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的病毒复制，这种复制遗传了该病毒的感染毒性及引起疾病的类
第十四章 微生物
第十四章 微生物
型。换言之，核酸可以指令新病毒蛋白外套的合成。它能合成属
于自己那种病毒的蛋白质，而不是属于和它混种的那种病毒的蛋
白质。
如此便确实证明了核酸是病毒的“生命”部分，也可以说，核酸
是任何核蛋白的“生命”部分。事实上，弗伦克尔
…康拉特在更进一
步的实验中发现，纯病毒核酸对烟草的感染能力很小，大约是完整
病毒能力的
0。1％。很显然，核酸有时候也会自行侵入一个细胞。
所以把病毒核酸与蛋白加在一起形成一个病毒，这并非从无
生命物质中创造出生命，而是生命原来就以核酸的形态存在了。
病毒蛋白只是保护核酸避免被环境中的水解酶（核酸酶）作用，并
促使感染与繁殖更加有效率罢了。我们可以将核酸部分比喻为一
个人，蛋白部分比喻为一部汽车，二者结合后，就可很容易地从此
处移动到他处。汽车本身是不会旅行的，人可以步行远足（有时候
如此），但汽车是一个很有用的辅助工具。
有关病毒感染细胞的机制，在对一种叫噬菌体的病毒的研究
上得到清楚而详尽的了解。英国细菌学家特沃特在
1915年发现
了噬菌体；1917年，加拿大细菌学家德爱莱尔也独立地发现了噬
菌体。说也奇怪，这些病毒竟然是捕食细菌的。德爱莱尔将之命
名为噬菌体，是希腊文“食细菌”的意思。
噬菌体是非常便于研究的东西，因为它们能在试管中与其宿
主细胞一起被培养。其感染及繁殖的过程如下：
典型噬菌体（研究者通常称为噬体）的形状，像是一只小蝌蚪，
有一个短粗的头和一条尾巴。在电子显微镜下，研究人员已能够
看到噬菌体以其尾部来抓住细菌的表面。此种现象的最佳解释
是：尾端的电荷（由带电荷的氨基酸来决定）。与细菌表面某一部
分的电荷相吸引。这两种相反而互相吸引的电荷精确地配合在一
起，就好像镶假牙一般天衣无缝。一旦此病毒以尾部附着在受害
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细胞上，就会在细胞壁上打开一个小小的开口，此过程可能是用酶
切断附着点的分子完成的。至于在电子显微镜的照片上，看不出
任何事情发生，噬菌体，至少其可见的外壳，仍然附在细菌的表面。
至于细菌内部的活动，则是无法看到的。但经过半小时后，细胞破
裂了，数以千计的成熟病毒倾巢而出。
很明显，这整个过程中只有进攻病毒的蛋白外壳留在细胞外，
在壳内的核酸则是经过由蛋白质组成的壁上的孔进到细菌体内
的。美国细菌学家赫尔希利用放射性示踪剂，查明侵入的物质只
是核酸，而不含任何可被探测到的蛋白质。他以具有放射性的磷
及硫原子来标记噬菌体（先是细菌从培养基中得到这些放射性同
位素，再使噬菌体生长在这些细菌上），磷可出现于蛋白质及核酸
中，而硫只能出现于蛋白质中，因为在核酸里并不含硫原子。要是
有这两种示踪剂标记的噬菌体侵入到细菌内，它所产生的后代具
有放射性磷，而无放射性硫，这个实验就表明，亲代病毒的核酸已
进入细胞，而其蛋白质并未进入。不含放射性硫，表示在病毒子代
中所有的蛋白质，都是由宿主细菌供给的。事实上，实验结果正是
这样：新的病毒含有放射性磷（是由亲代提供的），而不含放射性
硫。
核酸在生命过程中的重要作用再度得到证明。显然，只有噬
菌体的核酸进入细菌体内，并在里面负责利用细胞内的物质，来合
成新的病毒——蛋白质及其他一切。
人们发现，引起马铃薯梭状块茎病的实际感染源确实是一种
不寻常的小病毒。1967年，微生物学家迪纳尔认为此种病毒是一
条裸露的
RNA，他将核酸中这种具有感染性的小东西（除去蛋白
质）命名为类病毒，现在约有
6种植物疾病被认为是由类病毒感染
引起的。
类病毒的分子量约为
13万，只有烟草花叶病毒的
1/300。在
第十四章 微生物
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一条类病毒的核酸里，只有
400个核苷酸，但也足够进行复制与存
活了。类病毒可能是已知的最小生物。
这种类病毒被认为与动物的某些不太清楚的退化性疾病有
关，如果这种病是因为病毒而引起的话，则属慢性病毒造成的。慢
性病毒需要很长时期才能表现出病症来。原因可能是裸露的短股
核酸，其感染速率缓慢。
免疫反应
除人类自身外，病毒是人类最可怕的有生命的敌人。因为病
毒可与人体内的细胞紧密地结合在一起，所以不容易受到任何化
学药品及任何其他疗法的攻击。然而即使在最差的状况下，我们
仍然可以抵御入侵的病毒及病原体。人类对于疾病有很强的天然
抵抗力。
让我们以
14世纪最恐怖的瘟疫——黑死病为例，来看看人的
抵抗力到底如何。黑死病首先侵袭一群困苦无助的欧洲人。他们
住在极度肮脏、拥挤的落后地区，没有任何现代卫生的观念，也没
有输水设备，更没有任何适当的医疗条件。这些人固然可以逃离
受害地区，但是，这反而使黑死病散布得更快更远。黑死病虽然肆
虐全欧洲，但
3/4的欧洲人依然成功地抵御了黑死病的侵害。这
项历史事件最令人吃惊的不是欧洲
1/4人死了，而是
3/4的人度
过浩劫活了下来。
人对于某种疾病有天然的抵抗力，这是很明显的。例如，面临
同样严重的传染病，有些人只轻微发病，也有些人会生场大病，而
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另外有些人则会因此丧命。人类对某些疾病也可能具有完全免疫
的能力。这种能力可以是先天的，也可以是后天获得的。比方说，
一个人只要患过一次麻疹、流行性腮腺炎或水痘，就可以终身免
疫。
上述三种病症碰巧都是由病毒引起的。但它们只引起比较轻
微的病征，很少使人死亡。即使其中最厉害的麻疹，通常也只是使
小孩产生轻微的不适而已。人体是如何战胜入侵病毒的呢？战胜
后又是如何加强自身的防卫力量而使战败的病毒永不再入侵的
呢？在解决这些问题的过程中，发生了一段感人肺腑的现代医学
科学的插曲。叙述这个故事之前，我们必须先追溯人类征服天花
的历史。
天花
18世纪末叶，天花是一种令人闻风丧胆的疾病，不仅因为它
会夺取人的生命，而且因为它会在病愈者的脸上留下永不消退的
瘢痕。轻微的天花会在人的皮肤上留下一点一点的小坑，严重者
则会使人面目全非，难以见人。当时，绝大部分的人脸上都有天花
留下的瘢痕，而那些尚未染上天花的人则生活在恐惧之中。
早在
17世纪时，土耳其人就开始故意用温和型天花感染自
己，希望由此种做法而免受天花之害。他们的做法就是在自己的
皮肤上抓出伤痕来，再从感染轻微天花者身上的水泡里取出液体，
涂在伤口上。如此一来，有些人的确只感染了轻微的天花，而有些
人却面目全非，还有些人甚至死去。土耳其人这种做法显然很冒
险，但是，天花实在给人们以无限的恐惧，逼得人们只好冒险一试
以免受其害。
1718年，英国著名的美女蒙塔古女士伴随丈夫短期出使土耳
其。当她闻知土耳其人的方法后，便用此法接种自己的孩子。他
第十四章 微生物
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们果真都免于天花的伤害。不过，这种做法并未引起英国人的注
意，部分原因可能是蒙塔古女士是出了名的怪人。在大西洋的彼
岸，也发生了一个类似的例子：当天花盛行之际，美国波士顿的一
位医生博伊尔斯顿对
241人施行接种，结果仅
6人死亡。他非但
没有因此而受到赞扬，反而因为
6个人的死亡而受到颇大的责难。
在英国格洛斯特郡，某些乡下人对于如何躲避天花另有一套
办法。当地人相信：感染牛（有时也会感染人）的牛痘会使人同时
对牛痘和天花具有免疫力。如果事实真是如此，那就太好了！因
为牛痘几乎不发疤，也不会在人体上留下任何痕迹。当地一位名
为詹纳的医生认为这种乡下人的“迷信”可能有一定的道理。他注
意到：挤牛奶女工特别容易感染牛痘，很明显也特别不容易感染天
花。（或许就是这个因素，使得
18世纪的人们喜欢将浪漫色彩加
在那些漂亮的挤牛奶女工身上。洁净的面貌毕竟比满布瘢痕的脸
要好看多了。）
会不会是因为牛痘与天花很相像，所以人体具有抵抗牛痘的
能力之后就能抵抗天花呢？詹纳非常小心地对这个想法开始进行
实验。（首次实验的对象可能就是自己家里的人。）到了
1796年，
他决定做一次也许要付出最大牺牲的实验：他从一名挤牛奶女工
手上的牛痘水泡取出汁液，给一名
8岁儿童菲普斯接种了牛痘。
两个月后，再进行最重要且最冒险的部分。詹纳故意将天花接种
在菲普斯身上。菲普斯果真未患病，他对天花免疫了！
詹纳称这个方法为种痘（源自拉丁文的“牛痘”）。种痘立即如
野火般地传遍整个欧洲。在医学史上，像种痘这种医学上的革命
能够如此轻易而且几乎立即为大众所接受的例子实属罕见。这或
许是因为天花早已在人们心中蒙上浓厚的死亡阴影，而人们在长
期苦于无对策的情况下，自然就愿意去尝试任何新方法，只要这种
方法可使他们免于受害。甚至医学界对于种痘也很少反对，尽管
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少数医学权威人士竭力阻挠。詹纳早在
1813年就被提名为英国
皇家医学会会员，却未被吸收，理由是他没有完全遵守希波克拉底
及加伦（医学之祖）的医理。
时至今日，天花似乎已经销声匿迹，不再危害大众了，因为很
少有人不种痘免疫再患天花了。美国自
1949年起，全球自
1977
年起，没有发现一起天花病例。但某些实验室仍存有天花病毒的
样本供研究使用，而且，意外事故仍可能发生。
疫苗
在种牛痘成功后的一个半世纪里，人类一直在努力寻找类似
的治疗方法，以对付其他严重疾病。可惜的是，人类在这条道路上
并无任何进展，直到巴斯德在多少有点偶然的情况下，也发现将微
生物毒性减弱可以使一种原本严重的疾病变得轻微，人类才又向
前跨出一大步。
巴斯德用一种引起鸡霍乱的细菌为实验材料。他将菌液加以
浓缩，使它的毒性加剧，只需在鸡的皮下注射一点菌液，就可使鸡
在一天之内死亡。有一次，他用已经培养了一星期的培养液注入
鸡体内，出乎意料之外，鸡的病情轻微而且很快就复原了。巴斯德
以为那次的培养液已经坏了，于是他重新制备了一批剧毒培养液。
但是，这次新的培养液却未能使那些注射过“失效”培养液的鸡得
病。很明显，鸡在感染毒性减弱的细菌之后，已具有抵抗未减毒细
菌的能力。
就某方面来说，巴斯德是为鸡的“天花”制造了人工“牛痘”。
虽然这个实验与牛痘毫不相干，但巴斯德仍然称它为种痘，以表明
詹纳的理论对他的帮助。从那时候起，人们就普遍地用种痘来表
示对任何疾病的接种，而把用来接种的物质称为疫苗。
除了以上的方法之外，巴斯德还研究出其他削弱病原体毒性
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（减毒）的方法。例如，他发现只要将培养中的炭疽杆菌加热至某
一温度就可获得低毒性的菌株，这种菌株可使动物对炭疽病具有
免疫力。在此之前，炭疽病原是一种无药可治的传染病，一群牛
中，只要有一头牛感染此病，人们就得将整群牛宰杀并烧毁。
巴斯德最闻名的成就是征服了狂犬病。狂犬病由狂犬传染，
人若是被狂犬咬了，经过两个月的潜伏期后，就会疯狂地发作，往
往是非常痛苦地死去。
巴斯德无法找到肉眼看不见的作为病原的微生物（当然，巴斯
德对病毒毫无认识）。正因为如此，他只好用活的动物来培养这种
微生物。他将感染液注入兔脑中，让病毒在那里繁殖，然后将兔子
的脊髓捣碎，再将抽出的液体注入其他兔脑中。如此反复进行，直
到抽出液的毒性弱到不使免子发病为止。随后，他再将正常的狂
犬病毒注入这些兔子体内，结果证明这些兔子已具有免疫力。
1885年，巴斯德得到一个以人体为实验对象的机会。那年，
一位
9岁小男孩迈斯特被疯狗咬得很严重，人们将他送到巴斯德
那里求救。因为事出紧急，巴斯德只好在满怀疑虑与犹豫的情况
下，将已经连续减毒的培养液接种在小男孩身上，希望在潜伏期过
去之前使小男孩具有免疫力。他成功了。起码小男孩被救活了。
（迈斯特长大后成为巴斯德研究所的看门工。1940年纳粹德军攻
入巴黎，命令迈斯特打开巴斯德研究所的地下室，他因而自杀。）
1890年，德国科赫实验室的军医贝林对于冒险将微生物（即
使已经减毒）注入人体感到不安，于是他设法寻找另一条解决问题
的途径。假设病原体会使生物的肌体合成某种有抵抗力的物质，
那么，先用病原体感染动物，再把动物产生的有抵抗力的物质提取
出来，然后把这种有抵抗力的物质再注射到病人身上，不是可以得
到用病原体直接注射的同样效果吗？
贝林发现这个理论确实行得通。血清中的确出现了有抵抗力
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的物质。贝林称之为抗毒素。他使动物产生破伤风及白喉抗毒
素，并将白喉抗毒素首先用在一个患白喉的小孩身上，效果非常
好。于是，抗毒疗法立刻被采用，使白喉的死亡率大幅度下降。
P。埃尔利希与贝林合作大概地计算出了抗毒素的适当用量。
（后来，
P。埃尔利希还发现了治疗梅毒的特效药。）由于
P，埃尔利
希生性暴躁，后来就与贝林分道扬镳了，P。埃尔利希独自继续进
行有关血清疗法基础理论的详细研究。贝林获得
1901年第一届
诺贝尔医学与生理学奖，P。埃尔利希也在
1908年与一位俄国生
物学家共获此项特殊荣誉。
抗毒素虽然免疫效果很好，但其效果无法维持长久，因为人体
血液中若没有抗毒素就会失去免疫力。后来，法国细菌学家拉蒙
发现，只要把白喉或破伤风的毒素用甲醛或加热处理，就可以使毒
素的结构发生改变，形成一种新的物质，可以很安全地注入病人体
内。这种经过处理的毒素叫做类毒素。注射类毒素后人体自身产
生的抗毒素比动物的抗毒素效果要长久，而且必要时可以再注射
而重获免疫力。因此，自从
1925年类毒素问世之后，人们就不再
恐惧白喉了。
人们还常用血清反应来鉴定疾病，其中以瓦色曼试验最为著
名，此法是由德国细菌学家瓦色曼在
1906年为了鉴定梅毒而使用
的。这种技术是比利时细菌学家博尔德首先发明的，博尔德专攻
血清中称做补体的部分，他证明补体是由一些互相联系的酶组成
的一个复杂体系。由于在此方面的卓越成就，他获得了
1919年的
诺贝尔医学与生理学奖。
巴斯德与狂犬病毒艰苦奋战的过程，表明病毒并不容易对付。
细菌可以在试管内的人造培养基中培养和控制，使其毒性降低。
可是，用相同的方法对付病毒就行不通了，因为病毒一定要在活组
织中才能生长。在治疗天花的实验中，牛痘病毒的宿主就是牛与
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挤牛奶女工；在狂犬病实验中，狂犬病毒的宿主就是兔子。用活的
动物来培养病毒既不方便花费又大，而且耗时冗长。
1900～1925年间，法国生物学家卡雷尔成功地使组织在试管
内存活。这一成果对医学研究具有重要价值，卡雷尔因此出了名。
在他当外科医生时，就对组织培养产生了兴趣，他发明了移植动物
血管及器官的新方法，因此获得
1912年诺贝尔医学与生理学奖。
为使切除下来的器官维持生命力，必须发明供给待移植器官营养
的方法，他的方法就是用血液浸润器官并供给各种萃取物及离子。
作为附带的收获，在林德伯格的协助下，卡雷尔发明了一种粗糙的
机械心脏，用来推动血液流过培养的组织。
卡雷尔的装置可以使鸡胚的心脏活动
34年之久，远比鸡本身
的寿命长。他进一步尝试用组织培养来繁殖病毒。虽然他成功地
使病毒在培养组织上繁殖了起来，但是为了取得纯种病毒，又不得
不采取许多麻烦的灭菌措施，还不如用动物来繁殖病毒简便。
就在此时，有人发现用整个鸡胚来繁殖病毒比只用部分组织
要好，因为，第一，鸡胚本身就是一个自给自足的有机体，无需供给
养分；第二，有蛋壳防护，而且鸡胚本身对细菌有天然的抵抗力；第
三，鸡蛋既便宜又可以大量获得。
1931年范德比尔特大学的病理
学家古德帕斯丘及他的同事成功地将病毒移入鸡胚内，首次使获
取纯种病毒变得与获取纯种细菌一样简单。
1937年，利用鸡胚培养病毒的方法在医疗上取得了第一项重
大的胜利。在洛克菲勒研究院，细菌学家仍在寻找进一步防止黄
热病毒的方法。要完全消灭传播黄热病的蚊子毕竟是不可能的，
而被感染的猴子仍然是热带黄热病的病源，经常地威胁着人们。
该研究院一位来自南非的细菌学家泰累尔着手制取低毒性黄热病
毒。他使病毒连续在
200只鼠胚及
100只鸡胚中繁殖，终于找到
只会引起轻微症状而又对黄热病具有完全免疫力的突变种。由于
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此项成就，泰累尔荣获
1951年诺贝尔医学与生理学奖。
利用胚胎培养病毒的方法虽已成功，但是无论在繁殖�