2009年10月8日星期四

科学松鼠会

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【世博会的科学传奇专题】之汽车神话(上)

Thu, 08 Oct 2009 15:00:21 +0800

by 赵致真

汽车在19世纪末期诞生的时候,轮船早就通江达海、遨游五洲;火车早就大行其道、纵横天下。然而姗姗来迟的汽车却以蓬勃的生命力席卷全世界,直至改变了工业生产结构和人类生活方式,没有哪一位先哲预见到这种奇迹和神话。汽车的成功自有道理:人作为行动缓慢的两足动物,对距离的天然恐惧感从此消失。无须受轨道和航线的约束,不必与陌路人同行,"坐进小车成一统",能在任何时候去任何地方,手中方向盘掌握着时间和空间,这种破天荒的"独立、自由、解放",正是人性最深处的呼唤。随着每个社会成员运动速度与活动半径增加,人的地平线不断拓展和延伸,汽车时代降临了。

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1851年伦敦世博会马车展

1851年伦敦世博会的交通馆里,还没有看到汽车的身影。各种工艺精良、装饰豪华的马车自成高格,怡然与火车轮船并肩比美。直到1900年代,世界大城市的风景线依然是"香车宝马,蹄轮倥偬"。有文章记述美国纽约每天清除马尸40具,马粪130万磅,"大街上如同铺着温暖的臭烘烘的棕色地毯"。不由让人恍然记起,著名物理学家皮埃尔·居里便是1906年在巴黎大街上被马车撞死的。

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卡格诺的蒸汽汽车


 

 

 

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特拉维斯科1803年制造的蒸汽汽车复制品


  

 

其实汽车很早就已经问世了。且不算达芬奇、牛顿的构想和南怀仁神父准备进贡给康熙皇帝的"汽车",1769年,法国人卡格诺就发明了第一辆蒸汽汽车,可惜上路后"一头撞在南墙上",便没有蹶而复起。"火车之父"特拉维斯科1803年制造的蒸汽汽车别具巧思,今天还被人精心复原。美国人伊万斯同样是蒸汽汽车的先驱,而斯坦利孪生兄弟为代表的商家曾一度创造了蒸汽汽车的辉煌时代。但公路上的蒸汽机终于没有像在工厂、铁路和轮船上那样大获全胜。出行前"烧开水"需要时间,锅炉在颠簸的"旱地"上难以稳定,添煤加柴和冷凝散热有诸多不便,也许正是先天的缺陷让蒸汽汽车成为"优胜劣汰"中失败的"物种"。至于电动"汽车"的兴衰也是一段令人扼腕的历史,尽管这种以蓄电池为动力车辆清洁、安静、便捷,但由于充电� �难,行之不远,最后也只能黯然退出公路舞台。直到20世纪之初,"希望的原野"仍在等候自己的主宰。

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奥拓内燃机

 

1867年巴黎世博会上,德国工程师奥拓的"内燃机"完全淹没在铺天盖地的展品中。多亏一位评委慧眼能识,发现这台0.5马力的2冲程直立式汽油发动机具有惊人的热效率,奥拓发动机最终获得了世博会金奖。由于蒸汽机的燃料在汽缸外的锅炉里燃烧,被称为"外燃机",而奥拓发动机的燃料却在气缸内燃烧,因此叫"内燃机",正是这种"内外有别",导致发动机的热效率从10%一举提高到25%。其实大炮可以看做最早的"内燃机",人们也确实设想过用火药充当发动机燃料,但爆炸力强、持续性差、残留物多等难题无法解决。德国工程师勒努瓦1860年发明了以煤气为燃料,用感应线圈点火的内燃机,但气体的贮存很难确保发动机消耗。奥拓的贡献在于通过化油器让汽油成为液态燃料。1876年费城世博会上奥拓发动机再度展出时,已经完善为"进气, ��缩,燃烧,排放"4个冲程,人称"奥拓循环"。这是工业发展史上具有分水岭意义的进步。此后10年间,奥拓发动机销售3万多台,又创造了"层化喷油"等技术,1878年巴黎世博会上再度荣获金奖。但由于噪声和振动较大,早期更多用于工厂和轮船。1886年,处在事业顶峰的奥拓在一场专利权官司中败诉,德国法庭宣布撤销奥拓专利。个中原因除了欧洲专利法的漏洞和混乱,也和德国政府希望加快先进技术推广不无关系,"奥拓循环"从此成了全社会的公共财富。不过奥拓和勒努瓦共同创建的公司仍然蒸蒸日上,一直发展为当今著名的克洛克纳-洪堡道依茨公司。

 

 

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1889年巴黎世博会展出的戴姆勒汽车

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1889年巴黎世博会展出的本茨汽车

 

 

德国工程师戴姆勒和本茨被公认为世界汽车业的鼻祖和元勋。这两个斯图加特的天才相距仅仅60英里却从未谋面,但都及时抓住了奥拓专利解禁的机遇。戴姆勒醉心于制造体积小、重量轻、功率大的发动机,他的座右铭是"若非最好便一无是处"。本茨生于火车司机家庭,2岁上父亲因铁路事故去世,"让火车摆脱铁轨的束缚自由奔驰"成了本茨儿时的梦想。1886年是"汽车王国"的"元年",戴姆勒和本茨各自制造了第一辆汽车。1889年巴黎世博会上,这对襁褓中的"兄弟"双双亮相,戴姆勒的四轮汽车基本是现成的马车安上最新的汽油发动机。本茨则另起炉灶,整体设计了三轮汽车。在高高耸立的埃菲尔铁塔下,来自五大洲的2000万观众看到了未来的"马路天使"。1900年戴姆勒逝世,公司答应以经销商耶利内克的女儿梅赛德斯的名字作为汽车商 ��。而本茨公司已经是世界最大的汽车制造商,1900年产量超过600台。1926年,戴姆勒公司和本茨公司这两个竞争30年的老对手正式合并,银光闪烁的"三棱星"成为知名度"仅次于耶稣十字架"的全球性标志。

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1886年戴姆勒和儿子驾车旅行

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1895年本茨和家人驾车旅行

法国对汽车的兴趣与热情是首屈一指的。标致、雷诺、潘哈德等老牌公司纷纷将主打产品从自行车转为汽车。1894年,法国著名的"微小杂志"举行了世界第一次汽车比赛,从巴黎到鲁昂126公里,共有102辆汽车参赛,其中15辆到达终点。1895年举行巴黎到波尔多往返1200公里速度赛,同年成立了法国汽车俱乐部。或许汽车急于初试啼声,或许人们希望摸清汽车的潜力并改进设计和制造,以巴黎为中心,远征阿姆斯特丹、柏林、维也纳、马德里的跨国比赛连年不断。1907年北京到巴黎的洲际比赛行程15000公里,历时26天;1908年跨越白令海峡高寒地区的纽约至巴黎汽车拉力赛35000公里,历时169天。这些百年前的"老爷车"大赛是今天"一级方程式"的源头。

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1907年北京至巴黎汽车赛经过德胜门

 

 

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1908年纽约至巴黎汽车赛,托马斯·福莱尔获冠军


  

 

汽车轮胎制造也成为一荣俱荣的产业。1900巴黎世博会前夕,法国米其林轮胎公司精明预见到将会有大量汽车从欧洲各地开往巴黎,于是提前编写了"米其林指南"发放给"驾车一族",除了准确的旅行地图,还根据第一手调查资料,详尽标记了路途上旅馆、饭店的位置和"星级"。这本"小红书"风靡了巴黎世博会,此后米其林轮胎公司每年都例行出版一本最新"指南",历经109年从未间断。今天全世界的宾馆都采用"星级"评价体系,其源盖出于"米其林指南"。

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1900年《米其林指南》

探究英国汽车工业严重落后的原因,荒唐的"红旗法令"难辞其咎。为了确保行人安全、防止马匹惊吓、避免道路损坏,英国1865年颁布一道法令,规定公路机动车的速度在农村不得超过每小时6公里,在城镇不得超过每小时3公里,并且必须派人手持红旗,在行驶前方55米开外对行人和马匹进行预警。这一法规无异于宣判了汽车的死刑。直到1896年,在公众和制造商的压力下,英国政府终于发出"解放令",将汽车的法定速度提高到每小时22公里,并且取消了手持小红旗在车前奔跑的滑稽角色。为庆祝这一胜利,英国汽车业先驱劳森当年组织了伦敦到布赖顿的汽车赛。33名车手从海德公园出发前烧毁了一面象征"恶法"的小红旗。伦敦-布赖顿汽车赛成为最有特色的古老赛事延续至今,但英国汽车业被耽误的时间却难以追回。有经济学家说,"红旗� 令"把大不列颠从世界工厂变成了"二流铁匠铺"。

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英国讥讽"红旗令"的漫画


 

 

1893年芝加哥世博会影响了整整一代美国人。时年30岁的福特搭乘西去的火车,专程到芝加哥世博会开阔眼界。父亲早年参观1876年费城世博会回来后,滔滔不绝讲述着所见到的各种机器,让少年福特心旌摇曳。此时的福特已经是爱迪生电气公司工程师,并致力于研究汽车发动机。在密歇根湖畔眼花缭乱的展馆中,福特看见一辆孤零零的四轮汽车蜷曲在角落里,官方的展品清单上甚至找不到它的名字,这就是汽车泰斗戴姆勒的"经典之作"。更没人知道戴姆勒也来到了芝加哥世博会,正度过第二次婚姻的蜜月。"众里寻他千百度",福特从里到外贪婪研究了戴姆勒汽车的每个细节,急匆匆赶回底特律家中的小作坊。1896年春天,福特在自家后院制成了第一辆实验汽车。

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1893年福特在自家后院制造的第一辆汽车


  

 

当140辆五花八门的汽车从波士顿、费城、芝加哥等地风尘仆仆赶来参加1904年圣路易斯世博会,规模宏大的交通馆里开始有了"汽车家族"的一席之地。但那时的汽车对美国还谈不上任何经济价值和社会意义。1906年米兰世博会上第一次设置了汽车专馆,标志着汽车开始"自立门户"。而汽车地位的空前提升,是在1909年西雅图举办的阿拉斯加太平洋世博会上。塔夫特总统从白宫按下"金键钮"启动世博会,这一信号同时启动了时代广场的发令枪,纽约至西雅图汽车赛成为世博会开幕式的一部分。这次斜穿美国大陆的比赛只有5辆汽车参加,福特公司的T型车夺取冠军并赢得2万美元奖金。

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1909年西雅图世博会,福特T型车获纽约-西雅图汽车比赛冠军


  

 

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【世博会的科学传奇专题】之汽车神话(下)

Thu, 08 Oct 2009 14:01:38 +0800

by 赵致真

历史上还从来没有一种产品如此大规模改变人类的生活。福特的T型车让全世界汽车行业重新定位,并将美国变成了"车轮上的国家"。福特公司1903年成立后,经历了为期6年的艰苦诉讼,打败了从不生产汽车却向所有生产商提成的赛尔登。在创业道路上,福特公司依照字母顺序尝试了从A到S的各种车型设计,最后锤炼出名满天下的T型车。作为农民的儿子,福特认为汽车不应该是大亨富豪炫耀身份的象征和纨绔子弟寻欢作乐的玩具。"我要推出一款最普及的车型,对家庭不算小,对个人不算大,用最强固的材料,最简洁的设计,最优秀的工人来制造。让工薪阶层都买得起,和家人共享上帝赐予的广阔天地。"这就是T型车诞生的朴素理念。

T型汽车4缸20马力,三个档位的行星齿轮系统用钒钢制造,时速可达70多公里,耗油量远低于其他车种,并能以煤油、酒精充当燃料。为适应农村泥泞道路,不仅安装了良好的避震系统,而且设计了较高的底盘,还能卸下后轮充当各种农机的动力。T型车"一身美德",价格却远远低于其他车种,难怪长年不做广告。从1909年投产到1927年下线,T型车共生产1500多万辆,曾经占全球汽车总量56.6%,创造了单一车型产量的世界最高纪录。福特调侃说"别想超过T型车,因为前面准定还有一辆"。

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福特和他的T型车


  

 

福特流水线的影响远远超过了汽车制造本身。以连杆总成为例,"传统模式"下需要9小时进行装配,秒表测试发现,其中4个多小时花在工人到处走动上。1914年,福特在新落成的海兰公园厂房建成了第一条生产流水线。"让零件向人走来,而不是人向零件走去",工人只用站在传送皮带旁的固定位置上"守株待兔",不假思索重复一个最简单的动作。所有多余环节和无效劳动被压缩了,生产效率以10位数提高,汽车价格翻跟头下降。由于流水线上千余种操作多半不需要特殊技术和体力,连残疾人和盲人也获得了就业机会。而真正让福特的名字家喻户晓是在1914年1月5日,福特公司爆出大新闻,将工人日工资提高为5美元,比其他工厂高出一倍。此后又增加到6美元和7美元。农民和海外移民闻讯后蜂拥而至。福特的决策是深谋远虑的,让造车的人能� 4个月工资买到一辆车,高效率生产离不开高消费人群。

 

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福特T型车生产线

 

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福特T型车生产线


  

1915年旧金山世博会上,福特夫妇和爱迪生相约来到交通馆,T型汽车的生产流水线每天下午演示3小时,每10分钟组装一部整车并现场销售,世博会期间共生产4400辆。福特流水线对元件和程序的标准化,对技术分工的精确化,彻底改变了全社会的生产组织理念。历史学家也许对福特毁誉参半,有人批评生产流水线让工人沦为机器的奴隶和附庸,并使底特律变成了"八指城"。还有福特家长式的专断独裁和农民式的因循守旧;指使暴徒殴打工会人员的"天桥之战";空想主义的欧洲"反战之旅";在苏联享有的崇高荣誉和声望……这位人格复杂、学历阙如的"汽车大王"也许永远值得研究。但他对世界的深刻影响却在工业界无人企及。

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福特和爱迪生1915年旧金山世博会上


  

 

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1915年旧金山世博会福特T型车下线


  

 

[世博会的科学传奇——汽车神话(之四)]

在发动机进步的历史上,一个名叫狄赛尔的人是厥功甚伟的。1900年巴黎世博会期间,这位深谙热力学的德国工程师展出了一台全新的内燃机,不以汽油为燃料,而使用从花生中提炼的"柴油";不用感应线圈点火,而让混合油汽在高压下升温到着火点自行燃烧,这便是"狄赛尔发动机"。狄赛尔的一大初衷是希望通过规模化种植油料作物取代石油。但由于从石油中提炼柴油成本更低,因此"生物柴油"并未得到发展。早期柴油机成功用于火车、轮船和大载荷卡车上,使煤炭退出了交通领域。随着技术的不断改进,柴油机渐渐摘掉了噪声和污染的帽子。近年欧洲生产的汽车60%为柴油车,节省燃料费用达40%,"生物柴油"的研究也再次提上了日程。

20世纪初期是汽车技术迅速走向成熟的时代。1912年,通用公司的凯迪拉克汽车首先安装电动马达,告别了危险而费力的摇把,让老人和妇女都成为汽车的消费者。杜森堡公司发明的液压四轮刹车、皮尔斯·阿洛汽车首创的方向盘助力装置、梅赛德斯-本茨公司研制的独立前悬架系统,都让汽车驾驶更加安全和舒适。

1933年至1934年芝加哥世博会适逢美国经济大萧条,多亏新兴的汽车工业挺身而出,成为世博会的重头戏和顶梁柱。底特律"三巨头"各自设立了规模宏大的展馆。通用公司的雪弗莱流水线上,200名身穿白色制服的工人演示着汽车装配的全过程,200英尺的阳台可容纳1000多人观摩。现场买车者能根据自己的喜好选择零件并担任"总监制",跟踪生产的每个环节直到最后开走。8岁女孩桃乐茜的参观券幸运中签,奖品便是生产线上的第一辆汽车。福特公司圆形展馆内,20英尺直径的巨大地球仪静静转动,标记了全世界的分厂和营销点。新款V8汽车尽领风骚,福特本人13次来到世博会和公众见面;克莱斯勒公司展馆里汽锤轰鸣,把出炉的钢坯锻造成车轴。安全玻璃生产的流程也搬进了展馆,并邀请参观者用棒球投掷汽车风挡测试强度。风洞试验显示着不同 ��型汽车的风阻。展馆外250英尺的环形车道上,红极一时的赛车手欧德菲尔德和他的"魔鬼车队"每天6次驾驶着克莱斯勒、普利茅斯、迪索托、道奇等新款车进行特技表演,公众可以坐在车上体验刺激。车手有时故意把车开翻以证明全钢车身的安然无恙。纳什公司则修建了一座80英尺高的玻璃塔楼,停放的16辆新车循环升降招徕观众。还有派卡德公司的镶金车、通用公司的16缸大排量凯迪拉克车,菲尔斯通公司展出了轮胎生产线。世博会历史上第一次,汽车成为最热议的中心话题。

 

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1933年芝加哥世博会通用公司雪福来生产线


  

 

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1933年芝加哥世博会克莱斯勒汽车馆赛车道


  

 

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著名赛车手欧德费尔德在1933年芝加哥世博会上


  

 

 

 

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1933年芝加哥世博会纳什公司展馆

如果说早年法国汽车的领先地位有赖于拿破仑时代修筑的公路,美国汽车的发展离不开全民自行车运动对公路的改善,1939年纽约世博会的最深远影响之一,便是汽车对道路的呼唤。通用汽车公司的"未来世界"展馆每天有近3万人冒着酷暑排队参观,著名设计师基迪斯在3300平方米展区营造了20年后的美国社会缩影。坦荡的高速公路支脉纵横,层叠的立体交通井然有序,5万辆模型汽车如鱼得水,在现代化城市乡村间川流不息。这是对美国公路发展最生动形象的建言献策。也是对未来决策最深入人心的舆论导向。20年后美国真的建成了最发达的州际高速公路网,应该记得1939年纽约世博会的先见之明和启蒙之功。

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1939年纽约世博会通用馆"未来世界"的高速公路

 

 

第二次世界大战中,无论"底特律三巨头"还是梅赛德斯-本茨公司都变成了不折不扣的兵工厂。除了军用吉普外还制造坦克、飞机和舰艇。汽车工业的生产潜力和科技含量可见一斑。法国雷诺公司则因德军占领期间为纳粹效劳而获罪。战争结束后,汽车成了欧、美各国恢复经济的支柱产业。新的全球格局下,汽车世界经历着新的消长、重组和洗牌。

1964年纽约世博会是美国汽车的巅峰时期。底特律三巨头仍然充当着世博会的顶梁柱。克莱斯勒馆展出了一辆空前绝后的超大汽车,长80英尺,宽50英尺,仅轮胎就有两层楼高,坐在6英尺的驾驶席上伸手够不着方向盘。人们在这辆超巨型汽车的"胯下"熙来攘往,俯仰流连,"以大为美"的社会心理展露无遗。大排量、高油耗、强动力一直是美国汽车文化的主流价值。而废墟中站起来的欧洲人却没有如此铺张奢华的心情和普遍肥硕的体态,因此宁可选择小巧节能的车型。1972年2月17日,德国大众甲壳虫汽车累计产量超过福特T型车。1973年中东石油危机爆发,世界经济为之低迷,汽车市场中的"油老虎"更成为顾客的弃儿和经销商的厌物。

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1964年纽约世博会克莱斯勒巨型汽车

 

 

日本爱知县的丰田市1960年便与美国底特律结为姐妹城市。丰田公司当年的生产效率比底特律相差8倍,但勃勃雄心"不让乃姐",从最低起点向国际汽车市场长驱大进。丰田首创的"及时生产"体系和"无库存"管理甚至可以同福特当年的"流水线"相媲美。让前一道工序只生产后一道工序需要的东西,"物流"在时间空间上环环相扣,没有分门别类的零件在仓库堆放。这种科学理念加上坚韧意志和团队精神,形成了丰田的核心竞争力。1988年,丰田公司在美国肯塔基设立分厂,随后本田公司在美国俄亥俄设厂。到了1993年,美国阿拉巴马州以最优惠条件"招商引资",请梅赛德斯-本茨公司到塔斯卡卢萨安家落户。一轮巨大的三叉星标志从此在阿拉巴马上空缓缓旋转。本田、丰田、现代公司接踵而来,如今阿拉巴马州已经成为"外商"云集的汽� 工业中心,人称"南方底特律"。三十年河东,三十年河西,美国汽车雄霸世界的局面已经随风而逝。

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梅赛德斯-本茨公司在美国阿拉巴马设厂

 

 

从1970年大阪世博会直到2000汉诺威世博会、2005年爱知世博会,汽车的变化日新月异。自动挡已经赢得市场青睐,安全气囊和防抱死装置成为标准配置,智能化操作几乎无处不在,混合动力车利用减速的动能为蓄电池充电。2010年上海世博会将有1000辆尾气"零排放"的新能源汽车投入服务,中国上汽集团和美国通用公司联合建造的"奠基未来"馆占地6000平方米,迎迓全世界灿若群星的汽车品牌向7000万观众一展风采。

汽车行业正进入全球经济的"春秋战国"时代,又一轮合纵连横和逐鹿问鼎正在上演。从历史的后视镜中,回望百年间峥嵘的岁月和崔嵬的人物,也许能把未来的方向盘更好握在手中。

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抢稿小红猪

Thu, 08 Oct 2009 08:23:00 +0800

RedPig-shadow小红猪翻译小分队新一期:用体内的寄生虫治病,你的医生是不是疯了?

请看《谨遵医嘱?》(友情提示:有"美图",在吃早饭者慎入。)

(规则看),请到以下英文全文抢稿贴后留言抢稿

牙齿在进化中退化?《牙没了,基因在

为嘛,信息共享有障碍。《为何群体信息共享总不奏效

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[小红猪]谨遵医嘱?

Thu, 08 Oct 2009 08:18:00 +0800

译1

原文在此 译者:阿塔

寄生虫通常都是麻烦事,但如果你有过敏症,或许就要另当别论。请听Matt Kaplan报道的这种前所未有的新疗法

钩虫、鞭虫、蛲虫、吸虫:仅仅提到这些危及人类的寄生虫就足以让我们中的大多数不寒而栗。但John Turton可是个例外。他于20世纪70年代中期在英国医学研究理事会位于萨里郡的实验室工作,期间故意使自己染上钩虫病用以缓解他的慢性花粉热。他成功了。在他体内有寄生虫的两年间,过敏症从没来干扰过他,除虫后即旧病复发。(柳叶刀,308期,686页

Turton进行他残酷实验的时候正值一个新发现被提出:生活在寄生虫感染蔓延地区的人们很少患有过敏症。尽管如此,(对实验)他应该还是慎重考虑过的。在1913年,纽约哥伦比亚大学的W. Herrick博士注意到寄生虫与过敏症之间与这个新发现相左的联系。负责解剖肠内蛔虫的实验人员大多手指肿胀、易产生压痛感,而继续暴露在这样的环境中会有严重的过敏反应,尤其是哮喘。

从20世纪70年代开始,研究者们试图搞懂这些相冲突的发现,以便利用寄生虫来达到无副作用地消除过敏症的目的。他们知道自己在玩儿火—毕竟寄生虫能引起一些相当可怕的疾病,而且它们带来的痛苦遍布全球。然而随着寄生虫作用于人体的效果日渐明显,它们在治疗方面的潜力似乎也终于开始发挥出来。

有少数的实验者乐于像Turton一样故意冒险使自己感染,这并不意外。但大多数研究还是针对各个国家内已经被寄生虫感染的人群。研究方向针对三个最普遍的过敏症状:哮喘、湿疹和花粉热。研究成果一直有点含混不清,但现在研究者们已经开始理解其中原因了。

比如,在台湾开展的一项研究表明:体内有线虫(线虫是世界上最普遍的肠内寄生虫之一)的人比一般人群感染花粉热的可能性更小,(过敏症临床实验32期,1029页)。但来自厄瓜多尔的研究却告诉我们一个不同的结果。研究者注意到花粉热在城里的孩子中要比在农村孩子中更普遍,所以他们着手研究了蛔虫的感染程度与过敏症之间的联系。而两组孩子的寄生虫感染程度是相同的,所以他们断定应该有其他因素影响花粉热的流行,(过敏症临床实验,34期,845页)。

而在湿疹方面的发现同样难以解释。例如,一项在乌干达开展的研究发现,在孕期感染寄生虫的母亲所产下的婴儿不易患湿疹(美国医学会杂志,294期,2032页)。但是同期在埃塞俄比亚的另一项研究发现,感染了鞭虫(寄生于大肠)的儿童比没有感染的儿童更易患湿疹。

钩虫对抗哮喘的潜力可能与它在肺部的迁移阶段有关

至于哮喘,在20世纪70年代人们确定了Herrick的发现,即仅仅接触蛔虫便可以引起哮喘。但钩虫却使一些埃塞俄比亚人哮喘的症状有所缓解(The Lancet, vol 358, p 1493),巴西的哮喘患者同样受益于曼氏裂体吸虫,而这种变形虫是损害内脏的血吸虫病的病原。

我们怎么看待这些事实?过敏症与寄生虫之间关键性的联系是人体免疫系统。过敏症是由过度活跃的免疫反应所引起的,而寄生虫为了生存则致力于削弱人体免疫反应;毕竟,千年来他们已经进化得与人体紧密相连。

对于没有过敏症的人,侵入人体的外来物质引起细胞因子的释放,吹响警报,引起其他的免疫细胞关注。就在免疫细胞共同抵抗外敌的时候,另一类分子被释放出来,预防人体免疫反应过度。保证免疫反应在掌控之中的一个关键因子是白细胞介素-10,它抑制了某些细胞因子的扩散。过敏症患者的白细胞介素-10的含量较正常人群偏低,因此其机体的免疫反应常常失去控制。相反,感染了寄生虫的人的白细胞介素-10含量高于平均值,对吸血虫患者的研究也表明最起码部分原因在于,寄生虫向寄主体内释放了某些化学物质,而这些物质则刺激了宿主体内白细胞介素-10的生成。

如此说来,让人迷惑的并不是肠虫寄生可以消减花粉热和其他过敏症,而是某些时候它为什么不能起到如此效果。很明显,不同的寄生虫与免疫系统产生不同的影响。"人们通常认为寄生虫们会对身体产生同样的效果,这个看法可能是错的,"英国诺丁汉大学的Carsten Flohr在他针对这项课题最近发表的文章中说到(过敏症临床试验,39期,20页)。至于对免疫反应产生两种效果的机制究竟是什么,还不得而知。

一种可能的解释是寄生虫的寿命。短生寄生虫,例如蛲虫,比起长生寄生虫的钩虫来说,不太可能有机会对人的免疫系统进行改造,因此也就不像后者那样能对免疫反应产生抑制作用。寄生虫引起的长期感染很难持续,除非他们与寄主的免疫系统达成平衡。

另外,由于寄生部位的不同,各类寄生虫对免疫系统的影响各有不同。Flohr举例解释说,鞭虫被食入后停留在肠中,也就躲开了强烈的免疫反应;而血吸虫在皮肤中穿过时会遭遇免疫反应,这里被细胞因子严密监控,因此免疫反应非常活跃。钩虫幼虫同样穿过皮肤,通过血液进入肺,在肺里穿过薄壁血管。接着启程从肺到气管,就等着被咳出然后被咽下肚去,最终到达小肠,并在那里发育为成虫。"钩虫感染对哮喘潜在的保护作用也许与它们在肺中的迁移阶段有关," Flohr说。

钩虫感染对哮喘的潜在保护作用可能与它们在肺中的迁移阶段有关。

正是这种特异性使得寄生虫成为了一种诱人的过敏症的潜在药物。"寄生虫的好处在于它们进入身体,帮你与免疫系统发生作用。人们已经开发出非常棒的技术,让寄生虫去需要它的地方,削弱那里的免疫反应," 德国勃林格殷格翰制药公司的免疫学者Klaus Erb说。

人们越来越了解究竟何种寄生虫能最有效的缓解过敏症状,因此一些研究人员对寄生虫疗法的未来充满信心。这一定程度上是因为过敏症是一个日益增长的大问题,尤其是在发达国家,儿童患病率达1/5;另一个原因是迄今为止还没有什么疗法能够解决免疫系统过度反应这一根本性问题。现有的选择是抗组胺药片,这种药物只有不断服用才会有效;或者你可以选择痛苦而耗时的注射疗程,该疗法的原理是使你对引起免疫系统过度反应的物质变得不敏感。

每克粪便中虫卵的含量至少达到50个的时候,效果才会显现。

为了让肠虫治疗法更进一步,诺丁汉大学的研究者们正在试验治疗哮喘的钩虫使用量。首先他们为健康的人接种虫子,发现10条幼虫的剂量即可以保证充足感染,对免疫系统产生抑制的效果。埃塞俄比亚的学者们指出在被感染者每克粪便中虫卵的含量至少达到50个的时候,效果才会显现。副作用包括发痒、肠内有时略有不适,但仅仅是轻微的。之后研究者们招募过敏症患者测试钩虫疗法的效力。"我们知道幼虫会通过气管迁徙,在这段时间我们监视呼吸道的反应,来确定迁移是否会使呼吸道疾病更严重。"诺丁汉团队的一员,Johanna Feary说道。最近,他们开展了一项针对34名哮喘患者,为期16周的含安慰剂对照的实验。

这些突破性研究成果即将发表。但即便这种疗法被证明非常有效,也很难说服人们相信寄生虫疗法。许多医生排斥这种方法。"这些东西令人作呕。人们绝不会同意让自己感染它们的,"洛杉矶加利福尼亚大学的临床免疫学者Asif Rafi说。"除非逼不得已,否则你绝对不想用这种方法治疗病人。" Erb补充道。

除了令人反感,还有另外的问题:寄生虫最终会使人们易于染上其他疾病。Rafi说,如果觉得虫子的作用仅仅是削弱免疫反应,那就把问题想得太简单了。它们的效果是改变免疫系统参与的反应类型。对抗寄生虫、细菌和病毒时,免疫系统必须平衡它所释放出的分子的,包括引起免疫警报、使炎症加剧的分子,以及能平息免疫应答,并降低炎症、修补组织的分子。寄生虫尤其擅长将这种平衡调节至抑制发炎的状态,而正是这种控制炎症的能力可以让它们在人体中存活好些年。这对它们有利,却会让寄主面对其他传染性疾病更加脆弱。

"寄生虫疗法肯定存在不足,"诺丁汉团队的David Pritchard承认。"我们面对的艰巨任务是找到疾病的缓解和寄生虫增殖之间的平衡。"

不管怎样,也许有其它方法来发掘寄生虫的治疗能力。"比起使用虫子本身,我们真正需要的是找出这些虫子制造的有用化合物。"Rafi说。

这正是英国格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学William Harnett和他的同事们在做的。他们已经用一种感染啮齿动物的线虫Acanthocheilonema viteae所制造的复杂蛋白质ES-62,显著减轻了实验鼠的过敏症状。有趣的是ES-62可以同时影响免疫系统的诸多方面。在诱导抗炎类细胞因子–例如白细胞介素-10生成的同时,这种蛋白还能抑制激发炎症的细胞因子的分泌和淋巴细胞的增殖(免疫系统的白细胞),并阻碍肥大细胞的活化,而肥大细胞正是促进炎症的关键物质。Harnett和他的团队目前正试图制造另一种作用类似ES-62的小型药用分子。

用"寄生虫精华"治疗过敏症,这也许是个野心不小的目标,但是ES-62的研究或许正是这一方向的开始。诺丁汉大学的寄生虫专家Jan Bradley指出寄生虫的作用远不止只是影响过敏反应。例如,伦敦帝国理工学院的Murray Selkirk发现使动物感染寄生虫则有助于对抗流行感冒引起的肺炎。"当我们开始考虑不同种类寄生虫相互作用、寄生虫与某些病毒相互作用的时候,事情就开始变得更加庞大和复杂了。" Bradley说。

谁更适合寄生虫疗法?

某些寄生虫比其他的更能抑制过敏。同样,某些人比其他人接受虫疗法疗效更好。研究者们猜测患者的年龄、饮食习惯和被感染的环境造成了这种差异。例如在发展中国家的农村,低龄儿童经常重复感染。"这把视线引向了宿主的免疫力,这也许是例如钩虫类的寄生虫可以在同一个宿主体内存活多年,但通常只引发轻微症状的原因,"英国诺丁汉大学的Carsten Flohr说。在这种情况下,寄生虫更倾向于帮助缓解过敏症。但若人们在较年长时感染,寄生虫事实上可以导致过敏。

影响不同个体的寄生虫与过敏症之间联系的另一个因素似乎是基因。"我们知道遗传因素影响着人们是否能同时承受过敏症和寄生虫,"爱尔兰都柏林的圣三一大学的免疫学者Padraic Fallon说。"人们对二者的易感度都受遗传控制。"易患过敏症的人很可能天生对寄生虫入侵有着更强的攻击性响应。如果某些地区的寄生虫感染很常见,那这样高活性的免疫系统应该就会在自然选择中被保留下来。而到了当今这个寄生虫感染罕见的高度发达的世界里, 这些个体就会更易患过敏症。同样,他们也更可能对寄生虫疗法产生响应。


寄生虫/ Parasites

蛔虫/Ascaris

蛔虫

  • 有效对抗:湿疹?
  • 传染途径:受蛔虫卵污染的食物(排泄物 – 消化道传播)
  • 相关疾病/症状:常常没有症状,但会引起贫血。体内虫量更高会引发肠胃病症
  • 寄生部位:小肠
  • 感染持续时间:1-2年

钩虫/Hookworm

钩虫

  • 有效对抗:哮喘?
  • 传染途径:通常经小腿皮肤钻入
  • 相关疾病/症状:常常没有症状,但会引起贫血。体内虫量更高会引发肠胃症状
  • 寄生部位:小肠
  • 感染持续时间:4-6年

血吸虫/Schistosome

血吸虫

  • 有效对抗:哮喘?
  • 传染途径:皮肤钻入,通常通过被污染的水进行传播
  • 相关疾病/症状:疲惫、发烧、腹痛、腹泻和内脏受损
  • 寄生部位:肝脏、膀胱、肾、输尿管
  • 感染持续时间:4-6年

线虫/Filarial nematodes(合成ES-62

线虫

  • 有效对抗:未知
  • 传染途径:蚊虫叮咬
  • 相关疾病/症状:有时无临床症状。最坏情况会引起象皮肿,这是由淋巴系统堵塞所引起的严重腿部肿胀
  • 寄生部位:皮肤(成虫)
  • 感染持续时间:未知

作者 Matt Kaplan,居于加州和英国

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