个地区的硫酸锌一经煅烧就变成了黄色，继而变成桔红色，得不到合格的氧化锌。F.施特罗意识到这可能是这个地区的硫酸锌中含有未知的物质所造成的。经过对硫酸锌的一系列研究试验，F.施特罗终于用炭从中还原出一种带有光泽的蓝灰色粉末，发现了新的金属元素。几乎同时，德国的另外两位化学家赫尔曼和J.C.H.罗洛夫也发现了镉。 镉的英文名称为 CADMIUM，来源于拉丁文，原意为“菱锌矿”。 （ 49）原子序数为49的元素是铟 。 1863年，德国的F.赖赫与H.T.李希特发现铟。 F.赖赫试图从德国产的一种锌矿石中提取铊，却意外发现了铟。他先把这种锌矿加以煅烧，以除去其中所含的大部分硫和砷；然后用盐酸溶解，他发现加入硫化铵时便析出一种草黄色的沉淀。经过反复研究，他认为是一种新元素的硫化物，并交给他的助手H.T.李希特去进行光谱检验。H.T.李希特在分光镜中发现了一条靛蓝色的明线，但其位置并不同铯的两条蓝线重合，证明是一种新元素。他们把它命名为铟。随后他们着手分离提取金属铟。他们用吹管在焦碳将氧化铟和碳酸钠的混合物细心加热，得到一些不纯的金属铟。然后他们又把氧化铟放在一个坩埚里用氢气还原，成功地得到了比较纯净的金属铟。1867年，他们向法国科学院展示了所制得的铟。 铟的英文名为 INDIUM，来源于希腊文，含义为“靛蓝色”。 （ 50）原子序数为50的元素为锡 。 在公元前 2500年，古人就已经使用锡。 锡的英文名称为 TIN。 （ 51）原子序数为51的元素是锑 。 1450年，德国的索尔德发现锑。 锑的英文名称 ANTIMONY，来源于辉锑矿的英文名antimonite。 （ 52）原子序数为52的元素是碲 。 1782年，奥地利的F.G.米勒在一个矿穴里发现一种色泽美丽的矿石：银白色，且略显黄色，并带有浅蓝的光泽。当地人称为“奇异金”，实际是碲金矿。他拿回去研究，从中提取出一种貌似“金属”的物质，外表与金属锑相似，但是化学性质与锑不同，F.G.米勒断定其是一种新的元素。为了证实他的发现，他请瑞典化学家T.贝格曼协助鉴定，然而未能如愿，长期被忽视，直到1797年才被人证实这种物质就是碲。 1797年，德国化学家M.H.克拉普罗特把这种几乎被人遗忘的物质提出，并重新进行提取和研究。M.H.克拉普罗特经过研究，断定这是一种新元素。1798年1月，M.H.克拉普罗特在柏林科学院宣布了这一发现，他在报告中将这一功绩归于F.G.米勒。 碲的英文名称 TELLURIUM，来源于拉丁文，原意为“地球”，这是根据M.H.克拉普罗特的意见命名。 （ 53）原子序数为53的元素是碘 。 碘是在 1811年由法国的库尔特瓦发现的。当时库尔特在法国的第戎经营一家硝石工厂，为了从海藻类植物中提取制硝石的原料，他经常到第戎附近的诺曼底海岸的浅滩上采集黑角菜等。这些采集物经晒干后烧成灰，再用水浸渍就得到一种溶液，这种溶液经蒸发后可先后结晶出氯化钠、氯化钾和硫酸钾，其中氯化钾可用来生产硝石。一次库尔特瓦在处理上述结晶出硫酸钾的母液时，加入了浓硫酸，不料，容器的上方竟然产生了紫色的蒸汽犹如美丽的云彩冉冉上升。最后这种使人窒息的蒸汽竟然充满了实验室，当蒸汽在冷的物体上凝结时，它并不变成液体，而是成为一种暗黑色的带有金属光泽的结晶。这一现象使库尔特惊喜不已，他对这种晶体进一步研究，发现该物质不论和氧或碳都不易生成化合物，不为高热所分解，和氢及磷能化合，和氨化合生成一种爆炸物。不易分解，库尔特瓦猜想可能是一种新元素。后经化学家德索尔姆、克雷门、戴维等人研究证明确是新元素。 碘的英文名称为 IODINE，来源于希腊文，原意是“紫色”。 （ 54）原子序数为54的元素是氙 。 1898年，英国的W.拉姆齐和M.W.特拉弗斯在蒸馏液态空气时发现了氙。 根据元素周期律的原理，他们预测在氦、氖、氩、氪四个元素之后，还会存在一个更重一些的新的惰性元素，这需要到高沸点部分寻找。在对液态氮反复蒸馏后获得了一些高沸点的气体，在对其进行光谱分析和化学鉴定后确定是一种新元素，原子量约为 131。他们将其命名为氙，氙的发现时间时1898年7月12日。 氙的英文名称为 XENON。 （ 55）原子序数为55的元素是铯 。 1860年，德国化学家R.W.本生和G.R.基尔霍夫在研究矿泉水残渣光谱时发现了两条明亮的蓝线。于是，他们俩向德国柏林科学院报告：“迄今为止的已知元素都不会在这个光谱去内显现出两条蓝线，因此可以作出结论，其中必有一种新元素存在。大概属于碱金属。我们命名为铯（cesium）”。人们发现了铯，但当是并没有获得金属铯或铯的化合物，然而又很快为科学界所承认，这在化学史上还是第一次。同年11月提取到了铂氯酸铯。 科学家们以铯的发现为开端，运用光谱分析技术陆续发现了许多新元素。 铯，按照在光谱上独特的谱线定名为 CESIUM，来源于拉丁文，原意为“天蓝”。 （ 56）原子序数为56的元素是钡 。 1774年，瑞典化学家C.W.舍勒在软锰矿中发现钡。 1808年英国化学家H.戴维通过电解分离出金属钡。 钡的英文名称为 BARIUM，来源于希腊文，原意为“重的”。 （ 57）原子序数57的元素是镧 。 1839年，瑞典的C.G.莫桑德尔研究铈硅石的过程中，先用铈土制取了硝酸铈，然后对硝酸铈进行熔烧，以使其分解成为氧化物；最后用稀硝酸加以处理，发现有一部溶解，有一部分未溶解。这说明铈土中含有两种成分：未溶解的部分仍为铈土（因为煅烧过的二氧化铈难溶于硝酸和盐酸）；而溶解的部分则是一种新物质，他称之为镧。 镧的英文名为 LANTHANUM，来源于希腊文，原意为“隐蔽”，意思是镧隐蔽于铈中 （ 58）原子序数58的元素是铈 。 1803年，德国的M.H.克拉普罗特与瑞典的W.希辛格和J.J.贝采里乌斯同时分别发现铈的氧化物。 1781年瑞典人W.希辛格曾把他家乡矿山中产的一种含铈的矿石寄给C.W.舍勒请与分析。C.W.舍勒见这种矿石很重，起初以为是钨矿石，但是经分析又否定了原来的看法并搁置起来。 1803年M.H.克拉普罗特又重新分析了这种重石，从中得到了一种新金属的氧化物（实际是以二氧化铈为主体含有其它杂质的物质），呈黄褐色。与此同时W.希辛格和J.J.贝采里乌斯也在分析这种矿石。他们原来设想会从中分离出钇土，结果从中分离出一种白色氧化物（三氧化二铈），经研究这白色物并非是钇土，因为钇土溶于碳酸铵溶液，并在煤气灯焰上灼烧时呈现鲜艳的红色，而这种物质没有这种特征，他们将其命名为铈土，称其中的新元素为铈。 铈的英文名称为 CERIUM，以1801年发现的小行星“谷神星”命名。 （ 59）原子序数59的元素是镨 。 1841年，瑞典的C.G.莫桑德尔在铈土中得到铈和镨的混合物，他将其命名为DIDYMIA。 1885年奥地利的B.A.韦尔斯拔从DIDYMIA中分离出绿色的镨盐和玫瑰色的钕盐，经光谱分析确定是两种新元素。 镨的英文名称为 PRASEODYMIUM，来源于希腊文，原意为“绿色”。 （ 60）原子序数60的元素是钕 。 1885年，奥地利的B.A.韦尔斯拔用重晶法从镨钕混合物中分离出钕。铷与镨是同时发现的。 钕的英文名称为 NEODYMIUM，来源于希腊文的两个单词，原意为“新”和“孪生”。 （ 61）原子序数61的元素是钷 。 1945年J，A马林斯基和LE格伦特从铀的裂变产物中首先分离得到钷，此前有许多人从光谱谱线观察中已经发现了钷，但是没有能够分离。 钷的英文名称 PROMETHIUM，来源于希腊文，原意为“火”。 （ 62）原子序数62的元素是钐 。 1879年，法国的L.布瓦博德朗在分析铌酸钇矿的矿石时，先分出已知物的沉淀后再将其溶解，又用氨水中和其溶液，发现所沉淀出的物质其光谱同已知的物质均不相同，他断定这是一种新元素的土质，实际是不纯的氧化钐。 1901年，法国的德马尔盖制得钐的高纯化合物。 钐的英文名称为 SAMARIUM，纪念矿石的发现人俄国矿物学家萨马尔斯。 （ 63）原子序数为63的元素为铕 。 1896年，由法国的德马尔盖发现。 英文名称为 EUROPIUM，原意为“欧洲”。 （ 64）原子序数64的元素是钆 。 1880年，瑞士的J.C.G.马里尼亚克从萨马尔斯矿石中分离出钆。 1886年，法国的布瓦德博朗制造出纯净的钆。两人协商命名新金属为钆。 英文名称为 GADOLINIUM，纪念发现第一个稀土元素，对稀土研究有卓越贡献的芬兰科学家J.加多林。 （ 65）原子序数65的元素是铽 。 1843年，瑞典的C.G.莫桑德尔从钇土中发现铽的化合物。 C.G.莫桑德尔发现“钇土”并不是一种氧化物，而是三种氧化物。白色的一种是真正的钇土；暗褐色的是新发现的物质，C.G.莫桑德尔称它为“铒土”；淡玫瑰色的，也是新发现的物质，C.G.莫桑德尔称其为“铽土”。后来这其中所含的两种新元素就定名为铒和铽。在此之前，“铒土”和“铽土”之所以没有被发现，是由于它们的含量很少，需要处理较多的钇土才能找到它们。C.G.莫桑德尔是先用稀氨水慢慢中和酸性的硝酸钇溶液，于是铒土先析出来，而钇土最后沉淀。C.G.莫桑德尔后来发现，利用钇、铒、铽的草酸盐溶解度的不同，也可以将它们分开。这种分离方法一直应用到今天。 1877年铽被命名为TERBIUM，以纪念钇土的发现地“于特比”（Ytterby）。 （ 66）原子序数66的元素是镝 。 德国化学家 C.A.温克勒尔1886年发现了镝。他把粗制的钬土用硝酸溶解，再用氨水中和，然后再加入硫酸钾的饱和溶液。由于稀土元素的硫酸盐溶解度不相同，所以可以把粗钬中的不同成分分离出来。钬土被C.A.温克勒尔分成两个部分。经过光谱分析鉴定，证明其中一种是氧化钬；另一种暗褐色的物质是未知元素的氧化物。C.A.温克勒尔把这种未知元素的氧化物命名为镝土，把其中的未知元素命名为镝。 1906年，法国的于班尔制得了较纯的镝。 镝的英文名称 DYSPROSIUM，来源于希腊文，原意是“难以取得”。 （ 67）原子序数67的元素是钬 。 1878年，瑞典化学家J.L.索里特从铒土的光谱中发现了钬的存在。 1879年，瑞典化学家P.T.克莱夫用开始对不同来源的铒土进行研究。他把其中的镱土和钪土分离出去以后，试图仔细测定铒的原子量，但是发现从不同来源的铒土中所测得的数值并不一样。他便怀疑这些铒土可能并非是单一元素的化合物。经过分离，发现显然含有三种氧化物。一种是已经熟知的粉红色铒土；一种是J.L.索里特发现的淡黄色氧化物（钬）；一种是白色略带绿色调的未知元素的氧化物。这样T.克莱夫就发现了两种稀土元素，他把J.L.索里特发现的元素命名为钬，把后一种元素命名铥。 钬被命名为 LOLMIUM以纪念索里特的出生地斯德哥尔摩。 （ 68）原子序数68的元素是铒 。 1843年，瑞典的莫桑德尔用分级沉淀法从钇土中发现一种新元素的氧化物，称为铒土，它是与铽土同时被发现。 1860年命名铒为REBIUM，以纪念其发现地“于特比”（Ytterby）。 （ 69）原子序数69的元素是铥 。 1879年，瑞典的P.T.克莱夫从铒土分离出铥。铥与钬是P.T.克莱夫同时发现的 铥的英文名称为 THLIUM，是斯堪的纳维亚半岛的古称。 （ 70）原子序数70的元素是镱 。镱是人类发现的第七个稀土元素。 1878年，瑞士化学家J.C.G.马里尼亚克从铒土中分离出镱的氧化物，称之为镱土。 1907年，于尔班和韦尔斯拔指出镱土是氧化镥和氧化镱的混合物。 镱的英文名称是 YTTERBIUM以纪念其发现地“于特比”。 （ 71）原子序数71的元素是镥 。镥是最后一个被发现的稀土元素。 1907-1908年，奥地利的韦尔斯拔和法国的G.于尔班分别从镱土中发现镥。 镥的英文名称为 LUTETIA，是巴黎的古称。 （72）原子序数72的元素是铪 。 1923年，瑞典化学家赫维西与荷兰的物理学家科斯特在锆石中发现铪， 1925年，两人用氟络盐分级结晶的方法分离掉锆和钛，得到纯铪盐，然后用金属钠还原铪盐，得到金属铪。 铪的英文名称为 HAFNIUM，这是丹麦首都哥本哈根的拉丁名。 （ 73）原子序数为73的元素是钽 。 1802年，瑞典的A.G.厄克贝里发现了钽。A.G.厄克贝里从来自芬兰的一种黑色矿石（钽铁矿）和另外一种褐色矿石（钇钽矿）中，分析出了前人没有提到过的金属氧化物。实际上A.G.厄克贝里得到只是含有钽酸的混合物。 1903年，俄国化学家博尔顿分离出纯钽。 英文名称为 TANTALUM,是以古希腊神话宙斯之子命名。 （ 74）原子序数为74的元素是钨 。 作为提取钨的矿石是一种白色、比重比较大的矿石，称为重石，其主要成分是钨酸钙。早期的矿物学家曾误认为它是锡矿或铁矿。 1781年，瑞典的C.W.舍勒用实验证明它不含有锡或铁。他用硝酸分解重石，发现其中仅含有石灰和一种同钼酸相似的白色酸，C.W.舍勒推测它是一种金属氧化物，命名为钨酸，同时把其中所含的金属命名为钨。 1783年，西班牙化学家埃卢亚尔兄弟俩从褐黑色的钨锰铁矿中找到了钨酸，刚开始他们也认为是锡的化合物，后经C.W.舍勒和T.贝格曼的指导，知道了该化合物可能是钨酸，并可能含有一种新元素。埃卢亚尔兄弟俩于是便采用一套很简陋的仪器进行了钨的提取研究。他们把钨酸和木炭粉末的混合物置于一只密封的泥制坩埚中，加以高温，得到了一种黑褐色的金属颗粒，用手指摩碾即碎成粉末，在放大镜下观察，可以看见一些具有金属光泽的颗粒，埃卢亚尔兄弟俩首次制得不纯的钨。 钨有两个外文名称 wolfram和tumgsten。Wolfram来源于德文，原意为“烟尘和污垢”。英美等国称之为tumgsten，来源于瑞典文，原意为“沉重的石头”。1959年“国际纯粹与应用化学联合会”曾经建议统一采用wolfram，但英美等国仍然采用tumgsten，此两名称都被主要科学团体采用。 （ 75）原子序数为75的元素是铼 。 铼是在 1925年被德国化学家W.诺达克等人发现。他们在元素周期律的指导下，通过对1800多种矿物的分析，终于从铂矿中发现了铼。 铼的英文名称为 RHENIUM，来源于拉丁文，原意为“莱茵河”。 （ 76）原子序数为76的元素是锇 。 1803年，英国化学家S.坦南特、法国化学家H.V.科莱德斯科蒂等人用王水溶解粗铂时，发现残留器底的黑色粉末有两种新元素饿和铱。 S.坦南特用王水溶解粗制的金属铂，发现一些带有金属光泽的金属粉末留在容器底部，过去也有些人看到过这种残渣，但都以为是石墨而没有进一步研究它，因为当时还没有见过不溶于王水的金属。S.坦南特仔细研究了它，并想用它制取铅的合金。他发现当加热这种黑色粉末时会生成一种浅黄色的氧化物，很容易挥发，其蒸汽有一种刺激性很强的臭味，因此S.坦南特断定这是一种新金属。 同年， H.V.科莱德斯科蒂发现上述那种黑残渣用王水长时间处理后也会有一部分溶解，待将所得的溶液加入氯化铵后便生成一种红色沉淀。与此同时法国化学家L.N.沃克兰等人也发现，当把黑残渣用热苛性碱处理时可以得到一种挥发性物质。他们都认为这是一种新金属的化合物。 1804年，S.坦南特作了进一步的研究，他发现这种黑色粉末中实际上存在两种新元素，可以用酸和碱交替处理把它们分开。其中一种就是由H.V.科莱德斯科蒂分离出来的铱。另一种是S.坦南特自己得到的那种黄色氧化物中的新元素，S.坦南特把它命名为锇。 1804年S.坦南特命名锇为OSMIUM，来源于希腊文，原意为“臭味 ” ，因为锇在加热时生成易挥发具有臭味的四氧化锇。 （ 77）原子序数为77的元素是铱 。 1803年，英国化学家S.坦南特、法国化学家H.V.科莱德斯科蒂等人用王水溶解粗铂时，发现残留器底的黑色粉末有两种新元素饿和铱。 1804年S.坦南特命名铱为IRIDIUM，来源于拉丁文，原意为“彩虹 ” ，因为铱的化合物有多种色彩。 （ 78）原子序数78的元素是铂 。 西班牙青年数学家 D.A.乌略亚1735年发现金属铂。他当时作为科学考察团成员赴秘鲁进行考察，在平托（Pinto）河地区的金矿中发现了金属铂, D.A.乌略亚发现铂很象银，但是又不溶于硝酸，所以便给它取了个名字叫Platina（铂），其西班牙文原意是“平托地方的银”。1744年，他把铂带回欧洲，经过英国化学家W.沃森的鉴定，到1748年才被确认是一种新元素。这段发现经过，在D.A.乌略亚所著作的《航海日记》中有详细的记载。 1741年英国冶金学家C.伍德也在南美洲的新格林纳达采集到一些嵌有铂粒的矿石，发现了铂。 铂的英文名称为 PLATINUM。 （ 79）原子序号为79的元素是金 。 在古代人们就已经发现了金。埃及在公元前 3000年已经采集黄金。中国古代用金与银的合金制作装饰品，安阳殷墟出土的金箔薄到0.01毫米，金相考察证明在加工过程中做过退火处理。 金的英文名称为 GOLD，来源于拉丁文，原意为“光辉的黎明”。 （ 80）原子序号为80的元素为汞 。 汞又称水银，是常温下液态的唯一普通金属。 汞在古代的埃及和中国就已经为人所知。在公元前 1500年的埃及古墓中发现了汞的存在。 汞的英文名称为 MERCURY，来源于拉丁文，原意为“液态的银”。 （ 81）原子序号为81的元素是铊 。 1861年，英国化学家和物理学家W.克鲁克斯在研究硫酸厂的废渣的光谱中发现了一条绚丽的绿线。这是一条新线。W.克鲁克斯断定这是一种新元素发射出来的，并把它命名为铊。W.克鲁克斯在《化学新闻》杂志上宣布了他的发现。 1862年法国物理学家C.A.拉米利用分光镜独立发现了铊，并从硫酸厂的烟道灰中提取出14克铊块，研究了它的物理性质和化学性质，向法国科学院提交了一份比较完整的科学报告。 铊的英文名称为 THALLIUM，它是根据铊的光谱线的嫩绿色命名，原意为“嫩枝”。 （ 82）原子序号为82的元素是铅 。 铅是人类最早使用的金属之一。在公元前 3000年，人类就已经学会从矿石中熔炼铅。 铅的英文名称为 LEAD。 （ 83）原子序数为83的元素是铋 。 科学界将铋的发明者的地位给了德国的 B.瓦伦丁，他在1450年就描述过铋。 在古代，人们对铋和铅总是分不清楚。直到十八世纪人们还认为铋是铅的一个变种。还有人认为铋是 “尚未长成熟的银”，铋变成银的可能性最大。所以当工人开采到铋矿时时常感到惋惜，叹到：“唉，我们开得太早了。”此外，还有人认为铋是由粗硫、水银、砷和土四种物质合成的矿物，在1713年出版的《法国科学院会报》上就有这样的看法。 18世纪30年代，一位法国化学家J.埃洛，在英国的一个地方看到，熔炼工人常将一种天然的金属加到锡中使之变硬发亮。1737年J.埃洛用吹管从辉铋矿（Bi2S3）中还原出一粒金属铋，但是他没有弄清楚这是一种什么金属。法国化学家C.J.日弗鲁瓦仔细研究了这种金属，确认他是一种新金属。C.J.日弗鲁瓦记载这一发现的《铋的化学分析》，在他1731年去世后的二十多年的1753年才出版。 铋的英文名称为 BISMUTH，拉丁文的原意是“白色物质”。 （ 84）原子序数为84的元素是钋 。钋是天然放射性元素。 1898年，居里夫妇发现了钋。他们在检验沥青铀矿和铜铀云母矿的放射性时，发现这两种矿物的放射强度比照其中铀和钍含量所预计的放射强度要大得多。他们猜测其中必有比铀和钍放射性强的多的未知元素存在，于是开始寻找。在这一年的7月，终于证实了一种新元素的存在。他们向法国科学院和华沙工农博物馆同时提交了题为《论沥青铀矿石中的新放射性物质》的论文。 钋的英文名称为 POLONIUM，以纪念居里夫人的祖国——波兰。 （ 85）原子序数为85的元素是砹 。砹是人工合成的放射性元素。 1940年，美国科学家D.R.科森等利用加利福尼亚大学60英寸回旋加速器的能量为28兆电子伏的阿尔法粒子轰击铋靶而合成。 砹的英文名称为 ASTATINE，来源于希腊文，原意为“不稳定”。 （ 86）原子序数为86的元素是氡 。氡是第六个被发现的天然放射性元素。氡亦称射气。 1899年，加拿大的R.B.欧文斯和英国的E.卢瑟福在研究钍的放射性时发现了“钍射气”，即氡220。R.B.欧文斯发现钍的放射性变化无常，如果把它放在密闭的器皿中，其放射强度稳定不变，但如果放在敞口的器皿中，则表面掠过的空气会影响其放射性。于是，他大胆设想有类似气体的放射性物质从钍中分解出来，并把这种设想的气体称为“钍射气”。 居里夫妇发现当空气和镭化合物接触后，也具有放射性。对于这种现象，德国物理学家 F.E.多恩认为是由于镭不断散发着一种具有放射性的气体所造成的。1900年，把这种气体称为“镭射气”，即氡222。 1902年，F.O.吉塞尔在锕化物中发现了“锕射气”，即氡219。 法国化学家 W.拉姆齐等人用光谱证明“钍射气”和“镭射气”都是过去没有发现过的具有放射性的同一种新元素，他们将其命名为氡。 对元素氡的发现和研究，为元素蜕变理论的建立提供进一步的实验依据。 1902年，E.卢瑟福提出了元素蜕变学说，为此获1908年诺贝尔化学奖。 氡的英文名称为 RADON，是从“镭射气”一词衍化而来的。 （ 87）原子序为87的元素时钫 。钫为天然放射性元素。 1939年，法国的M.佩雷在研究铀矿中锕227的衰变产物时发现了钫。 钫的英文名称为 FRANCIUM，是为了纪念发现者的祖国——法兰西。 （ 88）原子序数为88的元素是镭 。镭是天然放射性元素。 镭是在 1989年居里夫妇等从沥青铀矿矿渣中发现的，距离他们发现钋仅仅五个月。 1902年他们从大约8吨铀矿渣中分离出90毫克氯化镭，并初步测定出原子量225.93（现在的精确测定为226.025），其放射性是铀盐的200万倍。镭在沥青铀矿中的含量很小，只有一千万分之一多一点，居里夫妇劳动的艰辛和对科学的执着令后人敬佩， 镭的英文名称为 RADIUM，来源于拉丁文，原意为“射线”。 （ 89）原子序数为89的元素是锕 。锕是天然放射性元素。 1899年，法国的A.C.德比埃尔内从铀矿渣中分离出锕。 锕的英文名称为 ACTINIUM，来源于希腊文，原意为“射线“。 （ 90）原子序数为90的元素是钍 。钍是天然放射性元素。 钍是瑞典的 J.J.贝采里乌斯在1828年发现。.J.J.贝采里乌斯在研究一种挪威产的质重而色黑的矿石时，发现其中有一种未知的新金属的氧化物，他称其为钍。J.J.贝采里乌斯把金属钾和氟化钍钾的混合物放在硬质玻璃管中加强热，得到了一些不纯的金属钍。 99%的金属钍在1914年才得到。 钍的放射性是居里夫妇在 1898 年发现的。他们通过对已知的80种元素进行测试后，发现了钍和铀一样能发出射线。他们认为，放射性并非铀元素独有，不应只称为“铀射线”，而应该称为元素的“放射线“，从此以后放射性元素成了化学和物理学的重要研究对象。 钍的英文名称为 THORIUM，取材于北欧神话中的战神——Thor。 （ 91）原子序数为91的元素是镤 。镤是天然放射性元素。 1913年，R.法扬斯等人发现了短半衰期的镤同位素234。 1917年，F.索迪和J.格兰斯通与O.哈恩和L.迈特纳各自独立发现长半衰期的镤同位素231。 镤的英文名称为 PRATACTINIUM，由希腊文的“前”和“锕”组成。 （92）原子序数为92的元素是铀 。铀是天然放射性元素。 铀的发现者是德国化学家 M.H.克拉普罗特。 自然界含铀的矿物主要是沥青铀矿和钾钒铀矿两种。 1789年，M.H.克拉普罗特开始研究沥青铀矿，这种矿石呈深蓝色，带有沥青似的光泽，由此而得名。当时的学者曾认为它是一种含锌和铁的矿石。M.H.克拉普罗特用磷酸使这种矿石溶解后再加入碳酸钾以中和过量的酸，除得到铁、锌的沉淀物外，还得到一种黄色沉淀物。这种黄色沉淀物可溶解在过量的碳酸钾中，这种物质是过去从来没有发现过的，他断然其中会含有一种新的元素。随后他就试图提取这种金属，他把这种黄色沉淀物用油和木炭调成糊状，放在坩埚中加热，最后得到一种黑色的金属状粉末。M.H.克拉普罗特认为这就是金属铀。在此后的五十年间，化学家们也都是这样认识的，直到1841年人们才确认它并不是金属铀，而是二氧化铀。 虽然 M.H.克拉普罗特没有真正提取出金属铀，然而他毕竟发现了铀的化合物，为后来金属铀的提取和核能的利用创造了前提条件。 1841年，法国化学家E.彼利高特首次制得了四氯化铀，这种灰绿色结晶具有强烈的潮解性，溶于水后一经加热就放出盐酸气，同时析出M.H.克拉普罗特所谓的“金属铀”来。E.彼利高特发现，100份的四氯化铀却可生成110份“金属铀”，显然这是不合理的。经过推理，E.彼利高特意识到以往所说的“金属铀”实际是铀的氧化物。E.彼利高特使金属钾与无水氯化铀混合并置于坩埚中加热，在历史上第一次提取出了金属铀。 法国物理学家 H.贝克勒尔在1896年发现了镭的放射现象。H.贝克勒尔把荧光物质硫酸铀酰钾放在阳光下照射数小时试图使之产生荧光，然后将其置于用黑纸密封的照相底片上，随后果然被感光，在底片上留下了晶体的轮廓。这似乎证实了由于太阳光的照射而产生了类似X射线的射线。然而，几天以后，H.贝克勒尔在准备重做这一实验时，因为碰上一连几个阴天无法实验，H.贝克勒尔随手把尚未经阳光照射的铀盐晶体和密封的底片一起放进了抽屉。后来他发现底片也感了光，留下了晶体的影象。这使H.贝克勒尔大为惊奇。他在几个月的时间里反复进行了实验。H.贝克勒尔发现，这种放射与铀盐是否受到光照无关，铀盐在没有任何激发的情况下就可以自动放出一种穿透能力很强的类似X射线的射线；射线的存在仅与铀盐是否存在有关，与其它因素无关。 1896年5月18日，H.贝克勒尔在报告中指出“我研究过的铀盐，不论是发荧光的还是不发荧光的，晶体的、熔融的，或是在溶液中的，都有相同的放射性质。这使我得出结论：在这些盐中铀的存在是比其它成分更重要的因素，用纯铀粉进行的实验证明了这一假设。” H.贝克勒尔把这种射线称为“铀的射线”。铀的放射性的发现，对于揭示物质结构的奥秘有重大意义，并为放射化学、原子核物理学、放射医学等新兴学科的产生创造了前提条件。 铀的英文名称为 URANIUM，是由M.H.克拉普罗特命名的，以纪念不久前发现的天王星。 （ 93）原子序数为92的元素是镎 。镎是人工放射性元素。 1940年，美国的E.M.麦克米伦和R.H.艾贝尔森在用中子轰击薄铀片研究裂变产物射程时发现了镎。 镎是科学家们发现的第一个超铀元素，它的发现突破了古典元素周期系的界限，为超铀元素的发现开辟了道路，奠定了现代元素周期系的基础。 镎的英文名称为 NEPTUNIUM，是以海王星的名字命名。 （ 94）原子序数为94的元素是钚 。钚是人工放射性元素。 1940年末，G.T.西博格、E.M.麦克米伦、E.G.塞格雷、A.C.沃尔、J.W.肯尼迪在美国用60英寸的回旋加速器的16兆电子伏的氘核轰击铀时发现了钚238。第二年G.T.西博格、E.G.塞格雷、A.C.沃尔、J.W.肯尼迪又发现了钚239。 钚的英文名称为 PLUTONIUM，是以冥王星的名字命名。 （ 95）原子序数是95的元素是镅 。镅是人工放射性元素。 1944年，G.T.西博格、R.A.詹姆斯、C.O.摩根、A.吉奥索在经过中子长期辐照的钚中首次发现镅241。 镅的英文名称为 AMERICIUM，是以美洲的名字命名。 （ 96）原子序数为96的元素是锔 。锔是人工放射性元素。 1944年，G.T.西博格、R.A.詹姆斯、A.吉奥索用32兆电子伏的阿尔法粒子轰击钚239发现锔242。 锔的英文名称为 CURIUM，是为了纪念居里夫妇而命名。 （ 97）原子序数为97的元素是锫 。锫是人工放射性元素。 1949年，S.G.饧普森、A.吉奥索、G.T.西博格用加速到35兆电子伏的阿尔法粒子轰击镅241时发现了锫243。 锫的英文名字为 BERKELIUM，是为了纪念其发现地美国的伯利克而命名。 （ 98）原子序数为98的元素是锎 。 锎是人工放射性元素。 1950年，A.吉奥索、G.T.西博格、K.J.斯特里特在用加速的阿尔法粒子轰击锔242时发现了锎245。 锎的英文名称为 CALIFORNIUM，是为了纪念其发现地美国的加利福尼亚而命名。 （ 99）原子序数是99的元素是锿 。 锿是人工放射性元素。 1952年，美国的A.吉奥索等人从比基尼岛氢弹的试验沉降物中首次成功提取并鉴定锿。 锿的英文名称 EINSTEINIUM，是为了纪念著名科学家爱因斯坦而命名. （ 100）原子序数为100的元素是镄 。 镄是人工放射性元素。 1952年，美国的A.吉奥索等人从比基尼岛氢弹的试验沉降物中首次成功提取并鉴定镄。 镄的英文名称为 MENDELEVIUM，是为了纪念著名科学家费米而命名。 （ 101）原子序数为101的元素是钔 。 钔是人工放射性元素。这是第一个一次只能合成一个原子的人工合成元素。 美国的 A.吉奥索等人1955年发现钔256。 钔的英文名称为 MENDELEVIUM，是为了纪念元素周期表的发现者俄国科学家门捷列夫。 (102)原子序号为102的元素是锘 。 锘是人工放射性元素。谁是锘的最早发现者没有定论。 1957年，瑞典国际科学家小组声称发现102号元素，1958年美国和前苏联的科学家分别证明他们的试验结果是错误的。 美国加州的劳伦斯 —伯利克实验室的科学家得到了半衰期3秒的锘252；前苏联的杜布纳联合核子研究所得到了半衰期近一分钟的锘254；1971年，美国的橡树国家实验室得到了半衰期约一小时的锘259。 锘的英文名称 NOBELIUM，是为了纪念著名科学家诺贝尔而命名。 （ 103）原子序数为103的元素是铹 。 铹是人工放射性元素。 1961年，美国的A.吉奥索发现了铹258；前苏联的弗廖罗夫发现了铹256和铹257。 铹的英文名称为 LAWRENCIUM，是为了纪念回旋加速器的发明人劳伦斯而命名。 （ 104）原子序数为104的元素是UNG。 1964年，前苏联的弗廖洛夫发现了质量数为260的104号元素UNG。 1968年，美国的A.吉奥索等人发现了质量数为257和259的104号元素UNG。 关于百号以后元素的命名问题， 1977年的国际纯粹化学和应用化学学会为避免命名时发生争论，决定采用系统命名法。这种是以拉丁文和希腊文混合的数字词NIL、UN、BI、TRI、GUND、PENT、HEX、SEPT、OET、ENN代表0到9这十个数字。这样104号元素的名称就为UNNILGUND，元素符号就为UNG。 （ 105）原子序数为105的元素是UNP。 1968年，前苏联的弗廖洛夫发现了质量数为260和261的元素UNP。 1970年，美国的A.吉奥索等人也发现了质量数为260的元素UNP。 （ 106）原子序数为106的元素是UNH。 1974年，前苏联的弗廖洛夫发现了质量数为259的UNH。几乎同时美国的A.吉奥索等人发现了质量数为263的UNH。 （ 107）原子序数为107的元素是UNS。 1976年，前苏联的弗廖洛夫发现了质量数为261的元素UNS。 1981年，德国的达姆斯特重离子研究所的明岑见格等人发现了质量数为262的元素UNS。 （ 108）原子序数为108的元素是UNO。 1984年，德国的达姆斯特重离子研究所的明岑见格等人发现了质量数为265的元素UNO。 （ 109）原子序数为109的元素是UNE。 1982年，德国的达姆斯特重离子研究所的明岑见格等人发现了质量数为266的元素UNE。
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[转载]王甫荣：血液循环发现史
fqng1008 2019-3-25 23:04
生物学家对生命活动的研究，通常采用两种基本方法，即观察与实验。哈维首次把实验方法用于生物学，于 1628年发现了血液循环，成为现代生理学和实验生物学的奠基人。 那么血液循环是怎么发现的？ 1.血管内是空气 古希腊 哲学家亚里士多德的观点： ①食物在心脏内转变成血液；②心脏给血液加热；③动脉里充满了空气；④心脏产生 “元气”；⑤静脉和动脉血都有涨有落，有时向心脏流入，有时从心脏流出。这种错误观点延续了几百年。 2.血液运动理论 1800年前 ，古罗马神医盖仑否定亚里士多德的观点，指出人血管里流的是血。这一观点比亚里士多德前进了一大步。 盖仑的理论认为，血液在人体内像潮水一样流动之后，便消失在人体四周。 盖伦曾亲自做过大量的解剖，也对心脏和血管做过细心的研究，但是却从未想到血液会循环流动。 盖仑创立了一种血液运动理论，他认为，肝脏将人体吸收的食物转化为血液。血液由腔静脉进入右心，一部分通过纵中隔的小孔由右心室进入左心室。心脏舒张时，通过肺静脉将空气从肺吸入左心室，与血液混合，再经过心脏中由上帝赐给的热的作用，使左心室的血液充满着生命精气。这种血液沿着动脉涌向身体各部分，使各部分执行生命机能，然后又退回左心室，如同涨潮和退潮一样往复运动。右心室中的血液则经过静脉涌到身体各部分提供营养物质，再退回右心室，也像潮水一样运动。 3.心肺循环理论 16世纪， 比利时医生维萨里认为盖仑的理论是错误的。不久，西班牙医生塞尔维特便提出了血液在心肺之间进行小循环的看法，这两位巴黎大学里的同学，相继向权威盖仑进行挑战。 但是他们都付出了惊人的代价，维萨里受到宗教裁判所的迫害，被判处死刑。塞尔维特由于出版了《基督教的复兴》触犯了西班牙教会，与 1553年10月，在日内瓦被当作“异教徒”，活活烧死。这两位医生为了研究人的血液循环，向权威挑战，献出了宝贵的生命。 4.血液循环理论 半个世纪之后， 哈维医生决心弄清人体血液的奥秘。 他系统地分析了前人的研究情况， 他决心像伽利略一样，通过实验，去揭开人体血液循环的神秘面纱。 哈维曾对 40余种动物进行了活体心脏解剖、结扎、灌注等实验，同时还做了大量的人的尸体解剖。哈维深入地研究了心脏的结构和功能，他发现心脏的左右两边各分为两个腔，上下腔之间有一个瓣膜相隔，它只允许上腔的血液流到下腔，而不允许倒流。哈维接着研究静脉与动脉的区别，他发现动脉壁较厚，具有收缩和扩张的功能；而静脉壁较薄，里面的瓣膜使得血液只能单向流向心脏。结合心脏的结构，这意味着生物体内的血液是单向流动的。为了证实这一点，哈维做了一个活体结扎实验。当他用绷带扎紧人手臂上的静脉时，心脏变得又空又小；而当扎紧手臂上的动脉时，心脏明显胀大。这表明静脉里的血确实是心脏血液的来源，而动脉则是心脏向外供血的通道。体内血液的单向流动实验，证明了盖仑学说的静脉系统双向潮汐运动的观点是错误的。 哈维的另一个定量实验更否定了盖仑的理论。他进行心脏解剖时，以每分钟心脏搏动 72次计算，每小时由左心室注人主动脉的血液流量相当于普通人体重的4倍。这么大量的血不可能马上由摄人体内的食物供给，肝脏在这样短的时间内也决不可能造出这么多的血液来。惟一的解释就是体内血液是循环流动的。 哈维在不同的动物解剖中发现了上述同样的结果，他终于得出了这样一个结论：血液由心脏这个 “泵”压出来，从动脉血管流出来，流向身体各处，然后，再从静脉血管中流回去，回到心脏，这样完成了血液循环。他把这一发现写成了《动物心脏和血液运动》一书，正式提出了关于血液循环的理论。 为了证明人的血液循环也与动物一样，他还在人身上反复地实验。他把那些人手臂上的大静脉血管用绷带扎紧，结果发现靠近心脏的一段血管瘪下去，而另一端鼓了起来。他又扎住了动脉血管，发现远离心脏的那一端动脉不再跳动，而另一端，很快鼓了起来。证明完全与动物的血液循环是一样的。 他在书上告诫人们： “无论是教解剖学或学解剖学的，都应当以实验为依据，而不应当以书籍为依据；都应当以自然为老师，而不应当以哲学为老师。” 他通过发现血液循环把实验方法引人生物学。所以，恩格斯评价说： “哈维由于发现了血液循环而把生理学确立为科学。” 哈维他一生中写过大量的科学论著，但是只发表了《心血运动论》和《论动物的生殖》两书以及几封为《心血运动论》辩护的公开信。其中 1628年，发表的划时代著作《Heart and movement of blood》（中译名《心血运动论》），这是第一本基于实验的生理学著作，标志着近代生理学的诞生，同时也奠定了哈维在科学发展史上的重要地位。 哈维在书中明确指出，动脉把血液从心脏输出而同时静脉把血液输入心脏。由于没有显微镜，哈维无法看到毛细血管 ——血液从最小的动脉输入静脉的微小血管，但是他却正确地推断出了它们的存在（哈维去世几年以后意大利生物学家发现了毛细血管）。 直到哈维 1657年逝世以后的第四年，伽利略发明的望远镜，被意大利马尔比基教授改制为显微镜用于医学上，观察到毛细血管的存在，才真正证实了哈维理论的正确性。哈维的血液循环理论的被确认，标志着当时的科技在医学领域中的显著成就。 哈维的贡献是划时代的，他的工作标志着新的生命科学的开始，属于发端于16世纪的科学革命的一个重要组成部分。哈维因为他的出色的心血系统的研究（以及他的动物生殖的研究），使得他成为与哥白尼、伽利略、牛顿等人齐名的科学革命的巨匠。他的《心血运动论》一书也像《天体运行论》、《关于托勒密和哥白尼两大体系的对话》、《自然哲学之数学原理》等著作一样，成为科学革命时期以及整个科学史上极为重要的文献。
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“发现胰岛素”的三种描述
fqng1008 2019-3-24 23:18
1 年轻时的班廷 2 班廷 3 班廷和贝斯特 4 纪念班廷和贝斯特的邮票 5 多伦多大学，班廷、贝斯特、克里普和麦克莱德用于提纯胰岛素的实验室。 一、 糖尿病网 ：班廷发现胰岛素的传奇故事 关于 胰岛素 的这段历史的演绎有着不输给 任何 一部好莱坞励志大片般精彩的故事。无论是其中的历史人物或是他们的人生轨迹可以说不用任何的渲染就应该是一部奥斯卡金像奖的好脚本。在这段关于胰岛素的历史里讲述的不止是人类 文明 永不会停歇的 智慧 探索和社会进步，更诠释着人生的执着与成功；忠诚与无私以及命运的波澜无常。下面就让我们一同走入这段胰岛素的传奇中吧。 （一）溯源 如果说胰岛素的成功是一个传奇的话，那么造就这个传奇的最终力量应该来源于一个古老的疾病 - 糖尿病 。 距今三千五百年前，古埃及就已经有对 糖尿 病的简单叙述，两千多年前，希腊 医生 亚的阿勒特奥斯把这种主要症状为 “排泄多且甜的尿液”的疾病命名为“Diabetes”即糖尿病；1675年，英国医学家托马斯威尔士给这个疾病的用拉丁文定义了一个新的标注“Mellitus”，意为“蜜”，而到了1776年，马修多不森通过科学实验证明尿液中的甜味确实是糖分。 东方也很早就对糖尿病有所认识，我国东汉名医张机就在《金匮要略》中对糖尿病症状写下诸多描述；而隋末唐初的《古今录验方》对糖尿病也有记录。一直以来，人们只能做到识别这种疾病而全无任何应对方法。古印度人发现如果谁的小便会招来蜂拥而上的蚂蚁，谁就肯定患上了这种疾病。我国民间有的说法是，猪跟着谁跑，谁就有糖尿病。还有就是狗会去舔糖尿病患者的尿夜，因为那很甜 …… 直到时间转入二十世纪之前，人类对糖尿病完全束手无策。一旦患上糖尿病就等于被判死刑，患者只能坐以待毙，别无他法。但是就像恒古以来人类文明一次次的面对困扰而又总会迎来转机一样，这个 “甜蜜”的疾病也许正在等待着可以“点化”它的人出现。 （二）曙光 既然说胰岛素是一个传奇，那么传奇的开端总是富有戏剧色彩的，机缘与探索如命运安排般交织着它的序幕。繁文太长，在此仅以精简的段落陈诉出那一段段曾经的由来。 1869年，年仅22岁的德国医学院学生，兰格尔汉斯（Paul Langerhans）在毕业论文里描述了在显微镜下可以观察到的胰脏 周围 组织不同的岛状细胞团（就是我们今天所说的 “胰岛”），并且推测说，这些岛状细胞团可能是分泌激素的。可这位天才并没有受到重视，评委认为他的论文毫无新意，认为那些所谓的“岛状细胞团”其实不过是一些淋巴结……天才兰格尔汉斯的运气实在太差，只能混个学位就卷铺盖走人，不到二十年之后，在他41岁时死于 尿毒症 。许多年后，人们为了纪念他，将 “胰岛”也称为“兰格尔汉斯岛”。 1888年俄国科学家巴普洛夫对消化生理进行研究，并通过对狗的瘘管手术研究了食物与消化液之间的关系并深入研究 和确认了胰脏分泌物的消化功能。并因以上贡献获得了诺贝尔生理与医学奖。 1889年，受到俄国科学家巴普洛夫的启发，两个德国科学家 梅林 和明科斯基开始探索胰腺到底在消化过 程中 起到了什么作用。但是在工作中他们却偶然发现了胰脏被切除的狗，尿液是含糖分的 ——被切除了胰脏的狗的尿液招来了大量的苍蝇——他们俩意识到这狗“患”上了糖尿病。通过尿液化验，他们发现那只狗的尿液里确实有很高的糖分。 这次试验以外的发现却开启了另一扇将改变人类健康命运的大门。胰脏与糖尿病的关系得以确认。这个发现使全世界的科学家们开始忙活起来，他们必须搞清楚胰岛所分泌的激素究竟是什么？又将如何提取这种神秘的激素？无数的人前仆后继，一晃好几个十年过去，却毫无进展。 （三）传奇 转眼到了一九一七年，一个叫班廷的加拿大年轻人终于拾起了这把掌握着人类健康命运的钥匙，一段胰岛素的传奇就此展开。这个加拿大小伙起初的经历看起来时运相当不济 ——1917年他从多伦多大学毕业的时候，其实并未得到应有的完整的医学训练，因为当时全世界都受到了第一次世界大战的影响，最后一年班廷没上什么课，整年只记了五页笔记，就被征召入伍成为 陆军 医官，并上法国前线参与了坎伯拉之役，战役中班廷英勇负伤。 当时有医生主张给班廷截肢，班廷非常倔： “我非要留下这只胳膊不行！我是一名外科医生，没有胳膊，就等于没有了生命 ！ ”——事实证明他是对的。战争结束之后，回国的他竟然找不到像样的工作，只能到一个边远的小镇开了个诊所，生意惨淡。为了糊口，他又跑到当地一所医学院兼课，他的关于糖尿病的知识就是为了给学生讲课现学现卖的。1920年10月30日，班廷备课的时候读到一份病例报告说，一个病人的胰脏导管被结石堵塞之后，分泌消化酶的消化腺萎缩了，可是胰岛细胞却依然存活良好。这次偶然的阅读给班廷铸就了人类历史上的最伟大的发现之一。 胰岛所分泌的激素之所以难以提取，就是因为 胰蛋白酶 的存在 ——这种胰脏分泌的消化酶其实也是一种蛋白质，但是却能够降解其它的蛋白质；在班廷之前，早就有很多科学家认为胰蛋白酶会降解他们想要提取出来的那种神秘激素。班廷的灵感说来也简单，他想的是：要是模仿结石阻塞的状况，把狗的胰脏导管用手术结扎，等消化腺萎缩之后，再提取神秘激素不就行了么！ 小地方设备不够，班廷需要支持。于是，小伙子跑回母校多伦多大学，找到当时的糖尿病权威麦克劳德教授。这对班廷来说可是破釜沉舟，他关掉了自己的诊所，辞去了兼课的工作 ——还要面对亲友同事的善意劝阻。可是麦克劳德却不冷不热。其实这也是有原因的，小伙子要解决的是无数人前仆后继都未能解决的，这个二十几岁的小伙怎么看着都像是异想天开而已。 可是最终麦克劳德还是答应了班廷，不是因为他独具慧眼，而是因为班廷要的东西实在是太容易满足了 ——他只要十条狗，一个助手，八个星期。麦克劳德给班廷分了个阴暗狭窄的小房间并派了个嘴上没毛的只有21岁的医科学生查尔斯·贝斯特，当然还有十条狗。两三年之后，这个叫查尔斯·贝斯特的傻傻地只知道听话的小伙子成了历史上运气最好的人之一。 试验的进展注定是不会顺利。给狗做胰脏导管结扎手术，对班廷来说显然是小菜一碟，贝斯特也是个勤奋认真的小伙子；可是他们从已经萎缩的胰脏中提取出来的物质并不起作用。他们要先把一只狗变成糖尿病狗，然后再用给另一只狗做胰脏导管结扎手术，等到这只狗的胰脏萎缩之后，通过手术摘取出来，提取他们想要的物质，而后再注射到糖尿病狗的静脉中去 ——然后通过检测这条糖尿病狗的血糖水平来判断他们提取的物质到底是不是真的有用。 八周很快就过去，狗一条又一条地死掉，实验依然没有实质性的进展。贝斯特早看出来班廷是不可能继续给自己开支的，就说， “反正我要跟你干完，将来有钱了呢，就把工资还给我；咱们要是没干成呢，就一笔勾销算了。”而麦克劳德对班廷和贝斯特的进展倒是不闻不问，自顾自去欧洲讲学去了。 天气越来越热，实验环境越来越差，可是却真的出现了转机 ——终于有一天，贝斯特有点迟疑地说，“不知道我测的准不准，刚刚我们注射的那条狗的血糖降到了正常水平……”班廷和贝斯特死盯着那条狗，一小时内，眼睁睁看着那条糖尿病狗从连头都抬不起到可以坐起来，再到竟然可以站起来！ 那个无数医生、科学家梦寐以求的神秘物质终于被这两个年轻人揭开了面纱。他们俩为之取名为 “岛素”——就是我们今天说的“胰岛素”（Insulin）。实验只成功一次显然是不够的，实验必须能够重复才算是成功的实验。动物来源很快成了问题，也许只有真实面临困境，才能情急生智。班廷想到了屠宰场，带着贝斯特跑了好几个屠宰场才搞到9只牛的胰脏。回来的路上两个人才想到其实根本就不用什么胰脏导管结扎手术——现在拿到的直接是胰脏，那就可以用酸化酒精破坏消化液，防止胰岛素被降解。 接下来的实验过程中，两个人反复慨叹这么简单的方法怎么才想到？其实相对于其他人来说，他们俩真的已经是无比的幸运了，因为尽管不停地遇到困境，但毕竟都在短短十几周内解决掉了；要知道有多少一点都不比他们笨、甚至可能比他们更勤奋的人努力了十几年、几十年，也竟然一无所获 …… 班廷和贝斯特从屠宰场回来后，把牛胰脏用酸化酒精处理之后提取出来的胰岛素果然好用，糖尿病狗的血糖在注射牛胰岛之后直线下降。 现在的问题是，这种动物身上提取出来的胰岛素能否用在人的身上呢？班廷决定先在自己身上注射，但贝斯特认为应 当由他来冒险，理由是 “你的技术更熟练，更应该受到保护的是你。”班廷当然不同意。两人争论不休，最后班廷表示再考虑一天，两人相约第二天再做决定。当天晚上，两人不约而同地各自偷偷在自己身上注射了牛胰岛素，完成了人体实验，确定牛胰岛素应用在人体是安全的，这种无私和无畏也终将带给他们好运。 幸运接踵而来。 1922年2月8日，班廷医学院的一位同学利斯特由于患上了糖尿病，并迅速恶化，生命垂危之际利斯特抱着一线希望来到了班廷的实验室，请求在自己身体上试用仍在试验阶段的牛胰岛素。贝斯特为他注射了一针牛胰岛素，而后大家静观其效。 时间一点一点过去，大家却观察不到任何效果。班廷按捺不住了，不敢正视乔的眼睛，直接跑出了实验室。他觉得自己从动物身上提取出来胰岛素对人体不起作用。而乔看着班廷冲了出去，明白过来自己的最后一线生机其实只不过是良好愿望， 沮丧 不已。犹豫中的贝斯特劝说乔再注射一定的剂量，而乔实际上现在连拒绝的力气都没有了。奇迹发生了，仅几分钟的功夫，乔表示说自己感觉好多了；有过一会儿，乔说自己已经很久没有觉得自己的脑子如此清醒，两腿也不再沉重了 ……贝斯特冲出大门，把好消息告诉了正垂头丧气的班廷。 乔吃了一顿正常食量的晚餐 ——几年来的第一次。乔大喜过望，以为自己痊愈了，可第二天症状又出现了。贝斯特按照昨天的总计剂量又给乔注射了一针胰岛素，乔再一次恢复。可是，困境马上又出现了——只不过两次注射，乔已经用光了班廷和贝斯特所拥有的所有胰岛素。 直到这个时候，麦克劳德才开始觉得坐不住了。没有任何理由再继续观望下去。麦克劳德丢下手中所有的工作，调动自己的全部资源，投入了胰岛素实验的后据工作。草台班子变成了正规军。随后为了解决量产与杂质的问题，他们与美国的礼来药厂（ Eli Lilly and Co. ） )合作，成功地从屠宰场取得的动物胰脏中，分离出足以提供全球糖尿病患使用的胰岛素。在不到两年的时间内，胰岛素已在世界各地的医院使用，取得空前的成效。 一九二三年十月，瑞典的卡洛琳研究院决定将该年的诺贝尔生理及医学奖颁给班廷及麦克劳德两人。班廷得知消息后，马上宣布将自己的奖金与贝斯特平分；稍晚，麦克劳德也宣布将奖金与另一位参予研究的生化学者柯利普共享。 其实，班廷致死都没明白一件事情：实际上当初那个让班廷勇往直前的 “灵感”实际上根本就是错误的。给狗的胰脏导管做结扎手术根本就是没必要的；甚至后来用酸化酒精处理牛胰脏也是没必要的——因为胰蛋白酶在没有被分泌出胰脏之前，是没有活性的，只不过是我们今天所说的“酶原”而已。 也许这就是历史，这就是传奇吧。太多通往奇迹终点的路都是无章可循的，有时候一次意外，一个错误反而却找到了那唯一的正确路径。但毋庸置疑的是，一切伟大功绩的背后都印记着创造者的艰苦努力，命运总会把幸运留给最努力的人。 （四）尾声 班廷时代的胰岛素现在看来只是粗制品。班廷和麦克劳德获奖二十多年之后的 1955年，英国的圣格确定了胰岛素的结构，并完成了胰岛素的纯化工作，他也因此获得1958年的诺贝尔化学奖。再后来后来班廷和麦克劳德将胰岛素的专利以一元钱的价格转交给了多伦多大学。用人类最伟大的精神“奉献”给自己的功绩画上了一个完美的句号。 1923年胰岛素作为商品上市，据粗略统计，当年有近8000名医师对25000多名糖尿病患者使用了该药。为纪念班廷的巨大贡献，世界卫生组织和国际糖尿病联盟将班廷教授的生日——11月14日定为“世界糖尿病日”。 班廷基金会也因此而诞生。美国著名糖尿病学家 Elliott Joslin曾写下这样一段话：“1897年，1个被诊断为糖尿病的10岁男孩的平均生存期是1.3年，30岁和 50岁的糖尿病患者生存期分别是4.1年和8年。而到了1945年，10岁、30岁和50岁诊断糖尿病的患者却可继续生活45年、30.5年和15.9 年。” 八十余年来，胰岛素的剂型不断推陈出现，目前已发展为速效、短效、中效、长效和预混胰岛素等多种剂型。从不同浓度到牛，猪、 重组人胰岛素 等不同来源；从结晶胰岛素、纯化胰岛素、人工合成胰岛素等不同纯度到皮下注射，胰岛素笔，胰岛素泵以及口服、经鼻、经眼、经直肠、经皮肤等无创途径。 人类对胰岛素探索的脚步从未停歇。并且相信通过一代又一代人的努力我们终将会彻底治愈糖尿病，摆脱对药物的依赖，续写人类战胜疾病的新传奇。 二、陈苏： 为糖尿病患者造福 ——班廷发现胰岛素 如今人们已不必因为患了糖尿病而胆战心惊，用胰岛素来对付糖尿病已是一般的医药常识。然而，在 20 世纪20 年代以前，这种病给人们带来的却是灭顶之灾。得了糖尿病的人以极快的速度消瘦，整日饥饿，干渴，喝下去的水会变成充满糖的尿。患者可以从一个彪形大汉，转眼变得骨瘦如柴，最终难免一死。当时，医生治疗糖尿病的最先进的方法，就是控制饮食。成千上万的患者，为了延长生命时间，而不得不依靠残酷的慢性饥饿疗法来苟延残喘。 20 年代初，有一个年轻的加拿大外科医生，勇敢地站出来，面对人类可怕的对手——糖尿病，展开了一场英勇的战斗。在同伴的帮助下，他历尽艰辛，终于获得了成功。这位勇敢的战士就是弗里德里克·班廷。 1891年11 月14 日，班廷出生在加拿大的阿里斯顿。班廷的母亲在生他时留下了病根，一直卧床不起。母亲的病痛给班廷幼小的心灵留下了深深的创伤。他对母亲十分孝顺，常对母亲说：“我长大了一定要当个出色的医生，把妈妈的病治好 ！ ”在班廷18 岁那年，他以优异的成绩考进了多伦多医学院，实现了儿时的梦想。他在医学院里的成绩一直都是名列前茅。他一直朝着一个目标在努力，那就是将来当一位名医。可惜的是，班廷的母亲没有等到这天，在班廷读大学二年级的时候，她就病重去世了。 在班廷大学毕业那年，第一次世界大战正在进行，前方急需医生，班廷应征入伍了。在欧洲战场上，班廷作为一名优秀的外科医生，挽救了许许多多士兵的生命，而他自己从前线回来时，胳膊上却带着一块很深的弹伤。面对主张截去那只胳膊以保住性命的外科医生，班廷表现出了一股倔强的顽强： “我非要留下这只胳膊不行 ！我是一名外科医生，没有胳膊，就等于没有了生命！ ” 战争结束后，他回到了加拿大，先在多伦多儿童病院当了半年住院医生，后来又在安大略州的小镇伦敦城里挂牌开业。和平时期，外科手术很少。开业 28天班廷才等来了第一个病人。一个月下来，帐本上一共才挣了4 美元。为了糊口，他在安大略医学院找了一个实验示范教员的临时工作。班廷对待教学很认真，每天晚上都在宿舍里十分用心地备课，他力图把实验示范课搞得尽可能深刻，有趣。就在1920 年10 月30 日的夜晚，一个奇妙的想法出现在他的脑海，这个想法一直萦绕在他的心头，从此便改变了他的人生道路。 这天晚上，他必须准备第二天的示范实验，实验的内容是胰脏的功能。教科书上说，胰脏在消化食物方面具有重要作用，它是一座多功能的、了不起的小发酵厂，有一种神秘的分泌液经由胰管流入小肠，它能消化糖，分解脂肪和蛋白质，供人体吸收和利用。 “人如果没有胰脏，就会得糖尿病死掉”，班廷的脑子里老是想着这个问题，他趴在一大堆资料上仔细琢磨着。德国医生敏考斯基曾在1899年做过这样的实验，他把狗的胰脏彻底切除，然后仔细地缝合伤口，日后进行观察。眼看着那只狗以难以置信的速度消瘦，干渴，饥饿，无精打采，只剩下抬头喝口水的力气，最后终于倒下，这只狗死于“糖尿病”。博学的德国病理学家兰格亨斯在他的论文中指出，胰脏中存在着一些细小的细胞团，其结构不同于一般制造消化液的酶细胞，在显微镜下观察它们就像海洋中漂浮的小岛。因而这些细胞团被称为“兰格亨斯氏岛”，也就是“胰岛”。 班廷想，学生们一定会对这些感兴趣的。它要通过实验告诉学生们，正是这些不起眼的胰岛保护人们不得糖尿病。实验证明，即使把狗的胰管扎住，不使一滴消化液流出，狗也不会得糖尿病，虽然狗的胰脏已退化，但胰岛还健康存在。 准备到这种程度，班廷相信示范实验课一定会成功的。该睡觉了，班廷随手拿起刚收到的医学杂志，心不在焉地翻着， “咦，太巧了，这儿有一篇关于胰脏和糖尿病的报告。”班廷想到了备课内容，脑子里出现了一个念头：“能不能为治愈糖尿病做点事情呢?”整个欧洲和美国有几百万糖尿病患者，成千的人正在死去。有的是儿童，突然发病，瘦弱如侏儒，只有死路一条 ；还有风华正茂的年轻人，想到这些，他忘记了一切，忘记了自己是一名正在惨淡经营收入低微的外科医生，不得不当临时讲课教师来维持生计；忘记了自己是一名外科医生，而糖尿病却是典型的内科疾病而只想到，作为医生，不能解除病人的痛苦，那还算什么医生！ 班廷躺在床上，思维处于高度兴奋状态，他冥思苦想，觉也睡不着，就在冥冥之中，他好像悟出了一些道理：能不能将狗胰脏的导管扎住，使胰脏退化，这样可以使胰岛细胞不受消化液的影响，从而提取仍然健康的胰岛细胞，来使已经全部切除了胰脏而得糖尿病后行将死亡的狗活下去呢 ?他赶紧起身，在笔记本上记下了这稍纵即逝的思想火花：“结扎狗胰管 ； 6～8周待其退化 ；将剩余部分取出进行提取。 ” 班廷决定到多伦多大学医学生理系，找麦克洛德教授，他是北美著名的胰脏生理和病理方面的专家。他只想说服教授为自己提供一些进行实验必不可少的条件。为此，他不顾老师、亲友的劝阻，关闭了诊所，辞掉了临时教师的工作，破釜沉舟，一心准备搞研究。可是，要说服大名鼎鼎的麦克洛德教授，对于不善言辞的他是多么的不容易。他拿出了像不让锯胳膊时一样的固执和顽强劲，终于说服了教授。其实他要求的实验条件，对于教授来说太容易满足了。他只要 10条狗，一名助手，做8个星期实验。教授满足了他的要求，为此，他也闻名于后世。 在阅读了大量有关糖尿病、胰脏以及知名研究者们如何想尽方法仍未能挽救糖尿病患者的书籍资料后，班廷终于开始了他的科学实验。就在多伦多医学大楼一间狭窄阴暗的小房间里，他拥有了 10条供实验的狗和一名实验助手——一个21岁的医科学生查尔斯·贝斯特。贝斯特是个对生物化学十分熟悉的年轻人，他对测定狗的体液和血液中确切的含糖量等问题，驾轻就熟。这正好弥补了班廷在这方面的不足。班廷是一位极其出色的外科医生，他进行的手术无可挑剔。 两位干劲十足的年轻人开始了对糖尿病的冲击。他们两位的信心都很大，丝毫不觉得 8周时间对于解决医学上的一个最复杂的难题是多么的不可思议。他们给10只狗做了手术，虽然一次次地失败，但是他们吸取教训，重新再来。实验在炎热的夏天中继续着，8个星期也悄悄地过去了。贝斯特的报酬没人支付了，只好算班廷向贝斯特借钱，现在哪怕用辆拖拉机也休想把班廷从工作台旁拉走，因为他们看到了成功的希望。 他们乘麦克洛德去欧洲讲学的机会，又继续干了起来。班廷几周前给一条狗做了结扎胰管手术，这天，他从狗已经萎缩的胰脏中提取了他们感兴趣的东西 ——胰岛细胞中的物质，然后把他注入得了糖尿病快要死去的狗的颈静脉中，观察狗的情况。一条狗死去了，又一条狗死去了。终于有一天，贝斯特看着量热器，直起身来对班廷说：“弗雷德，含糖量下去了，降到了0.1。”这个数字比一只健康狗血液中的含糖量多不了多少。在狗窝里，刚才分明还是想喝水而抬不起头的这只狗，现在已经能抬起头来，看着眼睛发呆的班廷，坐了起来。1小时以后，它竟站了起来 ！他们终于救活了一条狗，这使班廷欣喜若狂！经过反复实验，班廷和贝斯特终于发现胰岛提取物具有维持糖尿病狗生命的作用，他们给它取名为 “岛素”。然而，为了维持1 条狗的性命，却用了5 条狗的胰脏，这就等于杀死5 条狗使1 条狗活命，简直太荒唐，太胡闹了。 那么怎样才能得到更多的岛素而又不杀死狗呢 ?班廷想到了屠宰场。不久，他和贝斯特从屠宰场带回了9 只牛的胰脏。决定从中提取可贵的岛素。他们懂得，酸化酒精能抑制对岛素有破坏作用的消化液，如果用酸化酒精来处理牛的胰脏，便可提取所需的岛素。这真是太简单了 ！所有的难题在解决之后都显得那样简单，然而这耗费了班廷和贝斯特多少心血谁也不清楚。他们用从牛胰脏中提取的岛素给第一条患糖尿病的狗注射后，狗的高血糖直线下降了。然而我们不禁要问，开始时班廷怎么没想到用酸化酒精抑制胰消化液细胞生长这种简单的方法，而要走那么多弯路呢 ?其实，科学研究就是这样，没有捷径好走，只有踏踏实实去干，“越显而易见的越难看清”，而终有一天会豁然开朗的。 他们的实验速度加快了，一切也都变得顺利了。他们决定把实验从狗身上转到人身上。谁来做第一次实验呢 ?谁也不敢担保在人身上做这一实验没有危险性。然而，对于科学的献身精神使两位年轻的探索者都争着要在自己身上做实验。“贝斯特，不要争了 ！如果我有什么意外，你可以继续把实验做到底。 ”班廷坚定地说。“不，你的技术更熟练，应该受到保护的是你，而不是我。” 最后，两人先后在自己身上做了人体实验，证明了这种能救活狗的东西对人体是无害的。他们决定把这种胰脏提取物 ——岛素用在病人身上。乔·吉尔克利斯特是班廷医学院时的同学，他得了严重的糖尿病。本来性格开朗的他变得郁郁寡欢。他知道医学界对糖尿病束手无策，只能采取饥饿疗法。他靠一个婴儿的食量勉强维持着生命。 1921年秋天，他碰上了老同学班廷。班廷对他说：“乔，说不定我很快就可以治你的病 ！ ”1922 年2 月8 日，生命垂危的乔来到了班廷他们的实验室，贝斯特马上给乔注射了一针岛素，大家都坐下来静观效果，时间1 小时1 小时地过去了，仍不见效果。班廷失望了，他以为这岛素只对狗有效，而对人无效。他不敢正眼看乔，径直跑出了大门。其实班廷太性急了。贝斯特劝乔留下，并耐心地说：“乔，我们再做一次。”乔耐着性子配合贝斯特又打了一针。过了一会，乔逐渐感觉好多了，几个月来他第一次觉得自己的头脑突然清醒了，两腿也不再沉重了。贝斯特冲出大门，他要赶紧把这一消息告诉班廷。乔吃了几年来第一顿正经的晚餐，三个人都以为他已病愈了，可是第二天乔的两腿又沉得抬不动了。没关系，再打一针，就这样，乔用尽了班廷和贝斯特所有的岛素。他们又陷入了困境。 这个时候，一直在幕后的麦克劳德教授意识到了这两个毛头小伙子的研究成果在医学上的价值。他暂时丢下手头的研究，带领全体助手，投入了班廷和贝斯特的工作。他做的第一件事就是将岛素改名为胰岛素，它的拉丁文为 insulin。他们分几路人马，使胰岛素的研究速度加快了。 不久以后，班廷出席了在美国纽黑文召开的全美医学大会，在众多专家面前，有些紧张的他结结巴巴地宣读了他的胰岛素论文。消息不胫而走，许多得了糖尿病濒临死亡的人抱着一线希望找上门来，可是班廷他们制得的胰岛素太少了，而希望得到它的人又那么多。大量制取胰岛素，成为多伦多大学医学系全体人员的共同愿望。 在这期间，麦克洛德教授前往美国，出席了美国内科医生最权威的机构 ——美国医师协会的会议。该组织学术地位极高，相当有影响力。麦克洛德教授向协会报告特大喜讯：找到了医治糖尿病的一种方法。这消息就像体育比赛爆出的冷门一样，令人欢欣鼓舞。一时胰岛素成了世界上传诵最多的词汇。 麦克洛德教授的论文，为班廷和他的同事们呼唤来了一大批同盟军，全世界许多医学实验室，都在进行着制取胰岛素的工作。 1925 年，美国生化学家阿贝尔终于制得了胰岛素结晶。后来，贝斯特等人也在技术上取得了重要突破，一批批毒性更小，药性更强的胰岛素被制取出来了。糖尿病患者可以有充足的胰岛素来进行治疗，尽管身上布满了针眼，然而再也用不着饿肚子了，他们能很好地充满希望地活着。为减轻糖尿病患者的痛苦，专家们又研制了浓缩的胰岛素，它几乎可以使病人完全康复。 鉴于全球学者对班廷的发现均给予了极高的评价，加拿大政府拨出巨款资助班廷的科学研究。许多热心的资助者也纷纷赠款。这样， 1930 年，班廷糖尿病研究院在多伦多创立了，班廷出任了院长。班廷对科学的无私献身和对医学研究的执着，使他在历尽艰辛困苦之后终于获得了成功。他对胰岛素的发现是决无仅有的重大发现，人们将永远铭记着。 三、瑞京：揭秘胰岛素被发现的传奇历程 1920年11月8日。一位名叫弗雷德里克·班廷(FrederickBanting)的年轻医生走进了加拿大多伦多大学医学院生理学系主任约翰·麦克莱德(JohnJamesRichardMacleod)的办公室。 “教授，我有个新点子，也许可以帮助我们提纯 胰岛素 ，就是那种来自胰腺的，能够快速降低 血糖 的物质。 ” 多伦多大学医学院，当年麦克莱德的实验室就在这栋楼里，班廷、贝斯特和克里普也正是在里面完成了他们提纯胰岛素的工作。 一个小人物就此走进那个波澜壮阔的大时代。 亲爱的读者们，在下面的故事里，你们将会看到，尽管在大时代的洪流中，人类世界那些最精英的头脑显得如同一片漩涡中的树叶那样无助，但是一个真正的小人物，如果拥有了无比坚定的决心和勇气，也同样有可能在时代中挺身而出，成为整个时代的象征。 请原谅我把伟大的弗雷德里克 ˙ 班廷爵士，胰岛素的发现者，诺贝尔奖金获得者，加拿大的国家英雄和无数糖尿病人的救星描述为 “小人物”。实实在在的说，在1920年那个重要的时间节点，在面对胰岛素的战斗中，他确实是个不折不扣的小人物。 为什么这么说？ 让我们先回忆一下在 1920年之前，科学家在追寻胰岛素的道路上取得的成就吧：1889年，冯梅林和闵科夫斯基的开创性工作已经明白无误的提示动物胰脏能够产生一种物质(也就是人们假想中的胰岛素)有效地控制血糖 ；他们的工作同时还建立了第一种糖尿病的动物模型 (胰腺摘除的狗)。1901年，尤金·奥培的工作将胰腺的两个功能在解剖学上清晰区分开来：分泌消化酶的腺泡和分泌胰岛素的胰岛。而在大战前后，美欧的多个实验室已经初步证明，粗糙的胰腺提取物能够降低血糖。在此基础上，试图从胰腺粗提物中纯化出真正的胰岛素的工作尚未取得成功就受到了战争的干扰。 基于这些成就和失败，如果一个年轻人希望向着提纯胰岛素这项伟大事业进军，那么他 /她的理想状态应该是这样的：他/她应该对动物内分泌学和解剖学基础知识有着精深的钻研 ；应该熟悉狗的外科手术操作和糖尿病模型；应该有高超的生物化学功底使得他 /她可以进一步纯化出胰岛素分子 ；同时，他 /她也应该熟悉领域内同行们已经取得的进展，并在此基础上构思自己的研究方向。 而此时站在麦克莱德教授办公室里的班廷医生，上面说的这些基本素养他可是一丁点儿也没有。不仅如此，这位年方而立的小人物在此前的人生中似乎也没有什么值得夸耀的科学训练和成就： 1913年进入多伦多大学学习医科，经过战时的速成教育后很快于1916年底毕业并加入英国军队在欧洲参加第一次世界大战(此时加拿大尚属于英国领土)。很难说这么短的医学速成教育是否在班廷身上留下什么像样的印记。举例来说，在整个1916年中，班廷都没有好好上过什么课，笔记本只用掉了区区五页，这对于强调记忆和背诵的医学教育来说简直难以想象。而在战后班廷的医学职业也进行得磕磕绊绊，试图在多伦多著名的病童医院谋职未果，一气之下班廷跑到了两百公里外的小镇伦敦开业行医，可是他的小诊所生意无比冷清：直到开业后第28天，班廷才迎来第一个顾客，一个来购买医用酒精过酒瘾的醉醺醺的退伍老兵。而他整个月的收入只有四美元 ！ 事实上，没有任何迹象表明，班廷在 1920年前的三十年人生中，曾经和胰腺的功能、胰岛素、糖尿病的研究有过任何交集，或表达出任何兴趣。为生计所迫，他在诊所附近的大学谋得了一份兼职讲师的工作。而在1920年10月30日晚，就在班廷开始准备一堂关于糖尿病的讲义的时候，这个小人物的人生轨迹，与关系到人类健康的这个重大谜题轰然相撞。 年轻的班廷医生对糖尿病仅有极其肤浅的认识，医学院课堂上的些许知识大概也早已遗忘在战场上了。但是为了备课，班廷研究起了一篇刚刚发表的学术论文。在文章中，来自美国明尼苏达大学的研究者报道说，如果用外科手术结扎胰腺导管，那么本来通过导管向小肠输送消化酶的腺泡细胞就会慢慢萎缩死去；而与此同时，负责调节血糖的胰岛细胞却安然无恙。 这个结果让班廷无比兴奋。由于熬夜太晚导致了 精神 恍惚，班廷在兴奋中留下了一张满是错别字的笔记，笔记中满带着 “糖尿病、胰岛结扎、分离内分泌液、排泄糖尿”这样的关键字眼。 如果让笔者试图还原，班廷当时的想法也许是这样的。 班廷知道胰腺有两个功能：腺泡细胞分泌消化酶，胰岛分泌传说中的胰岛素。人们一直搞不定胰岛素，大概是因为消化酶能破坏胰岛素 (实际上班廷不知道，早在大战前欧洲的科学家已经能够提取出胰腺粗提液了)。那么结扎胰腺导管杀死腺泡细胞，胰腺里面大概就只剩下胰岛素了 ；而且因为不再有消化酶，胰岛素就不会被轻易的破坏掉。所以这样一来，从胰腺中提纯胰岛素应该就会变得容易很多。 带着突然之间找到一个 “天才”想法的巨大喜悦，这个懵懂的年轻人在一周后兴冲冲的前往多伦多大学麦克莱德教授的办公室，希望得到这位举世公认的内分泌和代谢领域权威科学家的支持，实现他提纯胰岛素的梦想。 百折不挠 麦克莱德理所当然地拒绝了班廷的要求。和看起来有些落魄的班廷不同，当年四十四岁的麦克莱德早已是名满天下。他在内分泌学、碳水化合物代谢、生理学等诸多领域建树颇深，是新大陆各大医学院争相延请的学术巨擘。更有甚者，和区区一周前才刚刚接触糖尿病概念的班廷不同，早在十几年前麦克莱德就已经开始了针对糖尿病的严肃研究，他熟悉这个领域里同行们取得的所有成就和失败。 因此，当班廷兴奋不已的抛出那个结扎胰腺导管帮助提纯胰岛素的主意时，麦克莱德的心中已经在构思怎么礼貌地把这个疯疯癫癫的年轻人请出门去的措辞了。麦克莱德知道欧洲的同行们在提纯胰岛素这个问题上已经有不错的进展，班廷结扎胰腺导管这个主意，即便不是荒诞不经，至少也是画蛇添足多此一举。 然而班廷没有放弃。如果说这个 “小人物”身上有什么特质对他的成就有决定性的影响，那应该就是他的勇气和坚持。班廷从小就是个确定了奋斗目标就一往无前的人：申请大学时第一年失败，他又坚持一年，终于进入了多伦多大学学习 ；毕业前想参军入伍，第一次申请因为 视力 太差失败，他持续不断的申请终于如愿以偿；在战场上他永不停歇的救助受伤的战友，曾有一次连续十六小时工作不休，最终获得十字勋章。蹙起的眉头，直视前方的眼神，嘴唇带起的坚毅的面部线条 ……从各种现存的班廷肖像上，我们还是能很容易的看出这个人物身上百折不回的决心和勇气。 这一次他又把这种劲头用在了麦克莱德身上。终于在几个月的软磨硬泡后，这个老牌的苏格兰绅士忍不住了。恰好麦克莱德在 1921年夏天要回苏格兰老家度假休养，大概也是抱着聊胜于无的心态，麦克莱德允许班廷在那个暑假使用他设备精良的实验室尝试一下胰腺导管结扎的主意，顺便管教管教那些实验室里闲着无聊的大学生。也许那一刻，这个老牌绅士心里的想法是，让这个不知天高地厚的年轻人碰碰壁，也许就不会再来烦他了吧 ！于是这个一往无前的小人物，终于开始用一己之力改变整个大时代的走向。 1921年5月份，班廷终于开始了他计划中的实验。麦克莱德在起身度假前，将自己设备精良的动物中心的钥匙交给了班廷。哦，还有班廷需要的10条狗，以及一个懵懵懂懂的金毛小子查尔斯.贝斯特(CharlesBest)做他的助手。 在讲他们的故事之前，还是让我们从科学角度，好好还原一下班廷医生的实验吧。 班廷的想法我们已经讲过，他希望首先结扎狗的胰腺导管，然后静等狗的胰腺腺泡细胞 —也就是专门分泌消化酶的细胞—完全死亡之后，再解剖割取狗的胰腺，切烂捣碎浸泡，从中提取粗提液，并期待把粗提液一步步去除杂质浓缩精华，最终从中提纯出那种传说中的“胰岛素分子”。 但是且慢，既然 “胰岛素分子”迄今为止还只是个传说，谁也不知道它究竟长什么样子，那在这一通切烂捣碎浸泡提纯的过程中，班廷怎么知道胰岛素还在不在，有没有被这一系列“大厨的功夫”给破坏掉呢？ 换句话说，班廷还需要一个检验的办法，在一步步提纯的过程中，不断地检测溶液里胰岛素的含量是不是在逐步提高，而杂质是不是确实在不断减少。然而既然胰岛素到底是个什么东东人们还一无所知，班廷他们唯一能做的，就是把提纯过程中的溶液一次又一次 注射 到糖尿病狗身上，看看血糖浓度是不是会下降，并根据这个来间接判断他们手中的提取物里面到底还有多少胰岛素。 看到这里读者们应该能想像出班廷要做的实验了吧！ 首先，可怜的狗狗们将会被分成两组，一组要摘除胰腺，被改造成气息奄奄的糖尿病狗；一组则要首先结扎胰腺导管，待伤口恢复、胰腺腺泡凋亡之后，再杀狗取胰，从中制备粗提液。随后，粗提液将要被注射到糖尿病狗的体内，看是否能够降低这些狗狗的血糖水平。如果不行那么所有实验必须从头再来一遍，如果可以，那么班廷就可以继续用 “大厨的方法”处理这些粗提液，每处理一步就注射给糖尿病狗以确定降血糖的功效，周而复始，直到找出真正的胰岛素。 在这整个实验流程里，班廷唯一可能有点熟悉的，就是胰腺导管结扎。而就这可怜的一点点 “熟悉”听起来其实也很可疑：他只不过是从那篇明尼苏达大学的论文上听说了有这么种手术操作而已 ！不过幸运的是，他所说服的麦克莱德是这些必须技术的大师：麦克莱德本人就精通胰腺摘除和糖尿病狗模型的建立 (别忘了他可是已经研究了十几年的糖尿病) ；麦克莱德装备精良的实验室也引进了当时最先进的血糖测定方法 (Shaffer-Hartman方法) ；与此同时，麦克莱德自己虽然不擅长蛋白质的提纯 (也就是那些“大厨的活计”)，但当时倒恰好有这么一位人物。年少成名的生物化学专家—— 詹姆斯 ·克里普(JamesCollip)，此时正好在多伦多大学访问 ！ 奇迹还是神迹？ 也许冥冥中真有天作之合，在 1920年夏天的多伦多，为提纯胰岛素所做的所有准备工作已经就绪：精良先进的技术平台，世界顶级的专业团队(哦，这里说的主要是麦克莱德和克里普)，之前十年美欧科学家的知识积累，还有班廷这位百折不挠的坚强人物。 当然实验开始的时候并不顺利。不要忘了，在麦克莱德离开之后，班廷和贝斯特尽管最不缺乏的就是勇气和干劲，可是两个人在给狗动手术上却是不折不扣的新手 (实际上，最早的胰腺摘除手术还是麦克莱德本人在离开前亲自示范的)。 一点儿也不奇怪，麦克莱德留下的十条小狗没多久就先后死在了手术台上，原因无一例外的是因为手术事故：失血过多、麻醉过度、术后感染。俩人很快不得不自掏腰包从市场上买回更多的狗。以至于到今天，多伦多大学医学院的学生们中间都还流传着，宠物狗在暗夜中神秘消失的传说 …… 直到夏天过去的时候两个人才取得了成功：一只编号为 92(也就是说，已经有91只牺牲的小狗了)的糖尿病牧羊犬，在接受了班廷和贝斯特准备的胰腺提取液注射之后，精神焕发的又活了回来，一直健康的活到半个月之后 ！在并不长的生命中，班廷始终把这一刻作为他科学事业的最高峰，他终于如愿以偿的亲眼看到了胰岛素的神奇功效。 值得一提的是，在整个实验过程中，班廷的最终目标都是找到能用于治疗人糖尿病的物质。为了这个目标，他和贝斯特甚至在提纯工艺极其粗糙的实验早期就偷偷将粗提物注射给一位患有糖尿病的同学。他们俩还数次将粗提液给自己注射，以观察对人体的反应。 然而对于读者们而言， 92号病狗的故事大概就谈不上那么精彩了。 我们已经知道，实际上早在十几年前，德国医生佐勒尓和罗马尼亚科学家帕莱斯库已经分别独立的发现，胰腺粗提液确实能够降低血糖。换句话说，在大战结束后的遥远新大陆能够证明胰腺粗提液的功效固然可喜，然而从科学进步的角度而言，班廷他们其实还没有完成任何值得一提的突破。 顺便说一句，笔者前面讲过班廷对糖尿病不熟悉可不是信口开河。根据史料，班廷一直到拿到糖尿病有关的诺贝尔奖，都不知道佐勒尔和帕莱斯库的工作。也不知道该赞叹一句初生牛犊，还是该嘲笑一句无知无畏。 恰好也在差不多同时，麦克莱德度假回来了。作为老牌的糖尿病专家，麦克莱德迅速意识到了班廷工作的意义：尽管从发现时间上并不领先，但是至少班廷和贝斯特确确实实制备出了有血糖控制作用的胰腺粗提液。这样，这个多伦多大学的团队踏踏实实的站在了伟大发现的边缘：有了粗提液，他们就可以继续佐勒尔和帕莱斯库未竞的事业，真正开始提纯胰岛素了。 后面的故事就发展的更加顺理成章一点：班廷和贝斯特用一个暑假的成功，说服了麦克莱德继续支持他们的研究，随后他们放弃了从小狗身上动刀提取胰腺粗提液，而是转而到附近的屠宰场收集大量的废弃牛胰腺，这样明显加快了他们的研究进度。而到这个时候他们也开始意识到结扎胰腺导管是一件多此一举的事情 (可怜班廷那个深夜产生的“天才”想法，和那么多死在手术台上的小狗)，他们发现只需要用酸化酒精浸泡牛胰腺，就能够准备出具备血糖控制功能的胰腺粗提液。 而麦克莱德和克里普那边的进度似乎更加美妙一点：麦克莱德建议干脆连摘除胰腺制造糖尿病狗的工作也可以省掉了，直接在正常兔子上检测提取液是否能够降低血糖，两相结合之下班廷和贝斯特的实验被简化了许多许多倍：本来要在两组小狗上分别动刀才能完成的艰难实验，现在只需要跑一趟屠宰场再养几只小兔子就解决了！ 而更重要的，是生物化学家克里普的加入。这个长久以来被公众忽略，甚至被刻意刻画成抢功劳的小人，对于胰岛素的真正发现居功至伟。 和班廷、贝斯特和麦克莱德都不一样，克里普是正经的生物化学家，所擅长的不是给动物做手术，而是从一管谁也搞不清到底有什么的、浑浊的组织液里真正分离出救命的那一种化学物质。在 2012年12月正式被麦克莱德邀请加入胰岛素纯化的工作后，克里普用一种让班廷和贝斯特目瞪口呆的娴熟技艺，很快摸索出了如何尽可能的排除胰腺粗提液中的杂物、制备出相对纯净的胰岛素溶液的方法。 您还别笑，生物化学家、特别是早年的生物化学家手里的三板斧真的听起来不怎么高大上，无非是把动物组织切切煮煮泡泡沉淀沉淀的干活。举个例子，大家可能还记得中学物理课本上学过的一道题目：沙子和食盐混在一起了，怎么分开？ 办法是先泡水里，这样食盐溶解了而沙子沉淀在容器底部，之后用滤纸过滤掉沙子留下食盐水，再把水烧干留下食盐颗粒即可。这么个小小的考试题里用到了几种很重要的分离技巧：利用溶解度的差异分离物质；利用沉淀去除杂质；利用蒸馏提纯溶液中的物质。 实际上，克里普正是用差不多的思路，制备出了比较纯净的胰岛素。 终于， 1922年1月，一名名为莱昂纳多·汤普森(LeonardThompson)的重度糖尿病患儿，在多伦多总医院接受了胰岛素针的注射，奄奄一息的汤普森一天之后血糖便恢复到正常水平，几天后就恢复了生机和活力。就这样，班廷他们用一种近乎于神谕的方式宣告，糖尿病等于死刑判决的时代，终于一去不复返了。 多少年后，当事人还满脸欣慰的回忆着当年的景象：新大陆各地的糖尿病孩子们被父母争先恐后地送往多伦多医院。医院没有那么大的病房可以容纳这么多患者，因此就安排了临时帐篷，让骨瘦如柴、奄奄一息的患者们一个挨一个地躺在长长的帐篷里。这一幕本来会让所有人肝肠寸断，但是此时却成了充满希望的图景。医生们从帐篷的一头开始给孩子们注射胰岛素针，一个接一个注射下去。而还没等医生们前进多久，接受注射的孩子们就神奇的坐了起来，眼睛里重新恢复了神采！第一个，第二个，第三个 …… 这是不折不扣的奇迹，不，这是神迹！只不过并非来自看不见摸不着的哪路神仙，这是现代科学的神迹，是班廷、贝斯特、麦克莱德和克里普的神迹。 尾声和谢幕 1922年5月，麦克莱德代表整个四人研究团队向全世界报告，他们提纯出了高效安全的胰岛素溶液，可以迅速治疗糖尿病患者。 翌年 10月，瑞典皇家科学院授予班廷和麦克莱德诺贝尔生理及医学奖。在整个诺贝尔奖的历史上，从来没有这么快得授予一项发现。也许是因为，人们在黑暗中等待糖尿病克星的出现，实在是等待得太久太久了。 然而这个四人团队的矛盾也就此公开和白热化。 不满于诺贝尔奖忽略了他的助手贝斯特的贡献，班廷在获奖当天就宣布将奖金与贝斯特共享，并扬言诺贝尔奖更应该授予自己和贝斯特两人，麦克莱德完全是研究的局外人。与此同时，麦克莱德也宣布将奖金与克里普分享。 胰岛素的四位发现者：班廷 (左上)，贝斯特(右上)，克里普(右下)，麦克莱德(左下)。不管诺贝尔奖如何颁发，也不管健忘的公众到底能记得多少人的名字，是这四位人类的英雄为我们带来了胰岛素。承认可以迟到，但是绝不应该永远缺席。 而近百年来，围绕着胰岛素发现者这一永恒的光荣，几位当事人、当事人的后人和所在机构，以及好奇的公众和历史学家们已经打了太多太多的嘴仗。联想到最近一段时间国内科学界甚嚣尘上的 “诺奖”情节，以及两所著名大学因为一项“诺奖级别”的成果产生的学术争议，有时候真让人感慨，诺贝尔奖，也许竟是这位老人家给科学家们的永恒诅咒？ 不过就像那句话说的，承认可以迟到，但是不会永远缺席。在百年后回望，我们清晰地看到四人团队中的每个人，都为胰岛素的发现居功至伟。 贝斯特协助班廷开始了胰腺提取液的最初成功制备，并尝试了使用酸化酒精从牛胰腺中大量提取的方法。麦克莱德为整个研究提供了技术和资金支持，同时利用自己的经验为项目提供了不可或缺的指导：从胰腺切除手术的教导，到改用兔子模型检测血糖。而克里普，更是用他出神入化的生物化学手段，最终拿到了可以安全用于人体的纯净胰岛素。 而班廷，这个半路出家的小医生，因为一个事后被证明是多此一举的 “天才”想法坚持向胰岛素进军的小人物，也许正是他的勇气和坚持，才把这四位英雄人物凝聚在一起，最终为整个人类，带来了战胜糖尿病的第一线曙光。胰岛素发现者这个称号，他当之无愧。 班廷这辈子似乎总是和战争、军队有缘。第二次世界大战爆发后他第二次加入军队，参与了一系列军事科学的研究项目，在 1941年死于空难。人们相信，当时他正在参与一项极端机密的军事任务。1989年，在他曾经行医的小镇伦敦，一束名为“希望”的火炬被伊利莎白女皇郑重点燃。这火炬将一直燃烧在以班廷名字命名的广场，直到另一位班廷式的英雄，为全人类彻底治愈糖尿病。 希望火炬 (FlameofHope)，位于加拿大安大略省伦敦镇的班廷广场，于1989年7月7日由英国伊利莎白女皇亲手点燃。这束火炬将一直燃烧，直到人类最终发现治愈糖尿病的方法，并由这一方法的发明者亲手熄灭。这束火炬是纪念更是提醒：提醒人们在最终战胜糖尿病，和其他人类疾病的道路上，我们还有很多很多的工作要完成。(图片来自英文维基百科) 这束火炬，也将照亮所有为人类健康努力工作、上下求索着的英雄们，照亮他们前方的黑暗，照亮他们坚毅的眼神。这种希望，最终将为我们带来更美好的生活，更健康的身体，和更多关于自然、关于我们自己的奇迹。
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[转载]CK：维生素D发现史
fqng1008 2019-3-23 21:42
在机体的钙、磷代谢中，维生素 D起重要的调节作用。维生素D缺乏病的发生与钙、磷代谢有密切的关系，对机体的影响是全身性的，其突出的表现是佝偻病（rickets）或骨软化症（osteomalacia）的发生。维生素D被称为“抗佝偻病维生素”，正像维生素C被称为“抗坏血病维生素”、尼克酸被称为“抗癞皮病因子”一样，反映了它与这种营养缺乏病的历史渊源。 雾霾似乎是工业革命不能摆脱的 “副作用”。每次查房去看病历里的骨代谢指标，不论是否合并骨代谢疾病，十有八九都低于正常范围，这也许是城市化、空气污染、高层建筑、户外光照不足造成的，近期有研究显示，北京居民（市内）维生素D缺乏的患病率高达87.1%，也印证了我们在病历中的观察，而平均仅为12.3ug/L的25OHD水平，远远低于目前欧美20-30ug/L的水平。说起雾霾，历史上工业化进程中的英国和北欧，正是因此使维生素D缺乏正式成为医学要解决的课题。 佝偻病 维生素 D是20世纪初在对佝偻病的研究中发现的。但在此之前，维生素D缺乏病的存在却由来已久。据古生物学的考察，公元前八千年（新石器时代）或更早的人类骨骼就有因佝偻病（骨软化症）所造成的变形。16～19世纪，随着工业革命的进程，英国和北欧成为佝偻病发病的重要地区，当时在英国许多工业区到处都可以看到因腿部弯曲、脊柱变性、肋骨变形而致残的儿童。该病尽管多见于婴幼儿、儿童和青少年，但也会累及成人，骨盆变形的女性容易出现分娩困难，骨盆出口狭窄危险性很大，如不剖腹产则很容易造成难产，也容易生出不健康孩子。Riekets是16世纪初英国的一位接骨医生，他以熟悉这种病而闻名于当时，所以人们就称这种病为rickets。现在多数学者认为最早科学描述的佝偻病的是 Danil Whistler和 Francis Glissin 。1645年，Whistler在荷兰莱顿(Leidcn)发表了他的医学博士学位论文“关于英国儿童常患的rickers.病” (Mordo puerli Anglorum,quempatrio idiomatevicant“the rickets ”,Lugduni Batavorum 1645)。1650年，Glissin教授在他的专著的“佝偻病”(De Rachitide,London,1650)中详细地阐述了这种病的临床和病理，及其与坏血病的差别。 光疗法 在漫长的认识过程中，对于佝偻病的病因曾有种种解释，直到 19世纪末还是众说纷云：有人认为是由于婴儿在通风不良的室内生活，缺少新鲜空气引起的；有人认为与遗传因素有关，或是由于母体营养不良而先天造成的；有人认为与微生物感染有关；有人根据野生物在动物园内易发生骨质软化推测限制活动可能是发病的原因；有人认为可能与内分泌系统功能紊乱有关。现在看来这些认识虽然没有抓住问题的本质，但在不同程度上也反映了佝偻病或骨软化症病因及发病机理的复杂性，至今许多因素的作用还有待深入探讨。 在对佝偻病病因的各种解释中，食物因素及日光照射与佝偻病的关系是经过长期观察和反复的验证才得到确认的。而关于日光照射与佝偻病关系的认识是与人们对佝偻病的流行病学的了解分不开的。 1820年，波兰医生Jedrzej Sniadecki观察到，生活在华沙城里的孩子佝偻病患病率明显高于农村孩子，他认为可能与狭小拥挤的华沙建筑物挡住了阳光有关，把患病孩子带到乡村接受光照后，成功地治疗了患病孩子，但其研究结果并未受到重视，当时科学界普遍认为，阳光照射皮肤治疗骨骼疾病是不可思议的。 在 18世纪晚期，Niels Ryberg Finsen开始使用阳光治疗狼疮和肺结核，还开发出了人工光射线作为治疗手段，结果引起科学界对阳光与健康关系的研究；1903年，Niels Ryberg Finsen获得诺贝尔奖。 Niels Ryberg Finsen（1860-1904） 光疗时代的开启者 1890年英国医生Palm TA首先指出佝偻病主要发生于日光照射不足的地区。英国的流行病学调查的资料表明在人口稠密的城市里，佝偻病的发病率显著地高于农村，寒冷多雾的冬春季发病率多于阳光明媚的夏秋季。人们从不同群的生活习惯中也逐渐觉察到日光的作用，户外活动少的妇女、儿童和老人，佝偻病（或骨软化症）的发病率高，大儿长大开始行走后，由于能得到较多的日光照射，发病率明显下降。一些医学专家这一时期也提出一种观点，认为高纬度地区的许多疾病包括佝偻病，是因为阳光照射不足引起的。同时人们也意识到鱼肝油是一种很好的预防佝偻病的健康食品。另外也有试验表明，照射阳光与食用鱼肝油可以起到相同的治疗效果。Alfred Fabian Hess进一步提出自己的见解：光同等于维生素。尽管阳光照射和骨骼发育的关系并不明确，但Arnold Rikli的一句名言掀起了一个健康运动，“水具有神奇疗效，空气作用更好，但最有效的是阳光照射”，当时普遍认为，日光浴可以治愈很多种疾病。1912年,Raczimski J.指出：日光能使小狗的骨矿物增加，佝偻病病因中起主要作用是缺少日光照射。 1919年，Huldschinsky提出，如果阳光可以治疗佝偻病，那么人工的光线在理论上也能治疗这一疾病。在1918-1919年冬季Huldschinsky成功地证明用石英-汞灯发出的紫外线照射重症佝偻病患者的暴露部位，可以有效治疗佝偻病，他还聪明地发现，光治疗效果不是对骨骼的直接影响，因为照射佝偻病患者的一只手臂可以戏剧性地治愈双臂佝偻病。 1921年，Hess and Unger这两名纽约医生通过对佝偻病的流行病学观察，发现这一疾病与季节性的阳光变化有关系。他们还将8个患有佝偻病的儿童放在纽约城市医院的屋顶接受阳光照射，他们通过X光检查记录到了每个孩子的骨骼改善变化，最后得到科学界普遍接受。此后，美国政府成立了一个机构，建议父母们让孩子接受合理的阳光照射，18世纪30年代到50年代，一些制造商也开始制造紫外线（ultraviolet，UV）灯在药店出售。 今天的人们很难相信，当时欧洲和美国的很多医院建立了日光浴室和阳台，以方便病人接受阳光治疗，波士顿的儿童医院把佝偻病儿童放在船上，因为当时许多人认为，新鲜的空气，尤其是海洋空气对佝偻病治疗有益，使其避开拥挤的市区和污染的空气，直接暴露在阳光下。这也催生了塔夫茨医学中心流动儿童医院（ Floating Hospital for Children）的诞生，至今这家儿童医院仍然存在。 Floating Hospital for Children 到 20世纪初，科学家已经意识到晒太阳可以改善骨健康，20世纪前几十年是光生物学和日光浴的鼎盛时期，由此诞生了光生物学，研究自然和人工辐射对所有生命形式的影响，光疗研究太阳光治疗疾病的能力，光生物学家和光疗专家用阳光有效治疗佝偻病、肺结核和皮肤银屑病。 鱼肝油、佝偻病动物模型与维生素 D的发现 1824年，D Scheutte开始为佝偻病患者开出鱼肝油这一处方，但直到1920年前后，当营养学发展为实验科学和维生素被发现的时期，人们在这方面的认识才有了迅速的进展。 1914年 Casimir Funk在他的经典著作《维生素》中指出：“很可能佝偻病在膳食中缺少某些为机体正常代谢所必需的物质，或是供给量不足才发生的。这些物质在良好的母乳中存在，鱼肝油中也有，但牛奶和谷物很少”。同年，美国的研究人员Elmer McCollum和Marguerite Davis在鱼肝油中发现一种物质，后来被称为“维生素A”。 Casimir Funk（1884-1967） 1919至1920年间，英国医生Edward Mellanby等在五年多的时间内，用400多只狗进行实验，在室内用低脂奶和面包喂养小狗，由于接触不到光照，狗身上出现了佝偻病症状。就算给小狗吃含维生素B、C的食品，也不能在短期内改善症状。但他发现患病的狗被喂鱼肝油（cod liver oil，鲟鱼或海鱼肝油）后，就会痊愈，并且鱼肝油还能预防佝偻病。于是他认为，维生素A或者是一种相关的物质（存在于鱼肝油中）可以防止佝偻病的发生。1921年 Mellanby指出：“脂肪与佝偻病的关系是因为它含有某种维生素或某些附属成分”。他指出：抑制骨质钙化或使骨生长速度超过钙化速度的原因是：①食物缺少钙、磷；②缺少含有抗佝偻病物质的油脂；③谷类及碳水化合物过多；④没有肉类；⑤限制活动等。Mellanby的实验结果表明食物中有多种成分与骨骼的生长及钙化有关。他们的主要成就是确切地证明了食物因素与佝偻病的发生有关，并科学地建立了维生素D缺乏病的实验动物模型，为研究“抗佝偻病因子”的作用创造了条件。 Edward Mellanby（1884-1955） Elmer McCollum是维生素D的最终命名者。 在此之前， ElmerMcCollum在维生素A研究上的成功，约翰霍普金斯大学在1917年邀请他加入，主持新成立的化学保健系。有人戏称那时的他又矮又瘦，看起来非常不健康，因而不被面试官们看好。第二年，霍普金斯大学的儿科学教授John Holland向他咨询是否有佝偻病的动物模型。McCollum向他展示了几个患病的大鼠，并与他探讨佝偻病的机制。两人通过交流，很快开始协作这方面的研究。而两位骨科研究者Edward Park和Dr Paul Shipley也很快加入团队。在开始的几个钙和磷不平衡的膳食实验中，McCollum发现缺乏一定的动物脂肪就会得佝偻病。他和团队成员谨慎地认为佝偻病可能是由于缺乏维生素A或缺钙引起的。 Elmer McCollum（1879-1967） 命名维生素 D 1920年Hopkins报告氧和高温能破坏维生素A的活性。 1922年McCollum等在此基础上做了另一组膳食试验。他利用氧和高温首先把鱼肝油中的维生素A破坏掉，然后喂食佝偻病的狗，结果仍然可以治愈。证明鱼肝油中的“抗佝偻病因子”在有氧的条件下能耐受100度的高温14h，而“抗干眼病因子”（维生素A）在这种条件下完全失去活性。McCollum把这种有抗佝偻病效果的、耐热的、脂溶性的、但不同于脂溶性“抗干眼因子”的物质称为维生素D。因为这已经是当时第四个被命名的维生素。 早期工业应用：食品的紫外照射 1923年左右，伦敦的Hume和Smith团队，及纽约的Alfred Fabian Hess和Weinstock团队分别发现了被紫外线照射的食物可以治愈佝偻病。并且，由于饲养员不按方案操作，Hume和Smith发现大鼠照射紫外线与食用照射紫外线的食物对于佝偻病的治疗具有同样的效果。同期，Goldblatt和Soames团队发现照射紫外线的大鼠肝脏，可以治愈患佝偻病的大鼠。 1923年，美国威斯康辛大学生物化学家Harry Steenbock发现，对食品或其它有机材料照射紫外线，会增加其中的维生素D含量。在对鼠、狗类动物的食品照射紫外线后，这类食品可以治疗动物的佝偻病。于是Steenbock自己花了300美元把自己的发现申请了专利。紫外照射技术在食品行业，尤其是奶制品行业流行起来，到了1945年，美国的佝偻病几乎全部被消灭了。 维生素 D的结构确证 一些科学家认为是皮肤中的胆固醇被阳光中的紫外线照射而转变成了体内的活性成分，因为活性成份被鉴定为胆固醇。但未被紫外线照射的胆固醇却没有效果，而照射后的胆固醇结构也没有发生改变。 1923年，Goldblatt 和Soames 发现经紫外线照射的大鼠肝脏有抗佝偻病作用。1924年，Steenbock和Black发现经紫外线照射的酵母对佝偻病大鼠有疗效，此后陆续发现紫外线照射其它食物也有类似的效果，特别是牛奶经照射后，抗佝搂病效果显著增加。 曾在洛克菲勒大学工作过的 Alfred Fabian Hess也认为阳光可以起到维生素的作用，他于1926年邀请德国的胆固醇专家Adolf Windaus一起研究这一问题，后者是德国哥廷根大学一位专业研究甾醇类物质的专家。在伦敦的O. Rosenheim也加入了这一团队。他们认为，以前人们通过以前的皂化、重结晶等方法所得到的“纯化胆固醇”其实并是纯，而是含有一定的“杂质”，正是这种杂质，在被紫外线照射后，转化成了治疗佝偻病的有效成份，即这种杂质是维生素D的前体。Rosenheim等人推测，这种杂质的含量可以只有2000分之一左右。 经过讨论，他们设计了如下实验：首先把胆固醇二溴化、重结晶，然后再通过处理转化为胆固醇。这个时候，其中已经不再含有原来的 “杂质”了，即便通过紫外线照射，也不能产生治疗效果。这就证明了他们的推论。 Heilbron等人发现，普通的纯化胆固醇的紫外吸收峰有三个(269, 280, 293 nm)。这一发现给Windaus以很大启发。他一方面通过真空干燥、炭吸附等方法得到了胆固醇中的“杂质”，另一方面，他与同事筛选了几十种激素，通过紫外吸收、颜色反应、易氧化特性等三个方面的对比，他们认为这种杂质可能就是麦角固醇，而麦角固醇在紫外线的照射下，确实表现出了治疗佝偻病的作用。Rosenheim等与Windaus等人经过交流，也得到了相同的结果。1927年，他们发表了这一发现，认为这一杂质是麦角固醇 。 1928年Adolf Windaus获得了诺贝尔化学奖。 而他认为没有 Alfred Fabian Hess，自己不可能获奖，所以他把自己的资金分给了Hess一部分。 Adolf Windaus(1876-1958) 1928年获诺贝尔奖 麦角固醇经紫外线照射后产生的物质很快于 1931年被伦敦及丹麦等地的团队分离纯化，并命名为钙化醇。研究显示，0.01μg/d 剂量的钙化醇就可以短期内治愈佝偻病大鼠。 而获得了诺贝尔奖的 Adolf Windaus再接再厉，带领55位博士和博士后，组成了一个庞大的团队来研究维生素D的结构的研究。1935年，Adolf Windaus以胆固醇为原料，合成了7-脱氢胆固醇。1936年，通过紫外线照射7-脱氢胆固醇，钙化醇（VD3）的结构被这一团队研究得到，它是麦角固醇的同分异构体，有一个羟基，三个共轭键。差不多与此同时，人们从鱼肝油中也分离出结晶的胆钙化醇(Brockman,1936,1937)这些实验说明7-脱氢胆固醇是VD3的前体，鱼肝油中的“抗佝偻病因子”就是维生素D。 钙化醇被发现了，但新的问题接着出现。因为钙化醇可以通过麦角固醇照射阳光转化，那么没有阳光时，人体又如何摄取这一物质？ 1937年，Adolf Windaus和同事在多种动物和人体的皮肤内，以及一些食品中分离鉴定7-脱氢胆固醇，而它的紫外照射后的产物也具有治疗佝偻病的疗效，于是他分别把钙化醇和后7-脱氢胆固醇的紫外照射物称为维生素D2和维生素D3。 麦角固醇 (A), 维生素 D-2 (B),7-脱氢胆固醇 (C), 和维生素 D-3 (D)的结构. 激素维生素D：代谢及生理活性 1930～1960年，不同学者对维生素D与钙、磷代谢、骨质生成和骨盐周转 （turnover）的关系进行了大量的研究，对维生素D对有机酸（柠檬酸）代谢、肠粘膜上皮细胞膜的通透性及动物生长的作用也进行了许多观察，但还很难把这些多种多样的研究结果综合起来说明维生素D生物化学作用的机理。 放射性同位素在医学研究中的应用，为人们探讨维生素 D的生理作用开创了广阔的道路。Lindquist B(1952)用 45Ca 研究维生素D对钙代谢的作用，发现15IU的维生素D2可以使佝偻病大鼠肠钙的吸收在 4h内达到最高峰，血清钙的最高值在6h内出现，在36～48 h 才看到其对骨钙沉积的作用，此后，人们对维生素D作用的“滞后”(the lag in action of vitamin D)又进行了许多实验观察。虽然由于维生素D的使用剂量及所采用的测定方法不同，直接比较这些测定结果是困难的，但人们注意到机体对维生素D的各种生理反应都存在着“滞后”的现象，这点仍是很重要的。人们还注意到在体内给以一定量的维生素D，其生理作用仍不明显。这提示原型维生素D可能必须在体内经过代谢后，才能形成活性物质而发挥其生理作用，也可能与VD的吸收及运转到靶组织与受体起作用需要一定时间有关。另外，在临床上观察到某些尿毒症患者，常伴有骨骼的病理变化，使用大剂量维生素D也无明显疗效，若是给这种病人先做肾脏移植后再给维生素D，则骨骼的病变可以消失。这说明维生素D的生理活性，对骨骼病变的防治作用及肾功能是否良好有密切的关系。 1955年，Velluz等人完整地阐述了麦角固醇如何在紫外线作用下转化为钙化醇。从1966年以来，De Luca 等对维生素D的作用机理进行了大量的研究工作，用3H标记的维生素D3给大鼠注射，然后将各组织的氯仿抽提物进行硅酸柱层析，并在1968年分离和鉴定出25-(OH)D3的存在，进而证明了这种维生素D代谢物是在肝细胞微料体酶系统的作用下生成的，它的抗佝偻病作用为原型维生素D3的2～5 倍。 1969年Haussler和Norman在研究肠道上皮细胞的核碎片时，发现了与维生素D特异性结合的蛋白质-- 维生素 D受体 。目前发现，维生素 D受体不仅存在于小肠和骨骼，还广泛分布于大脑、心脏、胃、胰腺、激活T、B淋巴细胞、皮肤、生殖腺等。提示维生素D在机体中发挥着更广泛的作用。 1971至1972年左右，Michael F. Holick的团队发现了维生素D活性结构的代谢机制。在肝脏，维生素D被发现转化成为骨化二醇(calcidiol)，部分骨化二醇又被肾脏转化为骨化三醇，这才是维生素D的活性结构。骨化三醇作为一种激素在血液中循环，发挥调节体内钙、磷平衡的作用，从而促进骨骼正常生长。同一时期，DeLuca.Norman 和Kodicek等也进一步证明在体内维生素D经肝脏和肾脏两步代谢生成1,25-(OH)D3和1,25-(OH)2D3后才能充分发挥其作用。以同样剂量(5IU)的维生素D3和25-(OH)2D3 灌注小肠，观察肠钙吸收达到高峰的时间分别为16、10和8 h,以后者为最快。在活性强度上，1,25-(OH)2D3 也比25-(OH)D3 大2倍以上。从而人们认为1,25-(OH)2D3与PTH、降钙素都是维持机体钙、磷的内环境稳定（homeostasis）的重要激素。1,25-(OH)2D3 的生成、运转 及其在细胞内的作用机理与其它类固醇激素相似，所以肾脏也有内分泌功能，肠、肾、肌都是1,25-(OH)2D3 这种激素作用的靶组织。这一概念的形成是当代医学科学的一项重大成就。这方面的进展不仅使人们对维生素D的代谢和生理作用有了更深刻的了解，而且也使维生素D缺乏病病因、发病机理及防治措施的研究有了新的突破。 维生素 D的整个代谢过程和代谢各中间产物的不同活性，为机体组成了一个以维生素D为核心的调节网络，不同部位的酶和外部因素共同调节这一通路，其与广泛分布的维生素D受体相互作用维持着机体的正常运作。 最后，再次致敬国内的医学前辈在该磷代谢和维生素 D研究领域的贡献。前面已经提到1930年代-1960年代由于受到技术的限制，很难把这些多种多样的研究结果综合起来说明维生素D生物化学作用的机理。在这一时期，我国的刘世豪教授和朱宪彝教授在骨软化症的钙磷代谢研究中成果卓著。 从 1934年至1942年间，刘、朱等发表了30余篇有关软骨病和佝偻病钙磷代谢的研究文章，而在美国巴尔的摩《医学》杂志的最后一篇论文《钙磷代谢研究对肾性骨营养不良发病机理的意义及AT10和铁剂的治疗作用》被推崇为“代谢性骨病研究的奠基石”。由朱宪彝等首先命名的“肾性骨营养不良”，至今仍为国际学术界所沿用。在朱宪彝教授逝世后，美国著名骨代谢专家帕菲特(Parfitt．A．M)发表长篇纪念文章时说：“三四十年代全世界关于钙磷代谢的研究大部分出之于北平协和医学院。” 关于刘世豪教授和朱宪彝教授可以参见本系列的相关文章： 内分泌医学史 l 刘士豪(1900-1974) 内分泌医学史 l 朱宪彝(1903-1984)
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[转载]维生素C发现历史
fqng1008 2019-3-20 17:52
坏血病是几百年前就知道的疾病，但是一直到1911年才确定它是因为缺乏营养而产生的。在18世纪坏血病在远洋航行的水手中非常普遍，但也流行在长期困战的陆军士兵中，长期缺乏食物的社区，被围困的城市，监狱犯人，和劳工营中。例如140年前加州的淘金工人和90年前 阿拉斯加 的淘金工人都有大批的坏血病病例。 坏血病开始的时候症状是四肢无力，精神消退，烦躁不安，做任何工作都易疲惫，皮肤红肿。病人觉得肌肉疼痛，精神抑郁。然后他的脸部肿胀，牙龈出血，牙齿脱落，口臭。皮肤下大片出血看来像是严重的打伤。最后是严重疲惫﹑腹泻呼吸困难，骨折，肺脏或肾脏衰竭而致死亡。早年航海人员因坏血病死亡的灾难不可枚举，因为他们在航行时的食物是面饼和咸肉，含有很少的维生素C。 1497年7月9日到1498年5月30日，葡萄牙航海家达伽马（Vasco da Gama）发现绕过 非洲 到达印度的航线，他的160个船员中，有100人死于坏血病。 1519年，葡萄牙航海家 麦哲伦 率领的远洋船队从 南美洲 东岸向 太平洋 进发。三个月后，有的船员牙床破了，有的船员流鼻血，有的船员浑身无力，待船到达目的地时，原来的200多人，活下来的只有35人，人们对此找不出原因。 1536年法国探险家Jacques Cartier在发现 圣劳伦斯河 之后，溯流而上抵达 魁北克 过冬。探险队中24人死于坏血病，其它多人也都病重。有一位 印第安人 教他们饮用一种arbor vitae（Thuja occidentalis）树叶泡的茶，就治好了这些人。后来发现这种树的叶子里每100克含有50毫克的维生素C。 西班牙 征服 墨西哥 的 荷南·科尔蒂斯 将军，在1536年占领下加州Baja California后，因为水手多数患坏血病而回师，以致没有继续侵占 加州 本部。1577年一艘西班牙大帆船漂流在 马尾藻海 海面上，发现时所有的船员都死于坏血病。 相对于在15世纪中国明朝的 郑和 多次率领下西洋的事迹记载，并无发现有大量船员因长期航行而染上坏血病而死，这与当时郑和船队带备蔬菜和水果有关，亦可见蔬菜和水果内的物质（后来发现是维生素C）对防治坏血病有很大的帮助。 1734年，在开往格陵兰的海船上，有一个船员得了严重的坏血病，当时这种病无法医治，其它船员只好把他抛弃在一个荒岛上。待他苏醒过来，用野草充饥，几天后他的坏血病竟不治而愈了。诸如此类的坏血病，曾夺去了几十万水手的生命。 1740年冬， 英国 海军上将George Anson率领961水手乘6艘船远征。1741年6月抵达Juan Fernandez岛时只剩下335人，半数以上的船员死于坏血病。当时海军上将John Hawkins发现长期航海时海员发生坏血病的机会和只吃干粮的时间成正比例。如果他们能够吃到新鲜食物，包柑橘类水果，就会迅速复原。因为新鲜的蔬菜水果是在船上最难保存的食物，所以英国海军致力研究发展其代用品。 1747年英国海军医官 詹姆斯·林德 在船上做了这个现在很著名的实验，12个严重的坏血病海员，大家都吃完全相同的食物，唯一不同的药物是当时传说可以治疗坏血病的药方。两个病人每天吃两个橘子和一个柠檬，另两人喝苹果汁，其它人是喝稀硫酸，酸醋，海水，或是一些其它当时人认为可治坏血病的药物。6天之后，只有吃柑橘水果的两人好转，其它人病情依然。Lind继续研究，1753年出版了《坏血病大全》（A Treatise on Scurvy）一书。 英国的著名探险家 库克船长 最为人称道的是他控制了可怕的坏血病。他在1768年到1780年间三次远航太平洋，他的船员有些生病，但是没有一人丧生于坏血病。而他同时许多其它探险船队中，坏血病依然猖獗。库克防治坏血病的贡献，使得伦敦皇家学会选他为会员，并授予他Coply奖章。每次航行靠岸时，库克都命令船员上岸购买水果蔬菜及绿色植物来补充营养。有一次他在旗舰Endeavour上带了7860磅的德国酸白菜Saukerkraut，船上70人一年航程中每人每周有两磅的供给。酸白菜含有丰富的维生素C，每100克含有50毫克的维生素C。 虽然在Hawkins上将之后有经验的航海家都知道用柠檬汁代替柑橘类水果，可以防治坏血病，但是柠檬汁价格贵，贮藏不易，船长和船公司都觉得宁信其无，可以不用就不用。对柠檬汁的效果，公众也是存疑，在医学界也是争议不断。 1795年Lind去世，Lind人微言轻，他的实验结果也湮没无闻。但是另一位英国医生Gilbert Blane相信Lind的结果，1795年Blane因为是英王御医而被任命为英国海军医疗委员会委员，由于他的努力，英国海军部才通令每个海军官兵每天都必须饮用3/4盎斯柠檬汁。1796年英国海军中坏血病病例大幅降低。英国海军战力倍增，在1797年击败西班牙舰队，缔造了大英日不落帝国。 虽然英国海军部采用了柠檬汁，商业部却自行其是，因而坏血病在英国商船上仍然猖獗不止。70年之后，英国商业部在1865年才规定商船上的海员也必须每天服用柠檬汁。但那时还不知柠檬中的什么物质对坏血病有抵抗作用。 1907年Axel Holst和Theodor Frolich发表使用天竺鼠做坏血病实验的论文。他们观察到老鼠和其它的动物都不会生坏血病，只有天竺鼠和人类相似，在禁绝新鲜蔬果后会产生坏血病。这是为什么现代的医药研究一定要用天竺鼠做实验，所得的结果才能推引到人类的疾病上。我们现在知道天竺鼠和灵长类（包括人类）都不能自己制造维他命C，其它的动物都能在肝脏或肾脏中制造维他命C。人类大多数的疾病，都很少见于其它动物。动物受伤和疾病之后都可以很快地自行复原，只有人类因为不能自行生产维他命C而需要医生的专业服务。 1912年，波兰裔美国科学家 卡西米尔·冯克 ，综合了以往的试验结果，发表了维生素的理论。他认定自然食物中有四种物质可以防治 夜盲症 ， 脚气病 ，坏血病，和 佝偻病 。这些物质被丰克称为“维持生命的胺素（Vitamine）”，因为拉丁文中的vita意思是生命。冯克以为这些物质都含有氮或胺基，所以加上胺素Amine的结尾。后来发现有些物质并不含氮，所以改称为Vitamin，中文称为维生素或维他命，四种物质分别被称为维生素A，维生素B，维生素C和维生素D。中文分别称为维生素甲，维生素乙，维生素丙，和维生素丁。后来发现的就依英文字母顺序一直排到维生素K。维生素B里面又发现有许多不同成份，就有了维生素B1，B2，B3，B6及B12等名称。 1920-1930年代，有机化学家群起研究维他命，试探在食物中分析维他命并决定它们的化学成份。 1928年匈牙利生化学家Albert Szent-Gyorgyi在英国化学家Frederick Gowland Hopkins的实验室中成功地从牛的副肾腺中分离出1克纯粹的维他命C。他也因为维生素C和人体内氧化反应的研究获得1932年的诺贝尔医学奖。1928年他发表论文，确定维生素C的化学分子式是C6H8O6，所以称之为Hexuronic acid。1929年他到美国Rochester，Minnesota的Mayo医院做研究，附近的屠宰场免费供给他大量的牛副肾，他从中分离出25克的维他命C。他将一半提炼出纯粹的维他命C送给英国的醣类化学家Walter H. Haworth进行分析工作。可是那时技术尚不成熟，Haworth没有能决定维他命C的结构。 1930年Szent-Gyorgyi回到匈牙利，发现匈牙利的辣椒中含有大量的维他命C。他成功地从中分离出1公斤纯粹的Hexuronic acid，并再送一批给Haworth继续分析。1932年美国匹兹堡的化学家Charles King从Szent-Gyorgyi的学生Joe Svirbely知道他鉴定Hexuronic acid就是维他命C，就抢先在Nature杂志上发表这个结果。但是1937年的诺贝尔医学奖还是颁给Szent-Gyorgyi，因为他对维他命C和人体内氧化反应的研究。Haworth决定了维他命C的正确化学构造。并且用不同的方法制造出维他命C，而获得了1937年的诺贝尔化学奖。Szent- Gyorgyi和Haworth最后决定将维他命C命名为抗坏血酸ascorbic acid。 1933年瑞士化学家Tadeus Reichstein发明了维生素C的工业生产法。此法是先将 葡萄糖 还原成为 山梨醇 ，经过细菌发酵成为山梨糖，山梨糖加丙酮制成二丙酮山梨糖（Di-acetone sorbose），然后再用氯及氢氧化钠氧化成为二丙酮古龙酸DAKS（Di-acetone-ketogulonic acid）。DAKS溶解在混合的有机溶液中，经过酸的催化剂重组成为维生素C。这个方法的专利权在1934年被罗氏公司购得，成为50余年来工业生产维生素C的主要方法。罗氏公司也因此独占了维生素C的市场。 1948年美国东部流行 非典型肺炎 ，1949年全世界流行 小儿麻痹症 ，各国各地医师束手无策，只能隔离病人，防止传染。美国南卡洛林纳州的Fred R. Klenner医师用静脉注射维生素C治愈了许多这两种病人。Klenner发现静脉注射维生素C可以治疗所有病毒感染的疾病，如 肝炎 ， 脑炎 ， 流行性感冒 以及许多其它急性和慢性的病症。他的经验和许多其它使用维生素治病的报告都被医药界忽略。医药界追求的是高利润的专利药物及疫苗，没有专利权的维生素都受到排斥和压制。 1959年美国生化学家J. J. Burns发现人类和灵长类动物会得坏血病，是因为他们的肝脏中缺乏一种酶L-gulonolactone oxidase，它是将葡萄糖转化为维生素C的四种必要酶之一。因此人必须从食物中摄取维生素C，才能推持健康。其它的哺乳动物都在肝脏中自行制造维生素C，两栖动物及鱼类则在肾脏中制造维生素C。许多人类特有的疾病，如伤风，感冒，流行性感冒，肝炎，心脏病及癌症，在动物中都少见，这些疾病都是因为人体不能自行制造维生素而产生的。 1970年两次获得诺贝尔奖的化学家莱纳斯·鲍林出版《维生素C治感冒》（Vitamin C and Common Cold）一书。提出高剂量（远远超过０）的维生素C可以预防和治疗感冒。虽然医药界激烈反对他的论点，但是鲍林的研究的确引起了学术界对应用超过RDA剂量维生素C的重视，带动了世界各地大量的同类研究。这本书畅销美国，民众抢购维生素C以致造成世界性缺货。奇怪的是1970年之后，美国人因心脏病死亡率显着下降，而同样是开发国家的西欧人和日本人的心脏病死亡率却持平。许多人认为这是维生素C预防心脏病的有力佐证。 1976年纽约星期六晚邮的主编卡增兹Norman Cousins在新英格兰医学期刊上发表《疾病的解剖》（Anatomy of an Illness）一文。新英格兰医学期刊绝少刊登外行人的文章。在此文中卡增兹详述他在1964年与非常痛苦的关节性脊椎炎搏斗的经验。他观看喜剧电影，大笑10分钟后得到两小时无痛的安眠，这样他就停止服用阿司匹林等止痛剂。他又坚持每天静脉注射25克维生素C来修复他的关节和联结组织。不久他就恢复到可以回星期六晚邮上班工作。此文震动美国医界，三千多位医师写信给卡增兹，支持他的论点。 1979年Ewan Cameron医师和鲍林出版《癌症和维生素》（Cancer and Vitamin C）一书。提出高剂量的维生素C可以帮助癌症患者及治疗一些癌症，再度挑起医药界激烈的反对。美国国家卫生院NIH特别商请著名的Mayo医院的癌症医师C. G. Moertel做两次双盲实验证明高剂量维生素C不能治疗癌症。但是两次实验的过程有许多问题，其结果并没有平息维生素C治疗癌症的争议。 1980年在 中国科学院 北京微生物研究所的研究员尹光琳发明“维生素C二步发酵新工艺”，大幅改进了Reichstein的一步发酵法，减低维生素C的生产成本。此法先将葡萄糖还原成为山梨醇，经过第一次细菌发酵成为山梨糖，再经过第二次细菌发酵转化为KGA（2-keto-gulonic acid），最后异化成为维生素C。这项专利的国际使用权于1985年出售给瑞士罗氏公司，是当时中国对外技术转让中最大的项目。罗氏得到了专利但是并不使用，仍然沿用旧有的Reichstein的一步发酵法。它的目的是要防止其它外国公司使用新法与其竞争。这项专利在中国的国内使用权并没有卖断给罗氏公司，到了1990初期中国国内成立了26家药厂用二步发酵法生产维生素C。 1981年凯斯卡特Robert Cathcart医师发现用腹泻测定人体的维生素C饱和量的方法。口服过量维生素C会产生腹泻。腹泻显示人体所有器官的维生素C到达饱和。正常的人维生素C饱和量是每天4-15克。有病的人维生素C饱和量大幅增加，病情越严重，维生素C饱和量越高，甚至可以高到每天200克。每天口服略低于饱和量的维生素C，是治疗各种感染疾病的验方。凯斯卡特医师用饱和量维生素C的方法，成功治愈7000综感冒、流行性感冒、非典型肺炎、急性单核血球病（昏睡症Acute Mononucleosis）、急性肝炎、干草热、气喘病、外伤Trauma、手术创伤、烧伤、背痛、 关节炎 、 猩红热 、 泡疹 、带状泡疹等症。这个方法解决了60年来使用维生素C治病的争议，就是维生素C治病的剂量问题。以前许多实验显示维生素C无效，是因为剂量没有达到维生素C饱和量的原故。 1990年代大众也体认到西方医药的限制和缺陷，而寻求另类医药（Alternative Medicine）。 中医 、 中药 、传统草药、 针灸 、喻咖等渐渐流行，各种维生素销量也都大幅增加。国际几家大维生素生产商为了长期垄断维生素市场，获得高额利润，曾违反市场竞争规则，达成秘密的价格联盟，划分市场范围，以期控制市场价格。维生素C的三大药厂瑞士的 罗氏公司 ，德国的 巴斯夫 和日本的武田制药形成维生素C垄断集团，维生素C价格从1973年的4美元每千克提高到1994年的18美元每千克。 在维生素C的国际高价的引诱之下，中国的许多药厂纷纷采用二步发酵法试图打入国际市场。1996年国际维生素C垄断集团就为打击中国药厂开始降价竞争，每个月降价10％。到1997年时维生素C价格跌到4美元每千克，迫使中国的26家维生素C药厂关闭了22家，只剩下四巨头东北制药、石药维生药业、华药维尔康药业和江苏江山药业苦撑。到2002年，价格跌到谷底2.3美元。有趣的事是国际维生素C垄断集团自食恶果，不堪亏损而全部倒闭或解体，武田制药的维生素C厂卖给巴斯夫并且停产，罗氏公司的维生素C厂卖给荷兰的DSM。 1992年Mathias Rath医师和鲍林发表《根绝心脏病宣言》（Call to Abolish Heart Diseases），宣称维生素C可以治疗心脏和血管的各种病症。他们并且推广治疗心脏病的鲍林药方（Pauling Recipe），其中的成分是维生素C与两种氨基酸赖氨酸和脯氨酸。他们认为这三种化合物同服可以防止及清除冠状动脉的阻塞。 1994年10月， 美国 克林顿 总统签署《膳食补充剂健康教育法》（Dietary Supplement Health and Education Act, DSHEA）明定民众有权利贩卖和选用各种营养添加剂，政府不得禁止或干涉。此法案的起因是美国的医药集团及美国食品药物管理局游说国会，促请通过法令将维生素等营养剂划归为需要医师处方的药品。一旦维生素成为处方药，民众不准随意购买，药厂就可以提高价格，增加利润。但是消息传出后举国哗然，国会为民意所驱，反而无异议通过DSHEA法案，保障民众服用营养剂的权利。 医药集团在美国的挫败促使他们改弦更张，试图在 联合国 的营养管理委员会Codex Alimentarius架构下控制维生素药物的销售管道。营养管理委员会是德国药厂控制下的组织，从1996年就设法通过将维生素等营养剂划归为需要医师处方药品的议案。此议案如果通过，世界各国（包括美国）都必须遵守，否则会遭受 世界贸易组织 的制裁。Rath医师每年趁Codex Alimentarius在德国开会期间，都号召群众在会场前游行示威，反对此议案。致使此案迄今仍未能通过。 1999年5月，美国司法部的反托拉斯小组控诉获胜，令当时世界最有实力的维生素厂商自食苦果，为他们的价格操纵行为支付了9.9亿美元的罚金。由于世界上最大的9家维生素生产企业操纵维生素C的销售价格，涉案金额高达50亿美元，不但增加了 可口可乐 、 宝洁 等大用户的生产成本，而且严重损害了消费者的利益。美国司法部指控瑞士罗氏公司是价格卡特尔的始作俑者，对其罚款5亿美元，德国BASF被罚2.25亿美元，其它被罚款者分别是 比利时 、 德国 、 法国 和日本的维生素生产企业。罗氏公司最高级主管承认罪行并进入美国监狱服刑。2001年11月，欧盟也对上述维生素制造商处以高达8.55亿欧元的罚款，其中罗氏公司为4.62亿欧元，BASF为2.96亿欧元。 2000年全球维生素C的产量为8万吨，2001年猛增到10万吨，而这两年国际市场的需求量也就在8.5万吨左右徘徊，突出的供需矛盾是2001年国际维生素C原料市场竞争最激烈的根本原因，期间维生素C原料每公斤的市场价最低曾降到每公斤2.3美元。2002年初，随着国际两大巨头罗氏公司以及德国巴斯夫的战略调整，罗氏公司将维生素C业务出售给荷兰的DSM，巴斯夫收购日本武田的维生素C生产线并停止生产。国外企业的产量减少，中国出口的维生素C占了世界市场的80％。 2001年中国政府维他命C为协调低价无序竞争局面，在中国医药保健品进出口商会的牵头下，包括四巨头在内的国内维他命C企业召开了一次行业会议，讨论发展问题，以及协商各自的出口量，并且后来形成了每年的例会。2002年5月1日开始，维他命C被列为海关审价、商会预核签章的管制出口商品。 2002年的严重急性呼吸系统综合症（SARS）危机时，赖斯Rath医师在香港和新加坡刊登巨幅广告，忠告华人大众非典不是绝症，是可以用维生素C治疗的。非典的阴霾引起亚洲的维生素C抢购风潮，维生素C价格飙到16美元每千克。在非典流行时期，上海罗氏公司生产的“力度伸维C泡腾片”被抢购一空，除国内生产线连续运转生产外，还从阿根廷紧急调运10万盒100万支“力度伸”，法国、澳大利亚以及阿根廷的“力度伸”生产基地也全部三班轮转、夜以继日生产，供给中国市场。但是危机一过，维生素C价格又跌回到4美元每千克。 2004年石药集团维生药业一条15000吨的维他命C生产在线线，总产量达到每年3万吨。其它的维他命C药厂都在等待另一波的削价兢争。 2005年6月，美国两家企业以“商会组织协调价格涉嫌价格合谋”为理由对中国维他命C四巨头提起反垄断诉讼。2006年2月，美国两家企业再一次在不同法院提起诉讼。随着诉讼的展开，国际维他命C价格也开始下滑。由于中国维他命C占据了美国市场85%的市场份额，所以诉讼的成败对于国内维他命C企业来说关系重大，也导致了国内外维他命C大厂轮番停产。2005年9月荷兰帝斯曼集团（DSM）宣布正式关闭其在美国新泽西的Belvidere维他命C原料药厂，该厂的维他命C原料年生产能力为15000吨。2005年12月德国巴斯夫公司宣布设在丹麦Grenna的维他命C生产车间将停产，此生产车间的年产能为4000吨。 2006年停产风潮波及国内维他命C四巨头，1月间年产量2万多吨的华药维尔康药业停产30天。4月初年产量2万吨的江山制药也进入停产阶段，4月中年产量为3万吨的石药维生药业亦开始进入停产阶段。而年产量约2。3万吨的东北制药则表示目前还没有停产计划，但正在考虑。这四家企业目前总产量接近10万吨，占据了国内市场90%以上的份额，出口量占87%，在国际市场上占据着一半以上份额。
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