从瘴气到病毒

路易·巴斯德和罗伯特·科赫首次证明了传染病是由微生物引起的。19世纪中叶，在巴黎工作的巴斯德和在柏林工作的科赫（两人互为对手）发现了病变物质中的细菌，发明了用培养基培养细菌的方法，并证明了细菌可以将疾病传播给易感动物。炭疽杆菌是第一个被分离出来的病原菌，它主要引起羊的致命性疾病，但也可以感染人类。随后，有更多的病原菌被发现，包括致命性疾病（如结核病和霍乱）的致病菌。这些巨大的进步催生了传染病的现代“细菌理论”。

从希波克拉底时代到19世纪初，人们普遍认为疾病主要是由两种形式的毒素引起的，即“病毒”和“瘴气”。“病毒”是指看得见的毒素，如蛇的毒液、疯狗的唾液，以及植物的有毒分泌液。“瘴气”是指看不见的气体，来自沼泽、死水、未掩埋的人畜尸体，引发传染病和瘟疫。对于一个未受过科学思维训练的人来说，要放弃这些信念，接受疾病实际上是由侵占你身体内部的微生物而非来自外部的有毒物质引起的，这需要观念上的巨大飞跃。所以，毫不奇怪，在微生物理论的革命性发现之后的一段时间里，人们仍然广泛认为细菌是疾病的结果而非原因，直到19世纪中叶，微生物理论才被普遍接受。

在20世纪初期，人类已经发现了几百种细菌，但仍有很多严重的传染病病因不明。其中包括几种常见的疾病，如麻疹、天花、狂犬病、黄热病，以及牛口蹄疫和植物烟草花叶病。因为传染病对人类生活带来严重的影响，所以这些疾病都得到了详细的研究，但没有分离出任何细菌。

1876年，阿道夫·迈尔——德国科学家、荷兰瓦格宁根农业研究所主任——可能是第一个成功地传播病毒性疾病的人。他致力于烟草花叶病的研究，他之所以这样命名该病，是因为该病会导致烟草叶片上出现黑斑和亮斑。这种疾病对荷兰经济具有重大的影响，因为它会摧毁他们获利颇多的烟草作物。迈尔捣碎染病植株的叶片，并用提取物侵染健康植株的叶片，引起健康植株患病。他认为这其中的活性物质一定是一种酶或毒素。后来，与迈尔共事的荷兰土壤微生物学家马蒂纳斯·贝杰林克进一步探究了这个谜团，他用陶瓷细菌过滤器对染病叶片的稀释汁液进行过滤，该过滤器的孔径小到足以挡下所有的已知细菌。过滤后的汁液不仅仍具感染性，而且在感染第二株植物后又有了最初的致病力。这证明滤液中的病原体能够复制，并且它是某种活的微生物，不是一种酶或毒素。

接下来的时间里，人们围绕这个所谓“看不见的微生物”的性质展开了紧张又激烈的讨论，直到1903年，皮埃尔·鲁，巴斯德的接班人、巴黎巴斯德研究所主任，用科学术语解释了它们的特性。他确定了三个重要的特征：

1.可过滤——它们体积小，因此可以通过能够挡住细菌的过滤器。

2.看不见——它们无法通过光学显微镜观察到。

3.不可培养——它们不能在细菌培养基上生长。

为了描述这些微生物，“滤过性病毒”这一术语被创造出来，即便如此，在接下来的三十年里，大多数科学家依然认为病毒只是一种非常小的细菌。

从1900年到20世纪30年代，病毒的物理性质越来越明了，但它们的感染及繁殖方式仍旧是一个谜。过滤孔的细化意味着能够准确地测量病毒的大小，而新的细胞培养技术使得许多病毒可在培养细胞中生长、纯化，由此证明了病毒对活动物的致病作用。含有鸡胚的鸡蛋被证明很适合用来培养某些特定的病毒，因为接种在卵壳膜上的病毒在3～4天之后就会出现明显的变化（即斑块）。用显微镜观察这些斑块之后，人们意识到，病毒在活细胞内部繁殖，并且通常会杀死受感染的细胞。

1938年，电子显微镜的发明终于使病毒的亚显微世界变得清晰起来。头一遭，科学家们可以研究这些细小的微生物令人难以置信的结构和对称性了。

但是，人们对于病毒的本质依旧存在分歧。1935年，提纯出来的烟草花叶病毒的结晶似乎证明它是一种以某种方式进行自我复制的纯蛋白。然而，1953年，剑桥大学的詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克发现染色体携带由DNA构成的基因，并最终破解了DNA的双螺旋结构，此时人们终于明白，病毒包含蛋白质，同样也包含遗传物质。由此，病毒终于被列为一个独立的微生物类型，病毒与细菌之间的本质区别也得到了充分的认识。