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马尔比基和他的显微观察
http://www.100md.com 2002年11月19日 Tom.com
     微循环的证实

    1628年,生物学史上的两件重要的事情发生了。一是哈维的《心血运行论》出版,再就是马尔比基在意大利波洛亚的诞生。马尔比基的父母都于1648年死于流行病,这可能是促使马尔比基学习医学的一个重要的原因。

    但是,马尔比基并非一名单纯的医生,同时还对哲学有着浓厚的兴趣。医学和哲学,一个重视实践,一个重视思辨,二者的结合,正好体现了17世纪科学家的特色。马尔比基成年后的大部分生涯是在科学研究中度过的。

    马尔比基就学于波洛亚大学,毕业后留校教授逻辑学,并开业行医。他由于主张利用实验了解人体和动物体的解剖结构,从而触犯了学校的宗教势力,于是他被迫到比萨大学教书。过了几年的流动生活,他又回到波洛亚大学,任医学教授。不幸的是,他的许多显微镜、书籍和研究笔记,在1684年由于房子起火而被毁掉了。

    大约在17世纪40年代,马尔比基开始从事解剖学研究及显微观察。他发表研究成果的形式,与他同时代的一些人的做法差别很大。当时盛行的风气是发表自成体系、冗长详细的书籍,而马尔比基却采取短小的论文形式,每当有了一些发现,他就写成不长的论文,寄到伦敦的皇家学会发表。这一点倒颇似现在科学家的做法。由于马尔比基的出色成就,他于1668年当选皇家学会会员。
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    哈维在血液循环领域进行了开拓性的研究,但他的学说为人们留下了一个没有解答的谜,那就是血液是怎样从动脉流回静脉去的呢?哈维猜想,在动脉和静脉之间一定有一个肉眼看不见的起连接作用的血管网。由于当时没有显微镜,因此无法证实这一假说。

    在哈维去世4年后,这个谜终于由马尔比基揭开了。他用显微镜观察青蛙肺的毛细血管,证实了哈维提出的存在毛细血管的看法。哈维认为连接动脉和静脉的是毛细血管,可是哈维从未看到过毛细血管。马尔比基借助显微镜。看到了在动脉和静脉之外,还有无数肉眼看不见的微细血管,正是这些微细血管把动脉和静脉连接成一个密封管道,使血液在其中周流不息。

    为了证实毛细血管的存在,马尔比基还发明了一些具有独创性的方法。他首先向肺动脉注水,冲淡血管的血液,使连接肺动脉和肺静脉的肺毛细血管在显微镜下显得更加清晰。同时他还发现,肺中含有气泡,气泡和血液之间由隔膜隔开。这为后人理解肺中气体交换的生理机制创造了一定的条件。
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    对昆虫及植物结构的观察

    马尔比基的另一项重要的显微研究是关于昆虫结构的。他尤其研究了蚕的结构。马尔比基利用娴熟的技术,将蚕进行解剖,然后在显微镜下观察。他发现,蚕虽然没有肺,但可以利用复杂的遍布全身的气管系统进行呼吸。这些气管排列在蚕身体的两侧,并有一些呼吸孔与外界相通。此外,他还发现了昆虫的其他一些结构特征,其中的一些结构至今仍以他的名字命名,如昆虫的排泄器官马氏管。

    马尔比基除了利用显微镜研究动物外,还研究过植物。有一本生物学史书上认为,他之所以从事植物的显微研究,完全是一件偶然的事情。一天,他在林中散步,看到一根折断的树枝周围有一些丝状体,当时他用透镜观察了这些丝状体,发现他们与蚕的微小气管非常相似。虽然马尔比基错误的认为这些丝状体行使呼吸的功能,但这一发现却使他开始研究植物的显微结构。

    他提出以呼吸器官的完善程度作为动植物分类的标准。植物遍体都是小气孔,呼吸器官最不完善,因此是比较低等的生物。昆虫全身有许多气体通道,排在植物之上。鱼又比昆虫高等,它的呼吸器官集中在头部,不过鳃丝仍比较多,表明它的呼吸器官还不够完善。高等动物和人排在最上边,他们都只有一对肺。
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    他认为,呼吸气管的大小与生物的完善程度密切相关,并且成反比。生物越不完善,呼吸器官就越大,如植物体中充满了丝状气管,而生物体越完善,呼吸器官就越小,如人的呼吸器官只是口、鼻、气管和肺。当然,现在看来,马尔比基的推论太欠成熟,他错误地将动物的呼吸和植物的呼吸进行了类比,其实,二者的生理机制截然不同。

    马尔比基还非常注意利用显微镜研究动植物的功能。他发展了法布里修斯和哈维的胚胎学工作。马尔比基利用鸡作材料,对鸡胚的发育进行了详尽的观察。他在《论小鸡在鸡蛋中的形成》和《孵卵的观察》两篇文章中记述和用图显示了观察的结果。马尔比基发现,在鸡胚的早期阶段,产生出一些管子,其中有些管子发育成动脉。绝大部分管子在胚胎发育中逐渐改变或消失,马尔比基虽然不能完全明白这些管子的性质,但他的许多详细观察和记录却对胚胎学的发展有很大的影响。

    他发现了草本植物的茎与木本植物的茎之间的区别,以及双子叶植物的茎和单子叶植物的茎之间的区别。马尔比基也很熟悉细胞壁的结构,可惜英国科学家胡克比他略早发现和命名了这一结构,胡克称之为“细胞”。 马尔比基还发现了植物叶的气孔,但他还不清楚气孔的功能是什么;马尔比基出色的描绘了花的构造,可他并不了解花的性别特征。马尔比基利用对植物结构的研究,进一步发展了类比的方法。

    马尔比基还可以被称作植物发育研究的先驱。他发现胚囊和胚乳上的一些特征,记述了种子萌发的过程(当然其中有一些是不正确的),更重要的是,他发现单子叶植物和双子叶植物的种子萌发过程是有差异的。

    马尔比基所进行的显微观察还有:发现人类皮肤的表皮与真皮之间有色素沉积层(现在叫做马尔比基层),发现了人舌头上有乳头,以及发现人肾脏中的肾小管和肾小球等等。

    马尔比基可以算得上是一位显微观察及研究的大师。他不仅借助显微镜从事了许多显微观察,而且对显微技术的改进也做出了很多贡献。他最先使用了染色剂染色和蜡剂注射等技术,使被观察的物体更易分辨,并且改进了显微镜。, 百拇医药