方舟子
留美学者，生物化学博士smfang@yahoo.com
　　人类很早就知道，生物靠繁殖产生下一代。但是在古代，几乎所有的文化中都流传着某些生物，特别是低等的、龌龊的生物，在一定的条件下能够自发产生的说法。人们普遍相信腐烂的肉会变出苍蝇和蛆，朽木会自己长出蛀虫，汗会生出虱子，海底的烂泥会生出鱼，地里的烂泥会生出青蛙和老鼠……中国古代除了有“肉腐出虫，鱼枯生蠹”这种比较普通的说法，还有“腐草为萤”的浪漫传说，直到李时珍编写《本草纲目》时，还一本正经地把萤火虫是从腐草化生的当成事实来讲。
　　这些动物的确经常被发现从腐烂的东西中突然长出来，而它们的卵又小得难以看到，人们就会想当然地认为它们是自发产生的。不仅一般人这么认为，哲学家、博物学家也普遍相信生命能从无生命物质自发产生。中国古代学者对此只有零星的叙述，古希腊哲学家却将它作为一个学说提出来，其基本观点是，在阳光产生的热量的作用下，粘土（水和泥土的混合物）能够自发地产生生物。这些说法被亚里士多德综合了起来，构成了一个精致的体系。此前古希腊哲学家提出“自发发生说”主要是为了说明生物最初是怎么产生的，但是亚里士多德不相信宇宙有开端，他只是把自发发生作为当今生物的繁衍方式之一。
　　“自发发生说”是亚里士多德动物学体系的一个重要组成部分，他用他的自然哲学对此做出了似乎很合情合理的解释。亚里士多德认为，地球上的所有东西都是由土、水、气、火四种元素组成的，不同的元素又是由冷－热、干－湿这四种两两互相对立的原始性质按不同比例组合而成的。这些元素和原始性质在生物体各部位的混合就决定了生物的性质。当然，生物之所以是活的，是因为它们有“元气”。“元气”实际上是两种元素——气和火——的混合，因此非生命物质中也有，无处不在。为什么粘土中会自发产生生命呢？因为粘土中含有水，水中含有气，而所有的气都含有元气，一旦气和元气被包裹起来，在热的作用下，就会快速地形成生命。形成什么样的生命，则取决于四种元素和原始性质的比例。
　　这位古代最伟大的博物学家把自发发生当成了低等生物的主要产生方式。例如，他认为所有的贝壳类动物都是从泥土中自发产生的，不同的材料生出了不同的贝壳：粘土长出了牡蛎，泥沙长出了蛤蜊和扇贝，岩石的空隙长出了藤壶和帽贝等等。许多昆虫也是自发产生的：树叶上的露珠、腐烂的泥土或粪便、树干、动物的毛发、肉、排泄物等等都能生出各种各样的昆虫。这些结论显然是根据不严谨的观察得出的。
　　亚里士多德的“自发发生说”看上去似乎与基督教关于上帝创造生物的教义相矛盾，但是在基督教在西方世界占据统治地位后，却没有被当成异端。基督教神学家从其《圣经》中找到了一句“神说，水要多多滋生有生命的物”，认为这指的就是自发产生生命，从而采纳了亚里士多德的观点。从此，亚里士多德的“自发发生说”被后来的西方学者不加怀疑地普遍接受达两千年之久。直到17世纪，佛兰德斯医生和化学家范·赫尔蒙特 （1580–1644）还这么指导人们如何造出老鼠：把被汗湿透了的内衣和麦子一起放到罐中，不加盖放三七二十一天，等汗发酵了，恶臭渗透进了麦子，麦子就会变成老鼠。而如果把一种叫罗勒的植物夹在两块砖头之间，放在阳光下晒，就会生出蝎子。
　　最早想到用实验来验证 “自发发生说”的是意大利医生雷第 （1626－1697）。当然，他不可能对有关自发发生的种种千奇百怪的说法都一一去验证，所以他选择了流传最广、被所有人一致接受的一个说法：腐肉生蛆。他在1668年报告了他的实验结果。他的实验非常简单，但是却算得上是历史上第一个严格的生物实验：他甚至设了对照组。他在4个广口瓶中放进死蛇、鱼和牛肉，然后盖上盖子。作为对照，他在另4个广口瓶中一一放上同样的东西，但是让瓶口开着。他注意到苍蝇在开口的瓶子进进出出，几天后，腐烂的肉长出了蛆。但是在盖了盖子的瓶中，虽然肉也腐烂、发臭，却没有蛆。他改用纱布封住瓶口，虽然空气能进瓶子，但是苍蝇进不去，腐肉同样不会长蛆。他抓了蛆来养，发现它们最后变成了苍蝇。把死苍蝇或死蛆放进装了肉的封口瓶中，腐肉不会长蛆。但是如果放的是活的苍蝇，就会长蛆。
　　这样，雷第就证明了腐肉中的蛆不是自发产生的，而是苍蝇产的卵变来的。雷第没有再用其他的昆虫做实验，他觉得从这个腐肉生蛆的实验已可以推断其他昆虫也不会是自发发生的。不过，雷第仍然相信自发发生在某些条件下是可能的，例如，他相信植物组织中的瘿虫和动物体内的寄生虫就都是自发发生的。1700年有人发现瘿蜂在植物中产卵才生出瘿虫，而对寄生虫的生活史的发现，则是19世纪的事了。
　　不管怎样，雷第的实验极大地动摇了人们对“自发发生说”的信心。恰好在此时，丹麦人列文虎克 （1632-1723）在显微镜下发现了微生物。于是人们又想，虽然蛆之类的动物看来是不能自发产生的，微生物这种简单的生物总还是可以从非生物变来的吧？不然它们怎么这么多，到处都是？列文虎克本人倒是相信微生物也是繁殖而来的，但是其他博物学家却不相信微生物这么简单的东西能够自我繁殖。有关自发发生的争论从动物世界转移到了微生物世界。
　　1718年，法国显微镜学家约伯洛特（1645－1723）模仿雷第的方法，试图解决有关微生物能否自发发生的争端。他把干草浸液煮沸后分成两部分，一部分放在密闭的瓶中，一部分放在开口的瓶中。开口瓶中的浸液长满了微生物，密闭的瓶中则没有。为了证明密闭瓶中的干草浸液也能滋养微生物，他把封口去掉，不久里面也长出了微生物。
　　法国大博物学家布封 （1707-1788）不相信约伯洛特的实验结果。他去英国旅行时见到英国显微镜学家、天主教神甫尼达姆（1713-1781）。尼达姆也相信自发发生说，甚至相信泡在水中的麦芽能自发产生小蠕虫。在布封的鼓励下，尼达姆用肉汤做材料重复了约伯洛特的实验，却发现不管肉汤有没有煮过，瓶子是否封闭，几天后肉汤中都长出了微生物。他得出结论说，在任何物质中，都存在一种活力，能够自发长出新生命。尼达姆在1748年发表其实验结果。
　　意大利修道士斯巴兰扎尼 （1729-1799）认为尼达姆的实验方法有问题。尼达姆是先煮沸肉汤再封口，此时已有空气带着微生物跑进了瓶子中了。斯巴兰扎尼改进了实验方法，先把瓶口封好，再加热煮沸。斯巴兰扎尼比较了不同煮沸时间的结果。他在1767年报告说，煮沸时间比较短的肉汤中还能长出微生物，但是煮沸时间长达半个小时到45分钟后，只要瓶子保持密闭，肉汤中就再也不会有微生物。尼达姆反驳说，经过这么长时间的煮沸，肉汤已无法滋养生命。于是斯巴兰扎尼打断瓶颈，不久微生物就在肉汤中长出来了。
　　但是斯巴兰扎尼的实验并没有结束争论。其他人重复了斯巴兰扎尼的实验，有的得出了和他一样的结果，有的却相反，发现再怎么消毒、密封也会长出微生物来 （看来他们的消毒技术不过关）。还有的人说，要从肉汤里长出微生物来需要新鲜的空气 “刺激”，斯巴兰扎尼煮肉汤的时候，把瓶子里面的空气也给煮得失去了刺激能力，外面新鲜的空气又进不去，所以才长不出微生物来。
　　不管理论上怎么争，斯巴兰扎尼已经证明了只要恰当地消毒、密封，食物就不会腐烂变质。法国厨师阿培尔（1750-1841）受到启发，发明了罐头技术，把食物放进干净的玻璃瓶中，塞上软木塞，煮沸，之后用蜡封口，就可以长久保存。1800年拿破仑悬赏12000法郎，征求能为军队提供补给食品保藏技术。阿培尔在1810年提交了其技术，获得了奖金。