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2022-10-29 17:54 #4018
洛伊之梦——发现乙酰胆碱。
嗯,那我们这个故事的时间呢,是100年前,不是我夸张哦,的确是在100年前,也就是1921年;地点是在奥地利的一所大学——格拉茨大学;人物,就是这张图片里展示的,我们今天要为大家介绍的科学家,他叫奥托·洛伊(Otto Loewi,1873-1961),生于1873年,1961年逝世,享年88岁,也是很高寿了。事件呢,就是他做的一个神奇的梦……
1
一个神奇的梦
话说1921年复活节前一天的晚上,奥托·洛伊在睡觉,哎呀,他做了一个梦,在梦里呢,他做了一个实验,哇!这个实验太重要了,因为有一个问题,他已经想了好久好久都解决不了,但是呢,这个实验就给解决了!在梦里醒过来之后,他抓过来了一张纸和一只笔,就在纸上飞速的写了几笔,然后呢,又沉沉地睡去了。
等第二天早晨一醒来,他就想起来了,哎,我昨天晚上做了一个挺重要的梦啊,是什么来的?我怎么想不起来了呢?我不知道大家有没有过这样的体会,就是有的事情啊,你越想它就越想不起来,特别着急,奥托·洛伊也是这样,怎么也想不起来了。那就把那张纸拿起来看看吧,看能不能提个醒儿?这一看不要紧,这都什么呀?跟鬼画符似的,压根看不懂啊?这一天呢,他都坐立不安,就在那琢磨,哎,我做的是什么梦来的呢?我咋就想不起来了呢?
到了晚上的时候,他就闷闷不乐的睡觉了,哇哇,到了半夜三点钟的时候,神奇的事情发生了!知道是什么事情吗?就是他昨天做的那个梦又回来了!而且呢,比前一天还要清晰,还是那个实验,他一下子就看清楚了实验是怎么做的了!正在这时,他被惊醒了,这回他再也没敢睡觉,麻溜的穿好衣服往实验室跑,干嘛去呀?很简单,做实验嘛!可不能再睡觉了,要不然又该忘了。
2
双蛙心灌注实验
这是一个动物实验,所用的动物是青蛙。这个实验呢,也非常的出名,叫做双蛙心灌注实验。既然是双蛙心,就至少得需要两只青蛙,对吧,第一只青蛙需要把心脏连同支配心脏的迷走神经一起剥离出来,注意啊,这只青蛙的心脏连带着迷走神经;第二只青蛙呢,只是将心脏剥离出来,没带迷走神经。
好,我就用我的手来演示一下。嗯,左手你就想象成是第一只青蛙的心脏。当然,人的心脏是和自己的拳头差不多大的,青蛙的心脏可没有这么大啊,你想想青蛙才多大啊,是不是?另外,青蛙是两栖的,水里陆地都能活,它的心脏生命力也是极其顽强的,从体内剥离出来之后,在保持湿润的情况下,还能继续跳动很久。那我伸出的这个手指头呢,你就想象成是迷走神经。接下来,我们刺激迷走神经,这一刺激迷走神经的话,哎,青蛙的心脏跳得就慢了。
说实话,实验进行到这一步,没有什么神奇的,当时的生理学家都知道刺激迷走神经之后,青蛙的心脏会跳的慢了。
奥托·洛伊梦里看到的那个让他惊醒的步骤是什么呢?是下面一个步骤。第一只青蛙的心脏不是跳慢了吗?就在这时,他把第一只青蛙心脏里面的液体给转移到了第二只青蛙的心脏里面了。注意啊,这是一个非常关键的步骤。他在梦里看到的就是这一个步骤。
第一只青蛙的心脏已经跳慢了,里面的液体如果转移到第二只青蛙的心脏里面,那第二只青蛙的心脏会发生什么变化呢?大家猜一猜。给大家几个选项。是快了?还是慢了?还是跟原来一样?还是不跳了?我直接告诉大家结果啊,就是也慢了,跳的也比原来慢了。
大家注意啊,第二只青蛙的心脏上没有连着迷走神经。在没刺激迷走神经的情况下,它怎么也跳慢了呢,为什么呀?大家想一想,我们第二只青蛙的心脏做了什么处理?是不是把第一只青蛙心脏里面的液体给转移过来了,这一转移过来之后,它也跟着跳慢的。也就是说,我们压根没有刺激神经,它也跟着跳慢了。那我们怎么解释这个现象?
在此之前呢,科学界对于神经传递公认的一个说法就是电传递,也就是说神经都是靠的电信号进行传递的。但是现在我们却看到,第二只青蛙的心脏上压根没有神经,就是转移过来了第一只青蛙跳慢了时候的液体,可是它也跟着跳慢了。也就是说它肯定不是靠电来传递信号,那它靠的是什么呢?
奥托·洛伊经过了仔细的思考,认为刺激了第一只青蛙的心脏上的迷走神经之后,迷走神经肯定释放出来了一个传信儿的东西。嗯,就是这个东西随着心脏里面的液体转移到了第二个青蛙的心脏里面,然后让第二个青蛙的心脏也跳慢了。这就能解释通了。
既然是由迷走神经释放的,那我们就给它起个名字吧。那就叫“迷走神经传导素”吧!可这个传导素到底是什么呢?奥托·洛伊这一找啊,就是5年。你没听错啊,5年。他从1921年,一直找到了1926年,直到1926年的时候,他才基本确定了这个东西应该是一个碱性的物质。那是什么碱呢?是胆碱。但是胆碱作用还没有那么强。最后找来找去确定了就是乙酰化的胆碱,简称为乙酰胆碱。好了,这就是人类发现第一种神经递质的过程。
说实话啊,这件事意义真是挺大的。原来我们都以为神经传递信息靠的就是电,但是我们就解释不了有的时候都不刺激神经了,可是肌肉啊,腺体啊这些效应器怎么还有效应这件事。这回就能解释了。只要神经释放的那个传递信息的东西一直在,那效应就一直有呗。
3
最早提出神经递质设想的人——埃利奥特
讲到这儿我估计大家会想啊,做个梦就能想到发现神经递质的实验,梦想实现的也太容易了吧。那咱都做梦呗,说不定也能有个大发现是不是。但我跟大家说啊,他这个梦可不是一天两天就做出来的,这个梦啊,整整酝酿了17年。你相信吗?整整十七年,他才想到了这个实验。
1921年啊,往前再推17年,就应该是1904年。1904年的时候,奥托·洛伊在哪儿呢?他正在英国留学,对,他当时是三十出头,作为一个进修医生,在英国著名的斯塔林实验室进修,只要学过生理学的人,肯定对斯塔林是不会陌生的,斯塔林是生理学研究的殿堂级的人物,他的许多成就都写进了生理学教科书。我们以后还会单独介绍他的,很帅气的一位科学家。
但是我们现在不谈斯塔林,我们要谈的是当时在剑桥大学的一名学生——埃利奥特,注意啊,换人了,换埃利奥特了。他通过实验观察到一个现象。就是刺激动物的交感神经之后引发的反应,跟注射肾上腺素之后的反应非常非常像。当时埃利奥特就在想,是不是刺激了交感神经之后,就释放出了类似于肾上腺素那样的东西呢?要不然的话怎么解释刺激交感神经引发的反应跟注射肾上腺素这么像呢?
说实话这个想法在当时是有点儿离经叛道的。艾利奥特的老师是著名的生理学家约翰·兰格利。兰格利就不认可这种说法。他认为神经是靠电来传递信息的,所以兰格利也就不支持埃利奥特做这方面的研究。那埃利奥特自己呢,他也不重视这个想法,也没说去琢磨琢磨该怎么做实验来验证一下,后来呢,他就转到临床去了,到伦敦大学医学院当了一名内科教授,也就不从事基础医学研究了——他就这样轻易地放弃了自己的设想,真是很遗憾!
4
发现乙酰胆碱
可以说埃利奥特的想法就是关于神经递质存在的一个最早最早的启示。但是真的很遗憾啊,没有人重视这个想法,也没有人去验证,去证实这个想法。但大家不要忘了哇,艾利奥特旁边还站着一个留学生呢,这个人就是奥托·洛伊。埃利奥特那一星小小的思想火花,在奥托·洛伊的心里却掀起了轩然大波。只不过别人没有看到罢了。
奥托·洛伊就琢磨啊,刺激迷走神经,心脏就跳的慢了,那是不是迷走神经也释放了一个什么东西呢?那我该怎么证实这件事儿呢?没有办法,想不出来什么好办法。这事儿就一直放在他心里,他就一直琢磨啊,但是也始终琢磨不出来一个什么好招。
后来他就回到了奥地利,进入了格拉茨大学,做了一名老师。这一晃就是10年。到了1914年,那大家都知道啊,1914年全世界发生了什么重大事件?对,第一次世界大战啊,奥托·洛伊参军了。在军中服役的他,哪儿还有什么心思琢磨这些实验啊,保命要紧啊,这一晃又是4年。
等第一次世界大战结束之后,他回到了实验室一看,实验室已经一片狼藉了,还得进行重建,又耽搁了一段时间。转眼就到了1921年,这又回到了我们故事一开始时说的,功夫不负有心人,1921年那个神奇的夜晚,他在梦中得到了完整的实验设计,解决了这个一直困扰他的难题——为什么一次神经的刺激,会产生如此长久的抑制效应?原来,是神经递质在发挥作用。
有时候我也在想啊,这个神经递质啊,在当时那个年代,咱也看不见,也摸不着,那怎么去感知它呢?哦,这不像说你在白纸上画一个红点,你一下子就能看到,或者是外面过了一趟车,我在这儿一个劲儿地讲,你一下子就能听到,又或者说是热了凉了,你能感知得到啊。
但是神经递质,你怎样来感知到呢?奥托·洛伊在梦中得到的启示,最关键的步骤就是用第二只青蛙的心脏来感知,说到这儿,我们真应该感谢这些可怜的青蛙啊!第二只青蛙的心脏跳慢了,就证明了神经释放的物质的存在。可以说啊,他这个实验就向前那么小小的一步。但是人类的认识就向前了大大的一步,就是我们人类终于认识到了神经释放的递质,认可了神经递质的存在。
生活中的奥托·洛伊是一个什么样的人呢?大学期间,他最钟情欣赏古典音乐。他认为听古典音乐呢,可以“开阔视野,激发独立思维”。确实,有人说啊,音乐是直通人心的世界语。会欣赏音乐的人啊,一般都是非常灵活而敏捷的。终其一生,他都是一个痴迷的音乐爱好者。为了激发独立思维,大家可别忘了赶紧去欣赏古典音乐啊。
在读研究生的时候呢,奥托·洛伊又对历史特别特别的感兴趣,他甚至都想着要去做一名历史学家。哦,我们看一看,一个医学家啊,他热爱音乐,热爱历史啊,他的爱好非常的广泛啊。但是后来呢,传统的场景出现了,他的父母呢,就劝说他不要去学历史,还是学医,后来他也听从了父母的劝导,在做基础医学的研究啊,没有去做临床研究。他认为啊,搞基础医学研究更具有挑战性,事实证明也的确如此。
5
获得诺贝尔奖之后
因为发现了神经递质乙酰胆碱,1936年,奥托·洛伊获得了诺贝尔生理学和医学奖。可以说,这是他人生的辉煌时刻啊,因为他确实成就非常的高。嗯,这也是全人类啊,对他的发现的认可。
可是,我们永远不知道,明天和意外哪一个先来到。在获得诺贝尔奖之后仅仅两年,1938年,德国纳粹进军奥地利,占领了维也纳,把奥托·洛伊给逮捕了。哦,为什么呀?原因很简单,因为他是一个犹太人,大家都知道啊,就是德国纳粹对犹太人的迫害也是非常残酷的。
当时的奥托·洛伊已经65岁了,和好几百名犹太男子关在一起。大家想想,这种情况下,谁不担心自己能不能活着出去呢?可是他被抓进监狱之后,倒没担心自己的安危,最担心的就是自己手头的一项研究资料能不能保存下来,这是他做了二十多年的一项研究,是一系列的实验,已经进行到最后一部分了。
实验主要的结果就是,神经在把信息传送给大脑时分泌的一种化学物质,与从大脑传出信息时分泌的化学物质是不同的。后来他就说服了一名监狱的看守,把他最重要的这些研究成果呢,简要记录下来,以明信片的形式发给了《自然科学》杂志。他这才特别的放心,估计是琢磨着这回死了都不担心了,反正研究成果没有丢。
那后来奥托·洛伊是怎样离开监狱的呢?是哪位“贵人”来“解救”他了呢?
还有啊,他所做的蛙心灌注实验仅仅是证实了青蛙的迷走神经释放了乙酰胆碱,那哺乳动物的神经释放的也是乙酰胆碱吗?人的迷走神经被刺激后释放的也是乙酰胆碱吗?这些都是谁证实的呢?
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