【探索12】小小微生物開啟巨大醫學突破

撰文｜姚云喬

微生物現蹤
37億年前微生物即已開始在地球活動，我們人類卻是在三百年前才知道微生物的存在，將微生物與疾病連上關係更只是這一百年的事。但在歷史中尋找蹤跡，仍處處可見微生物的蹤影。三千年前的埃及木乃伊中發現石化的結核菌。中古時代，摧毀當時文明與社會結構的黑死病，亦是由病菌引起。1850年前後，馬鈴薯受病菌感染造成愛爾蘭大飢荒，促使愛爾蘭人進入北美社會，爾後也支撐了著名的甘迺迪家族發展。

就廣義的定義上來說，微生物指肉眼看不到或看不清的小生物之總稱。在公元前107年的《論農業》中，羅馬人馬庫斯(Marcus Terentius Varro)臆測沼澤使人生病，可能是空氣中有某種「小生物」所致，但無法證明。因微生物之「小」，不難發現微生物學的發展需與儀器的進程一起理解。17世紀，虎克(Robert Hook)設計出顯微鏡，而列文虎克(Leeuwenhoek)則使用自己磨製的鏡片，看見並記錄了這些小生物，為微生物學的開端。值得一提的是，17世紀對待科學的態度與今大不同，發明顯微鏡和磨製鏡片象徵的是優雅文人的身分與品味，還有知識份子對自然界的好奇，需要有錢、有閒、有心，因此該學科的發展並不普遍。

微生物致病論
1854年倫敦霍亂，公共衛生學著名的「白雪王子」斯諾(John Snow)利用統計分布技術，發現霍亂疫情與抽水站相關，推斷霍亂疫情依水傳播。1850年，匈牙利醫師塞麥爾維斯(Semelweis)察覺「產褥熱」導因於醫師不洗手而使孕婦感染，進而推廣洗手與消毒。二例皆從機率統計出發，雖無直接例證，但微生物與疾病的關聯隱隱成形。1861年法國巴斯德(Pasteur)著名的鵝頸瓶實驗終結了自然發生說，證明生命要來自生命，成為微生物致病論的前提基礎。1867年，英國外科醫師李斯特(Joseph Lister)根據巴斯德的研究，推廣石碳酸液消毒，切斷交換感染的可能，而降低手術台上的死亡率，在實證上印證了微生物致病論的可能性。

德國的柯霍(Robert Koch)則從生物的角度切入微生物學說，他找到炭疽熱桿菌，並且發展細菌分離、染色和純粹培養技術，進而建立微生物與疾病的關係：柯霍原則(Koch's postulates)，促成微生物致病論以及實證醫學蓬勃發展。在實驗之外，這段時期的社會背景為工業革命以及民族國家興起。可應用的技術代表科學成就，亦能提高國家聲譽，當時的西歐國家無不瘋狂投入細菌的發現。

在此期間，陸續有巴斯德滅菌法保存了法國酒商名望且促進酪農業發展、柯霍確認霍亂來自霍亂弧菌、狂犬病的疫苗、梅毒的化學療法、佛萊明(Alexander Fleming)發現青黴素(Penicillin)等，種種成就讓當時的人不禁產生過於自負的想法：「細菌致病學發展得如此之好，還有什麼(傳染病)是控制不住的？」。至此，疾病的歸因一路從人類早期的神諭(人因行為而受到上天懲罰)，到瘴氣論(環境影響)，來到細菌致病論的活躍時期。

但醫學研究也因細菌致病論之蓬勃而限縮了對未知的拓展，阻礙病毒研究及老年醫學、慢性醫學的進步。1796年，英國醫生詹納(Jenner)研究出牛痘的抗毒血清，接種疫苗能預防牛痘，但他知其然而不知其所以然，沒有意識到他處理了「病毒」。1892年俄國植物學家伊凡諾夫斯基(Ivanovsky)發現菸草花葉病毒，「它」可以通過細菌濾杯，且依然具有感染性，繁衍型態與細菌相當不同，讓他大感驚訝。起初，人類在既有的知識上尋找可能的解釋，將病毒視為細菌的寄生蟲，在有限的條件下進行研究，直到1931年電子顯微鏡問世，方開啟20世紀下半葉病毒的黃金時代，微生物致病論也逐漸趨於完整。

Garfield之死與鼠疫菌之爭
微生物致病在歷史上參與無數事件，一例為著名的Garfield之死。第二十任美國總統加菲(James A. Garfield, 1831-1881)在任上遭遇暗殺，子彈留在身體裡，當時的總統醫療顧問團使用各種「高招」，讓總統受了兩個多月折磨才因敗血症、肺炎感染死亡。這些高招包含以沒消毒的竿子在身體裡到處戳以尋找子彈、用沒有清洗的手指在身體裡挖彈頭，現在聽來讓人大驚失色不敢置信，但那時「手術消毒」在歐洲正開始推廣，而在美國還不是主流。難怪當時唯一通過認證的非裔醫生Dr. Purvis看到醫療團的做法後直言：「總統非因槍傷而死，而是被醫療團害死。願主保佑！(God help him!!!)」

此外，微生物致病理論也與學術爭論扯上關係。19世紀晚期，吹起一股「發現病原體」的風潮，德法英三國占有領先地位，並以之象徵其國力優越。1894年香港鼠疫爆發，香港總督向外尋找國際援助。日本細菌學家北里柴三郎與法國細菌學家葉爾辛(Yersin)皆到香港尋找鼠疫的病原體，他們分別找到了北里菌和葉爾辛氏菌兩種完全不同的細菌，前者為格蘭氏陽性細菌，後者為陰性，當時對於何者才是鼠疫的病源未能確定。1897年臺灣鼠疫爆發，日方派遣緒方正規(北里柴三郎學術上的競爭對手)來臺處理，確認鼠疫菌來自鼠蚤，是葉爾辛氏菌，而北里菌則是來自被污染的檢體。之後，北里柴三郎承認其錯誤，後續更造成日本醫界勢力的重組。

醫療史觀點
根據傳統的說法，科學進展來自某些人的突破發展而大眾受到啟蒙，現代醫學好像是由偉人、技術、和愚蠢的一般人組成。但，這非事實，而是將時間過度壓縮後的誤解(注)。從劉士永老師講述的微生物歷史年代記以及種種故事，我們可以發現：沒有單純線性的科學發展史，有時是歪打正著，從錯誤的假設得出正確的結論，有時則是曲折的研究過程。我們若不能回到當時的那個情境，就無法了解當時的思考。這次講座順著歷史、文化、社會背景將科學與醫療發展的脈絡理清，綜合每個故事，呈現微生物致病理論發展的整體形貌。

※ 注：劉士永老師於演講時播放影集The Big Bang Theory的片頭。
根據影片，隨著歷史年代推進，音樂速度越來越快、畫面越來越多，呈現晚近幾百年間，人類的加速發展。

--本文整理自：103/11/15由劉士永老師在臺大應力所國際演講廳所主講之「微生物致病理論」演講內容＞＞現場全程影音
責任編輯：Kerina Huang