作者：黄译之

（科学声音新媒体科普创作训练营第二期学员优秀作业）

今天我们都知道，很多疾病都是由病毒引起的，比如这次的新冠肺炎。但是，如果问起病毒和细菌到底有什么区别，我估计很多人仍然是分不清楚的。

其实，区分不了病毒和细菌，这是很正常的事情，如果把时间倒回到一百多年前，即便是当时世界上首屈一指的大科学家，也难以接受除了细菌之外，这个世界还会有病毒这么一种奇怪的东西。

病毒比细菌要小得多，小到连最好的光学显微镜都无法看到。那既然如此，人类又是怎么发现它的呢？

这里面有一段非常精彩的故事，请你听我从头讲起。

从荷兰的首都阿姆斯特丹出发，往西南方向开 1 个小时的车，就可以到达一个美丽的小镇，叫做瓦赫宁根。

1876 年，著名的瓦赫宁根大学在这个小镇上成立了。

瓦赫宁根大学

著名的德国农业化学家，33 岁的阿道夫·梅尔教授来担任植物系的系主任。农业化学是一门综合性很强的学科，经常要将遗传学、微生物学、昆虫学以及许多其他学科联系在一起，来解决实际问题。

阿道夫·梅尔

学院成立后不久，有一位刚毕业的博士生毛遂自荐，来应聘这里的植物学教师，他就是刚刚年满 25 岁的贝耶林克。由于专业背景相似，又有共同的兴趣爱好，梅尔对这位小他 8 岁的下属特别关照。两人经常在一起讨论各种学术问题。

贝耶林克

学院成立的第三年，梅尔注意到当地的烟草作物染上了一种奇怪的病。一旦得了这种病，叶片就会慢慢地卷曲起皱，直至死亡，这给烟草的生产造成了巨大的损失。

由于这种病的初期会使得叶片上形成黄绿相间的斑驳图案，就像给叶片打了马赛克的花纹一样，因此梅尔将这种病定名为“烟草花叶病”。

之所以说这种病很奇怪，就是因为，即便是在受害最严重的植株上，也没有发现明显的菌害或虫害迹象。

那到底是什么导致了烟草花叶病呢？这引起了梅尔极大的兴趣。

梅尔调查了烟草作物的生长环境，统计了包括土地、温度及日照等数据。通过比对，他发现染病植株和健康植株之间的环境数据没有明显区别。统计结果表明，烟草花叶病与环境条件无关，所以梅尔又只能重新回到寻找病原体这条思路上来。

1884 年的一天，贝耶林克路过梅尔的实验室，看到实验台上、地上堆满了烟叶。身材略微发福的梅尔，正弓着身子，用力捣着研钵里的东西。

梅尔手里的这项工作，又枯燥又费力。他看到路过贝耶林克，当然不会放过抓壮丁的机会。他停下手里的工作，招呼贝耶林克过来。贝耶林克立即就领会了老师的意思，他挽起袖子、抓起研钵就开始工作。

梅尔活动着已经酸痛的右手，对贝耶林克说道：“关于烟草花叶病，你有什么看法？”

贝耶林克被问的有点迷惑，他反问：“您不是早就证实了烟草花叶病是传染病了吗？”

梅尔说：“是呀，我早就排除掉环境因素了，现在专注于寻找病原体。我把患病叶片的汁液接种到健康植物的叶脉中。两个星期后，接种的植物里 80% 都出现了典型的马赛克症状。这说明一定有某些病原体在植物体内繁殖。”

贝耶林克点点头说：“我完全同意您的看法。”

“但是，在这项研究中，还有一个非常重要的问题没有解决。那就是我一直都没有办法找到导致烟草花叶病的病原体。也许这是一种连显微镜都没 办法看到的小型细菌。”

梅尔指着一大堆烟叶继续说：“我需要用患病烟草的滤出液多做一些实验，这次一定要把病原体给找出来才行。这种滤出液我需要很多，今天要辛苦你啦。”

贝耶林克一边碾压着研钵中的叶片，一边谦虚地请教：“那您接下来有什么计划？”

“我会先用双层滤纸反复地过滤这些有毒溶液，这样可以过滤掉溶液里的植物纤维。然后将溶液放在培养皿中培养微生物，并且将培养出来的微生物引入到健康的植株上，还能引起同样的疾病，就可以确定这种微生物导致了烟草花叶病。”

听过咱们前几期节目的听众可能已经听出来了，梅尔描述的这这套确认烟草花叶病病原体的方法正是大名鼎鼎的科赫法则。

科赫

梅尔虽然已经确定了烟草花叶病的传染性，但是却没有像其他微生物病害一样，找到对应的致病微生物，这并不符合科赫法则“分离”、“培养”、“接种”、“再患病”的核心原则。

所以，在梅尔教授看来，如果无法分离并且培养出纯粹的病原体，就等于没有排除掉其他的干扰因素。在分离出纯粹的病原体之前，实验都算不上成功。

刚开始，他们怀疑是培养基的问题，但通过几次试验，这种可能性被排除了。

为了找到病原体，梅尔尝试了各种各样的方法，比如，

用更多层的滤纸去过滤浸出液，目的是尽可能减少杂菌的影响，培养出想要的致病菌来。

他还尝试过直接培养用于过滤溶液的滤纸，避免由于滤纸吸附了细菌而导致的培养失败。

但是，无论用什么方法，梅尔最终还是没能找到病原体。

在梅尔最终发表的论文中，他把导致烟草花叶病的病原体描述为一种小到显微镜都无法看到的细菌。

我常常觉得，科学研究很像是接力比赛，每一代科学家总是接过前人的接力棒，继续奔跑。烟草花叶病研究的接力棒很自然地交接到了贝耶林克手上。

1893年，贝耶林克在“代尔夫特理工学院”担任细菌学教授，这里距离梅尔的实验室不到一百公里，所以贝耶林克还是经常可以和梅尔交流。

在学生们的眼睛里，贝耶林克是一个脾气古怪的人。他独来独往，除了给学生们上课，其余的时间都花费在新建的温室和细菌实验室里面。

他没有女朋友，甚至连一个工作以外的朋友都没有，似乎除了细菌，已经没有什么能勾起他的兴趣。

他经常在课堂上重复当年梅尔的实验。在一次实验中，他突然意识到，梅尔当年竟然忽略了一个极为重要的细节，现在想来觉得有点不可思议。

什么呢？梅尔想当然地认为，一旦过滤出的溶液培养不出致病细菌，溶液就没有毒性了，他甚至都没有通过接种实验来验证一下。

贝耶林克发现这个问题后，立刻叫学生找来双层滤纸过滤有毒溶液，然后将其接种到健康烟叶上。一周后，试验结果表明，梅尔确实犯下了这个致命的错误，过滤后的溶液仍然具有感染性。

到了 1897 年，学校进了几台实验设备，其中就有最新款“细菌过滤器”。这是巴斯德专门为了过滤细菌而发明的，滤芯是一根陶瓷做的试管。陶瓷在烧制的过程中，会在内部形成很小的气孔。这些气孔的直径不到 0.5 微米，只有普通头发丝的百分之一大小，这个尺寸比最小的细菌还要小一些。

因此，滤芯里面的细菌无法通过这些孔洞到达外面，而水分子却可以在压力的作用下，成功穿越到另一侧。这样一来，就能过滤出不含细菌的纯净水了。

贝耶林克拿到了这种过滤器，首先想到的，就是试一试能不能把烟草花叶有毒溶液中的病致病因子给过滤掉。

他将有毒溶液注入滤芯后开始施压，随后得到了非常澄清的溶液。然后，他将澄清溶液接种到健康烟叶上。

焦虑地等待了一个星期之后，结果终于出来了。被接种过的烟草全部患上了花叶病。这表明，澄清溶液仍然具有感染性，细菌过滤器并没有过滤掉病原体。

他甚至担心是不是过滤器内胆破裂了。在反复检查确认之后，贝耶林克不得不接受一个难以置信的结论：这些病原体可以穿过过滤器的微孔进入溶液。

天哪，这得是多么小病原体啊，如果把大肠杆菌和这种病毒放在一起，就相当于把一个大水桶和一个二两的白酒杯放一起。

虽然早就知道病原体非常小，但这样的结果还是出乎贝耶林克的意料。贝耶林克马上写信，把实验的结果告诉了梅尔。梅尔早就对自己那篇略显草率的论文感到不满，当他得知贝耶林克取得了新的进展时颇感欣喜。

但问题是，如果细菌过滤器也无法过滤出这些细小的病原体，又有什么办法能找到它们呢？梅尔没有答案，只能鼓励贝耶林克继续研究下去。

一年后，贝耶林克的实验终于告一段落，他第一件事情，就是跑去和梅尔分享他的发现。贝耶林克原以为梅尔对他的研究过程肯定很感兴趣，然而，他没有想到的是，梅尔并不关心他的研究过程，他只是再一次的抛出了 10 年前的那个老问题：“你分离出病原体了吗？”

这一下子可就尴尬了，因为贝耶林克虽然有了突破性的发现，但他不得不承认，他并没能最终完成分离病原体这项任务。

但是老领导问得这么直接，贝耶林克也不好隐瞒，只好说：“病原体还没有分离出来。不过有证据表明，导致烟草花叶病的病原体，不是细菌，而是某种有生命的毒液。”

可以想象，梅尔听到这个答案后，必然是相当诧异的。因为，按照当时的主流认知，一种小到显微镜都看不见的病原体，不是细菌还能是什么东西。

有生命的毒液这种提法，在梅尔看来，就如同科幻小说一样荒唐可笑。更何况，贝耶林克是在没有分离出病原体的前提下给出了这样的结论，这就更加荒唐了。

于是，梅尔很严肃的对贝耶林克说：“我以前就多次强调过，科赫法则是确定病原体和疾病之间因果关系的根本法则。这些年来，科赫法则已经是植物病理学研究的共识了。你没有把精力放在病原体分离上，却提出有生命的毒液这种神乎其神的观点，我担心你把研究搞到邪路上去呀。”

贝耶林克当然有他的理由，他解释说：“尽管我没有分离出微生物，但我还是按照科赫法则的流程严格完成实验的。第一步，我首先将有毒溶液过滤成澄清溶液；第二步，我将澄清溶液接种到健康植物，结果大部分植物都出现了烟草花叶病的典型症状；第三步，我在新感染的植物中提取新的澄清溶液，再通过接种实验证明这些新的溶液仍然具有感染性。”

但是，贝耶林克的解释显然还不能够说服梅尔。因为梅尔当年完成过的感染性实验其实就是这么做的。

于是梅尔马上提醒贝耶林克说，“这只是病原体隐藏在澄清溶液中的证据而已，这与病原体是否是细菌没有关系。”

贝耶林克回答说：“当年您做细菌过滤实验的时候，设备条件不像现在这么好，溶液根本过滤不干净。而现在的新型过滤器，完全可以把已知细菌全部过滤掉。我把过滤出来的澄清溶液接种在健康的烟草植株上，证明了澄清溶液的感染能力。然后，我又把这些澄清溶液，放在空的培养皿中放置了三个月，澄清溶液完全没有因为长时间放置而降低感染能力。在培养皿中的溶液，就像是某种有毒物质一样，不会增殖也不会死亡，无论放置多久，感染能力都不会产生变化。然而，当我把静置了 3 个月的溶液接种到烟草植株上的时候，它们再次表现出强烈的感染性。这绝对不是细菌能表现出来的特征，所以我叫它们有生命的毒液。”

虽然贝耶林克的实验有力的说明了溶液中的病原体与细菌的明显差异，但是在 19 世纪末，细菌已经成为当时的主流观念。学界差不多全都相信，微观世界中的病原体就是细菌。

而贝耶林克却认为自己找到了一种细菌以外的病原体，这等同于给细菌学说划定了边界。哪怕贝耶林克不明说，他的理论中也透露出明显的叛逆气息。

梅尔当然不能轻易接受贝耶林克对科学共识的挑战，他马上尖锐地指出，有些细菌在环境恶劣的时候，会变成更容易度过困难期的芽孢状态。隐藏在澄清溶液中的微小细菌，也有可能因为环境的变化而变成了芽孢状态。这样，就能够很好的解释澄清溶液无法培养出细菌菌落，但又能长时间保持感染能力这件事情了。

梅尔是贝耶林克敬重的前辈，贝耶林克心里清楚，梅尔虽然在寻找病原体问题上显得有些固执，但他说的没有错。以他手里掌握的证据，确实还不足以证明，澄清溶液中的病原体就是一种与细菌完全不同的新东西。贝耶林克还需要设计更多的实验，才能进一步逼近真相。

贝耶林克设计的第一个实验叫做琼脂片实验。琼脂，是一种从海藻中提取出来的凝胶状的物质，在实验室里，常常会当作生物培养基来使用。

琼脂的特点，就是具有很好的稳定性和凝固性，我们平常吃的果冻、QQ 糖和冰激凌里都有琼脂。凝固的琼脂还有一个很重要的特性，就是能够阻隔细菌。因为琼脂是一种致密的胶体物质，细菌是无法穿过去的。

但是分子尺度的物质，比如说蔗糖，就能轻松的穿过琼脂，渗透到琼脂薄片的背面去。可以说，琼脂片是一种比细菌过滤器更加致密的过滤装置。

贝耶林克把琼脂切成 2 毫米左右的薄片，贴在健康的烟草叶片上，然后隔着琼脂片接种了有生命的毒液。几天后，神奇的事情发生了，隔着琼脂片接种了毒液的植株陆续开始发病，表现出来的症状正是烟草花叶病。

通过这个实验，贝耶林克大致上估计出隐藏在溶液中的病原体的尺度——它们的大小完全不能和细菌相提并论，它们是分子尺度的东西，难怪在显微镜下看不见呢。

那么，会不会真的有某种细菌，会像分子一样小，小到可以在琼脂片中扩散呢？为了进一步找到病原体与细菌的差别，贝耶林克找来健康的烟草叶子，把烟草叶片仔细的磨成浆并过滤掉其中的纤维，然后再把少量的溶液接种在浆液中培养。

贝耶林克的逻辑是，如果这些病原体真的是细菌，就应该在它们最喜欢的烟草叶片磨成的浆液中大量繁殖才对。然而实验结果是，几周之后，磨成浆液的烟草叶片并不能感染其他植株。也就是说，烟草叶片的浆液并没有让这些病原体发生增殖，它们似乎只对活的细胞起作用。

贝耶林克并没有满足于自己的新发现，他还想知道，这些超级细小的病原体对极端环境的耐受能力如何。酒精可以杀死细菌，那能不能让溶液失去感染能力呢？

于是，他用滤纸浸满了溶液，再放入盛着酒精的烧瓶中。为了把溶液中的病原体重新提取出来，贝耶林克把通过加热蒸发掉了其中的水和酒精。加热的过程中，溶液的温度已经接近沸腾，即使是最顽强的细菌，这时候也应该被杀死了。

一套操作之后，贝耶林克他把处理过的滤纸从烧瓶里拿出来，拿去做接种实验。

一周之后，第一步的结果出来了。经过酒精浸泡、高温加热的病原体虽然活性下降，但依然保持着感染能力。

于是，贝耶林克决定，把剩下的滤纸彻底晾干，让滤纸上的病原体在干燥的环境里待上 3 个月再试试看。虽然溶液中的病原体已经多次表现出它们超强的生命力，但这一次，连贝耶林克也不确定，溶液中的病原体是否还能存活下来。

三个月后，贝耶林克把把彻底干燥的滤纸重新浸到水里，结果浸过滤纸的水还是让健康的烟草植株得上了烟草花叶病。

贝耶林克总结了自己做过的所有实验后，终于确定的新病原体的存在。他给这种病原体起了一个新名字：Virus，这个词汇既指代蛇毒，又指代精液，有着生命和死亡的双重含义。

很快，贝耶林克就发表了自己的研究。有些遗憾的是，他的论文并没有在学界造成太大的影响。在那个世纪之交，还从来没有人听说过病毒这个词，更不用说验证病毒的存在了。

此后的很多年，都没有人再与贝耶林克探讨病毒的问题。但贝耶林克也一直没有放下对病毒的研究。但无奈受限于技术手段，贝耶林克直到死也没有能够亲眼看到他发现的病毒。

就在他死后的第二年，也就是 1932 年，大西洋彼岸一位不到 30 岁的美国人分离出结晶的烟草花叶病毒，他就是后来以此获得诺贝尔化学奖的温德尔·斯坦利。从此以后，病毒学作为一门新兴学科开始了蓬勃的发展。

烟草花叶病毒

温德尔·斯坦利

在各种各样的科学故事中，我最喜欢讲述的就是这类敢于突破正统思维，特立独行开创新天地的故事了。

这不仅因为这类故事中的主人公常常有着英雄式的坎坷经历，需要突破重重束缚才能获得最后的成功，更重要的是，完成一个开创性研究的过程，往往需要设计一系列的精巧实验，甚至不断的质疑自己已经取得的研究成果，才能一步步的逼近真相。

但所有这类故事都不是告诉我们只要胆子大就一定能有成果，比敢想更重要的是肯干。那些取得重大成就的科学家，都是在科学精神的指引下，付出巨大的努力的实干型科学家。

病毒的发现，不仅仅让我们了解了一种新的病原体，更拓宽了人类对生命的认知，模糊了生命与非生命之间的界限。是人类对自然界认知的一次重大升级。

结尾废话

本期节目的文稿由我们科学声音科普写作训练营第二期的黄译之同学撰写，再由训练营第一期的唯一最佳学员董轶强同学修订，才最终完成的。这个稿件在我近乎苛刻的挑鼻子挑眼下，大约改了 8 稿才最终定稿。

不过，经过这样的反复折磨，黄译之同学对科普写作有了更加深刻的体会，很多道理听上去像是绝对正确的废话，比如好文章都是修改出来的。但你要真正理解怎么修改，修改的方向在哪里，该如何下手等等，实际上相当不容易，只有真正经历过的人，才能体会出我们这一行的不易。

突然想起来今天早上遇到的一件趣事。

我今天早上看到很多群里都在转世界卫生组织的一个网页的内容中英文版本不一致的问题。大致就是世卫组织官网的英文页面上说不要用草药来应对新冠肺炎，但是中文版网页没有这一条。

我看了以后，第一反应就是这个感觉有点不太符合世卫的做法啊，世卫的官网我是经常看，而且还总是中英文切换着看，我从来没看到过这种现象，所以不免产生了点怀疑。

于是我打开世卫的官网，想核实一下，果然，我打开一看，世卫的官网的中英文网页是一致的，英文网页也没有劝阻吃草药的这条。

于是我就在群里发了链接和截图，我说这是 P 图的，大家不要相信谣言，我一向反对用谎言打击谎言。但是，神奇的事情发生了，群友说他们打开我发的链接，说他们看到的和我看到的不一样。

居然还有这种事情，然后一个群的人都在打开那个链接看，搞笑的是，居然看到和我一样内容和不一样内容的人大约一半对一半，我真是有点瀑布汗啊。

还好我一直是 IT 业的从业人员，稍微想了一下，就不难理解。

以我对计算机知识的理解，原因应该是 WHO 的网页有很多镜像服务器，用了 CDN 服务，他们的第一版英文网页确实写了不要用草药，后来可能是出于某种原因做了修订，删除了这一项，但是 CDN 的刷新有一个分片区的延迟。 就导致了这个现象。

除此之外，暂时我是没想到其他合理解释了。我看现在网上有很多人开始解读这件事情，我就不参与了，但是欢迎你留言说说你的看法。

咱们下期再见。

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