《夜晚的實驗》斯帕拉捷

《夜晚的實驗》斯帕拉捷斯帕拉捷于1729年1月12日出生于意大利斯坎迪亞諾鎮(zhèn)，他的父親是一位有名的律師，母親出身富裕之家。斯帕拉捷15歲中學(xué)畢業(yè)后進(jìn)入勒佐——艾米里亞耶穌神學(xué)院，在那里他學(xué)習(xí)了五年，受到很好的語言學(xué)和哲學(xué)等方面的教育。1749年，他轉(zhuǎn)入著名的波倫亞大學(xué)學(xué)習(xí)法律。他的堂姐芭西是一位杰出的婦女，在波倫亞大學(xué)任物理學(xué)和數(shù)學(xué)教授，在她的引導(dǎo)下，斯帕拉捷對自然科學(xué)發(fā)生了濃厚興趣，從而轉(zhuǎn)學(xué)自然科學(xué)，1753年取得博士學(xué)位。此后不久，教會任命他為牧師，1760年成為神父。教會的經(jīng)濟支持，保證了他科學(xué)事業(yè)的順利進(jìn)行。1761年，他首次外出進(jìn)行科學(xué)考察。他通過研究多重相互聯(lián)系的因素證明，山間泉水不像笛卡兒所說的那樣是由海水變來的，而是如瓦里斯納里所指出的那樣，是雨（雪）水滲入地下后流出來的。這充分展示了斯帕拉捷嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和邏輯思維能力。就在這一年，瓦里斯納里把布豐和尼達(dá)姆關(guān)于自然發(fā)生的思想和著作介紹給他，引起了他極大的注意。從1762年開始，他對自然發(fā)生問題進(jìn)行了深入研究，并取得很大的成功。自然發(fā)生說是一種從古代就已流傳的關(guān)于生物起源的假說，認(rèn)為生物是由非生命物質(zhì)發(fā)展起來的。從人類文明的最早期直到17世紀(jì)，自然發(fā)生學(xué)說在人們的心目中幾乎是普遍存在且又是毫無疑問的信念。亞里士多德是自然發(fā)生說的代表人物，他認(rèn)為晨露同粘液或糞土相結(jié)合就會產(chǎn)生螢火蟲、蠕蟲、蜂類等的幼蟲……。赫爾蒙特甚至還提出產(chǎn)生老鼠的方法。1668年意大利醫(yī)生雷迪（Redi）證明，腐肉所生的蛆蟲是由蒼蠅產(chǎn)下的卵孵化而來的，從而駁倒了上述荒唐的認(rèn)識。斯帕拉捷通過上百次對比實驗，發(fā)現(xiàn)將浸液放在密封的長頸瓶中煮1小時，就不會再有微生物發(fā)生。他指出，浸液中的微生物是由于消毒不徹底或由于來自空氣的污染造成的。斯帕拉捷對自然發(fā)生問題的研究具有雙重意義：首先，他早于巴斯德近一個世紀(jì)，用科學(xué)實驗批駁微生物自然發(fā)生說，并且實驗構(gòu)思相當(dāng)巧妙，對此巴斯德極為欽佩，他特地請人畫了一幅斯帕拉捷的畫像，懸掛在餐廳中，以便天天瞻仰。他由此發(fā)明了高溫消毒法。第一罐罐頭食品就是依據(jù)這種方法制成的。當(dāng)然，由于歷史條件，他沒能徹底駁倒微生物的自然發(fā)生說，也沒有回答生命最初的起源問題。斯帕拉捷于1765年發(fā)表了《用顯微鏡進(jìn)行觀察的實驗》論文，總結(jié)了他關(guān)于自然發(fā)生問題的研究。瑞士博物學(xué)家博內(nèi)特（C．Bonnet）看到該論文后非常高興，開始同斯帕拉捷建立友誼，并很快成為好朋友。1765年，斯帕拉捷開始了動物再生能力的研究。他用蚯蚓做了數(shù)千次實驗，認(rèn)識到有利于蚯蚓再生的一些切口的準(zhǔn)確位置。他在研究了蛞蝓的觸角，蝸牛的頭、觸角和足，蠑螈的尾巴、四肢和上顎，以及青蛙、蟾蜍的四肢的再生后發(fā)現(xiàn)：動物的再生能力，低等動物比高等動物強、年幼動物比成年動物強、體表組織比內(nèi)部器官強等事實。此外，他還用蝸牛作過異體頭部的移植實驗獲得成功。他將研究成果收集在《略論動物的再生》和《關(guān)于陸生蝸牛頭部再生的實驗結(jié)果》兩部著作中。在這一時期，斯帕拉捷還對動物的血液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)研究。關(guān)于血液循環(huán)，哈維已將血液循環(huán)途徑基本研究清楚了。斯帕拉捷觀察了心臟有節(jié)律的跳動，從而推動血液流動，他發(fā)現(xiàn)，血液在大的動脈血管中同樣有節(jié)律的跳動式流動，到了小動脈，才開始變得均勻。他還觀察到單個紅細(xì)胞有時會變形，以便通過卷曲的毛細(xì)血管。他還首先發(fā)現(xiàn)，在恒溫動物中，存在著動靜脈交織在一起的結(jié)構(gòu)。提出動脈的跳動除心臟產(chǎn)生的壓力外，還有血管壁的彈性作用。1768年，他發(fā)表了《論心臟的運動》一文，總結(jié)了這方面的成果。同年，斯帕拉捷當(dāng)選為英國倫敦皇家學(xué)會會員。1777年，斯帕拉捷開始研究動物的消化生理。當(dāng)時人們普遍認(rèn)為動物的胃只能將食物磨碎，不能將食物中的有機物分解，也就是說動物的胃只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化。1783年，斯帕拉捷將食物裝在打有小孔的金屬管或小球中，并讓動物吞下裝有肉塊的小球，這樣食物就不受物理性消化的影響，而胃中的液體卻可以進(jìn)入小球中。過一段時間，他把小球取出來，發(fā)現(xiàn)球內(nèi)的肉塊消失了，所以，他推斷胃中的液體一定有某種物質(zhì)可以消化食物。他首先引入“消化液”一詞，認(rèn)為消化液中含有某種能分解食物的化學(xué)成分，所謂消化就是消化液對食物的分解過程。這同腐敗現(xiàn)象有本質(zhì)區(qū)別，他指出消化液是強烈防腐的。他用實驗證明消化速度不但同食物的性質(zhì)和消化液的多少有關(guān)，而且還與溫度的高低有關(guān)，而體溫是最適宜的溫度。他還指出，小腸的分泌物或許能完成全部消化過程。由于當(dāng)時的實驗條件和實驗方法較落后，斯帕拉捷并沒有弄清楚胃液中究竟是什么物質(zhì)將食物消化了，直到五十多年后，也就是1836年，德國的生理學(xué)家施旺從胃液中提取出了消化蛋白質(zhì)的物質(zhì)，后來稱為“胃蛋白酶”，從而才解開了胃的消化之謎。1771～1780年，斯帕拉捷還進(jìn)行了受精問題的研究?，F(xiàn)在我們知道，進(jìn)行有性繁殖的生物，其子代個體是通過精子和卵細(xì)胞的結(jié)合，即受精作用，產(chǎn)生受精卵，而后由受精卵發(fā)育形成的。但在18世紀(jì)，對于受精過程的認(rèn)識還相當(dāng)模糊。1677年，人們發(fā)現(xiàn)了精子，而卵子則是人們早已熟知的，但在受精過程中，這兩者有什么關(guān)系呢？一種觀點認(rèn)為精子在受精時起重要作用，忽視卵細(xì)胞的作用。1677年8月，哈姆（J．Ham）第一個觀察到了精子，并得到列文·虎克的認(rèn)同。后來有的學(xué)者認(rèn)為，在人的精子中包含有非常小的人，在其他的動物的精子中也有極度縮小的該動物，這是精源論者的觀點。另一種是卵源論者的觀點，他們輕視精子的作用。布豐等人認(rèn)為精子只不過是精液中的寄生物，即使有的學(xué)者承認(rèn)精液作用，但當(dāng)時也不清楚到底是精液中的哪一部分起作用。斯帕拉捷是一名卵源論者，他認(rèn)為卵中含有極度縮小的該生物個體，如青蛙的卵中已存在著蛙，這樣，在卵還沒有排出體外時，蝌蚪就已存在于卵中——以某種方式蜷曲和緊密地集聚著，只要有雄性的能使之受精的液體的存在，隨時準(zhǔn)備展開自身。盡管斯帕拉捷的有些觀點不正確，但他在受精問題的研究上成績不斐，他設(shè)計了許多精彩的實驗，否定了一些錯誤認(rèn)識。他在觀察青蛙、蠑螈等兩棲動物的繁殖時發(fā)現(xiàn)了它們是體外受精，從而否認(rèn)了動物只能體內(nèi)受精，不可能進(jìn)行體外受精的錯誤觀點。具體的做法是：他為雄蛙設(shè)計了一種特殊的緊緊貼身的塔夫綢“褲子”，穿著這些獨特服裝的蛙像平時一樣企圖交配，交配后，雖然雌蛙產(chǎn)下許多卵，但沒有一個卵能發(fā)育。而當(dāng)一些卵與保留在褲子上的精液接觸后，正常的發(fā)育便開始了。后來，他直接從精囊中收集精液并把它小心地“涂”在卵上，這些處理過的卵都能正常地發(fā)育成蝌蚪，而沒有與精液接觸過的卵則解體。這樣，斯帕拉捷就發(fā)明了一種人工授精方法。斯帕拉捷還利用人工受精的方法，進(jìn)一步探究了精液中哪些部分具有受精功能，非精液物質(zhì)到底有沒有受精作用問題。他又設(shè)計了一系列精巧的實驗，他用血液、血液提取物、電流、醋、酒、尿、檸檬汁、油等物質(zhì)與青蛙卵接觸，結(jié)果都不能使卵受精和發(fā)育，而青蛙精液，即使稀釋到原濃度的1/8000，仍然具有受精能力。那么究竟精液中哪種成分具有受精能力呢？有人說是氣味，為了檢驗這個觀點，他先把幾滴青蛙精液放在一片玻璃上，再將面筋粘在另一片玻璃罩上，面筋上粘著26枚青蛙卵，而后將玻璃罩倒扣在精液上面，使精子和卵細(xì)胞不接觸。過一段時間，裝置中已有一半精液蒸發(fā)掉了，此時卵也濕潤了，但把卵放入水中后，它們并未發(fā)育。為了檢查剩余的精液是否有效，他把一些卵與此精液接觸，這些卵受精了，并且能發(fā)育。通過這個實驗，斯帕拉捷證明了精液的氣味不能使卵受精。后來，他又將精液進(jìn)行過濾，通過過濾把精液分成兩部分，沒有精子的粘液和含有精子的粘稠物，然后分別用來進(jìn)行人工授精實驗，發(fā)現(xiàn)前者沒有受精能力，而后者用水稀釋后仍有受精能力。事實是顯而易見的，但由于斯帕拉捷原有的知識和信仰，使他認(rèn)為完成受精作用的是殘留在過濾紙上的液體，而不是精子。另外，斯帕拉捷還對電鰻的放電現(xiàn)象，蝙蝠飛翔時的