实验生理学奠基人:斯巴兰让尼

实验生理学的奠基人斯巴兰让尼

斯巴兰让尼（Lazzaro Spallanzani，1729～1799）是意大利著名的博物学家、生理学家和实验生理学家。

斯巴兰让尼于1729年1月12日出生于意大利斯坎迪亚诺镇，他的父亲是一位有名的律师，母亲出身富裕之家。斯巴兰让尼15岁中学毕业后进入勒佐——艾米里亚耶稣神学院，在那里他学习了五年，受到很好的语言学和哲学等方面的教育。1749年，他转入著名的波伦亚大学学习法律。他的堂姐芭西是一位杰出的妇女，在波伦亚大学任物理学和数学教授，在她的引导下，斯巴兰让尼对自然科学发生了浓厚兴趣，从而转学自然科学，1753年取得博士学位。此后不久，教会任命他为牧师，1760年成为神父。教会的经济支持，保证了他科学事业的顺利进行。

1761年，他首次外出进行科学考察。他通过研究多重相互联系的因素证明，山间泉水不像笛卡儿所说的那样是由海水变来的，而是如瓦里斯纳里所指出的那样，是雨（雪）水渗入地下后流出来的。这充分展示了斯巴兰让尼严谨的治学态度和逻辑思维能力。就在这一年，瓦里斯纳里把布丰和尼达姆关于自然发生的思想和著作介绍给他，引起了他极大的注意。从1762年开始，他对自然发生问题进行了深入研究，并取得很大的成功。

自然发生说是一种从古代就已流传的关于生物起源的假说，认为生物是由非生命物质发展起来的。从人类文明的最早期直到17世纪，自然发生学说在人们的心目中几乎是普遍存在且又是毫无疑问的信念。亚里士多德是自然发生说的代表人物，他认为晨露同粘液或粪土相结合就会产生萤火虫、蠕虫、蜂类等的幼虫……。赫尔蒙特甚至还提出产生老鼠的方法。1668年意大利医生雷迪（Redi）证明，腐肉所生的蛆虫是由苍蝇产下的卵孵化而来的，从而驳倒了上述荒唐的认识。斯巴兰让尼通过上百次对比实验，发现将浸液放在密封的长颈瓶中煮1小时，就不会再有微生物发生。他指出，浸液中的微生物是由于消毒不彻底或由于来自空气的污染造成的。斯巴兰让尼对自然发生问题的研究具有双重意义：首先，他早于巴斯德近一个世纪，用科学实验批驳微生物自然发生说，并且实验构思相当巧妙，对此巴斯德极为钦佩，他特地请人画了一幅斯巴兰让尼的画像，悬挂在餐厅中，以便天天瞻仰。他由此发明了高温消毒法。第一罐罐头食品就是依据这种方法制成的。当然，由于历史条件，他没能彻底驳倒微生物的自然发生说，也没有回答生命最初的起源问题。斯巴兰让尼于1765年发表了《用显微镜进行观察的实验》论文，总结了他关于自然发生问题的研究。瑞士博物学家博内特（C.Bonnet）看到该论文后非常高兴，开始同斯巴兰让尼建立友谊，并很快成为好朋友。

1765年，斯巴兰让尼开始了动物再生能力的研究。他用蚯蚓做了数千次实验，认识到有利于蚯蚓再生的一些切口的准确位置。他在研究了蛞蝓的触角，蜗牛的头、触角和足，蝾螈的尾巴、四肢和上颚，以及青蛙、蟾蜍的四肢的再生后发现：动物的再生能力，低等动物比高等动物强、年幼动物比成年动物强、体表组织比内部器官强等事实。此外，他还用蜗牛作过异体头部的移植实验获得成功。他将研究成果收集在《略论动物的再生》和《关于陆生蜗牛头部再生的实验结果》两部著作中。

在这一时期，斯巴兰让尼还对动物的血液循环系统进行系统研究。关于血液循环，哈维已将血液循环途径基本研究清楚了。斯巴兰让尼观察了心脏有节律的跳动，从而推动血液流动，他发现，血液在大的动脉血管中同样有节律的跳动式流动，到了小动脉，才开始变得均匀。他还观察到单个红细胞有时会变形，以便通过卷曲的毛细血管。他还首先发现，在恒温动物中，存在着动静脉交织在一起的结构。提出动脉的跳动除心脏产生的压力外，还有血管壁的弹性作用。1768年，他发表了《论心脏的运动》一文，总结了这方面的成果。同年，斯巴兰让尼当选为英国伦敦皇家学会会员。

1777年，斯巴兰让尼开始研究动物的消化生理。当时人们普遍认为动物的胃只能将食物磨碎，不能将食物中的有机物分解，也就是说动物的胃只有物理性消化，没有化学性消化。(www.xing528.com)

1783年，斯巴兰让尼将食物装在打有小孔的金属管或小球中，并让动物吞下装有肉块的小球，这样食物就不受物理性消化的影响，而胃中的液体地可以进入小球中。过一段时间，他把小球取出来，发现球内的肉块消失了，所以，他推断胃中的液体一定有某种物质可以消化食物。他首先引入“消化液”一词，认为消化液中含有某种能分解食物的化学成分，所谓消化就是消化液对食物的分解过程。这同腐败现象有本质区别，他指出消化液是强烈防腐的。他用实验证明消化速度不但同食物的性质和消化液的多少有关，而且还与温度的高低有关，而体温是最适宜的温度。他还指出，小肠的分泌物或许能完成全部消化过程。由于当时的实验条件和实验方法较落后，斯巴兰让尼并没有弄清楚胃液中究竟是什么物质将食物消化了，直到五十多年后，也就是1836年，德国的生理学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质，后来称为“胃蛋白酶”，从而才解开了胃的消化之谜。

1771年～1780年，斯巴兰让尼还进行了受精问题的研究。现在我们知道，进行有性繁殖的生物，其子代个体是通过精子和卵细胞的结合，即受精作用，产生受精卵，而后由受精卵发育形成的。但在18世纪，对于受精过程的认识还相当模糊。1677年，人们发现了精子，而卵子则是人们早已熟知的，但在受精过程中，这两者有什么关系呢？

一种观点认为精子在受精时起重要作用，忽视卵细胞的作用。1677年8月，哈姆（J.Ham）第一个观察到了精子，并得到列文·虎克的认同。后来有的学者认为，在人的精子中包含有非常小的人，在其他的动物的精子中也有极度缩小的该动物，这是精源论者的观点。另一种是卵源论者的观点，他们轻视精子的作用。布丰等人认为精子只不过是精液中的寄生物，即使有的学者承认精液作用，但当时也不清楚到底是精液中的哪一部分起作用。斯巴兰让尼是一名卵源论者，他认为卵中含有极度缩小的该生物个体，如青蛙的卵中已存在着蛙，这样，在卵还没有排出体外时，蝌蚪就已存在于卵中——以某种方式蜷曲和紧密地集聚着，只要有雄性的能使之受精的液体的存在，随时准备展开自身。

尽管斯巴兰让尼的有些观点不正确，但他在受精问题的研究上成绩不斐，他设计了许多精彩的实验，否定了一些错误认识。他在观察青蛙、蝾螈等两栖动物的繁殖时发现了它们是体外受精，从而否认了动物只能体内受精，不可能进行体外受精的错误观点。具体的做法是：他为雄蛙设计了一种特殊的紧紧贴身的塔夫绸“裤子”，穿着这些独特服装的蛙像平时一样企业交配，交配后，虽然雌蛙产下许多卵，但没有一个卵能发育。而当一些卵与保留在裤子上的精液接触后，正常的发育便开始了。后来，他直接从精囊中收集精液并把它小心地“涂”在卵上，这些处理过的卵都能正常地发育成蝌蚪，而没有与精液接触过的卵则解体。这样，斯巴兰让尼就发明了一种人工授精方法。

斯巴兰让尼还利用人工受精的方法，进一步探究了精液中哪些部分具有受精功能，非精液物质到底有没有受精作用问题。他又设计了一系列精巧的实验，他用血液、血液提取物、电流、醋、酒、尿、柠檬汁、油等物质与青蛙卵接触，结果都不能使卵受精和发育，而青蛙精液，即使稀释到原浓度的1/8000，仍然具有受精能力。那么究竟精液中哪种成分具有受精能力呢？有人说是气味，为了检验这个观点，他先把几滴青蛙精液放在一片玻璃上，再将面筋粘在另一片玻璃罩上，面筋上粘着26枚青蛙卵，而后将玻璃罩倒扣在精液上面，使精子和卵细胞不接触。过一段时间，装置中已有一半精液蒸发掉了，此时卵也湿润了，但把卵放入水中后，它们并未发育。为了检查剩余的精液是否有效，他把一些卵与此精液接触，这些卵受精了，并且能发育。通过这个实验，斯巴兰让尼证明了精液的气味不能使卵受精。后来，他又将精液进行过滤，通过过滤把精液分成两部分，没有精子的粘液和含有精子的粘稠物，然后分别用来进行人工授精实验，发现前者没有受精能力，而后者用水稀释后仍有受精能力。事实是显而易见的，但由于斯巴兰让尼原有的知识和信仰，使他认为完成受精作用的是残留在过滤纸上的液体，而不是精子。

另外，斯巴兰让尼还对电鳗的放电现象、蝙蝠飞翔时的定向问题等进行研究。同时，他还是一位不知疲倦的旅行家和无畏的探险家，他使帕维亚自然博物馆成为意大利最著名的博物馆。他还是火山学的奠基者之一。

斯巴兰让尼患有前列腺肥大症和慢性膀胱炎，最后导致无尿症。1799年2月11日与世长辞，终年70岁。斯巴兰让尼把他的一生连同一部分遗体都献给了科学事业，根据他的遗嘱，他有病的膀胱献给了帕维亚自然博物馆。