卡米洛·高尔基

卡米洛·高尔基:让神经元可见的人

1873年2月16日,在米兰郊外一家收容绝症患者的医院里,一间由厨房改建的实验室中,一位29岁的意大利医生写信告诉朋友,他发现了一种“能让盲人也能看清大脑皮层间质结构的新反应。”他并没有夸大其词。卡米洛·高尔基(Camillo Golgi)刚发明的染色法,首次让人类眼睛能够完整地观察到单个神经细胞。在一位西班牙人的手中,这项技术也将被用来证明高尔基对他所观察到的事实的理解是错误的。

帕维亚,以及停滞的职业生涯

高尔基出生于1843年7月7日,地点是布雷西亚附近的村庄科尔泰诺(Corteno),其父亚历山德罗·高尔基(Alessandro Golgi)是一位医生兼地区医疗官员。他于1860年进入帕维亚大学,并于1865年获得医学学位,在圣马泰奥医院(San Matteo Hospital)实习,曾短暂担任陆军医生和诺瓦拉(Novara)的助理外科医生,同时调查霍乱疫情。1867年,他回到切萨雷·隆布罗索(Cesare Lombroso,犯罪人类学家)门下学习,撰写了关于精神疾病成因的论文。对他影响更深远的老师是普通病理学研究所的朱利奥·比佐泽罗(Giulio Bizzozero),其组织学研究确定了高尔基的人生方向。高尔基后来娶了比佐泽罗的侄女莉娜·阿莱蒂(Lina Aletti)。

到1872年时,他已是一位成就卓著的组织病理学家,但职业前景暗淡且经济拮据。他接受了阿比亚泰格拉索(Abbiategrasso)绝症患者收容所(Pio Luogo degli Incurabili)首席医官的工作,这是一个针对慢性病人的机构,从职业发展角度看是死胡同。他将医院废弃的厨房改造成实验室。几个月内,他便做出了生物学史上最关键的发现之一。

黑色反应

这种方法简单得近乎荒谬。将组织放入重铬酸钾中硬化,然后用硝酸银处理。铬酸银沉淀形成,将细胞体、轴突和树突染成深黑色,背景呈透明的黄色。

这种方法的天才之处在于它的一项缺陷。这种反应只能对制片中一小部分且看似随机分布的细胞进行染色。如果它将所有细胞都染上色,结果将是一团无法辨认的黑色污渍;由于它只染色少数细胞,单个神经元及其所有的树突分支能够完整地凸显出来,如同在田野中衬托出的一棵孤零零的冬日树木。高尔基于1873年8月2日在《意大利医学公报》(Gazzetta Medica Italiana)上发表了这一成果,主要的论文随后于1875年至1885年间陆续发表。

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发现接踵而至。首先是对小脑、海马体、脊髓和嗅叶精细结构的清晰描述。还有舞蹈病的皮质和纹状体损伤。1878年,他发现了高尔基腱器官(感知肌肉张力的感觉感受器)和传递压力的高尔基-马佐尼小体(Golgi-Mazzoni corpuscles)。一种使用重铬酸钾和氯化汞的髓鞘染色法。小脑中的神经细胞至今仍被分为高尔基I型和II型。他于1875年回到帕维亚大学任教,1879年在锡耶纳担任了一年解剖学主席,随后回到帕维亚担任正教授,1881年接手普通病理学,并两次担任校长。

疟疾与肾脏

高尔基不仅是一位神经组织学家,他的研究广度也是人们认可其成就的原因之一。在1882年至1889年间,他致力于肾功能研究,成为第一个解剖完整肾单位并证明亨利氏环(loop of Henle)回到其起始肾小球的人。

从1885年开始,他转向疟疾研究,帮助证实了拉韦兰(Laveran)备受争议的观点:疟疾是由原生动物引起的。他将间日疟与三日疟分开,并将其与不同的寄生虫联系起来——即现在的间日疟原虫(Plasmodium vivax)和三日疟原虫(P. malariae)——并在1886年确立了发热阵发期与无性红细胞周期的一致性,这种同步现象至今仍被称为高尔基周期。他与埃托雷·马尔基亚法瓦(Ettore Marchiafava)区分了良性和恶性间日疟;到1898年,他与格拉西(Grassi)、比尼亚米(Bignami)、巴斯蒂亚内利(Bastianelli)和切利(Celli)组成的研究小组证实了按蚊是传播媒介。

1898年,他将改良的黑色反应与锇酸应用于猫头鹰小脑的浦肯野细胞(Purkinje cells),发现细胞内有一个线状网络,他将其称为“内部网状器”(apparato reticolare interno)。大多数同时代的人将其视为染色伪影而否定了它——因为当时的显微镜无法清晰解析——到20世纪30年代,这种描述在很大程度上被拒斥。大约五十年后,电子显微镜为他正名。这就是高尔基体,它存在于地球上每一本生物学教材中。

争论

圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔(Santiago Ramón y Cajal)采用了高尔基的染色法,却得出了完全相反的结论。高尔基坚持网状理论,该理论继承自格拉赫(Gerlach)1871年关于原生质网络的构想:认为大脑是由融合纤维组成的连续网络。卡哈尔则提出了神经元学说——即神经系统由相互接触但不连续的离散细胞组成。卡哈尔是对的。

1906年诺贝尔生理学或医学奖共同授予了这两位科学家,“以表彰他们在神经系统结构研究方面的贡献。”在斯德哥尔摩,卡哈尔赞扬了高尔基。高尔基没有做出回应;他的诺贝尔讲座内容仍在为网状理论辩护,将小脑皮层描述为分叉和吻合过程的网格,尽管他自己1873-1885年的论文曾将轴突连接描述为独立的。这两位科学家来时如何,走时便如何,始终未交谈。

为什么卡米洛被称为天才

高尔基的卓越之处在于其创造性的技术——即通过化学手段让自然界变得清晰可见,这是一种比解读既定事实更为独特且罕见的天赋。没有人告诉他用重铬酸钾加硝酸银会产生什么有用的结果;他当时独自工作在医院厨房里,身处一个实际上已经断绝了他学术前景的职位上。他发现的这种反应是现代神经科学所有基础研究的必要工具,随后他利用这一工具进行了一系列首次描述——小脑、海马体、脊髓、腱器官——之后又将同样的实验耐心应用于疟疾和肾脏研究,并在两方面都取得了持久的成果。

对他的反证非常清晰,因为他在本领域的核心论点上败下阵来。卡哈尔利用高尔基自己的染色法看到了高尔基无法接受的真相,而高尔基去参加诺贝尔颁奖典礼时,仍在捍卫一个并不存在的网状结构。他是那种方法论超越了自身解释能力的科学家的典型代表。这里有一种补偿性的讽刺:几乎所有人都告诉他是伪影的那种细胞器被证明是真实存在的,而且它在读者的每个细胞中都带有他的名字。他在最自信的地方错了,而在最受质疑的地方对了。从未受到质疑的是他的技术。

遗产

1900年,他被翁贝托一世(Umberto I)国王任命为参议员,获得了剑桥大学、日内瓦大学、雅典大学、克里斯蒂安尼亚大学和索邦大学的荣誉学位。一战期间,高尔基管理帕维亚博罗梅奥学院(Collegio Borromeo)的军事医院,1918年退休后在私人实验室工作至1923年。他于1926年1月21日在帕维亚去世,享年82岁,葬于该市纪念公墓的一块刻有铜质奖章的花岗岩石板下。一个月球陨石坑、一颗小行星、一种酶和一种细胞器以他的名字命名。

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