为纪念我们创刊150周年，我们重温了那些帮助定义科学进步、理解和创新的《流行科学》文章（包括成功的和不成功的），并增加了现代背景。探索完整的“来自档案”系列，并在此查看我们所有的周年纪念报道：这里。
19世纪，细菌在东普鲁士行医的医生罗伯特·科赫（Robert Koch）的显微镜下，真正地进入了人们的视野。在此之前，《流行科学》在1883年9月报道称，生病的原因被归结为从邪灵到“血液中的杂质”等各种因素。1877年，科赫首次在动物组织中发现了炭疽杆菌，并由此将微生物与疾病联系起来。但直到1881年，他分离出当时被称为肺结核的结核分枝杆菌，才引发了细菌发现的滚雪球效应。
仅在1880年代，科赫及其他科学家就记录了大量疾病：霍乱（1883年）、沙门氏菌（1884年）、白喉（1884年）、肺炎（1886年）、脑膜炎（1887年）和破伤风（1889年）。到1881年，法国化学家路易·巴斯德（Louis Pasteur）已经开发出了世界上第一种疫苗，用于预防绵羊炭疽病。
芝加哥医生亨利·格雷德尔（Henry Gradle），也是《流行科学》1883年文章《疾病的细菌理论》的作者（该文章最初于1882年11月在芝加哥哲学学会上发表），曾是科赫的学生，并将德国和法国的发现带到了美国和英国。格雷德尔的文笔极具感染力，毫不掩饰他对那些不同意新的细菌理论的人的鄙视，将他们比作古代人类的“野蛮人”，他们只看到“疾病中的邪灵”——尽管在现代语境下这些说法非常粗俗。
尽管现在细菌理论被认为是医学上的一个分水岭，但当时它存在许多漏洞，包括对免疫系统在疾病中作用的理解。化学家安托万·贝尚（Antoine Béchamp）和巴斯德的死敌认为，导致疾病的不是细菌，而是宿主（病人）的状态，否则，他指出，每个人都会生病。贝尚有追随者，他们坚决反对细菌理论。
正如著名的科学哲学家托马斯·库恩（Thomas Kuhn）在其1962年的论文《科学革命的结构》中所提出的，像细菌理论这样的范式转移是“革命”，因为它们动摇了科学和社会。
《疾病的细菌理论》（H. Gradle, M.D.，1883年9月）
人类的浩劫和疾病被野蛮人归因于邪灵的影响。极端常常相遇。人类智慧在其最初的黎明时所怀疑的，已被人类智慧在其最高发展阶段所证实。我们又回到了对疾病中的邪灵的信仰，但这些毁灭者现在已经有了实体。与其像我们迄今为止那样，被动地、无意识地抵抗它们，不如说，我们现在开始在它们的领域中，用我们理智的全部资源来对抗它们。因为它们不再是我们想象中看不见的生物，而是借助那个全能的工具——显微镜，我们可以看见并识别它们是活着的生物，其尺寸接近可见的极限。对这些微小敌人的研究构成了细菌理论。
这种疾病的细菌理论在医学讨论中越来越重要，以至于那些渴望获得广泛一般信息的普通大众不能忽视它。因为它已经用一个实实在在的现实取代了过去在医学科学中关于疾病原因讨论中普遍存在的空洞猜测和迷信。过去——也就是说，在不久以前——解释许多疾病起源的第一个原因总是模糊不清且被滥用的“寒冷”借口。当那失败时，人们又会指责那些没有人确切了解的模糊化学变化，或者“血液中的杂质”，这是一个同样精确且方便的术语，而对于传染病，医学上的无知则通过召唤一种“普遍流行病”来掩盖。细菌理论，在适用的范围内，消除了所有这些模糊之处。它为我们提供了一种探索疾病原因的方法，其探索精神与我们探索自然界所有其他事件的精神相同。在细菌理论的光芒下，疾病是宿主与侵入它的寄生虫之间生存的斗争。从这个角度来看，疾病就成为达尔文自然法则的一部分。
动物的身体可以比作一个巨大的群体，由构成生命的最终元素的细胞组成。每种组织，无论是骨骼、肌肉、肝脏还是大脑，都由其自身的细胞构成，这些细胞是该组织特有的。每个细胞代表一个独立生存的元素，但它只能通过其他细胞的帮助来维持生命。通过血管和神经系统，身体的不同细胞被置于相互连接和依赖的状态。动物系统因此类似于一个共和国，其中每个公民都依赖他人来获得保护、维持生计和满足日常生活所需。每个公民都习惯于这种相互依赖，没有它就无法生存。这个动物群体中的每个公民，每个细胞，只能在它们适应的条件持续存在时才能茁壮成长。这些条件包括适当的食物和氧气供应，必要时清除全身化学活动产生的废物，免受外部机械力和温度的影响，以及一些次要细节。任何对这些生活条件的干扰都会损害整个身体的正常活动，或者，视情况而定，损害所涉及的单个细胞的正常活动。但动物系统拥有抵抗有害影响的手段。一个或几个公民的死亡或不活动不会使国家瘫痪。身体并不是一块如此僵硬的机械装置，一个轮子的损坏就会阻止整个装置的运转。在一定限度内，对个体细胞群造成的任何损害都可以通过有机体的补偿能力来修复。只有当这种补偿能力失效，当身体无法成功抵抗不利影响时，才会出现我们称之为疾病的紊乱。这个定义使我们能够理解外部暴力、不当或不足的食物、毒药和其他不寻常的影响是如何引起疾病的。但现代研究表明，由这些原因引起的疾病并不如寄生虫侵入人体引起的疾病那么多。
其中一些被已知是动物——例如，毛线虫，以及在某些罕见疾病中发现的血液中的一些蠕虫。但我们必须与之斗争的大部分宿主是植物性质的，属于最低级的真菌——通常称为细菌。
对这类微小生物的不同亚类已赋予了专门的名称——杆状细菌称为杆菌；颗粒状样本称为微球菌；而更罕见的螺旋状则称为螺旋菌。
细菌在我们周围无处不在。地表充满了它们。没有陆地水体不受它们污染。它们是空气粉尘的一部分，并沉积在暴露于空气中的所有物体上。很难用显微镜直接证明这一点，因为在干燥状态下，细菌不易识别，尤其是当数量很少时。但我们可以通过它们的繁殖能力轻易地检测到它们的存在。我们只需要提供一个合适的培养基。几乎任何动物或植物物质的浸出液都可以——例如肉汤——尽管并非所有细菌都能在相同的培养基中生长。这种液体新鲜制备并过滤后，水晶般清澈，如果煮沸并保存在密闭容器中，它将保持清澈，因为煮沸会杀死任何存在的细菌，而密闭瓶塞阻止了其他细菌的进入。但一旦我们将单个细菌播种到这种液体中，它就会以惊人的速度繁殖，以至于在一天之内，液体就会因数以万计的微小形态的存在而变得浑浊。为此，我们可以扔进任何先前未加热过的陆地物体，或者我们可以将液体暴露在空气中的灰尘中。通过沉降或过滤棉花而失去尘埃的空气，在没有细菌的培养基中没有能力启动细菌生命。当然，让我们的烧瓶充满细菌的最肯定方法是将其中的一滴液体倒入另一个先前充满细菌的液体中。
在合适的培养基中，每个细菌都会生长，然后在不到一小时内分裂成两个年轻的细菌，它们的后代将继续它们祖先的工作。以这个速度，一个单一的细菌，如果没有食物限制，可以在二十四小时内产生超过一千五百万个同类！更令人震惊的计算是，即使有四十亿个这样微小的生物加起来也不超过一克，如果在三天内有足够的空间和食物让它们生长，它们可能会增长到八百吨的可怕质量！
在生长过程中，细菌以液体为食，就像所有其他植物以土壤为食一样。然而，细菌生长的特点是，它们会分解液体中的任何复杂有机物质，其分解程度与细菌本身的重量完全不成比例。这种破坏作用发生在细菌存在的任何地方，无论是在实验液体中，还是在它们通常发现的固体动物或植物残骸中。事实上，这构成了腐烂或腐败。属于腐烂范畴的有机物质分解过程完全是细菌生命的结果。任何影响，如热量，杀死细菌，就会阻止腐烂，而腐烂直到其他活的细菌接触到所述物质后才会再次发生。没有细菌，就不会发生腐烂，尽管细菌可以在没有腐烂的情况下存在，如果没有任何它们可以分解的物质。
没有哪个错误比认为腐烂的细菌与疾病的病原体相同的错误阻碍了细菌理论的进步。在试图证明腐烂残骸中常见的真菌的毒性或无害性的实验中，获得了最矛盾的结果。但科学中并不存在真正的矛盾，它们只是表面上的，因为在相反的情况下获得的结果不是在相同的条件下获得的。只要我们承认每种寄生性疾病都是由一种独特的细菌引起的，这种细菌是该疾病的特征，只产生这种形式而不产生其他疾病；而另一方面，同一种疾病不能由其特殊寄生虫以外的任何东西引起，就可以解释常见腐烂病原体对动物产生可变效果。可以肯定地说，根据决定性的实验，各种疾病的特征细菌在空气中漂浮，至少在许多地方是这样。因此，充满细菌的腐烂物质可能含有也可能不含有致病菌，这取决于后者是否偶然落在上面。即使这些致病菌在灰尘中的数量与我们不知道的常见腐烂细菌一样多，它们在繁殖方面也会处于劣势。因为经验表明，大多数疾病的病原体需要特殊的培养基才能生长，而不能像腐烂的病原体那样，以任何有机残骸为生。事实上，在某些情况下，这些微小的寄生虫是如此挑剔，以至于它们在它们适应侵入的动物体外根本无法生长。即使这些分解性液体中确实含有它们，它们至少也只占少数，被生长更活跃的形式挤出。在微观世界中，存在着与高度组织化的生物之间一样激烈的生存斗争。最适应培养基的物种会排挤掉它的所有竞争者。
尽管腐烂的细菌，或者如杜马所称的腐败媒介，与致病菌不同，但它们本身并非无害。当腐烂的液体被引入动物血液中数量时，它们会引起严重的疾病。但这本身并不是一种细菌病；而是一种由细菌在其分解培养基过程中产生的某些物质引起的中毒。后者本身不会在动物的血液中增加；它们在与动物活细胞的斗争中被杀死。腐烂的细菌不需要在腐烂溶液中进一步存在，就能对动物产生毒性作用。它们可以通过煮沸杀死，只要形成的有毒物质仍然存在。
为了证明疾病的细菌起源，有两个必要条件：首先，我们必须在每例该疾病中都检测到特征性的细菌；其次，我们必须通过该疾病的分离细菌在其他个体中重现该疾病。这两项证明都可能非常困难。有些细菌种类非常小且透明，以至于在动物组织中很难甚至不可能看到它们。通过使用染色剂，可以缩小这种困难，染色剂可以使细菌与动物细胞显示不同的颜色。但通常需要漫长而艰苦的尝试才能找到合适的染料。上述证明的第二部分面临的障碍同样令人望而生畏。在患者的血液或组织中发现可疑的寄生虫后，除非我们能将其完全与患病身体的体液和细胞分离，而不剥夺其毒性，否则我们不能肯定地指责寄生虫是疾病的原因。在某些情况下，在体外培养寄生虫并不容易，如果可能的话；在其他情况下，则可以很容易地完成。当然，所有这些尝试都需要细致的护理，以防止可能意外引入同一培养基的其他细菌的污染。如果我们现在能够通过感染这些分离的细菌在其他动物中重现原始疾病，那么证据链就完整无缺了。但最后一步可能并不容易，因为许多人类疾病无法转移到动物身上，或者只能转移到少数几种动物身上。
如果我们应用这些严格的要求，那么人类疾病中细菌起源毫无疑问的并不多。最明确的例子是炭疽病，一种家畜疾病，有时也会感染人类，此时被称为恶性 pustule。在这种疾病中存在一种细小的杆状寄生虫，并且其繁殖疾病的能力是医学中最确凿的事实之一。还已知这些杆菌在患者死后，在其内部形成种子，或称为孢子，这些孢子在适当的培养基中再次萌发。这些孢子是生命自然界中最持久、最顽强的物体。以孢子状态保存时，它们具有绝对的永生性；除了长时间的煮沸，任何温度都无法摧毁它们，而它们可以以令人难以置信的程度抵抗大多数毒药，甚至是腐蚀性酸的侵蚀。
另一种对人类具有更大重要性的疾病，最近也被列入了无疑是细菌起源的浩劫名单。我指的是肺结核，或称消费病。诚然，这一说法仅基于一位研究者——罗伯特·科赫——的工作。但任何阅读他原始描述的人都必须承认，没有任何批评可以动摇他坚不可摧的立场。在这里，一种极小而精细的杆状杆菌也被发现是该疾病不可避免的伴侣。科赫以非凡的耐心成功地让寄生虫在纯血中生长，并将其与所有伴随物质分离。当他第一次看到这种疾病的毁灭者，它曾夺走超过八分之一人类的生命，并在其隔离状态下时，他内心的情感一定是多么不凡！实验过的动物都无法抵抗这种分离寄生虫的集中毒性。这种杆菌也产生持久性的孢子，每个患有肺结核的病人都会将其散布到世界各地。
周期热是另一种已确切证明起源的疾病。如果我们进一步提及脓肿，其对细菌的依赖性最近已被证实，那么我们就几乎用完了人类疾病的名单，关于其原因不再有任何疑问。一些仅限于低等动物的疾病也属于这一类。巴斯德的经典研究已将蚕病和鸡霍乱归为同类。几种败血症和化脓性败血症在动物身上也得到了满意的研究。事实上，它们与人类类似的血液中毒形式之间的类比非常接近，以至于在原因相似性上没有理由怀疑。这种近乎确定的假设同样适用于分娩热。麻风病、丹毒和白喉的寄生性病原体实验证明尚未完成，尽管已接近完成。疟疾也被声称属于已知的细菌性疾病范畴，但证据对其他人来说似乎不如对作者本人那样无可辩驳。
人类所有传染病都可以有理由怀疑其细菌起源。所有类比，以及不少单独的观察，都支持这一观点，而反对它则没有任何有效的论据；但必须承认，绝对的证据尚未找到。许多未知的传染病，如肺炎、风湿病和布赖特氏病，也与寄生虫有关，其作用尚不确定。如果只是因为我们绝对不知道其他可归因的原因，而发现的变化又与已知由寄生虫引起的疾病相似，那么对所有这些疾病应用细菌理论是合乎逻辑的。在所有不被偏见蒙蔽的人的期望中，这是一个广阔的领域，细菌理论总有一天会覆盖它，尽管只有当我们接受已被证明的东西才算被证明时，进步才能继续。
毫无疑问，在许多，或许大多数情况下，致病菌随着我们呼吸的空气进入体内。无论如何，呼吸道是病原体进入人体最容易的通道。此外，已证明人工浸有活菌的空气可以通过肺部感染动物。饮用水作为寄生虫的载体引起疾病的程度尚不确定。目前，这方面的证据还很少，而且含糊不清。因此，当来自四面八方的攻击都来自这些无情的侵略者时，我们竟然能抵抗到这个程度，这似乎有些奇怪。事实上，反对细菌理论的论点之一——尽管它确实很弱——是，它解释了为什么有些人会成为细菌的受害者，但它没有解释为什么其他人不会遭受同样的命运。如果我们都受到我们呼吸的空气中的看不见的敌人的威胁，为什么这么多人会逃脱？如果我们让一百瓶肉汤暴露在相同的空气中，它们都会在同一时间被污染。但动物体不是细菌可以不受干扰地生长的死亡土壤。尽管我们的血液和体液是寄生虫所需的最完美的食物，尽管动物的体温为它们提供了最佳的生存条件，但它们仍然必须与动物体的细胞搏斗。我们还不知道我们的组织如何防御，但它们确实进行了抵抗，而且常常成功，这是不可避免的结论。在某些情况下，我们可以通过实验来证明这种抵抗。普通的腐烂细菌可以在死血中茁壮成长，但如果被注入活的血管中，它们会迅速死亡。然而，致病菌更适合它们侵入的身体内的条件，因此它们可以与宿主战斗更长时间，即使最终屈服。
身体对其侵略者抵抗或缺乏抵抗，在医学上被称为对疾病的易感性。这种易感性的真实条件是什么，我们不知道。经验仅仅表明，不同个体应对寄生虫的能力并不相等。在这里，就像在整个大自然中一样，战斗以适者生存告终。入侵者，如果它们真的站稳了脚跟，很快就会因为它们惊人的增长速度而获得优势。在某些情况下，它们通过产生有毒物质来进行战争，在另一些情况下，它们则剥夺动物细胞的食物和氧气。如果机体能够承受这些攻击，能够在长期的围攻中保持营养，并最终摧毁其攻击者，那么它就赢得了战斗。幸运的是，胜利有时意味着永远的胜利，至少在许多情况下是这样。大多数传染病一生只会侵袭个体一次。这种幸运的免疫的性质是未知的。流行的观点认为，疾病已经从身体中排出了所谓的“毒素”，这和认为寄生虫在体内留下了破坏自身的物质一样，都没有任何实质性的基础。事实上，不太可能在纯化学基础上找到解释，但细胞是如何改变的，以至于它们能够第二次抵御入侵者，这仍然是一个猜测。不幸的是，对于我们来说，还有其他可能的细菌起源的疾病，它们不会阻止，反而会直接招致未来的攻击。
现在一个备受关注的问题是，每种疾病的病原体是否构成一个独特而独立的物种，还是一个疾病的寄生虫可以改变以引起其他疾病？当细菌研究刚开始时，人们理所当然地认为，所有细菌形态、酵母细胞和霉菌都只是同一种植物的不同阶段。这一观点早就被认为是错误的。但即使是现在，一些植物学家也声称，所有细菌都只是一种物种，根据周围环境以不同的形式出现，并且这些形式是可以相互转化的。这个问题很难回答，因为具有广泛不同能力的细菌在形式上可能彼此相似。因此，如果培养在烧瓶中的一个物种被意外引入的其他细菌污染，这是极有可能发生的，那么就会出现最严重的错误。但是，随着我们的方法越来越精确，我们的经验越来越确凿，我们越来越倾向于认为，每种细菌都要代表一个与高等动物中的独立物种一样独特和具有特征的物种。从医学角度来看，这一观点确实是唯一可以接受的。
无论疾病侵袭何人，无论个体病例的严重程度如何，疾病的本质都是相同的。每种传染病只会产生自己的类型，而不会产生其他类型。当我们用分离的致病菌进行实验时，如果它确实引起疾病，它总是会引起一种相同的疾病。
然而，越来越多的证据表明，虽然我们无法将一个物种转化为另一个物种，但我们可以改变寄生虫的能力和活性，简而言之，就是毒力。巴斯德已经证明，当鸡霍乱的细菌在一个敞开的容器中保存数月，暴露在空气中时，它们与动物细胞搏斗的能力会逐渐减弱。在它们毒力下降的任何阶段，将其放入新的培养基中生长，无论是在动物体内还是体外，它们都会像以前一样繁殖。但新的菌株只具有其亲代的改良毒力，并将相同的毒力传递给后代。尽管寄生虫的形态没有改变，但其生理活性已得到改变：它不再产生致命的鸡霍乱，而只是引起轻微的感染，动物会从中恢复。通过进一步减弱寄生虫，其引起的疾病的严重程度可以降低到任何程度。然而，这些轻微的感染会使动物免受重复感染。通过经历改良的疾病，鸡获得了对致命形式的免疫力。用巴斯德的话来说，寄生虫可以通过在减弱其能力的条件下进行培养，转化为“疫苗病毒”。我们因此看到了一个美好的前景，未来有一天可以为所有疾病接种疫苗——一次感染就能获得对另一次感染的免疫力。巴斯德也以同样的方式在另一种更重要的疾病，即炭疽病上取得了成功。他也通过特殊的培养方式改良了这种疾病的寄生虫，使其引起轻微感染，从而保护免受更严重的疾病。巴斯德自己关于他在法国农场为牲畜接种炭疽病疫苗的成果令人瞩目。然而，他的助手在其他国家重复他的实验结果则不那么确定。在匈牙利，疫苗接种获得的免疫力并非绝对，而保护性疫苗接种本身则造成了约14%的牲畜死亡。
然而，尽管巴斯德研究引起的许多热情可能超出事实的范围，但他至少开辟了一条新的道路，有望为人类带来极其重要的成果。
任何寄生虫病的理想治疗方法是使用对寄生虫有特异性破坏作用，但对宿主（即动物细胞）无害的药物。但我们不知道有任何如此有价值的物质。所有所谓的消毒剂，即阻止细菌生命的化学物质，都会像细菌一样，甚至比细菌更多地伤害身体。因为后者的所有生物都以其对毒药的抵抗力为特征。事实上，曾有一些尝试通过内服羧酸来治愈细菌（如果不是所有）疾病，但它们显示出如此天真的幼稚，以至于不值得认真考虑。比寻找新的贤者之石更有希望的是，通过使条件不利于病原体的发育，从而为机体提供更好的机会来与其抗争，从而阻止细菌侵入人体。让我以巴斯德描述的一个例子来说明这一点。鸡几乎对炭疽病具有抵抗力。巴斯德将这种保护归因于该动物的高正常体温，即42°C。在如此高的温度下，炭疽杆菌仍然可以发育，但其毒力会减弱。鸟类细胞在自身的温度下生长得最好，因此能够克服被削弱的入侵者。然而，通过冷水浴降低动物的体温，会使其感染疾病，尽管如果及时恢复正常体温，则会康复。在人类疾病的治疗中，我们还没有实现任何这种性质的实践，但这方面的研究正在稳步进行。
细菌理论最直接的成果，就直接效益而言，是我们能够更明智地限制传染病的传播。了解此类患者散发的毒性物质的性质，并研究其在自然界中的分布方式，我们可以阻止其传播给他人，从而使他们免于与寄生虫的个人斗争。在任何情况下，没有比利斯特（Lister）开创的消毒外科手术原则更能鲜明地体现了解细菌理论带来的益处了。这位人类的恩人认识到，伤口愈合中最大的干扰因素是细菌的进入。在此之前，人们早就知道，如果伤口不被打扰，就能顺利愈合，而且发烧和其他危及生命的危险是伤口的意外后果，而非必然结果。但利斯特是第一个指出，这些意外是由于细菌进入伤口造成的，并且可以通过防止这种危险的并发症来避免。通过将寄生虫排除在伤口之外，外科医生使患者免于不必要和有风险的斗争，从而使伤口能够以最完美的方式愈合。只有那些将消毒期之前手术的不确定性和它无能为力的痛苦与现代外科医生理想的治疗结果进行比较的人，才能体会到世界对利斯特先生的感激。避免的痛苦量和每年通过消毒外科手术挽救的生命数量，构成了应用细菌理论于医学所带来的第一项实际收益。
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