貝爾納與內(nèi)環(huán)境的提出

張銘

貝爾納（Claude Bernard，1813-1878）法國生理學家，“內(nèi)環(huán)境”概念的提出者。他認為生命有機體（主要指多細胞動物）有兩個環(huán)境：一個是體外環(huán)境（外界環(huán)境），一個是體內(nèi)環(huán)境（內(nèi)環(huán)境）。細胞周圍的體液（血液、淋巴液和組織液等）為細胞提供了一個較為恒定和適宜的生活環(huán)境，使細胞不與外界環(huán)境直接發(fā)生聯(lián)系，而是處于一個相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境之中。在此基礎(chǔ)上美國生理學家坎農(nóng)（Walter Bradford Cannon，1871-1945）提出了“穩(wěn)態(tài)”的概念，認為內(nèi)環(huán)境就是細胞外液，細胞外液處于一個動態(tài)平衡。美國數(shù)學家維納提出穩(wěn)態(tài)是通過負反饋調(diào)節(jié)而維持其動態(tài)平衡的。從此，負反饋成為生理調(diào)節(jié)和調(diào)節(jié)控制的核心環(huán)節(jié)，并逐漸由生理學擴展到生命科學的眾多領(lǐng)域，成為我們分析生物學問題的重要方法之一。

少年時代的貝爾納非常喜歡文學和戲劇，渴望成為一個劇作家，剛滿20歲的貝爾納就寫了一部悲劇，但他得到的忠告是學醫(yī)。自此，貝爾納走上了醫(yī)學之路。1834年貝爾納進入巴黎法蘭西學院醫(yī)學院學習，1839年在實習期間進入法蘭西學院生理學教授和生理實驗室主任馬讓迪（Francei s Magendie，1783-1855）的實驗室，1847年成為馬讓迪的正式助手。1852年馬讓迪退休后，他接替馬讓迪成為法蘭西學院生理學教授和生理實驗室主任。

馬讓迪是當時世界上最著名的生理學家之一，發(fā)現(xiàn)了許多重要的生理現(xiàn)象。貝爾納不僅在馬讓迪處學習了用活體解剖進行生理學研究的方法，而且在研究思想和認識論上也受到馬讓迪的影響。貝爾納在生理學新概念和新思想的創(chuàng)立、生理機制的研究和實驗技術(shù)的創(chuàng)新等許多方面都超過了他的老師，成為現(xiàn)代生理學的奠基人之一。他生理學上的主要貢獻有：發(fā)現(xiàn)胰腺的消化作用、發(fā)現(xiàn)肝臟有生成糖元的功能、發(fā)現(xiàn)血管舒縮的神經(jīng)控制、發(fā)現(xiàn)一氧化碳和美洲箭毒的毒理作用等，這些發(fā)現(xiàn)對以后相關(guān)的生理學、生物化學、毒理學和病理學研究開辟了道路。

貝爾納最偉大的貢獻是提出了“內(nèi)環(huán)境”的概念。1857年，貝爾納在《有機體體液的生理特征和病理變化》的講座中正式提出生物“澳諢肪”潮的概念，認為生物體內(nèi)的組織實際上并不直接接受外界環(huán)境的作用，而是處于一種內(nèi)環(huán)境之中，這一內(nèi)環(huán)境主要由體內(nèi)循環(huán)的體液組成。1865年，貝爾納的《實驗醫(yī)學研究導論》（An Introductjon to the Study of Exper imental Medici ne）出版，在導論中他對內(nèi)環(huán)境和內(nèi)環(huán)境的恒定進行了解釋和論述。他認為對于高等動物的實驗，至少要考慮兩種環(huán)境：外圍環(huán)境或體外環(huán)境、內(nèi)部環(huán)境或體內(nèi)環(huán)境。生物越高級，構(gòu)造越復雜，細胞越精細，它需要的體內(nèi)環(huán)境也越完善。一切體內(nèi)流動的液體，血液和各種體液真正構(gòu)成體內(nèi)環(huán)境。一切生物的體內(nèi)環(huán)境原是生物機體的產(chǎn)物，它與體外環(huán)境保持必須的交換與平衡：隨著生物的進化，體內(nèi)環(huán)境逐漸趨向特殊化，逐漸與體外環(huán)境隔離。高等動物的生理現(xiàn)象在完善的而具有特定理化特性的有機體的內(nèi)環(huán)境中運行。

“內(nèi)環(huán)境”概念的提出不僅有助于生理學擺脫活力論和機械論的思潮，而且發(fā)現(xiàn)了當時盛行的還原論的問題和不足，使我們能夠從整體上理解和認識生命有機體。遺憾的是“內(nèi)環(huán)境”概念在當時并未得到應有的重視。美國生理學家亨德森（Lawrence Joseph Henderson，1878-1942）從1904年開始研究血液的酸堿平衡問題，發(fā)現(xiàn)血液中包含多種緩沖體系。亨德森在研究中認識到貝爾納關(guān)于內(nèi)環(huán)境概念的重要性，使貝爾納有關(guān)內(nèi)環(huán)境的理論和思想在美國得以傳播。亨德森在哈佛大學的同事坎衣進一步發(fā)展了貝爾納的內(nèi)環(huán)境理論，提出“穩(wěn)態(tài)”的概念，認為穩(wěn)態(tài)是機體內(nèi)環(huán)境中的各種理化因素的動態(tài)平衡。1929年，坎農(nóng)在《生理學評論》（Physiological Revj ews）上發(fā)表了《生理穩(wěn)態(tài)的組織》（Organization for physiplogical homeostasis），對穩(wěn)態(tài)的概念進行了詳盡的論述。1932年，坎衣出版了一本面向普通讀者解釋穩(wěn)態(tài)的著作《身體的智慧》（The wisdom of the Body），這本書成為生理學的經(jīng)典著作之一。1935年，坎農(nóng)還來到中國，在北京協(xié)和醫(yī)學院進行了為期半年的講學。1948年，美國數(shù)學家維納（Norbert wiener，1894-1964）在《控制論（或關(guān)于在動物和機器中的通訊和控制的科學）》（CybernetIcs or Centrel and Communication in the Animal and the Machine）中提出反饋的概念，認為維持穩(wěn)態(tài)的生理機能的調(diào)節(jié)控制是由負反饋（Negative Feedback）系統(tǒng)實現(xiàn)的，通過負反饋調(diào)節(jié)而維持生理機能的動態(tài)平衡。自此，內(nèi)環(huán)境和穩(wěn)態(tài)成為整個生理學的核心概念。

1878年2月10日，貝爾納卒于巴黎。法國為貝爾納舉行了國葬，這是法國歷史上第一次為一位科學家舉行國葬著名法國作家福樓拜（Gustave FIaubert，1821-1880）記錄了這次國葬。令人回味的是福樓拜的父親是一位著名的醫(yī)生，而他成為了一位偉大的作家，想成為作家的貝爾納卻成為一位偉大的生理學家和醫(yī)生，被譽為實驗醫(yī)學之父。endprint