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第60章 科学革命(7)
摩尔根出生于1866年，他的父亲担任过美国驻外领事，家庭生活十分优裕。青少年时代，摩尔根除了学好各门功课外，还喜欢游历自然风光，在游历中渐渐对大自然产生了无限眷恋的情感，从而为他后来走上探索生物奥秘之路，成为一个伟大的科学家奠定了坚实的基础。
1886年20岁时，摩尔根考入霍普金斯大学研究院读研究生，主要研究生物形态学。他比较了4种水中无脊椎动物的形态变化，确认了它们的种属，写出了《论海蜂蛛》的论文，由此获得了博士学位。此后他在该领域颇有建树，成为一名年轻的博物学家。他曾随美国地质勘探队赴野外考察，期间对各种生物的性状发生兴趣，遂逐渐转入实验生物学研究领域。
那时，生物学已发展到一定水平。特别是1904年，美国的萨顿证明了染色体成对存在，每个配子只包含一对染色体中的一条，每条染色体携带多个遗传因子。到了1909年，丹麦的植物学家翰逊以“基因”一词替代以前的所谓“遗传因子”一词。“基因”的称谓由此而来。
为了进一步探索染色体中基因的存在状态和排列特征，1908年，摩尔根开始了著名的果蝇实验，专门研究这一课题。在别人眼中，摩尔根是一个怪人，因为在他的实验室里，他不养牛羊鸡鸭鱼肉，却养了成千上万只果蝇。果蝇对人来说虽有害，但作为遗传研究资料，却有许多独特的优点。
首先，它们身体小，占用地方很小，所以研究起来很便当。其次，饲养果蝇很经济，成本很低。再次，果蝇的繁殖速度之快是牛羊难以比拟的。而且，它有很多容易观察的特征，比如每个细胞中只有4对染色体。
1906年，摩尔根就在果蝇身上发现了性别遗传机理的一个重要事实。他发现，雌果蝇细胞里的四对棒形染色体是完全成对的，卵从这四对棒形染色体中各得一个棒形染色体，所以所有卵细胞中的染色体组成都是一样的。精子的染色体组成就不同了：雄果蝇细胞里的四对染色体里，有三对是棒形染色体，有一对是由一个棒形染色体和一个钩形染色体组成的。所以精细胞一半由四个棒形染色体组成，一半由三个棒形染色体和一个钩形染色体组成。摩尔根将区分性别的染色体称为性染色体，他由此得出结论：生物性别由性染色体决定。
这是生物学上一项重大的发现，但摩尔根并没有因此肯定染色体就是遗传因子，他在继续进行新的实验以证实这一关系。
1910年，摩尔根的实验又获得突破性进展。一次，他对一群野种红眼果蝇进行了放射性照射，结果在子一代中获得了一只白眼雄果蝇。用这一只白眼雄果蝇与一群正常红眼雌果蝇交配，所生第一代雌雄果蝇均为红眼；他让这些第一代杂种杂交，生出的第二代果蝇白眼性状只在雄性中出现。摩尔根对此分析后认为：眼色由一对基因控制，其中红眼为显性，白眼为隐性。
为了清晰地解释这一过程，摩尔根把雌性染色体称为X，雄性染色体为Y。他认为未经X线照射的果蝇的X染色体携带红眼基因，而Y染色体只携带性别基因，没有决定眼色的基因。
在X线的照射下，其中的一只雄果蝇的X染色体生成了隐性白眼基因。子一代中雌蝇的两条染色体分别来自母方的X（带红眼基因）和来自父方的X（带白眼基因），最终显性的红眼基因性状得以表现；雄蝇的染色体组成是来自母方的X（红眼基因）和父方的Y（仅带性基因），也呈现红眼特征。子二代个体的眼色出现分化，按照孟德尔法则揭示的规律，红、白眼果蝇数量比为3∶1，而且白眼果蝇均为雄性。
1928年，摩尔根在总结他20余年研究果蝇的成果基础上，写出了他的遗传学名著《基因论》。在书中，摩尔根主张遗传物质基因是一种颗粒体，像念珠一样按照一定的次序排列在染色体中；染色体是遗传基因的物质承担者，每一个基因都在染色体里占据一定的位置，都能在细胞分裂期间将自己按照翻版的方式从一变做二。与此同时，他还阐述了基因的连锁和互换规律，解开了生物变异之谜，弥补了达尔文进化论的不足。
摩尔根用自己孜孜不倦地努力，为人们杂交育种指明了方向，为预防遗传性疾病提供了理论，为人类医学迈开了崭新的一页。
青霉素的发明与应用
弗莱明这位细菌学家被世人所知道是因为他发明了一种可以杀死传染病细菌的新药：青霉素。这也使得某些传染病无法治疗的时代一去不复返，人类的平均寿命也得以延长。
弗莱明全名亚历山大·弗莱明，一直在伦敦圣·玛丽医院工作，从事研究抗击细菌感染的制剂。
1928年9月的一天早晨，弗莱明像往常一样来到了实验室。虽说他工作的地方是在实验室里，但是他的实验室更像是杂货铺。里面的多西多种多样，比如：链状球菌、葡萄状球菌、炭疽菌、大肠杆菌等这些有毒细菌都被放置在一起。这些细菌的存在都是为了能研究出对付能使伤口感染化脓的细菌。弗莱明试验了各种药剂，力图找到一种能杀它的理想药品，但是一直没有成功。
弗莱明例行检查着每个培养器皿中细菌的变化，当他检查到靠近窗户的一只器皿时，他皱起了眉头，自言自语道：“唉，怎么搞的，竟然变成了这个样子！”原来，这只培养皿里不是长满了金黄色的葡萄球菌，而是像发了霉似的，长出一团青色的霉花。
他的助手赶紧过来说：“可能这是被杂菌污染了，把它倒掉吧。”弗莱明没有马上把这培养器交给助手，而是仔细观察了一会儿。令弗莱明惊奇的是：在青色霉菌的周围，有一小圈空白的区域，原来生长的葡萄状球菌消失了。难道是这种青霉菌的分泌物把葡萄状球菌杀灭了吗？虽然还不能确定，但是弗莱明肯定他是一种很有价值的东西。
他把培养皿中青色物刮下来一点点，开始用显微镜观察。这些青色的斑斑点点具有青霉素属霉菌——青霉葡萄球菌氧化酶的特征。然后，弗莱明把剩下的霉菌弄出来，放在一个装满营养液的罐子里。几天后，青霉菌明显繁殖起来。
接着，弗莱明忐忑地开始了试验：他用一根线蘸上溶了水的葡萄状球菌，放到青霉菌的培养器中，几小时后再取出线头，葡萄状球菌已全部死亡。接着，他分别把带有白喉菌、肺炎菌、链状球菌、炭疽菌的线放进去，这些细菌也很快死亡。经过多次试验和观察，他确认：这种绿色霉菌具有强大的杀菌能力，正是自己梦寐以求的杀菌物质。
另外，为了研究青霉菌液体对动物是否有害，弗莱明小心地把它注射进了兔子的血管，然后紧张地观察他们的反应，结果发现兔子安然无恙，没有任何异常反应。这证明这种青霉菌液体没有毒性。弗莱明将这种青霉菌分泌的杀菌物质称为青霉素。
1929年6月，弗莱明将一篇题为《青霉素——它的实际应用》的论文发表在《新英格兰医学杂志》上，标志着人类在抗菌素研究中取得了关键性的进展。
然而，让人又感到遗憾的是，当时青霉素还无法马上用于临床治疗，因为培养液中所含的青霉素太少，一次有效的注射要用几升培养液，而且只会从霉烂的食品中培养青霉素，这在实际上无法办到。因此，弗莱明只好暂时停止了对青霉素的培养和研究工作。但是他的发现，为后来的科学家开辟了道路。
时间到了1939年，弗莱明关于青霉素的论文引起了在牛津大学主持病理研究工作的澳大利亚病理学家佛罗理的兴趣。但是，要提取出这种物质，需要各方面科学家的共同努力。为此，他和助手德国化学家钱恩以及一些生物学家、生物化学家和病理学家，组成了一个联合实验组。
在他的领导下，联合实验组紧张地开展了研制工作。细菌学家们每天要配制几十吨培养液，把它们灌入一个个培养瓶中，在里面接种青霉菌菌种，等它充分繁殖后，再装进大罐里，然后送到钱恩那里进行提炼。
提炼工作繁重而艰难，一大罐培养液只能提炼出针尖大小的一点点青霉素。经过一年多的探索和无数次实验后，钱恩提取出了一小匙青霉素。把它溶解在水中，用来杀灭葡萄状球菌，效果很好。即使把它稀释二百万倍，仍然具有杀灭能力。
联合实验组选择了50只小白鼠来进行试验，他们给每只都注射了同样量的足以致死的链状球菌。一个小时之后，对其中25只老鼠注射青霉素，对另外25只老鼠则不予治疗。实验结果，不注射青霉素的白鼠全部死亡，而注射的只有一只死去。
取得以上结果之后，佛罗理和钱恩开始了人体实验。第一个试用者是败血症患者，他是一位45岁的警察，当时已危在旦夕。使用青霉素后，患者的病情明显好转，遗憾的是青霉素量太少了，几天后药品用完了，患者病情又再度恶化，不久就死了。
经过这件事，佛罗理意识到，想要青霉素能广泛地用于临床治疗，必须改进设备，进行大规模生产。但这对联合实验组来说，还是无法办到的事。因为当时的英伦三岛处于德军的猛烈空袭之下，大量生产青霉素几乎不可能。
1941年6月，佛罗理和钱恩远涉重洋，到美国去寻求投产药厂。因为当时美国珍珠港遭到日本袭击，于是美国政府开始鼓励医药公司进行合作，加速生产青霉素。到了“二战”后期，已经有足够的青霉素可以用于治疗所有受伤的盟军战士。战争结束后的第一届诺贝尔生理学和医学奖，颁给了青霉素的发明者——英国细菌学家弗莱明博士、病理学家弗洛里博士和德国化学家钱恩。
直到今天，青霉素仍是流行最广、应用最多的抗菌素。青霉素能杀灭各种病菌，还可以治疗各种炎症，而且对人体几乎没有毒性。因此除了极少数对青霉素过敏的人，大多数病人都能借助青霉素恢复健康。
巴甫洛夫与条件反射
1904年，诺贝尔奖基金会该年度的生理学和医学奖金，授予了发现“条件发射”的巴甫洛夫教授。巴甫洛夫成为了世界上第一个获得诺贝尔奖的生理学家。
1849年，巴甫洛夫出生在俄罗斯梁赞城一个贫穷的牧师家庭，父亲是个传教士。他从小在教会学校读书，依照传统习惯，他本应接过父亲的衣钵，当一名牧师。但是，巴甫洛夫抛弃了宗教留给他的前途，1870年，21岁的巴甫洛夫带着一张“贫困证明书”，进入了彼得堡大学攻读生理学专业。
在大学学习期间，巴甫洛夫实际上就已经开始了对循环生理学、消化生理学和大脑生理学的研究。1875年大学毕业时因学习成绩优秀，获得金质奖章。不久，他转入军医学院继续深造。为了充实自己关于人体生理和病理学的知识，巴甫洛夫到外科医学研究院学习了一年，接着又到国外留学两年。
后来，巴甫洛夫又转到军医学院深造，并在这所学院中度过了40多个年头。期间，巴甫洛夫选择了研究消化系统的生理状况这个课题，开始长时间观察动物体内的消化活动。
因为科学事业是不被当时的政府所关心，所以巴甫洛夫的研究没有得到任何的支持，连家庭生活也陷于极度的贫困之中。
有一次，朋友看到他的日子过得很困难，就凑了一点钱，嘱咐他给自己和孩子们添置几件过冬的棉衣，可他却把钱拿去买了几只狗。在巴甫洛夫看来，狗更重要，因为狗是他进行实验所不可缺少的。他的工资微薄，为了买狗并供给饲料，他常常弄得不剩一文，甚至冬天买不起烤火的劈柴，有时连照明的灯油也买不起。
他的付出是有回报的，在经过长时间的研究之后，他创造了一种观察胃腺活动的新方法，即后来闻名世界的“假饲”实验。
他首先把狗的食道经过手术切断，把切断的食道两端缝在狗脖子的皮肤上，然后让狗饿上一段时间。然后再在狗面前的食盘里放进鲜肉，狗一见鲜肉，便贪馋地吞了起来，可是它吃进去的肉很快又掉到食盘里。这是因为狗的食道已被切断，肉根本进不了胃里。狗还是津津有味地吃着，可是始终没有把肉送到胃里，盘子里的肉也始终保持不变。
同时，在狗肚子底下，拖着一根细细的橡皮管，这是因为狗的胃也被动了手术，在它里面已经插入一根瘘管通到体外。有趣的现象出现了：当这只狗徒劳地吃了四五分钟后，橡皮管里流出了大量的胃液。因为这只狗的胃是空的，所以这种胃液中没有食物渣滓。狗不停地吃着，胃液一滴一滴不停地流，不久就淌满了一个量筒。
胃液的分泌是狗的第十对脑神经——迷走神经的冲动引起的。巴甫洛夫对这只狗的迷走神经也动过手术，已在上面引出一根丝线。现在，只要他稍微提动一下丝线，就切断了大脑与胃之间的联系。结果是尽管狗还是不断地吞咽鲜肉，但胃液却停止分泌了。这就是著名的“假饲”实验，它可以使人们观察到狗的消化腺的分泌情况。
在此基础上，巴甫洛夫又开始研究高级神经活动，第一次发现了大脑皮层机能的活动规律。
这次的实验是他在给狗放置实物时都会摇铃，经过20~40次这种结合实验，狗只要一听到铃声，即使不给食物，也会出现唾液分泌。
据此，巴甫洛夫又提出了他的神经系统“条件反射”学说，即狗听见铃声后的唾液分泌，是一种条件性的反应，不管它愿意不愿意，只要它听到铃声就要分泌唾液，就像它看见食物时一样。当然条件反射也能够被解除，若当铃声出现时即给狗以电击，并不给它食物，这样重复多次以后，狗再听到铃声时不但不会分泌唾液，而且会出现畏缩反应。
巴甫洛夫在发现条件反射之后，还立即用条件反射的形成和破坏的客观方法，清楚地观察到了动物高级神经活动的基本规律。通过对人和其他动物高级神经活动的质的区别的对比，得出了辩证唯物主义的基本原理：物质是第一性的，意识是第二性的，意识是大脑的产物。
巴甫洛夫的条件反射学说开辟了高级神经活动生理学的研究领域，引起了生物科学的革命，把生物学研究推进到了一个崭新阶段。1935年，巴甫洛夫以86岁的高龄，主持了在苏联召开的第15届国际生理学大会。在这次大会上，巴甫洛夫被授予“全世界生物学界元老”的称号。次年2月，这位被人们赞颂为“生理学无冕之王”的科学家去世。
诗圣泰戈尔
1861年5月7日，在印度孟加拉地区，诞生了一名男婴，他成为这个家庭中的第14个孩子，并且在日后成为他们当中最杰出的一位。他就是享誉世界的东方“诗哲”——罗宾德拉纳特·泰戈尔。泰戈尔的父亲是著名的哲学家和诗人。他的家庭成员中有不少思想进步、学有成就的爱国者。