大肠杆菌[大肠埃希氏菌(Escherichia coli)的简称]从过去不为人知晓一跃而成为现代科学中的一颗超级明星,这确是整部科学史上最富神奇色彩的故事之一。如今,这种细菌的特殊地位不仅震撼了华尔街,并在美国大型商业公司引起巨大反响,而且也为最高法院的审判工作带来了新的麻烦。大肠杆菌已成为一切重组体DNA研究的中心,并因此成了注定将改变当前社会基础的一项新技术——遗传工程的焦点,有关大肠杆菌的现状已为大家所熟知,然而又有多少人了解它的过去呢?
我们的故事打算从1885年的慕尼黑说起。当时有一个年轻的儿科医师叫T · 埃希里克(Theodor Escherich),他在儿童综合诊所和胡纳氏儿童医院担任临床助理。埃希里克医生是在科赫和巴斯德的细菌学重大发现之后的伟大时代中接受培训的,在1884年又以一名科学助手的身份到意大利的那不勒斯城对当地的霍乱病进行过研究。埃希里克并不只把自己的兴趣局限在临床实验上,除此之外,他还对一种新的思路,即儿童肠道中的微生物群可能是腹泻病的传染源的想法产生了特殊的兴趣,并着手科学研究。
1885年是埃希里克事业上达到巅峰的一年,因为那年他发表了一篇题为《新生儿和婴幼儿的肠道细菌》的研究论文。在《进步》(《Fortschritte》)第3卷的518页上,我们首次看到了现代大肠杆菌的最初名字——共存大肠杆菌(Bacterium coli commune)。原来,当今最惹人注目并在现代生物学中描述最广泛的这一小生物,恰恰是通过慕尼黑婴儿的一块肮脏尿布而进入人类史册的!
从此,埃希里克成了儿科学领域中占据领导地位的细菌学家,他还是一个婴幼儿营养学的权威,并大力提倡用母乳喂养婴儿。这项工作一直持续到1911年他因患脑溢血而去世时为止。
谈了发现者,再让我们重新看看埃希里克的发现,自“共存大肠杆菌”发现以后,它很快成了一个不可忽视的热点课题,在开始的几年中,这种菌曾被冠以大量的其他名字。例如,在1889年它被称为埃希氏杆菌(Bacillus escherichii);到了1895年,这个菌株被命名为大肠杆菌(Bacillus coli);而在1900年,这一菌株又被叫作短矛杆菌(Bacterium verus)、共存大肠杆菌(Bacillus coli communis)或大肠气杆菌(Aerobacter coli)等多种名称。当1895年Migula第一次提出以埃希氏菌属(Escherichia)作为大肠杆菌的属名,并由卡斯特兰尼(Castellani)和查莫士(Chalmers)在他们于1919年出版的《热带医学手册》第3版中确定了这一名字后,“大肠杆菌”的名字才被最后确定下来。于是到1919年,这一被发现了34年的细菌物种终于有了其永恒的名字。过了几年,很多曾被列为埃希氏菌属的种在现代分类技术的发展下,最终被划归到别的属中。至今,埃希氏菌属中除了大肠埃希氏菌(E. coli)以外只有一个其他的种、即甲虫埃希氏菌(E. blattae),它与大肠埃希氏菌之间的区别仅仅在不能发酵乳糖和若干其他糖类产生气体这一点上。
现在我们知道,甚至在大肠杆菌被正式命名之前,它就注定将会交上好运。F. 脱沃(Frederick Twort)在1915年和F. 德,海列尔(Felix d'Herelle)在1917年都分别发现了噬菌体——一类吸附在细菌细胞上并能进入其细胞中繁殖而最终毁灭其寄主的“细菌病毒”。当时他们发现,在对噬菌体敏感的细菌之中,总是存在着大肠杆菌,在第二次世界大战以后,分子生物学步入其辉煌的发展时代,大肠杆菌与其众多的噬菌体一起,成了该学科研究中的主要对象。
大肠杆菌之所以以“大肠”定为种名,是因为它们主要栖息在人和高等动物的结肠或大肠中,它是粪便中的主要微生物,因此它也是地球表面上分布最广的细菌之一,由于大肠杆菌总是与粪便一同存在,故自细菌学发展早期起,它就一直被用来作为检验水,特别是饮用水被污水污染的标志)自从饮用水的微生物指标成为公众所追求的健康标准后,检验水中是否存在这种粪便内的细菌便成为每一个训练有素的细菌学家所必须具备的基本功了,因此,大肠杆菌由于在医学上的应用而最终成了一种被广泛研究和深入了解的生物。
40年代后期,是在被希特勒的罪恶统治禁锢6年或更多时间后的大量基础研究的恢复阶段。这一时期的特点是,一批早期受过物理学训练的学者,纷纷将他们的注意力和巨大兴趣从物理学转向生物学。这些研究者都希望能获得一种工作简便且已作过很好研究的生物作为他们进一步研究的对象。他们很有耐心地试图得到一种能快速生长的细菌。大肠杆菌恰恰适合他们提出的全部要求,因此被许多研究者选中。这些研究工作确实都起到了预期效果,每一个新发现的事实都证明这个细菌更适合当作进一步研究的主角。有关大肠杆菌的论文已拥有众多的读者,还未意识到有这么多的公众对其研究结果感兴趣的学者只是极少数。
这样,由于大肠杆菌的遗传特性和表型特性,也由于一定的机遇,终于使它成了微生物中的一颗“超级明星”。
T · 埃希里克由此而成了一个不朽的人物,他的名字或缩写名字每月数以千计次地出现在科学文献上。现在,可能很少有科学家曾经听说过这位奥地利儿科医师抑或是他为了世界儿童的健康所做过的努力。虽然他是一个唯心主义者,但他在精力旺盛的时代却致力于改善婴幼儿生长发育条件的研究。我们希望在现代以大肠杆菌技术为标志的技术革命和医学上的惊人突破中,埃希里克医生所做的贡献将与以他的名字命名的大肠(埃希氏)杆菌一起永存!
[Microbiology:An Introduction(2nd Ed.)]