“细胞”一词的起源,他还用显微镜看到了什么?

未知 2020-02-06 10:57
“细胞”一词的起源,他还用显微镜看到了什么?

1665年伦敦爆发大瘟疫,年仅22岁的牛顿回到了乡下老家“隔离”,不出门,没聚会,就在家里捣鼓棱镜和算纸,看苹果落地,结果成就了一系列的伟大发现。而他未来的对手胡克也没闲着,这位伟大的科学家用显微镜观察了不少东西,“细胞”这一术语从此诞生。

“细胞”一词的起源,他还用显微镜看到了什么?

 

那天,英国科学家或者应该说是自然哲学家的罗伯特·胡克(Robert Hooke)正俯身在他自己制造的显微镜前,显微镜下的是一块软木塞。

他已经用这台显微镜观察过不少东西了,并且把看到的东西画了出来,比如针尖,墨迹,雪花等等。给这些特别的东西命名时,胡克用了一些因其宗教内涵而广为之人的词汇,他把这些术语带进了科学世界。

“细胞”一词的起源,他还用显微镜看到了什么?

《显微图谱》 图源:sciencesource.com

胡克把他在显微镜下观察到的东西写成了一部《显微图谱》(Micrographia: Or Some Physiological Descriptions of Minute Bodies Made by Magnifying Glasses with Observations and Inquiries Thereupon),该于1665年由英国皇家学会出版,这是第一本讲述显微镜下世界的书籍。

纽约医学研究(NYAM)历史馆藏图书管理员Arlene Shaner说,书一出版就成为了畅销书,非常受欢迎,很快再版,两年后发行了第二版。“那时人们从来没见过(书中的内容),他们被这本书震惊了,今天我们看到的一切都被放大了——我们看到了如此磅礴且细致入微的世界,甚至从某种程度上来说都已厌倦了,但我认为这本书能重新唤起我们对自然世界的好奇心。”

“细胞”词源

胡克看到放大的软木塞上有一堆像有围墙堵住且平整的小格子,或者说是“孔”。现在我们知道胡克看到是木质的内部结构,也可能是维管植物的特殊组织。据说这些小格子令这位科学家想到了修道院中僧侣居住的屋子,那种狭小的房间(Cellula)。这一词还会联想到拉丁词汇celare,具有隐藏、隐匿之意。

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放大的软木塞切片 图源:Daniel Peterschmidt

至于为什么要观察软木塞,密歇根大学的医学史教授Howard Marke给出的解释是它很坚固。在显微镜下观察需要很薄的切片,而活体细胞很容易被破坏,无法展现全貌。但是,胡克看到的究竟是否真的是“细胞”呢?答案则是另一位跟他名字发音很像的列文虎克(Anton van Leeuwenhoek)给出的,1670年代,列文虎克首次观察了活细胞,他磨透镜的精湛技艺让人们更多了解了鲜活生命的微观状态。就连胡克都感叹,“这个领域已经完全落在了一人手里”。

好在细胞一词归功于胡克。在《显微图谱》中,胡克用了cell一词来描述他看到的结构,在今天看来就是植物细胞分解后留下的细胞壁。尽管我们今天所知道的细胞理论要在那之后的150年才逐渐发展起来,但这本书记载了最初的观察,后来人们用细胞(Cell)来描述维持生命最基本的功能单位。

胡克看到了什么?

“这是人类凌驾于其他造物的特权,我们不仅能看到大自然的杰作,或是仅依靠它来维持我们的生命,我们还具有思考,比对,改变,协助等能力,以用于各种用途”。——罗伯特·胡克《显微图谱》序言。

“胡克在造东西方面很有天赋,你可以想象一下如果他在一个‘创客空间’里能做出什么”,Shaner说,“胡克摆弄出自己的显微镜并观察时,他基本上是谈论这样的观察是人类的特权。”

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胡克设计的显微镜 图源:wiki

胡克开始观察的是无生命的物体,然后把目光转向了活体。今天我们有机会在纽约医学研究院看到这些《显微图谱》中的原始副本,现在让我们来亲眼目睹胡克发现的奇迹吧。

无生命物质

“在几何学中,最自然开始方式是从数学角度出发;同样的方法在观察和博物学中也最真诚、最简单且最有教育意义的。在我们冒险写下完整的句子或者画出大图之前,我们必须首先写好每个字母,画好每处笔迹。自然,她有更复杂的本质,实物检查时,在我们冒险踏入她众多蜿蜒曲折的身躯之前,我们必须以更朴素、更容易的方式去行走在自然那个最简单、最纯洁的躯体上,追寻她的脚步,了解她步态习惯。”——《显微图谱》

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胡克看到的针尖,左下是一个墨点 图源:Daniel Peterschmidt

胡克最初把显微镜对准了那些无生命的物质,向世人展示了我们所认为如此尖锐和清晰的背后,实际可能十分混乱,比如针尖或者刀片的边缘。

虱子

“这个生物如此卑鄙,迟早会被人知道的,它如此无礼,如此烦躁,会入侵每个聚集之处,与此同时它又如此高傲、有抱负,不会践踏那些最高贵的东西,不会像皇冠影响那么大;它们的饮食丰富,这让它们变得非常粗鲁,要是碰到它,它会揪住你的耳朵,直至血吸出来,它才会安静下来……”——《显微图谱》。

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胡克画出了一只虱子抓住头发的情形 图源:Daniel Peterschmidt

“胡克热爱他所做的事情,他一心想要展现尽可能多的细节”,Shaner解释道,即使是在描述某些人认为怪异或令人厌恶的生物时也是如此。“他什么都看。这对他来说很有趣,他想看看它是什么样子。这就是这本书的全部目的即是向人们展示世界在显微镜下的样子。”

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跳蚤 图源:Daniel Peterschmidt

蚂蚁

这种动物,要比其他动物更麻烦,因为我好一阵子都没想到能让它的身体自然安静下来的方法;如果把它的脚黏在蜡或用胶固定住,它就会扭来扭去,无论如何我也看不清它的身体。如果杀死它,但又因为它太小,我会把它的身体结构破坏,无法整体查看;这就是这些微小肉体的本质,当生命结束,它们会迅速萎缩,失去美丽。”——《显微图谱》蚂蚁

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《显微图谱》蚂蚁 图源:sciencehistory.org

Shaner最爱对蚂蚁的描述,“你会了解这种非常个性化的感觉,完全地刻画了胡克这个人,你能感受到他完全被他自己创造的显微世界吸引,还能感受到他为创造这种世界所做出的努力。”

胡克最终的解决方案是将蚂蚁浸入精心调制的酒中,蚂蚁会溺亡,而酒精最后会蒸发,就保留了蚂蚁自然的姿势。

宇宙

“月亮看起来是一个硕果累累的地方,换句话说,它的整个表面覆盖着某种植物……我并非不以为然,月亮谷地里的植被可能与我们的草、灌木和树木类似正如我们观察到的,这些无人可及的山丘中可能会覆盖着一层薄薄的植被,就像索尔兹伯里平原上满布绵羊。”——《显微图谱》

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胡克画出的月球表面和星辰 图源:Daniel Peterschmidt

用显微镜观察宇宙吗?显然不是,胡克年代的显微镜和我们现在所认为的显微镜不同,那时人们也愿意用这些组合透镜来观察天体,

为了这幅插图,胡克从他的显微镜前移开,转向了一架36英尺的望远镜。为什么要从如此之近再看如此之远呢?Shaner有种预感“他从第一页开始(序言中)谈论人类以及我们认为自己所拥有的控制世界的特权,以此来看待事物。从某种角度来说,他变成了上帝。他把所有东西都放在显微镜下观察,便控制了一切。当他转过身通过望远镜观看星辰时,本质上他所做的事情就是让我们再次变小,他让人们回到了原位。我们在宇宙中是渺小的,他把这种感觉带了回来。”

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