高中生物科学家小故事实验生理学家斯帕兰札尼

试验生理学家斯帕兰札尼罗斯帕兰札尼（LazzaroSpallanzani，1729-1799）意大利闻名的博物学家、生理学家和试验生理学家，对人体功能、动物繁殖和动物回声定位的试验探讨均做出了重要贡献。斯帕兰札尼于1729年1月12日诞生于意大利斯坎蒂亚诺镇，15岁中学毕业后进入勒佐-艾米里亚耶稣神学院，在那里他学习了五年，受到很好的语言学和哲学等方面的教化。1749年，斯帕兰札尼进入闻名的波伦亚高校学习法律。他的堂姐芭西是波伦亚高校任物理学和数学教授，在她的引导下，斯帕兰札尼对自然科学发生了深厚的爱好，从而转到自然科学，1753年取得博士学位。此后不久，教会任命他为牧师，1760年成为神父。1765年，斯帕兰札尼发表了《用显微镜进行视察的试验》的论文，总结了他关于自然发生问题的探讨。瑞士博物学家博内特看到该论文后特别兴奋，起先同斯帕兰札尼建立友情，并很快成为好挚友。同年，斯帕兰札尼起先了动物再生实力的探讨。他将探讨成果收集在《略论动物的再生》和《关于陆生蜗牛头部再生的试验结果》两部著作中。1768年，斯帕兰札尼探讨了微生物自然发生的理论，1785年他甚至到了土耳其，为帕维亚博物馆搜集自然历史标本，在那里，奥地利玛利亚·狄里沙女王任命他为帕维亚博物馆馆长。1788年，斯帕兰扎尼参观了维苏威火山、利帕里群岛和西西里岛的火山，并将他的探讨成果体现在四年后出版的一部大型著作中。1799年2月12日，斯帕兰札尼在帕维亚死于膀胱癌。1.斯帕兰扎尼对动物消化的探讨1773年，斯帕兰扎尼将食物装在打有小孔的金属管或小球中，并让动物吞下装有肉块的小球，这样食物就不会受物理性消化的影响，而胃中的液体却可以进入小球中。过一段时间，他把小球取出来，发觉小球内的肉块消逝了，所以他推断胃中的液体肯定有某种物质可以消化食物。后来，斯帕兰札尼又做了一系列试验来证明，他空腹吞下装有咀嚼过的50grain（1grain等于0.065g）面包的亚麻制的小袋子，23h后取动身觉面包被消化了，而小袋子依旧完好无损，后来他还发觉咀嚼过的肉和未经咀嚼的肉也可被消化。斯帕兰札尼还首次进行了人工消化试验，他提取出鸟的胃液与肉类或种子混合装入瓶中，之后放在自己的腋下保温，2～3d后，斯帕兰札尼发觉装入的物质起先液化。因此，斯帕兰札尼引入“消化液”一词，他认为消化液中含有某种能分解食物的化学成分，所谓消化就是消化液对食物的分解过程。这同腐败现象有本质的区分，他指出消化液是剧烈防腐的。他用试验证明消化速度不但同食物的性质和消化液的多少有关，而且还与温度的凹凸有关，而体温是最相宜的温度。他还指出，小肠的分泌物或许能完成全部消化过程。由于当时的试验条件和试验方法较落后，斯帕兰扎尼并没有弄清晰胃液中原委是什么物质将食物消化了，直到50多年后，也就是1836年，德国的生理学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质，后来称为“胃蛋白酶”，从而揭开了胃的消化之谜。2.斯帕兰扎尼对自然发生论的探讨斯帕兰札尼最为引人注目的探讨工作其实是与自然发生的问题有关。18世纪时，肉眼可见的动物的自然发生问题已成定论。早在17世纪前，通过弗朗切斯科·雷迪的试验，人们知道甚至连昆虫都是由卵产生的。弗朗切斯科·雷迪（1626－1697）是一位意大利医学家，以否定无生源论而闻名。雷迪认为蝇类不是由无生物自然发生。他进行很多试验，测试自己的想法。他做了一个试验，打算了三个盒子，第一个盒子只放肉，其次个盒子放肉后再覆盖一张纸，第三个盒子放肉后再覆盖上一块纱布，视察盒内肉的状况。他发觉第一个盒子里的肉，会由苍蝇下蛋后，产生蛆，再变成苍蝇；其次个及第三个盒子里的肉皆没有蛆及产生苍蝇。然而，苍蝇会被吸引到有盖“纱布”的盒子里，进而产卵在纱布上面，进而产生蛆。这样的状态出现的蛆，是因为是来自于腐败的肉上有朵苍蝇的蛋孵化的。因此，雷迪认为蝇蛆是由蝇产生的，而不是无生物自然发生的。但此后由于列文虎克发觉了微生物的存在，自然发生的问题仍旧悬而未决。另外，英国天主教牧师、自然发生说最重要的捍卫者约翰·T.尼达姆进行过试验，好像证明白微生物的确是通过自然发生而诞生的。约翰·尼达姆（1713—1781）把煮沸的肉汤灌入烧瓶，随即用软木塞盖住，并加封粘胶剂，以防止外来微生物进入。他信任，在煮沸时，必定已把由熬肉汤的肉中的任何微生物都杀灭，并且也没有任何别的微生物进入这肉汤。因此，当打开烧瓶，过了不几天之后，他发觉，烧瓶充溢生命有机体。他下结论说：这些微生物必定是自然地在这液体中发生的。他用各种有机物质的浸液重复这些试验，始终得到类似结果。他于1748年发表了这些结果。斯帕兰札尼怀疑尼达姆试验方法的有效性。1765年，他重复了尼达姆的试验，结果发觉，尼达姆试验中最大的漏洞在于消毒不够彻底，斯帕兰札尼认为短时间的煮沸未能杀灭全部微生物，有孔软木塞甚至在用粘胶剂加封后，仍不行能阻挡外来微生物进入。为了检验这些可能性，斯帕兰札尼进行了大量试验，1768年，他在试验中采纳密封的烧瓶，变更煮沸时间。他发觉，把一种浸液煮沸两分钟，并未杀灭全部微生物；事实上，这大约须要煮沸三刻钟；在一个密封烧瓶中的一种浸液假如煮沸足够长时间，那么，只要这烧瓶保持密封，后来就不会产生新的微生物。斯帕兰札尼信任，他的试验证明白微生物不是自然发生的。但尼达姆和其它人提出反对，他们认为，延长加热密封烧瓶和内盛物的时间，可能不仅杀灭内盛的微生物，而且也破坏了浸液自然发生新生物的效力或内封空气维持新微生物的效力（由于长时间的煮沸，斯帕兰札尼破坏了空气中的某些“朝气”，而没有这一要素，微生物便不能繁殖）。一个世纪以后，才由巴斯德最终把这一异议给消退了。3.斯帕兰扎尼其他的探讨（1）对动物生殖与再生的探讨。斯帕兰扎尼探讨并描述了动物（哺乳动物）的繁殖，表明它须要精液和卵子。他是第一个对青蛙进行体外受精、对狗进行人工授精的人。斯帕兰扎尼的试验表明，一些动物，特殊是蝾螈，假如受伤或手术切除，可以再生身体的某些部分。（2）对蝙蝠的探讨。斯帕兰札尼在他一生最终的十年中，对夜出动物如何寻路的问题产生爱好。他用一根在火中烧热的针刺瞎了蝙蝠的一只眼睛，然后将蝙蝠抛到空中，结果发觉它们还能自由地飞行。几天之后，他捕获到几只瞎眼的蝙蝠并解剖了它们，发觉它的胃里塞着昆虫的遗骸。这说明瞎眼的蝙蝠不仅能够飞行，而且还能捕食昆虫。斯帕兰札尼用一只鸟做了同样的试验，结果，鸟掉到了地上，根本无法飞行。他感到特别惊异，蝙蝠原委是靠什么感知的呢？后来，他又试验了蝙蝠其他的感官。结果发觉，当把蝙蝠的耳朵堵塞起来，它便无能为力了，不过他对此并未作出说明。一百多年以后，由于对超声振动相识的进展，这个问题才得到了回答。在循环生理学上，斯帕兰札尼探讨过动物从胚胎到成年心脏和血管的功能，留意到血液的流速、心脏收缩所产生的动脉扩张以及肺血液循环等问题，首次指出心脏收缩排空心内的血液，心搏赐予血液的冲击力维持着血液循环，血液通过动脉达到毛细血管。在消化生理学上，斯帕兰札尼用呕吐和吞咽囊，并由肛门排出的方法进行自体试验，相识到咀嚼和胃内研磨是加速食物消化的必需过程，指出胃壁的搅拌有助于食物研磨，而且对食物的整个消化过程也起协助作用。他还探知胃液呈酸性，是胃分泌的产物，并具有凝乳作用。在呼吸生理方面，斯帕兰札尼指出了因缺少空气而造成的动物死亡并不像以前所认为的那样，是由血液循环停止而发生，而是由于缺氧导致神经系统障碍。斯帕兰札尼的重要著作有《对尼达姆和布丰的发生论之显微镜的摸索视察》、《动物再生的复制手术之入门》、《由脉管的全身分布来视察循环现象》。他探讨了蛙和蟾蜍的受精作用，否定了当时的“一切由卵产生”理论。他的探讨试验不仅成为发生论的基础，而且成为反对历时数世纪之久为大家所接受并视为定论的生物自生学说的有力论证。作为不倦的探讨家，渊博的思想家，丰富阅历的旅行家和声名显赫的演说家，斯帕兰札尼是优秀科学家的代表人物。附：胃的消化生理的探讨历史孟安华东北师范高校教化学部博士后流淌站东北师范高校附属中学生命科学史是一部思想史，揭示了自然科学“定量化、视察、试验、在自我更正中完善和积累”的本质，展示了科学家探究学问的历程等。1773年，意大利科学家斯帕兰札尼的鹰消化试验以小巧的金属笼解除了胃的物理性消化作用，推想有化学物质参加了肉块的消化。此试验设计奇妙，是科学史上的经典试验之一。胃的消化探讨的历史值得挖掘。1.博雷利等从物理学角度对胃消化的探讨近代人体解剖学的创始人维萨里在1543年出版的巨著《人体的构造》中介绍了消化系统的结构。人们渐渐相识到养分物质对动物是必需的，开展了一些有关消化的探讨。受当时力学迅猛发展的影响，医学机械学派的代表人物博雷利发觉火鸡可以粉碎玻璃球或铅块，认为胃的消化与牙齿一样是压力在起作用。这一观点忽视了化学性消化，是片面的。2.列慕尔等人从化学角度对胃消化的探讨近代化学的奠基人帕拉塞尔斯（Paracelsus）、海尔蒙特（JBvanHelmont）都认为生命的本质是化学变更，生理现象可以用化学过程来说明，他们开创了医学化学学派。海尔蒙特将食物在人体的消化过程分为了6步，其中第1步是“食物在胃里与胃和脾脏产生的酸液作用”。西尔维斯（FranciscusSylvius）提出：生命体的化学过程与非生命体的化学过程是同一回事，食物在消化道内的消化就是通过困难的化学过程把食物分解为小分子。对食物消化的机理探讨，须要特殊的探讨手段。荷兰解剖学家格拉夫（ＲegnierdeGraaf）曾用野鸭的羽轴插入狗的胰腺主导管收集胰腺的外分泌液。1752年，法国的博物学家列慕尔采纳了更加奇妙的方法探讨了雕的胃液，他把细粒的海绵(他先确认了海绵不能被雕消化)塞入管壁有小孔的小管中让雕吞下，一昼夜后取动身觉海绵中增加了可以消化肉末的黄色液体。史蒂文斯（EdwardStevens）深化到探讨人胃的消化。他在1777年发表的论文和一位具有特异实力的人有关，该人从7岁起就喜爱吞食小石头，靠此取乐众人获得酬劳谋生。史蒂文斯用银球（球里有很多针可以插入的孔）装入牛肉和鱼肉，让这位具有特异实力的人吞下，21h后取动身觉牛肉和鱼肉重量均大大削减。斯帕兰札尼是宏大的试验生物学家，他证明白列慕尔关于胃液的消化作用，在鹰的消化试验中发觉了化学性消化。他空腹吞下装有咀嚼过的50grain（1grain等于0.065g）面包的亚麻制的小袋子，23h后取动身觉面包被消化。然后他发觉咀嚼过的肉和未经咀嚼的肉也可被消化。他还首次进行了人工消化试验，即提取出鸟的胃液与肉类或种子混合装入瓶中，放在自己腋下保温2～3d后发觉装入的物质起先液化。3.胃液成分和分泌调整机制的探明19世纪，胃的消化生理探讨进一步深化。1803年，科学家提出胃液中的酸性物质有重要作用。1823年，证明胃液含有盐酸，盐酸对食物的消化具有重要意义。19世纪20年头，美国军医博蒙特（WilliamBeaumont）利用士兵马丁的偶然形成的胃瘘（因为滑膛枪走火打伤了腹部，伤口难以愈合，常有食物流出）探讨证明白胃液存在盐酸，胃液对食物的消化是化学过程，胃液分泌受环境因素和心理因素影响，并且发觉不同的食物在胃里的消化经验的时间不同，他还描述了食物摄入量与胃液分泌量的关系等。细胞学说的提出者之一施旺在1836年写到：“酸有助于另一种基本消化物质的形成，这种物质一旦形成，就能独立地进行消化”。他把这种物质命名为胃蛋白酶。后来，科学家发觉胃蛋白酶原在盐酸作用下转变成有活性的胃蛋白酶，渐渐清晰了胃蛋白酶的结构和功能、胃里维生素B12汲取与贫血的关系等。巴甫洛夫（1849—1936）起先探讨胃消化过程的调整，他改进了小胃制备法，在1889年起先了“假饲”试验，将狗的食管切开，喂食后食物从切口出来并不进入胃里，通过胃瘘管发觉仍分泌了胃液，这说明胃液的分泌受神经调整支配。后来人们发