《偉大的博物學家》

［英］羅伯特·赫胥黎 主編

王 晨 譯

商務印書館出版

他們将一種涉獵寬泛的業餘愛好變成一門高度專業化的職業；他們努力為貌似混亂的自然世界帶來秩序；他們在對自然世界進行編目和理解的追求中忍受着種種危險——從暴風雨、海盜到疾病和政治動蕩；他們就是偉大的博物學家。

《偉大的博物學家》講述了自古典時期到19世紀末世界上最偉大的39位博物學家的故事。通過他們的生活、探險經曆、觀察和發現透視着自然的曆史，他們用自己勇敢無畏的旅程和開創性的理論改變了科學發展的道路。

安東尼·範·列文虎克：細菌的發現者

布萊恩·J. 福特/撰

看着這滴水……這些微小動物的動作是這麼敏捷，而且這麼多樣——向上，向下，迂回，真是奇妙的景象。根據我的判斷，這些細微生物中某些種類的大小隻有我在奶酪皮上見到的那些東西的不到千分之一。

這些詞句标志着現代微生物學的開端。1674年9月，它們在荷蘭的代爾夫特被一名布匹商人兼文官寫下，這封信的作者，安東尼·範·列文虎克是微生物學之父。通過發現微生物，他實現了生物學在整個17世紀最偉大的一次進步，也是自然科學全部曆史中最重要的進步之一。他在一生中表現出的對于博物學的興趣超出了我們一般人的想象，這種獨特的興趣也是促進我們認知自然界的關鍵。

一勺土壤中含有的微生物數量比整個地球的人口數量還要多。它們之間的差異令人吃驚，而它們的重要性時至今日仍然了解甚少，比以往任何時候都更多的研究正在這些肉眼不可見的生物中進行着。然而在列文虎克将小玻璃瓶中的池塘水放置在他的顯微鏡之下的那一曆史性時刻之前，從未有人意識到世界上存在這樣一個微型生物界。

列文虎克肖像，他在畫中手持着一台自己著名的顯微鏡

1632年10月24日，列文虎克出生于代爾夫特，并在同年11月4日受洗，他的名字和代爾夫特最偉大的畫家揚·弗米爾出現在洗禮登記簿的同一頁上。有趣的是，當年輕的弗米爾去世的時候，列文虎克（當時他是當地一名公務員）被指派為弗米爾财産的遺囑執行人，但并無證據顯示兩人曾見過面。在父親去世，母親改嫁之後，6歲的列文虎克被送到寄宿學校，随後和一個叔叔一起生活。在預定好的人生軌道裡，他在阿姆斯特丹定居并學習布匹貿易，但是在1654年，他回到了代爾夫特，并在那裡度過了自己漫長而傑出的餘生。1668年，列文虎克在工作途中造訪倫敦，在那裡他看到了一本非凡的書，裡面充滿了用顯微鏡觀察的跳蚤和虱子、蜜蜂和種子、蒼蠅、蚊子和黴菌的圖片。這本書已經是第二版印刷了，名叫《微物圖志》，其中充斥着跟顯微鏡展示的圖像有關的各種信息，它的作者是年輕的羅伯特·虎克。兩個年輕人當時都還隻有30多歲。

《微物圖志》是當時倫敦的熱門話題，所以這位來自荷蘭的遊客注意到這本書也并不稀奇。而且，其中包括五幅織物的顯微圖像，這些圖像一定能激起列文虎克的興趣，因為布匹商人經常用透鏡放大布料以檢查質量。回到家後，列文虎克一定想起了虎克的《微物圖志》和其中令人震驚的發現。最終，他開始設計構造簡單的顯微鏡，就像羅伯特·虎克在自己書中前言所描述的一模一樣，并且很快得到了别人的注意。1673年，雷尼爾·德·格拉夫醫生給倫敦皇家學會寫了一封信，信中報告：“這裡有一位叫作列文虎克的天才人物，他設計的顯微鏡遠遠勝過我們之前所見過的類型。”這是在4月。8月又來了一封信函，這次是康斯坦丁·惠更斯的來信，他寫這封信是為了支持“我們最誠實的市民列文虎克……一位勤奮的研究者”。

列文虎克的第一批觀察

列文虎克第一次用顯微鏡觀察的物體是黴、一隻蜜蜂和一隻虱子——這些都出現在虎克的《微物圖志》中。1674年6月，他做了一些極為精細的生物材料切片，并将它們寄到了倫敦，而在308年之後，我在皇家學會的檔案館裡重新發現了它們，這是他靈巧手藝的證明。

在寫給皇家學會的每封信中，列文虎克都提出自己對羅伯特·虎克在《微物圖志》中的描述存有異議。羅伯特·虎克已經在顯微鏡下觀察了軟木塞、一根羽毛的髓和柄，與之相應地，列文虎克選擇了同樣的樣本進行了自己的描述，使用的是虎克為高倍顯微鏡所做的設計。

然後是1674年9月7日的那一封具有重大曆史意義的信函。列文虎克用他慣常的親切和充滿地方特色的口吻描述了：自己是如何穿過一個名叫博凱爾斯梅爾的湖泊并停下來觀察湖水的。在冬天湖水是清澈的，他寫道：但當夏季到來，湖水中好像開始生長出白色或綠色的東西。當地人告訴列文虎克這是晚上的露水導緻的，但他不能相信。“我在小玻璃瓶中裝了一點水”，他寫道：“第二天在顯微鏡下觀察時，我發現其中漂浮着無數多種多樣的微粒……”

列文虎克雇傭的畫匠畫的這幅鉛筆畫，展示了代爾夫特一條運河中的浮萍和微生物

他說，有些像是人的頭發，但内部有綠色的螺旋。毫無疑問，他描述的是水綿屬（Spirogyra）綠藻類生物。這類物種的葉綠素——對光合作用至關重要——包含在沿細胞縱軸的螺旋形條狀物内，看起來就像是綠色的彈簧，這就是他所說的“綠色的螺旋”。有些是圓的，他說，還有些是橢圓形。他看到一些種類“在頭部伸出兩個小小的腿，而在身體最末端長出兩個小鳍”。這些一定是我們今天稱之為輪蟲的微生物。這些微小的生物剛好可以被肉眼看到，它們通過毛發狀的纖毛互相擊打來移動，看起來就像車輪一樣。“其他的”，他寫道：“中間是綠色，而前面和後面是白色。”你可能會覺得這個描述很熟悉——它是中學生物課本裡常常出現的綠藻類生物綠眼蟲（Euglena viridis）。

第二年，列文虎克開始系統地觀察淡水樣本，并很快報告說看到了長着微小肢體的細微生物在水中不停地運動。它們肯定不是水蚤：“這些微小動物的尺寸在我看來，隻有斯瓦姆默丹先生發現的那些被他稱作水蚤的生物的萬分之一……”後者，列文虎克寫道，是可以用肉眼觀察到的。他自己觀察到的生物太小，根本無法用肉眼看到。

1676年10月9日，他将完整的記錄寄給了皇家學會的秘書亨利·奧爾登伯格，這份記錄的摘要于1677年2月出現在了每兩周舉行一次的學會會議上。這封信的一部分發表在了1677年3月的《皇家學會哲學學報》上。另一份摘要被寄往法國，并刊登在1678年的《學者雜志》上。他的觀察這時已經被自然哲學家們廣泛地讨論着——列文虎克正前無古人地觀察着顯微鏡下的生命，他的發現即将對博物學産生革命性的影響。

制作顯微鏡

一個人怎樣才能像列文虎克那樣，自己在家制造出足以觀察細菌、真菌、微型藻類和原生動物細胞的顯微鏡呢？秘密在于結構的簡單。一般來說，17世紀中期的顯微鏡（和現代顯微鏡下差不多）都是高大的設計，使用不同的透鏡來接近樣本和鎖定圖像。透鏡會産生像差，虛假的顔色和不規則的視野會扭曲觀察到的圖像。當圖像合在一起時，它們更會将像差放大。

當沙俄的彼得大帝來到代爾夫特學習造船時，列文虎克送給他一台自己的顯微鏡

有個簡單的方法能解決這個問題——隻使用一個透鏡代替數個。圖釘帽那樣大的一隻小透鏡就能産生放大幾百倍的圖像，扭曲程度非常小。列文虎克會磨出這樣的一隻小透鏡，然後将它固定在帶孔的兩塊金屬片中。連接在金屬片上的一系列螺絲釘可以讓使用者移動和鎖定樣本。這就是解決這個難題的方法，它難以言喻地簡單，并且讓列文虎克生産出幾百台顯微鏡，沒有任何複雜的設備制造過程。兩個問題随即出現了。第一，為什麼列文虎克不像當時的其他顯微鏡學家那樣使用一台複合式顯微鏡呢？第二，既然列文虎克的設計根據的是虎克的《微物圖志》的前言，為什麼羅伯特·虎克自己不使用簡單式顯微鏡呢，特别是在其觀察結果這麼令人印象深刻的情況下？列文虎克使用單透鏡制造的顯微鏡可以放大300倍，羅伯特·虎克書中大部分圖像的放大倍數隻有這個數字的十分之一。

羅伯特·虎克喜歡複合式顯微鏡的原因是這種顯微鏡是一種令人印象深刻的優美工具，并且是專業制造的。此外，他的顯微鏡是皇家學會為他的工作專門購買的。列文虎克不認識任何顯微鏡設備制造商，即使他認識，他也負擔不起這樣的一台顯微鏡。他是一個掌握的資源極其稀少的業餘愛好者，但擁有制造顯微鏡的熾烈熱情。至于羅伯特·虎克和簡單式顯微鏡，真相是他的确使用了它們。他對虱子和跳蚤進行的研究的确是用複合式顯微鏡進行的，但這種設備不可能揭示出羅伯特·虎克在自己的精緻雕版插圖中展示的細節，這些細節必須用簡單式顯微鏡才能觀察到。很顯然，羅伯特·虎克使用複合式顯微鏡得到概貌，然後用簡單式顯微鏡補充細節。

正是列文虎克的決心、固執和執拗的熱情讓他在接下來50年的微生物學職業生涯中繼續使用簡單式顯微鏡。羅伯特·虎克數年之後就放棄了，主要是因為手持式簡單顯微鏡使用起來比較困難。這樣的問題對于列文虎克來說根本不是阻礙。

本文作者發現的列文虎克制備的樣本，這種樣本已經有三個世紀的曆史

描述顯微鏡下的自然

列文虎克的描述是生動自然的。1675年9月中旬，他坐在那裡，手持自己的顯微鏡，觀察着固定在既定位置的細小玻璃管。随着觀察的進行，他用羽毛筆時斷時續地記錄着，熱切地看着這個微小的世界中發生的一切。

它們有時候會伸出兩隻小小的角，像馬耳朵那樣不停地轉動着。這兩隻角之間的部位是平的，而它們身體的其他部位是圓的，或者說它們呈圓弧狀掠向身體後部的尖端；在尖端結束的地方長出一條尾巴，長度為整個身體的将近四倍，在我的顯微鏡的觀察下，就像蜘蛛網那樣厚。在尾巴末端有一個小球，大小和它體内的小球一樣，我沒觀察到它們在水中使用這條尾巴……我看到了幾百個微生物，它們呈絲狀一個挨一個地連在一起，躺在一粒粗砂的周圍。

這麼清晰的描述不可能被誤讀，人們也很難不被其中純粹的興奮和堅定的熱情感染，正是這些驅使着列文虎克對微觀生物群落進行着孜孜不倦的研究。列文虎克正在開創新的領域，他自己也明白這一點。1686年，他感覺自己的成就足以在名字中增添一個“範”（譯注：“範”在荷蘭是貴族姓氏），于是此後他就以安東尼·範·列文虎克的名字為人所知了。皇室注意到了他，政治家們前來拜訪他，他還經過選舉成為皇家學會會員。

涉獵廣泛的進取

在他高産的一生中，列文虎克将自己的顯微鏡對準了自己能找到的一切東西。而他的聲譽主要建立在對于微生物的廣泛研究上，他的描述十分清晰并且客觀，容得下自我批評。不過，一直都有批評和貶低他的人存在。在一代人之前，學生們會被告知列文虎克不可能觀察到他聲稱看到的東西，而且他常常被認為是一個一知半解的家夥，寫的很多東西都是想象出來的。所以列文虎克到底有沒有可能看到他聲稱看到的微生物呢？由本文作者使用單透鏡顯微鏡的當代複制品以及保存至今的列文虎克式顯微鏡——其中包括烏得勒支大學科學史博物館收藏的原物——進行的試驗顯示，單透鏡顯微鏡能夠看出列文虎克描述過的藻類和原生動物的結構，甚至可以看到活細菌。對血液樣本的研究能夠清楚地看到紅細胞，甚至是白細胞的已經分裂的細胞核。

烏得勒支大學博物館中收藏的這台顯微鏡大小不超過一枚郵票，它是列文虎克親手制造的。不同尋常的是，它的透鏡是吹制的不是打磨的

雖然直到40歲才開始顯微學的職業生涯，列文虎克卻将接下來的幾乎半個世紀獻給了持續不斷的研究，并做出了許多重要發現。當他躺在床上即将去世時，90歲高齡的列文虎克當時仍然在從事顯微研究，為東印度公司的客戶檢驗含金的沙子。他在生命盡頭所忍受的呼吸系統症狀得到了如此清晰的描述，以至于今天我們将其稱之為列文虎克綜合征。沒有人能夠想象，對渾濁的湖水進行的一次偶然觀察觸動了這麼多科學的洞見……甚至連安東尼·範·列文虎克本人也想不到這一點。

作者：布萊恩·J. 福特

編輯：周怡倩

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