安东尼·范·列文虎克(1632年10月24日—1723年8月26日)是荷兰商人和显微镜研究者,他对微生物的研究推动了微生物学的建立。他使用自己制作的小型单透镜仪器,以前所未有的细致程度描述了细菌、微小的水生生物和动物组织。他常被称为“微生物学之父”,通过与伦敦英国皇家学会的大量通信传播自己的发现,并于1680年当选为该学会会士。(catalogues.royalsociety.org)
生平与科学背景
列文虎克生于荷兰共和国的代尔夫特,也在此去世。他曾在阿姆斯特丹工作,1654年在代尔夫特开设布店,此后还担任过市政职务。他的科学知识主要靠自学获得,研究也在大学体系之外开展。随着显微研究日益深入和广泛,他并未立即放弃商业经营与市政工作,而是继续兼顾这些事务。(en.wikipedia.org)
他的工作属于科学革命时期更广泛的科学文化的一部分;在这一时期,仪器和观察不断拓展人们对自然界的认识。他并不是显微镜的发明者:在他之前,已有研究者发表了显微观察成果,其中尤以罗伯特·胡克为代表。胡克的《显微图谱》于1665年出版,为研究肉眼不可见的结构提供了重要先例。列文虎克的成就则在于其仪器的性能、标本的制备,以及对此前尚未有人描述过的生命形态的持续探索。(royalsociety.org)
仪器与观察方法
列文虎克典型的显微镜由夹在金属片之间的一枚微小玻璃透镜构成。标本放置在针尖上,通过螺丝调节位置。与使用多个透镜的复合显微镜不同,这种装置只依靠一枚高倍率透镜,使用时需将其贴近眼睛。它的机械结构虽然简单,却对透镜制造、定位和照明提出了很高的要求。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
现存于乌得勒支的一台仪器,放大倍数约为266倍,实测分辨率约为1.35微米。这样的性能解释了列文虎克为何能分辨出许多同时代仪器无法清晰呈现的生物和结构。他对光学的贡献主要体现在实践层面:精心制作的透镜与受到严格控制的孔径,使他的观察工具具有非同寻常的效能。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
他的研究方法还包括反复开展实验,而非仅凭偶然的一瞥。他检查不同来源的水,持续追踪其中的变化,并比较含有不同成分的浸液。他记录日期和条件,清洗容器,并考虑样品中的生物是否可能从外部进入。在测量时,他将显微镜下的物体与沙粒等熟悉的参照物进行比较,估算它们的相对大小与数量。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
微观生命的发现
1674年9月,列文虎克报告说,他在附近一座湖泊的水中发现了会运动的生物。他的描述包括呈螺旋状排列的绿色物质——如今已被认定为水绵属(Spirogyra)藻类——以及大量会运动的微小生物。这些观察将生物学的研究范围从肉眼可见的小动物,拓展到此前未曾料想到的丰富多样的微观生命。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
在1676年10月9日的信中,他描述了几种水样和香料浸液中的生物,其中包括胡椒浸液。该信的英文节译于1677年刊登在《哲学汇刊》上。这份报告成为描述细菌和原生动物的里程碑式文献,不过,现代分类并不与17世纪观察者所使用的类别完全对应。(leeuwenhoek.net)
意为“小动物”的“微小动物”一词,逐渐与这些发现联系在一起。它是一种描述性用语,并非现代分类学中的类群:列文虎克观察到的生物,如今被划归不同的生物类别。1683年,他还描述了从牙齿上刮取的物质中会运动的细菌,记录了人类口腔中的微观生命。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
动物组织与生殖
列文虎克的研究也涉及解剖学和生理学。他研究了红细胞、肌纤维、牙齿、眼睛的晶状体以及其他结构。他对细小血管中血液循环的观察,为当时有关血液如何在动物体内流动的研究提供了补充。(royalsociety.org)
1677年,他描述了动物的精子,并绘制了图像。这些研究推动了将生殖物质作为直接显微研究对象的进程。然而,观察到精子本身并不意味着对受精或胚胎发育作出了正确解释;对这些结构的解读,仍深受当时有关生殖的争论影响。(en.wikisource.org)
交流、验证与留存证据
1673年,医生雷尼尔·德·格拉夫将列文虎克的观察成果介绍给英国皇家学会。同年5月19日,学会秘书亨利·奥尔登堡发表了首份报告,其中包括对霉菌、蜜蜂和虱子的研究。列文虎克用荷兰语撰写的信件,通过翻译、出版以及与历任学会负责人之间的通信,传播给国际读者。(royalsociety.org)
有关肉眼不可见的活物的报告,引发了要求独立验证其可复现性的呼声。胡克起初难以重复这些观察,但在1677年成功展示了胡椒浸液中的生物。1680年1月29日,列文虎克当选为英国皇家学会会士。这一事件表明,要使陌生的观察结果获得认可,重复观察与集体检验十分重要。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
列文虎克一直保持通信,直到1723年去世前不久。他留存至今的信件、插图、标本和显微镜,仍是重建其研究实践的依据。2021年,中子断层成像揭示了两台保存下来的仪器内部不同的透镜类型:一枚经过研磨和抛光,另一枚则是在火焰中制成的小玻璃球,其形态与胡克发表过的一种制作方法相符。这些发现表明,他的仪器采用了当时研究者之间流传的技术,并通过娴熟的制作工艺和精细的组装加以改进。(royalsociety.org)