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第18章 生物篇(1)

在古代,人们对生物的五光十色、绚丽多彩迷惑不解,他们往往将生命和无生命看成是截然不同、没有联系的两个领域。这些无根据的臆测,随着生物学的发展而逐渐被抛弃。进入20世纪后,生物学逐渐发展成一门精确、定量、深入到分子层次的科学。

115.钱崇澍开拓近代植物学

钱崇澍是植物学家,中国近代植物学的奠基人与开拓者之一,中国植物分类学、植物生理学、地植物学、植物区系学的创始人之一。

钱崇澍非常重视野外考察工作。他曾深入浙江和江苏南部进行植物区系的研究,采集植物标本一万多号,特别是对浙江省植物做过系统的收集和整理。20世纪20年代后,他又对南京钟山的森林和岩石植物进行过专门的观察和研究。

他还制定了江苏、浙江、安徽、四川各省的植物调查规划。他组织的采集队走遍了这些地区的山山水水,积累了丰富的资料,为我国东南、西南植物分类、区系和植被等方面的研究开辟了道路。也为以后编写地区植物志、全国植物志以及研究植物地理学等创造了条件。

钱崇澍的研究领域十分广泛,在许多方面都是开创性的。1916年,他在国外发表了《宾夕法尼亚毛茛两个亚洲近缘种》,这是中国人用拉丁文为植物命名和分类的第一篇文献。

1917年,他在国外发表《钡、锶、铈对水绵属的特殊作用》,这是我国应用近代科学方法研究植物生理学的第一篇文献。他还首次写出了中国植物生态学和地植物学的论文《安徽黄山植被区系的初步研究》。

钱崇澍在植物分类学、植物生理学及植物生态学和地植物学所做出的贡献,为我国近代植物学的建立奠定了基础。

116.马文昭进行吗啡中毒实验

马文昭是组织学家,是中国组织学的奠基人。他毕生从事组织学教学工作,培养出大批专业人才。

马文昭研究过细胞腺粒体和戈尔吉氏体与细胞分泌的密切关系,认为磷脂类是这两种细胞器的主要化学成分,在形成分泌颗粒过程中于这两种细胞器内转化,这些论断得到了现代细胞学的确证。

1930年,马文昭开始对吗啡中毒进行了一系列的动物实验和临床实践。他从大鼠吗啡成瘾前后,各种细胞内Golgi 氏体的数量变化中,总结出检查吗啡中毒的技术方法和治疗方案。他发现动物犯瘾时,各种细胞的Golgi氏体减少或消失,而注射吗啡后,动物出现功能亢进、各种细胞的Golgi氏体增多的现象。在动物饲料中加喂卵磷脂,则动物在犯瘾时期损失的Golgi氏体就能得到补充,从而减轻症状。

马文昭认为,卵磷脂可以加强细胞中线粒体和Golgi氏体的结构和功能,弥补吗啡的毒害作用。他将实验结果在当时南京戒烟委员会附设的医院中应用于戒烟患者。他利用活体染色方法检查患者血细胞的线粒体和Golgi氏体,根据两者的形态变化来鉴别患者吗啡中毒的程度、吸毒后的变化和断瘾后健康的恢复。他用自己设计的卵磷脂复合剂使患者在短时间内断绝毒瘾。这项工作取得了很好的临床效应,并为他的磷脂对细胞作用的假设提供了有力的证据,他共发表了有关吗啡中毒问题的论文10余篇。

117.陈桢首次论证鱼类的孟德尔式遗传

20世纪20年代,摩尔根及其学生以果蝇为材料,证实了遗传的细胞学基础,将遗传学推上了一个蓬勃发展的新时期。1921年,陈桢在摩尔根的指导下,学习遗传学,掌握了杂交实验与细胞学研究相结合的方法。

归国后,他首先想到的是要用中国特有的材料进行遗传学研究,进行创新。经过观察与试验,他发现金鱼不仅外形变异明显、品种众多、易于繁育,而且是体外受精,它的卵适合于进行实验胚胎学研究。因此,他选用金鱼作材料,试图将杂交试验和细胞学、胚胎学、统计学方法联合应用,以探讨遗传学上的一些重要问题。

1925年,他首先发表了《金鱼外形的变异》的论文。该文就金鱼的体形、体长、体高、背鳍、胸鳍、腹鳍、臀鳍、尾鳍、头形、鳃盖、眼、鼻隔、鳞片、体色等记录了各种变异,并用进化论的观点论证了金鱼起源于野生的鲫鱼。在由鲫鱼形成金鱼各品种的过程中,杂交和选择有重要作用。但是,如残缺背鳍、无臀鳍、双臀鳍、龙睛等性状则可能来源于突变。

1928年,他又发表了《透明和五花,一例金鱼的孟德尔遗传》一文,用充分的杂交数据证明透明鳞决定于纯合的突变基因型,正常鳞决定于纯合的隐性基因型,五花鱼则有杂合的基因型。这是在鱼类上第一个典型的“不完全显性遗传”的实例。该文的发表震动了生物界。当时国内外不少科学家对于孟德尔定律是否适用于鱼类都抱着怀疑态度,陈桢的这一突破性成果以确凿的证据征服了所有的生物学家。美国和日本的科学家都认为,他是鱼类遗传学研究的先驱。此后,在我国的遗传学教科书中,都引用“透明和五花”作为不完全显性遗传的实例。

1934年,陈桢又发表了《金鱼蓝色和紫色的遗传》一文,证明金鱼的蓝色决定于一对纯合的隐性基因,紫色决定于四对纯合的隐性基因。经杂交产生的五对基因的隐性纯合体则有蓝紫色,而且是一个不再分离的品种。

陈桢对金鱼遗传进行的系统性、开拓性的研究工作,使人们对金鱼的变异、遗传和进化有了深入的了解。因此,他被誉为“金鱼博士”。

118.李汝祺的生物论文

李汝祺是遗传学家。他聪颖勤奋,连续跳了三次班,5年中完成了7年的小学学业。

1923年,他进入哥伦比亚大学动物学系研究院,从师于世界著名遗传学家摩尔根教授,进行果蝇发生遗传学研究工作。经过3年的艰辛工作,他以优异成绩完成学位论文,成为该实验室第一位获博士学位的中国留学生。

1927年,他的《染色体畸变在黑腹果蝇发育的效应》的论文发表在第一期“Genetics”杂志上,这是最早的有关黑腹果蝇发生遗传的研究。他利用具有各种染色体畸变(如缺失、重复、异位等)的品系进行杂交,造成其子代中纯合子的死亡,然后仔细检查其致死效应在果蝇发育早、晚期不同阶段中的出现时间。结果证明,缺失多在卵子期死亡,纯合的重复只是拖延了整个发育时间,不一定死亡,杂合的缺失却与纯合的重复相似。实验还证明,Y染色体的存在与否并不影响当代的胚胎发育。在这篇论文发表8年后,美国的D.F.普鲁逊才开始研究黑腹果蝇发育致死胚胎学。又经过6年,C.L.马克尔特和W.乌尔斯普龙二人合写的《发生遗传学》出版后,才创立了这门学科体系。由此可见,李汝祺可以说是这一学术领域的先驱。

回国后,他还以带回的黑腹果蝇和国内的瓢虫为材料,进行许多遗传学的研究工作,先后发表了10几篇学术论文,为遗传学的发展做出了很大贡献。

119.胡经甫奠基昆虫学

胡经甫是著名的昆虫学家、教育家,我国昆虫学的奠基人之一。

1922年,胡经甫在美国康奈尔大学完成了《襀翅目(叉襀属)之形态解剖及生活史研究》的博士论文,这是一篇昆虫形态解剖学的力作。

为了完成这篇论文,他不分昼夜、寒暑,持续在自然条件下实地观察,对襀翅虫的个体生态和特点,作了系统研究。从而发现该种襀翅虫稚虫期9个月内,有22个龄期,并记述了成虫羽化、交尾、产卵等行为特征以及幼期的栖息、活动、取食、休眠、寿命,以至天敌和体外寄生虫等都作了详尽的记载。这项成果是将分类、形态、生物学特性和生态学结合起来系统研究的一个范例,在当时具有世界最高水平。

回国后,他对中国襀翅目昆虫进行调查研究,1938年写成了著名的《中国襀翅目昆虫志》一书。本书描述了襀翅目昆虫5科、4亚科、32属和3亚属的139种。这不仅是中国襀翅目昆虫研究的里程碑,而且它与《襀翅目(叉襀属)之形态解剖及生活史研究》一文一样,是襀翅目昆虫研究的世界权威之作。

胡经甫的巨著《中国昆虫名录》是他对中国昆虫学研究史做出的又一重大贡献。从1929年开始编写到1933年完成初稿,到1941年历经12个春秋,陆续出版。其间,他用一年时间,踏遍美、英、法、德、意、比与瑞士等国家的博物馆,查对标本与资料。这本书首次以现代生物科学分类学的理论,对中国昆虫作了系统、全面整理,记载了见于我国的昆虫25目、392科,4968属,共20069种及其有关文献资料。

后来,胡经甫又参加主编了我国第一部《中国重要医学动物鉴定手册》,为填补我国医学昆虫学的一些空白领域做出了贡献。

120.汤飞凡分离沙眼病毒

20世纪中期,沙眼在世界上许多地区广泛流行,中国人口中有50%的人患有沙眼,边远农村更有“十眼九沙”之说,危害极大。为了防治这种疾病,著名医学病毒学家汤飞凡开始研究沙眼病毒。

汤飞凡认为,微生物在自然界是从小到大的一个长长的系列,在已知的病毒和细菌之间存在着“过渡的微生物”,如立克次体、牛胸膜肺炎支原体等。而沙眼病原体是比牛痘病毒更大的、接近立克次体的“大病毒”,许多性质近乎鹦鹉热和鼠蹊淋巴肉芽肿病毒。循着这条思路,他制定了研究计划,同步进行了沙眼包涵体研究、猴体感染试验和病毒分离试验。

一段时间以后,汤飞凡进行的猴体感染试验获得成功。他和助手使猴子造成沙眼,从中发现:猴子与人的眼结膜解剖学构造不同,患了沙眼后症状也不同:没有瘢痕和血管翳。他们还在猴子的沙眼病灶中找到了从来没有人发现过的猴沙眼包涵体。但是,这一年,他们进行的分离病毒的实验失败了。

1955年7月,他重新开始分离病毒试验,这次他采用了研究立克次体常用的卵黄囊接种。他分析了影响病毒分离的因素,认为除了选择敏感动物和适宜的感染途径外,还需抑制杂菌生长,决定在标本中加抗生素作为抑制剂。这一次,他只做了8次试验就分离出一株病毒。这个世界上第一株沙眼病毒,它被汤飞凡命名为TE8,T表示沙眼,E表示鸡卵,8是第8次试验。后来,许多国家的科研人员将它称为“汤氏病毒”。

121.罗宗洛的创举

罗宗洛是植物生理学家,我国现代植物生理学奠基人之一。他的研究工作涉及植物细胞质胶体、生长物质、微量元素、辐射生理、细胞生物学等领域。

他在国内率先开展根尖组织培养研究;他证明铵能作为植物氮源,为铵盐化肥的肥效评价及正确使用提供了科学依据;他还根据植物抗性研究提出的措施,为防止海南岛橡胶树寒害和苏北沿海营造防风林的育苗死苗,做出了贡献。

1940年,罗宗洛开始研究微量元素的生理功能。他设想凡是植物生长中必要的物质,凡是能促进植物生长的物质,在理论上都应该有引起燕麦胚芽鞘弯曲的功能。他指导两位学生进行此项试验,结果低浓度的硫酸锰能引起胚芽鞘弯曲,近似生长激素的效应。

同年夏季,他在极其简陋的条件下,继续进行微量元素的研究。他观察到微量锰能促进水稻、绿豆、玉米、油菜的发芽和小麦种子内糖化酶的活性,使胚乳中的淀粉、糊精的消失速率比对照为快;促进菜豆初生叶中淀粉的分解;促进水稻、小麦、玉米、烟草、油菜等的花粉萌发及花粉管的生长。关于微量元素的研究,他先后发表了8篇论文。他在这方面的研究成果,在当时是一个创举。

1958年,罗宗洛开始进行高等植物辐射生理研究,他开展此项工作的目的是:在理论上了解生物对不良环境的适应过程,在实践上探测如何减轻辐射伤害的途径。研究结果表明,植物对辐射的敏感性随生长状况不同而异,生长旺盛时期对辐射很敏感,促进生长的物质增加植物对辐射的敏感性,抑制生长的物质则增加耐受性。他注意到在辐射损伤和恢复时期,植物体内谷胱甘肽含量的变化。这些研究现在已成为辐射生理研究中的重要领域,可见他的科学远见。

122.秦仁昌创立秦仁昌系统

秦仁昌是中国蕨类植物学的奠基人,是做出卓越贡献的世界蕨类植物系统学权威之一。美国蕨类植物学权威科泼兰特在其巨著《真蕨属志》一书的序言中写道:“在极端困难的条件下,秦仁昌不知疲倦地为中国在科学的进步中赢得了一个新的地位。”秦仁昌为中国和世界的植物学发展立下了不朽的功勋。

秦仁昌很有创新精神,在对“水龙骨科”进行研究时,他没有局限于前人之见,也没有局限于研究中国植物,而是对当时包括有全世界1万多种的“水龙骨科”进行了开创性的研究。他在1940年发表了《水龙骨科的自然分类》一文,大胆而科学地将100多年来囊括蕨类植物80%的属和90%种的混杂的“水龙骨科”划分为33个科249个属,清晰地显示出了它们之间的演化关系,解决了当时蕨类植物学中难度最大的课题,在世界蕨类植物系统分类发展史上做出了重大突破,后来被称为“秦仁昌系统”。

他的文章一发表,立即引起了国际蕨类植物学界的重视,有力地推动了蕨类植物系统学研究的发展,当年即获得“荷印隆福氏生物学奖”。“秦仁昌系统”结束了自19世纪60年代以来被胡克系统统治的沉默状况,使蕨类植物分类系统的研究迈入了一个新的阶段。

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