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于动物界，应当自成一个纲。病原菌的英文名称（ germ）很容易被
误解，因为同一个单词也被用于种子的生长部分（如小麦幼芽）、性
细胞（如生殖细胞）、胚胎器官（如胚层）或任何具有生命潜力的小
物质。
1773年，丹麦的一位显微镜学家弥勒对这些小生物观察得非
常清楚，因而将其分为两种类型：杆菌及螺旋菌。奥地利的外科医
生比尔罗特，利用消色差显微镜观察到了更小的一种类型，称之为
球菌（源自希腊文“草莓”）。德国植物学家 F。 J。科恩最后给它们
定了一个名字叫细菌（拉丁文“小木棍”的意思）（见图 14…1）。
巴斯德以微小生物一词泛指所有显微镜下的生物——动物、
图 14…1细菌的种类：球菌（ A）、杆菌（ B）及螺旋菌（ C）。每一类型都有许多变种
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植物及细菌。但是这个词很快被用来专指细菌而变得众所周知。
今天一般对于显微镜下的微小生物通称为微生物。
较大的生物，如多细胞动、植物（包括我们本身）的细胞，均属
真核生物。而原生动物（单细胞生物）则具有细胞核、线粒体及其
他细胞器。实际上，许多原生动物的细胞比我们身体的细胞还要
大而且复杂。比如，原生动物细胞必须具备一切与生命不可分离
的功能，而多细胞生物的细胞，则可以分化、互相依赖或互相供应
自身不能生产的产品。
单细胞植物称为藻类，它们的细胞与多细胞植物的细胞一样
复杂或更为复杂。藻类具有细胞核及叶绿体等细胞器。
然而，细菌则属原核生物，无细胞核或其他细胞器。真核生物
的遗传物质通常局限在细胞核内，而细菌的遗传物质则遍布于整
个细胞内。细菌还有一个特点，即它们的细胞壁主要是由碳水化
合物及蛋白质组成。细菌的直径大约为
1～10微米，比真核生物
的细胞小得多。
原核生物的另一群落是蓝绿藻，它们与细菌的区别主要是具
有叶绿素，并能进行光合作用，有时被称做蓝绿植物，与真核的单
细胞植物——藻类区分开来。
我们不应被细菌表面上的单纯性所迷惑。虽然它们不具细胞
核，并且在模仿有性生殖中似乎不转移染色体，但是它们却有一种
原始的性别。1964年，塔特姆及其学生莱德伯格进行了一系列的
观察，指出细菌有时候确实能将部分核酸由一个细胞转移到另一
个细胞。莱德伯格称此现象为接合生殖，结果他与塔特姆因此而
获得
1958年诺贝尔医学与生理学奖。
1952年，在接合生殖研究中，莱德伯格发现那些似乎会进行
交换的核酸分子呈环状而非直线状，他称此核酸环为质体。质体
是细菌所具有的最像细胞器的东西，它们带有基因，能控制某些酶
第十四章 微生物
第十四章 微生物
的形成，并能在细胞中间转移性状。
病原菌学说
巴斯德是第一位把微生物与疾病结合在一起的人，奠定了现
代细菌学的基础，这就是通常所说的微生物学。由于巴斯德非常
关心某些似乎属于工业而非医学的问题，才产生出这门科学。在
19世纪
60年代，法国丝织工业受到一种蚕病的影响而面临崩溃
的局面。曾经解救过法国造酒业的巴斯德，再次被请来解决这个
问题，如同以往研究不对称晶体以及酵母菌变种时那样，他再度利
用显微镜来观察，结果发现，微生物感染了蚕及蚕所赖以维持生命
的桑叶，他建议将所有已感染的蚕及桑叶全部销毁，并且用尚未感
染的蚕及桑叶重新开始做起。当这一步骤彻底实施之后，实验终
于取得了成功。
除了复兴蚕丝工业，巴斯德还做了许多这类的研究。他综合
了各方面的结论，从而发表了《病原菌学说》。毫无疑问，这是有史
以来最伟大的一项医学发现，而这位发现者却不是位医生，而是一
位化学家。
在巴斯德之前，医生只不过建议病人多休息，加强营养，呼吸
新鲜空气，并维持环境清洁，有必要时则做一些急诊。这些早在公
元前
400年就为希腊医生希波克拉底所倡导，希波克拉底提出理
性的医学观点，他不赞成阿波罗的箭及所谓被鬼纠缠的说法，而声
明即使是癫痫症这种所谓“神的疾病”，也不是因为某些神的影响
所造成的，而只是身体上的失调，必须疗养。此话一直未被后世所
遗忘。
然而，在以后的
2 000年中，医学的进步特别地缓慢，医生能
切除肿疱，调整骨折以及开一些民间所知的药方，如来自金鸡纳树
皮的奎宁（早期因秘鲁的印第安人嚼其树皮时，发现能治疗疟疾），
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以及取自毛地黄植物的毛地黄素（一种古代采药者的药方，可以刺
激心脏功能）。除了这些少数的治疗之外（还有天花疫苗，我将在
下面谈到），在希波克拉底之后，许多医生开出的药方及医疗，只会
使死亡率升高，而不是降低。
1819年，法国医生雷奈克发明了听诊器，这是进入科学时代
最初两个半世纪中诸多有趣的发明之一。它的原型就像一个木制
的管子，可用来帮助医生听测心跳的声音。从那时起，听诊器不断
推陈出新，使听诊器成为医生的特征及随身必备物品，就好像是工
程师口袋中的计算器一般。
直到
19世纪，即使是文明的国家也会定期地遭受传染病的
侵袭，有些病甚至在历史上有深远的影响。在雅典，正当伯罗奔
尼撒战争时，雅典政治家伯里克利死于传染病，因而导致希腊逐渐
走向灭亡。罗马帝国在奥里利厄斯统治时，也因传染病的袭击而
开始步向崩溃。
14世纪的黑死病，造成了大约
1/4的欧洲人口
死亡。传染病与火药在中世纪里严重地破坏了古代的社会
结构。
的确，当巴斯德发现传染病是因微生物造成及传播时，传染
病正方兴未艾。在印度，霍乱一直是地方性的疾病，在其他不发达
的国家也常发生严重的传染病。疾病一直是战时的一大危机，新
的病菌不断产生，并肆虐全球。
1918年的流行性感冒，估计死亡
了
1 500万人，这个数字比历史上其他任何一次传染病所造成的死
亡数目都要多，几乎接近当时刚结束的世界大战死亡人数的
两倍。
因此巴斯德的发现是一个伟大的转折点。自巴斯德对疾病的
研究与治疗开始，欧洲及美国的死亡率开始显著地下降，预期寿命
则稳定地上升，在世界上先进地区的男女寿命，现在可期望平均超
过
70岁。然而，在巴斯德之前，在良好的状况下平均寿命仅仅只
第十四章 微生物
第十四章 微生物
有
40岁；在不良的状况下，大概只有
25岁。自第二次世界大战
后，预期寿命在不发达的地区也急速上升。
识别细菌
早在巴斯德
1865年提出病原菌学说之前，一位维也纳医生
塞麦尔维斯已开始对细菌展开有效的反击，只不过当时尚不知所
攻击的是何物。他曾在维也纳一家医院的妇产病房工作，在那里
有
12％以上的母亲死于所谓的产褥热。塞麦尔维斯注意到一件
事：凡在家只靠那些无知的接生婆生产的母亲，就不会得产褥热，
而在医院里也有一位医生得了与产褥热非常相似的病症而死亡，
这件事更激发了他的怀疑。那位医生是在解剖尸体时割伤自己，
而后才发病死亡的。难道是这些医生和学生自解剖室出来后，
将此疾病传给了要生产的母亲吗？因此塞麦尔维斯坚持要医生用
漂白粉溶液洗手，结果一年内妇产病房的死亡率就从
12％降
到
1。5％。
但是老医生被激怒了，他们对因涉嫌谋杀而感到愤怒，并对洗
手感到羞辱，于是将塞麦尔维斯逐出医院（他们的借口是：他是匈
牙利人，而当时匈牙利已在反叛奥地利的统治）。塞麦尔维斯回到
了布达佩斯（匈牙利首都），不久便使当地产妇的死亡率降低了许
多。然而在维也纳，
10年之间，那些医院又变成了死亡的陷阱。
不幸的是，塞麦尔维斯自己在
1865年因一次意外的感染而死于产
褥热（当时他只有
47岁），没有看到关于他对疾病传染的怀疑所做
的科学证明：那一年巴斯德在病蚕体内发现了微生物，同时英国外
科医生利斯特（消色差显微镜发明者利斯忒之子）提出用化学方法
消毒。
利斯特所采用的武器是苯酚（即石炭酸），他最先使用苯酚来
为一位有创骨折的病人包扎。在此之前，所有严重的伤害都免不
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了受到感染。当然，利斯特的苯酚杀死了伤口周围的组织，但也杀
死了细菌，病人非常顺利地康复了。就在这次成功之后，利斯特便
用苯酚喷洒手术房。苯酚对人而言，可能闻起来很难受，但它却拯
救了很多人的性命。就如塞麦尔维斯的情形一样，仍有人反对，但
是巴斯德的实验已经创立了消毒的理论，因此利斯特轻易地获得
了胜利。
巴斯德在法国的发展多少有些困难（不像利斯特，他没有医学
博士的头衔），但他说服了外科医生要用水煮沸他们的用具，以及
用蒸汽来消毒绷带。巴斯德的蒸汽消毒法取代了令人难受的喷苯
酚法。接着，温和的消毒方式陆续被发现，这些方法能够排除过度
的组织伤害，从而达到灭菌之效。
1873年，法国医生达芬提出碘
的消毒特性，从此碘酊即碘与水的混合液，便成为常用的药剂。自
然，碘与其类似制品也被使用在各种擦伤上。因此，免于感染的机
会无疑就增加了。
事实上，寻找避免感染的方法渐渐地转向防止病菌的侵入（即
无菌处理），在细菌尚未获得立足之地之前就予以消灭。1890年，
美国外科医生霍尔斯特德提出使用消毒的橡胶手套进行手术；到
了
1900年，英国医生亨特又加了一项纱布口罩，以免病人自医生
的呼吸中感染上病菌。
与此同时，德国医生科赫已开始识别不同疾病的特殊细菌。
他在培养基的性质方面，作了重要的改进。所谓培养基即一种可
供细菌生长的食物。巴斯德使用的是液体培养基，而科赫则使用
固体培养基。他将分离出的样本接在胶质物上（后来为琼脂所取
代，这是由海藻制成的胶状物）。假如将一种细菌放置在培养基的
一个点上（用很细的针），则一个纯种的菌落会围绕着这个点长出。
在琼脂的固体表面上，细菌不能够像在液体里那样从原来的亲本
那里移动或漂移。科赫的一位助手皮特里提出使用有盖的浅玻璃
第十四章 微生物
第十四章 微生物
碟子，以免培养物遭受空气中飘浮的细菌抱子的污染，这就是皮氏
培养皿的由来。
用这种方法使单个细菌生长成菌落，然后可以分别加以培养，
并可用于动物体内，检验会造成何种疾病。这项技术不仅可以辨
认出某种特定的感染，而且可以提供各种不同的处理实验，以期杀
死专门的细菌。
科赫利用他的新技术，于
1882年分离出一种引起炭疽病及肺
结核的杆菌。1884年，他又分离出引起霍乱的细菌。1883年时，
德国病理学家克莱布斯根据科赫的方法也分离出了白喉病菌。科
赫于
1905年荣获诺贝尔医学与生理学奖。
化学疗法
一旦细菌被识别出来之后，下一步便是要寻找一种能够杀死
细菌又不会伤害病人的药剂。曾与科赫一起工作的德国医生兼细
菌学家
P。埃尔利希，便专心从事这一方面的工作，他认为必须要
寻找到一种“神奇的子弹”，只打击细菌而不会伤害人体。
P。埃尔利希对给细菌染色的染料很感兴趣，这与细胞研究有
着重要的关系。细胞在原始状态下是无色透明的，因此无法看清
其内部的细节。早期的显微镜学家曾试图利用染料对细胞染色，
但直到珀金发现苯胺染料后（见第十一章），这个技术才得以应用。
虽然
P。埃尔利希并不是第一位使用合成染料来染色的人，但是在
19世纪
70年代后期，他详细地研究出这方面的技术，于是引导出
了弗勒明对有丝分裂的研究以及福尔根对染色体中
DNA的研究
（见第十三章）。
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但是
P。埃尔利希心中另有计划，他将这些染料专门用作杀菌
剂。这种染色剂对细菌的作用比对其他细胞作用强，可以有效地
杀死细菌，即使这种染色剂低浓度地注射到血液中，也不会伤害病
人的细胞。到了
1907年，P。埃尔利希发现了一种叫锥虫红的染
料，可以染锥体虫，后者与可怕的非洲昏睡症（由催催蝇传播的一
种疾病）有关。如果以适当剂量的锥虫红注入血液中，可以杀死锥
体虫而不会伤害患者。
P。埃尔利希并不以此为满足，他想得到一种更有效的微生物
杀剂。假定锥虫红分子具毒性的部分是偶氮结构，即一对氮原子
结构（－N＝N－），他认为一对类似的砷原子结构（－As＝As－）
也应具有同样的功效。砷在化学方面类似于氮，但比氮更具有毒
性。P。埃尔利希开始不加选择地试验各种砷化物，边试验边给它
们编排顺序。1909年，P。埃尔利希的一位日本籍学生秦佐八郎将
以往不能杀死锥体虫的六〇六化合物，在梅毒病菌上试验，结果证
明它能杀死这种螺旋体微生物。
P。埃尔利希立刻认识到，他已偶然碰到了比治疗锥虫病更为
重要的东西，锥虫病只是局限在热带地区的一种传染病，而梅毒自
哥伦布时代以来，成为欧洲的隐患已有
400多年。人们认为，哥伦
布的人从加勒比海地区的印第安人身上将此病带回了欧洲，同时，
欧洲人也将天花传给了印第安人。当时对于梅毒不仅无法医治，
而且患者都装作很规矩的样子，无声无息地隐瞒此种疾病，因此使
这种疾病毫无阻挠地散布开来。
P。埃尔利希把他的余生（他死于
1915年）全部倾注在以化合
物六〇六（即他所谓的安全砒霜——洒尔佛散，化学名称胂凡纳
明）抵抗梅毒上。这种药虽然可以治疗梅毒，但是使用起来并不是
没有危险性，P。埃尔利希警告各医院必须正确地使用它。
自
P。埃尔利希起，化学疗法进入了一个新的阶段。药理学，
第十四章 微生物
第十四章 微生物
这个研究除食物以外的化学品（即药品）对生物的作用的科学，终
于单独成为
20世纪医学的一个分支。胂凡纳明是第一种合成药
物，它不同于奎宁等植物药剂或矿物药剂。
磺胺药剂
每一种疾病都能找到独特而适当的解毒剂。但是在
P。埃尔
利希发现六〇六之后的
25年内，新药品的调剂师都不够幸运。德
国的化学家在
1924年合成了扑疟喹啉，并在
1930年，合成了阿的
平，这些合成药可用来代替奎宁治疗疟疾，这可算是惟一的成功。
第二次世界大战日本占领爪哇岛时，这些药对于在丛林区作战的
西方部队是非常有帮助的。当时爪哇是世界的奎宁供应中心，这
些奎宁就像橡胶一样，已从南美洲移到东南亚。
1932年有了新的突破：一位名叫多马克的德国化学家将一种
新的红色染剂百浪多息注射到感染了致命溶血链球菌的小白鼠体
内，这只小白鼠竟然没有死！他又将它使用在即将死于链球菌败
血症的女儿身上，结果他女儿也活了过来。在
3年内，百浪多息就
获得了世界声誉，它可以阻止人身上的链球菌感染。
奇怪的是，百浪多息在试管中不能杀死链球菌，只有在体内才
有效。巴黎巴斯德研究所的特雷弗尤尔以及他的同事认为，人体
必定会将百浪多息转变成某种其他的物质，这种物质可以对细菌
产生作用。他们进一步将百浪多息分解为有效的碎片，名为磺胺。
对于这种化合物他们于
1908年草率地提出一个报告，但很快就被
遗忘了。磺胺的结构式如下：
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NH2
C
CH CH
CH CH
C
O
SO
NH2
磺胺是“灵丹妙药”中的第一种，一种又一种的细菌被它杀死。
化学家们发现，用不同的基来取代含硫基中的氢原子，可以得到一
系列的化合物，而每一种都有不同的抗菌性。磺胺吡啶于
1937年
出现，磺胺噻唑于
1939年出现，
1941年则出现了磺胺嘧啶。现在
医生可以从一整组磺胺药物中，选择适当的药物来对付不同的感
染。在医药先进的国家里，细菌性疾病的死亡率，特别是肺炎球菌
性肺炎显著地下降了。
多马克在
1939年获诺贝尔医学与生理学奖，正当他写接受奖
金的例行函件时，却被盖世太保逮捕了。纳粹政府以自己特殊的
理由而与诺贝尔奖断绝关系，多马克也只好拒绝受奖，直至第二次
世界大战之后，他才终于能自由地接受这份荣誉，到斯德哥尔摩正
式领奖。
抗菌素
磺胺药剂只有一段短暂的全盛时期，因为它很快就被抗菌素
的发现夺去了光彩，这种抗菌素是一种更具效能的抗菌武器。
所有具有生命的物质，包括人类在内，最后都会被分解、腐败
而转变为土壤，而这些尸体以及活生物排出的废物中伴随着很多
第十四章 微生物
第十四章 微生物
传染疾病的细菌。那么，为什么传染性的细菌很少能在土壤中存
活呢（炭疽杆菌是这少数中的一种）？许多年前，细菌学家开始怀
疑土壤中可能含有可以破坏细菌的微生物或物质。例如早在
1877年，巴斯德已经注意到某些细菌会因其他菌的出现而死亡。
假如这种怀疑是正确的，那么土壤中的许多生物也会使其他生物
死亡。据估计，每
4 074平方米（
1英亩）的土壤中含有大约
908公
斤（2000磅）的霉菌、
454公斤（
1000磅）的细菌、
90。8公斤（
200
磅）的原生动物、45。4公斤的藻类以及
45。4公斤的酵母菌。
法国血统的美国微生物学家迪博，是专门从事�