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獸醫微生物學的先驅–布魯斯

95/03/09 15828

鍾金湯｜美國曼菲斯大學微生物學及分子細胞學學系

劉仲康｜中山大學生物科學系

大衛‧布魯斯（David Bruce, 1855-1931）是微生物學發展史中重要的先趨者之一，在人畜共通疾病上有重要的發現。他鑑定了馬爾他熱（Malta fever）的病原菌，證明采采蠅是傳遞非洲昏睡病的病媒，奠定了獸醫微生物學發展的基礎。他不但是一位傑出的科學家和醫生，也是一位卓越的領導者，擁有輝煌的軍旅生涯。

家世與求學經過

布魯斯在1855年5月29日出生於澳洲墨爾本。他的父親也叫大衛，母親名叫珍‧漢米爾頓，原先居住在蘇格蘭愛丁堡，1850年代初期澳洲發現金礦，夫婦移民澳洲，大衛在礦場擔任工程師。布魯斯5歲時，全家又搬回蘇格蘭，定居在斯特林（Stirling）。

布魯斯在當地接受中小學教育，直到14歲從高中退學，到曼徹斯特的一個倉庫管理公司工作。他想成為職業運動員的宿願，因17歲的一場嚴重肺炎而破滅了。於是布魯斯決定繼續完成他的學業，並於1876年進入愛丁堡大學就讀。他對自然科學，特別是動物學最有興趣，因此選修了許多動物學方面的課程，但是一位醫生朋友說服他改攻醫學。他於1881年畢業，獲得醫學學士的學位。

成家與加入軍旅

布魯斯畢業後，首先到英格蘭的瑞格特（Reigate）擔任一位醫生的助理，並認識了診所前任業主醫生的女兒，比他大6歲的瑪麗‧斯蒂爾。他們於1883年結婚，雖然婚後沒有子女，但是生活極為美滿，無論居家生活或社交活動，瑪麗都是布魯斯的得力幫手。

更重要的是，瑪麗在布魯斯爾後的研究工作上，無怨無悔地鼎力相助，擔任他的助手，終使他成為一位偉大的科學家。布魯斯一生發表的172篇論文中，瑪麗的名字在作者中至少出現30次以上。瑪麗遺傳了他父親素描與繪畫的天分，因此布魯斯許多論文中的精美插圖，都是出自瑪麗之手。

布魯斯不喜歡當一個開業醫生，於是在1883年8月加入英國皇家醫療隊，官階是外科上尉。兩年後被派往馬爾他的瓦勒塔軍事醫院，在那兒他看到院內擠滿了被一種怪病纏身的痛苦軍人。這個病的症狀有點類似斑疹傷寒，又有點類似瘧疾，當時大家就把這個病稱做「馬爾他熱」。布魯斯由於受到德國微生物學大師科霍（Robert Koch, 1843-1910）剛發現肺結核病原菌的影響與鼓舞，決定研究這個疾病。

馬爾他熱

馬爾他熱也稱為「地中海熱」，但隨著人們對它的了解，後來又改稱為「波狀熱」，這是因為受到感染的病人體溫會反覆升降，在體溫紀錄表上呈現波浪狀的緣故。相傳這個疾病是在克里米亞戰爭（Crimean War, 1853-1856）期間傳到馬爾他，很快地便成為馬爾他島上的永久性疾病。病人包括一般民眾與戍衛隊軍人，死亡率很高。病人的體溫通常在夜間逐漸上升到攝氏41度左右，嚴重的可達42度，到了白天體溫又開始下降，如此周而復始。這個過程非常痛苦，且可長達數十天。

布魯斯相信這是一種細菌導致的疾病，於是買了一台顯微鏡觀察已死病人的內臟。他在屍體的脾臟中發現許多類似球狀的微小細菌，並利用科霍發明的方法培養出這些細菌。他還使用猴子做實驗，把這種細菌注射到猴子身上，果然成功地誘發出類似人類的症狀，證明了就是馬爾他熱的病原菌。他在1887年發表這些結果，並把這種細菌命名為馬爾他微球菌（Micrococcus melitensis）。

十幾年之後的1904至1906年間，布魯斯重回馬爾他，並領導一個由20位專家調查員組成的「皇家科學院馬爾他熱調查團」，對這疾病的傳染途徑展開實地調查。1905年，調查員之一的馬爾他人札彌特（Themistohles Zammit）首先發現羊奶是傳遞馬爾他熱的媒介，如果軍中伙食不再提供羊奶，這疾病就會自然消失。在現代則是針對所有的生乳，進行所謂的「巴氏滅菌法」消毒，可以有效地殺死乳品中的人類傳染病病原菌，包括馬爾他熱的病原菌。

1920年，梅耶（Karl Meyer）和蕭（Edward Shaw）把這細菌更名為馬爾他布魯斯菌（Brucella melitensis），一則是他們發現它是一種接近球狀的短小桿菌，不是微球菌，再則是紀念布魯斯首先發現這細菌。現在我們稱這種疾病為「布魯斯病」以紀念布魯斯，而早期的馬爾他熱、地中海熱和波狀熱等名詞都不再使用了。

回到英國擔任教職

布魯斯於1889年離開馬爾他，返回英國。不久他又與妻子瑪麗前往德國科霍的實驗室作短暫停留。布魯斯講學，瑪麗則學習使用最新的顯微鏡、細菌染色方法以及培養基的製作等微生物學實驗技術。

之後布魯斯便赴奈特里英國皇家軍事醫學院，擔任病理學助理教授，教導學生最新的微生物學知識和實驗技術。這所醫學院是著名的南丁格爾（Florence Nightingale,1820-1910）在克里米亞戰爭之後，建議英國政府所設立的，專門治療受傷的軍人與訓練軍醫。

布魯斯在醫學院裡有機會與阿姆洛斯‧萊特爵士（Sir Almroth Edward Wright,1861-1947）共事，相互切磋微生物學與免疫學知識。萊特爵士是一位著名的微生物學家與免疫學家，以疫苗治療疾病及發現免疫物質而聞名。在布魯斯派赴非洲的下個任務之前，在這個職位上共待了5年。

赴非洲研究錐蟲病

1894年，已晉升為少校軍醫的布魯斯被派往南非的納塔爾營區，當地的總督哈欽森爵士是他在馬爾他的舊識。他應總督之請，負責調查當時在祖魯地北部流行的一種可使牛群和馬匹死亡的「那加那病」。布魯斯夫婦搭乘牛車，冒著攝氏四十多度的高溫，花了5個星期才到達目的地烏邦坡（Ubombo）。當地祖魯人飼養的牛馬正大批大批地死於那加那病，這些虛弱罹病的可憐家畜，雙眼無神流著水樣分泌物，腹部腫脹，跌跌撞撞地倒地不起。

最初的兩個月他們只能住在茅舍中，並利用屋前棚下的空間進行實驗。剛開始他以為這是一種細菌感染的疾病，於是利用血液抹片進行染色觀察，但是嘗試了許多次都沒有辦法清楚地看到病原細菌。於是他改用新鮮的血液樣品來觀察，終於找到一種會在血液中游動的原生蟲，這種原生蟲體形彎曲而呈錐狀，背部還有一片波狀的膜，後人把它歸類為錐蟲。

布魯斯又把病牛的血液注射到馬和狗身上，果然使牠們感染到相同的疾病，同時血液中也出現相同的錐蟲。他還發現生活在高山區的家畜不會感染那加那病，但是一旦把家畜遷徙到低海拔充滿采采蠅的地區，很快就會發病。他懷疑吸食獸血的采采蠅就是傳遞這種錐蟲的病媒，於是他把吸食過病牛血液的采采蠅，用棉袋覆蓋在健康馬背上，使其吸食馬血，不久馬果然都生病了。

布魯斯還發現野生的動物，如羚羊和水牛，是這種原生蟲的天然棲所。導致祖魯人重大損失的那加那病，終於找到元兇了。而這些發現也證實了先前在非洲傳教的李文斯頓（David Livingstone, 1813-1873）醫生，在1858年所描述的采采蠅病。李文斯頓醫生是第一位橫越非洲大陸的歐洲人，他的非洲探險報導，曾引發了歐洲各國競相在非洲擴張勢力範圍。

布魯斯分別在1895年和1897年發表了這些發現，這兩篇論文已經成為研究那加那錐蟲病的經典之作，而他則是首位證實原生蟲可經由昆蟲做為病媒來傳遞的科學家。由於布魯斯在這個疾病上的重大發現，他於1899年獲選為英國皇家科學院院士，這是英國科學家的最高榮譽。同年，朴里摩（H.G. Plimmer）和布萊福德（J.R. Bradford）發表在英國皇家科學院期刊上的論文中，更把這種錐蟲命名為布魯斯錐蟲以紀念他的貢獻。

非洲昏睡病

1899年10月，英國與波爾人為了爭奪南非金礦而爆發了波爾戰爭（Boer War,1899-1902），這時布魯斯正擔任南非雷蒂史密斯一所軍醫院的院長。在城市被圍困期間，受傷的軍人不斷地被送入醫院，他不得不放下實驗，親自進行了許多外科手術。他因這戰役而獲得一面獎章，並晉升為上校。瑪麗也因在醫院擔任護理工作有功，獲頒皇家紅十字獎章。1901年波爾戰爭接近尾聲時，他們夫婦才回英國。

1903年，布魯斯又接受一項新任務，率領英國皇家科學院的非洲昏睡病調查團，前往烏干達進行研究。當時在非洲維多利亞湖北岸地區正流行著一種神祕的疾病，死了成千上萬的烏干達人，以及許多英國傳教士和官員。病人染病後，先是發燒倦怠，然後淋巴結與脾臟腫大並變得嗜睡，最後陷入昏迷而死亡。

事實上，英國皇家科學院早於1902年在梅森（Patrick Mason）的催促之下，已成立了一個傳染病調查團，但是該團所託非人，沒有達成任務，其中二位調查員也打道回府了。布魯斯夫婦於1903年3月12日抵達安地培，和他同去的還有納巴羅醫生及一位士官技術員。前任調查團的義大利籍細菌學家卡斯特蘭尼（Aldo Castellani, 1879-1971）仍然留在當地，堅守崗位。

稍早梅森曾提出昏睡病的病原是一種絲蟲（Filaria perstans），但這種說法很快就被證實是錯誤的。根據卡斯特蘭尼的研究，他曾在5位病人的腦脊髓液中發現錐蟲，並了解若能證明錐蟲就是昏睡病的病原，會是一項重大的突破。但是對於自己即將被派來的資深醫師納巴羅取代，心中有所不滿。於是他把自己的初步研究發現告訴了布魯斯，並請求能暫時留下來繼續研究昏睡病，且不要讓納巴羅知悉他的研究。

布魯斯同意了他的請求，卡斯特蘭尼終於能留下來繼續研究了3個星期。在離開前，他又在20位病人身上發現錐蟲，他還把如何在病人腰部戳孔取脊髓液觀察錐蟲的方法傳授給布魯斯。

但是要證明這種錐蟲就是造成昏睡病的病原，還需要進一步的證據，例如證明這種錐蟲不會在健康的居民身上出現，以及它的傳染途徑等。於是布魯斯組成了一個團隊，以便一一釐清這些問題。睿智的布魯斯明瞭，未來要控制這個疾病，必須獲得當地政府的支持。因此這個團隊成員除了布魯斯夫婦外，還包括另一位醫師、地方衛生官員、以及烏干達衛生部長等人。

他們首先用顯微鏡觀察了許多脊髓液樣本，證明這種錐蟲只出現在罹病的病人身上，而不會出現在健康的人身上。接著便展開動物實驗，他們把病原注射到猴子體內，果然誘發出典型的昏睡病徵，證實了病原就是錐蟲。布魯斯還證明了這種錐蟲就是先前達頓（Joseph Everett Dutton, 1876-1905）醫生於1902年，在甘比亞一位罹患熱病的英國病人身上所發現的甘比亞錐蟲。

最後，他們經過許多波折才找到了傳遞病原的媒介—一種當地人稱為Kivu的蠅類，後來證實這種蠅類就是其他地區所通稱的采采蠅。他們用牠吸食病人血液，然後叮咬健康的動物，成功地在實驗動物身上誘發出昏睡病。此外，他們還仔細研究了采采蠅的發育和棲息環境，以便能消除病媒，達到防治昏睡病的最終目的。

1903年5月29日，布魯斯和納巴羅把這些發現寫成一篇報告，送交英國皇家科學院，並發表在英國醫學期刊上，作者包括布魯斯、納巴羅與葛萊格（E.D.W. Greig）。他們在最初的報告中曾提及卡斯特蘭尼的發現，但是在送出時卻改變了初衷，沒有把卡斯特蘭尼列為作者。

往後布魯斯的支持者，如英國動物學家蘭卡斯特（Edwin Ray Lankester, 1847-1929）等，便依這份報告企圖降低卡斯特蘭尼在非洲昏睡病研究上的貢獻，也引起不少爭議。美國病理學家戴維斯（Jack Davies）在1962年與1968年所發表的兩篇文章中，把這個爭論的來龍去脈做了詳細的說明。

1903年8月28日，完成任務的布魯斯夫婦啟程回英國。旋即在次年又率「皇家科學院馬爾他熱調查團」到馬爾他，繼續研究馬爾他熱的傳染途徑。

重回非洲

1908至1910年間，布魯斯又加入英國皇家科學院的非洲昏睡病持續調查團，重回烏干達調查病原的野生動物宿主，發現了牛和一些野生動物可能是這病原的野外宿主，但是調查團卻因為一位團員杜洛克不被采采蠅叮咬染病過世而草草結束。次年，布魯斯再度擔任英國皇家科學院非洲昏睡病第3次考察團的領隊，到尼亞薩蘭（Nyasaland，現為馬拉威共和國）調查該地爆發的昏睡病。

位於尼亞薩湖畔的當地，采采蠅到處飛舞。布魯斯在離岸一段距離處設立了實驗室，當地的兒童每天捕捉二、三百隻的采采蠅給他做實驗。他便用這些采采蠅叮咬健康的動物，包括猴子、狗和山羊。經過56次的實驗，用掉了超過1萬隻采采蠅、9隻猴子、14隻狗和11頭山羊，他證明了當地采采蠅叮咬動物而導致昏睡病的機率是1/500。換言之，當地居民被采采蠅叮咬後，有1∕500的機會罹患昏睡病。

為了證明野生動物確實是這種病原在自然界的宿主，布魯斯殺死了180頭野生動物，並抽取血液進行檢查。他在14頭動物中發現了錐蟲，包括水羚、麋羚、葦羚、以及一種小羚，基本上都是羚羊類的野生動物，而確實的證據則要等到數年後，杜克（H.L. Duke）利用采采蠅把病原錐蟲從帶原的羚羊感染給猿猴而得到證實。完成任務的布魯斯夫婦於1913年才回到英國。

晚年與榮耀

布魯斯於1912年晉升為少將，1914年成為奈特里英國皇家軍事醫學院司令官，他的行政能力得以充分發揮。1914至1918第一次世界大戰期間，他還擔任該院專門研究戰爭中常發生的破傷風和戰壕熱等疾病的委員會委員長。他於大戰結束後的1919年，才從這職位上退休。

在他的晚年，由於肺部經常受到感染，冬季時不得不離開寒冷的英國，到濱臨大西洋的葡萄牙屬馬德拉島過冬。1931年，他的愛妻不幸去世，而4天後，深情的布魯斯也因極度憂傷而與世長辭。

這些年來，瑪麗一直跟隨他前往各地調查研究，默默地協助布魯斯工作，做他的技術員和繪圖員。布魯斯在臨終前，特別要求如果有人為他立傳時，一定要強調瑪麗的貢獻。「成功的男人背後，總有一位偉大的女性」，瑪麗布魯斯為這句話做了最好的見證，而她也因為在科學上的傑出貢獻，而獲頒不列顛帝國勳章（the Order of the British Empire）。

布魯斯一生獲得了許多獎賞與榮譽。1899年，他獲選為英國皇家科學院院士，這是英國科學家的最高榮譽，他也是英國醫學會的院士。格拉斯哥、利物浦、都柏林、多倫多等大學也頒贈榮譽博士學位給他，許多外國學會還頒給他榮譽會員的頭銜，並頒贈獎賞。

因為工作傑出，布魯斯於1905年獲頒優秀政府人員的第三級巴斯勳位，1908年授封爵位，1918年又加封為上級勳爵。此外，他的名字也被用來命名英國威特夏郡的大衛‧布魯斯實驗室、馬爾他的大衛‧布魯斯醫院，以及「布魯斯病」和其病原菌「馬爾他布魯斯菌」（Brucella melitensis）等，以表彰他在研究人畜共通疾病與獸醫學上的貢獻。

有些報導提到布魯斯的態度粗魯，過於自負，而且措辭粗率，但是他無私地奉獻自己的才能與精力，以促進人類的健康和福利，是值得所有後人感念的。或許可以從下面一段話，讓我們更了解他的人生觀與抱負。

1924年在多倫多，他獲選為大英國協科學促進會會長時致詞說：「我們都是天父的子女，疾病的原因和預防知識的進步，不是為了某一個國家的利益，而是為了所有的人類。為了那些因昏睡病而被部落遺棄，在叢林中等死的非洲土著，為了那些因腳氣病而垂危的印度與中國苦力，也為了我們家鄉的同胞。」

致謝：本文的寫作，承方蘭生女士諸多協助，特此致謝。

附註

布魯斯肖像：http://www.lshtm.ac.uk/library/archives/bruce.html
造成馬爾他熱的病原菌－馬爾他布魯斯菌：http://www.affrc.go.jp/AVEM/Japanese/atlas/bacteria/brucella/brucella1.jpg
造成非洲昏睡病的甘比亞錐蟲：http://www.ksu.edu/parasitology/625tutorials/FIGgamb03.jpg
被錐蟲感染而奄奄一息的牛隻與正在吸食動物血液的采采蠅：http://niah.naro.affrc.go.jp/disease/fact/trypanosoma.html

資料來源

《科學發展》2006年3月，399期，48 ~ 53頁

馬爾他熱(2)

獸醫微生物學的先驅–布魯斯

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