▲本文原載《知識就是力量》雜志2017年第9期

作者 尹傳紅（《科普時報》總編輯，中國科普作家協(xié)會常務(wù)副秘書長）

責(zé)編 許嘉芩 劉愈

▲在血管中的血細胞中，多數(shù)是紅細胞，還有一些白細胞和血小板

▲血管中的紅細胞（電鏡掃描）

蘭德斯泰納發(fā)現(xiàn)了血型，并通過對血型系統(tǒng)的研究，闡明了安全輸血的原理。他的科學(xué)貢獻，影響并推動了免疫學(xué)、法醫(yī)學(xué)、遺傳學(xué)、病理學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等許多學(xué)科的發(fā)展，也因此打開了成功進行器官移植的大門。 

卡爾·蘭德斯泰納生長于“音樂之都”維也納。他的父親利奧波德，一位著名的新聞記者，在他6歲時就去世了，他是由母親撫養(yǎng)成人的。

蘭德斯泰納就學(xué)讀的是醫(yī)科，但1891年他從維也納大學(xué)獲得醫(yī)學(xué)學(xué)位時，卻決定投身于科學(xué)研究，而不是做醫(yī)生治病救人。出于對化學(xué)的興趣，他先后在瑞士蘇黎世大學(xué)、德國維爾茨堡大學(xué)和慕尼黑大學(xué)接受有機化學(xué)方面的訓(xùn)練，后來又回到維也納大學(xué)，任病理解剖學(xué)系助教。在將近10年的時間里，他作為助手或親自動手參與的尸體解剖實驗，多達3639次。

1897年前后，蘭德斯泰納開始研究血清學(xué)和免疫學(xué)，探索血液和其他體液（如淚液、唾液、汗液和精液）的免疫功能，即人體在遭受病原微生物或其他異物侵襲時如何做出反應(yīng)。由于有著醫(yī)學(xué)和化學(xué)的雙重知識背景，他對血液成分和輸血反應(yīng)極感興趣，并且一直懷有一種強烈的好奇心，想要弄清楚：為什么有時候輸血會致人死亡，有時候又不會？ 

從歷史上看，英國17世紀著名的生理學(xué)家和醫(yī)生威廉·哈維，在1616年第一個準確地描述出血液是如何循環(huán)的，由此奠定了近代生理科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，也標志著新的生命科學(xué)的開始，屬發(fā)端于16世紀的科學(xué)革命的一個重要組成部分。

哈維之后，歐洲一些醫(yī)生開始嘗試動物輸血實驗。1665 年，英國牛津大學(xué)的醫(yī)學(xué)研究者理查德·羅爾公布了他在狗與狗之間輸血的案例（他做此實驗的初衷只是為了證明血液與生命的密切關(guān)系）。兩年后，羅爾用特制的管子將羊的頸動脈與人的肱動脈相連，把羊血輸給了人，據(jù)說也獲得了成功，但并沒有引起注意。同年6月15日，法國國王路易十四的御醫(yī)讓-巴蒂斯特·丹尼斯部分復(fù)制羅爾的實驗，將一只羊羔的血，直接通過靜脈輸入一個15歲男孩體內(nèi)，以此治療其長時間不退的高燒（另說是躁狂癥），輸血后孩子病情好轉(zhuǎn)。據(jù)稱，這是首次將輸血應(yīng)用于臨床，或者說，第一次人體輸血。

1818年，英國產(chǎn)科醫(yī)生詹姆斯·布蘭德爾提出，輸血應(yīng)使用同一物種的血液。1829年，布蘭德爾嘗試為那些產(chǎn)后大量出血的產(chǎn)婦輸血，救活了數(shù)位病人，這被認為是首次在人和人之間進行輸血?？墒牵髞淼亩鄶?shù)輸血實踐卻以失敗告終。19世紀末，多數(shù)歐洲國家已禁止輸血。蘭德斯泰納正是在這當(dāng)口潛心于血液研究，試圖揭開輸血反應(yīng)的秘密。 

▲圖注：羊血輸入人體內(nèi)的大膽嘗試（繪畫）

對于輸血問題的研究，德國生理學(xué)家倫納德·蘭德斯的著作最早引起了蘭德斯泰納的注意。1875年，蘭德斯將從羊羔的的血漿中分離出來的紅細胞，跟狗的血清混合，并使混合物保持在人體溫度，然后用顯微鏡觀察其融合過程。他發(fā)現(xiàn)，紅細胞會迅速凝集，在兩分鐘內(nèi)就破裂了。他假定，把動物血輸入人體，同樣會形成類似的凝塊，紅細胞破裂的情況必然也會發(fā)生。這與通常所觀察到的血液變稠、同時止住傷口流血的血液凝固現(xiàn)象，是不一樣的。

蘭德斯泰納在1900年前后也發(fā)現(xiàn)，在人類輸血過程中同樣會出現(xiàn)蘭德斯觀察到的那種反應(yīng)，但不是全部都會反應(yīng)，只有一部分輸血會發(fā)生反應(yīng)。而且，輸血反應(yīng)的患者休克時，經(jīng)常會出現(xiàn)血紅蛋白尿的狀況。這說明尿中存在游離的血紅蛋白。而此種情況發(fā)生之前會出現(xiàn)上述血液凝集的現(xiàn)象。按照早前蘭德斯的解釋：當(dāng)活體中發(fā)生這種反應(yīng)時，凝塊會破壞紅細胞，進而阻塞小血管，造成災(zāi)難。這或許就是導(dǎo)致輸血失敗的原因所在。

比利時生理學(xué)家儒勒·勃爾德在蘭德斯發(fā)現(xiàn)血液凝塊20多年后提出的一個觀點，也引起了蘭德斯泰納的思考。勃爾德證明，蘭德斯觀察到的那種凝集現(xiàn)象，實際上是一種免疫反應(yīng)。輸血者血液中的某些蛋白質(zhì)，被受血者血液中血清所含有的某類物質(zhì)識別為非自身物質(zhì)，并黏附其上，同時向免疫系統(tǒng)傳遞信號報警，令其破壞那些被標記了的“異體”蛋白質(zhì)。被破壞的“異體”蛋白質(zhì)能以白色的固體或以沉淀的形式從血清中分離出來，所以勃爾德將那種“進攻”物質(zhì)叫作沉淀素，即現(xiàn)在所說的“抗體”；而前者，一類可誘發(fā)免疫反應(yīng)的物質(zhì)，后來被稱作“抗原”。

血液反應(yīng)的研究舞臺，輪到蘭德斯泰納出場了。

1900年，蘭德斯泰納發(fā)表了一篇有關(guān)自然抗體的論文。在這篇論文的腳注中，他提到了一項重要觀測：“健康人的血清不但使動物的紅細胞凝集，而且還使來自其他個體的人類紅細胞凝集”。

1901年，蘭德斯泰納發(fā)表論文《論正常人血液的凝集》，描述了人的3種血型：A型、B型和C型（后來改稱O型），并解釋了為什么有些血型相互混合后會發(fā)生凝集反應(yīng)，而有些血型混合卻不會。在他看來，同一血型的兩個人，因紅細胞含有相同的蛋白質(zhì)（抗原），所以其血清中的沉淀素（抗體）不會與之起反應(yīng)。A型血的人和B型血的人，含有不同的抗原。正常情況下，人的血清中都含有沉淀素(抗體)，它一般只針對抗原發(fā)生免疫反應(yīng)。

這就是說，當(dāng)相互對抗的抗原、抗體相遇時，便會發(fā)生血液凝集反應(yīng)。因此，如果一個A型血的人和一個B型血的人之間進行輸血，那么，受血者血清中的沉淀素（抗體）就會攻擊攜帶“異體”蛋白質(zhì)（抗原）的供血者紅細胞，出現(xiàn)凝集現(xiàn)象。而O型血的人，其血中的紅細胞表面不含任何抗原，所以O(shè)型血的人給其他血型的人輸血很少發(fā)生凝集現(xiàn)象，被稱為“萬能供血者”。

1902年，蘭德斯泰納的學(xué)生和同事又鑒定出第四種血型——AB型。蘭德斯泰納后來與其他科學(xué)家測定：40%的人是A型血，15%的人是B型血，40%的人是O型血，5%的人是AB型血。更進一步的研究發(fā)現(xiàn)，血型具有遺傳性。在大約80%~85%的人身上，決定血型的蛋白質(zhì)不僅存在于血液中，而且還存在于唾液、精液和其他體液中。這一發(fā)現(xiàn)為破案和親子鑒定等提供了十分有益的幫助。1927~1928年，蘭德斯泰納與菲利普·萊文一起描述了稀少血型M、N及MN型；1940年，他與亞歷山大·威納一起描述了Rh血型的抗原物質(zhì)的存在。

1930年，蘭德斯泰納因發(fā)現(xiàn)血型而被授予諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。1943年6月24日，蘭德斯泰納在實驗室中突發(fā)心臟病，兩天后逝世，享年75歲。

卡爾·蘭德斯泰納（Karl Landsteiner，1868-1943），奧地利病理學(xué)家、免疫學(xué)家。1891年畢業(yè)于維也納大學(xué)，獲醫(yī)學(xué)學(xué)位。1911年任維也納大學(xué)病理解剖學(xué)教授。1922年后在美國紐約洛克菲勒醫(yī)學(xué)研究所工作。因發(fā)現(xiàn)血型而獲得1930年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。著有《血清反應(yīng)的特異性》。他還闡明了突發(fā)性血紅蛋白尿和接觸性皮炎的發(fā)病機理，確定出小兒麻痹癥的病毒起因等。