101｜马尔皮基：如何发现毛细血管？

马尔皮基是将显微镜应用在医学领域的先驱。

我是孙轶飞，欢迎来到《医学文明300讲》。

我们之前讲到，哈维提出了血液循环理论，但是却没有解释清楚连接静脉和动脉的结构到底是什么。而解决这个问题的人，是我们今天要介绍的马尔皮基。

马尔皮基在1661年第一次发现了毛细血管，这不仅弥补了哈维在血液循环理论上的短板，还在疾病诊断和治疗中具有重要意义。我们今天常见的高血压和糖尿病，都会引发毛细血管病变或者功能障碍。如果我们完全不了解毛细血管，那很多疾病的治疗就很难有针对性。

但要知道，毛细血管是最小的血管，直径通常只有5到10微米，人眼根本看不见。那马尔皮基究竟是如何发现毛细血管的呢？这得益于个人的努力和时代的知识积累，更直接得益于显微镜的发明。实际上不只是毛细血管的发现，马尔皮基的一系列研究和发现，让医学研究进入了微观时代。

求学、支持与活体解剖研究

我们还是先简单了解一下马尔皮基的生平故事，弄清楚他的知识基础从何而来。

马尔皮基（Marcello Malpighi，1628-1694）出生在博洛尼亚，这个地名你想必不陌生。我们前面多次提到博洛尼亚大学，这是欧洲最早的大学之一，这里还是查理五世加冕、维萨里进行公开解剖演示的地方。

在这样一个医学氛围浓厚的城市长大，马尔皮基顺理成章地进入了博洛尼亚大学，并在1653年拿到了医学博士学位。

在求学期间，马尔皮基有两位秉承自由思想的老师，他们积极地接受并传播文艺复兴时期的解剖学新思想，而马尔皮基也深受影响。但遗憾的是，此时学术界里，盖伦的拥护者依然势力强大，马尔皮基遭到了打压。

也恰好在此时，美第奇家族的掌门人费迪南德二世在比萨建立了一个医学研究机构，想让马尔皮基来主持这项工作，于是马尔皮基接受了。

在比萨，马尔皮基得到了费迪南德二世的支持，还得到了我们上一讲说的生物力学之父博雷利的指导，开展了很多解剖研究工作，而且是针对动物进行的活体解剖，这使得他可以更好地观察各个器官的功能。他观察到了心脏的规律跳动，印证了哈维将心脏看作是水泵的观点。

当然，也正是活体解剖研究中，马尔皮基遇到了那个无比重要的问题：血液究竟是如何从动脉进入静脉的？

从肺与血管的试验转向显微镜

其实最开始，马尔皮基关注的不是静脉和动脉的连接，而是另一个问题：呼吸道和血管之间是否存在连接？

我们之前讲过，此时肺循环的理论已经被科学家们所认识。于是马尔皮基想，如果人为向肺里过度充气，是不是就可以观察到气体从肺进入血管的过程呢？于是他用一根玻璃管插到一只实验动物的支气管里，然后往里面吹气。

然而结果并不理想，马尔皮基始终观察不到空气从肺里去往其他器官。

接下来马尔皮基又想到，如果用密度更高的物质进行试验，是不是就可以打通呼吸道和血管之间的通道？于是这次他选择把水银灌进实验动物的肺里，但同样失败了，脆弱的肺因为承受不了水银带来的压力而破裂了。

于是，他转而研究动脉和静脉之间的关系，研究方法和之前类似，也就是把包括水银在内的各种液体注入血管，并希望观察到水银从动脉流向静脉。但马尔皮基要找的东西是肉眼看不见的细微结构，这样的方法是注定不会有结果的。

终于，他想到了伽利略制作的一个工具：显微镜。

作为科学史上的巨人，伽利略在多个领域都取得了耀眼的成就。以至于人们经常忘记，他除了使用望远镜仰望星空以外，还是最早制造出简略显微镜的科学家之一。而马尔皮基作为伽利略的再传弟子，又沉浸在医学研究里，于是他将显微镜用在了医学研究上。

青蛙肺中的毛细血管

使用显微镜之后，马尔皮基继续寻找连接动脉和静脉的管道。他把青蛙的肺放在显微镜下。之后他惊奇地发现，在微观世界里，青蛙肺里的微小血管相互连接成为网状，这些血管网一边连着动脉、一边连着静脉。秘密终于揭开了，在动脉和静脉之间，血液借着微小的、弯曲的管道迂回流动。

显微观察面临的四个困难

有人可能会觉得，马尔皮基的研究似乎并不困难，毕竟毛细血管就在那里，只要有了显微镜，自然就能找到，但其实并没有那么简单。有几个原因：

• 第一，当时的显微镜技术仍处于初级阶段，结构简单、功能差，不管是放大倍数还是清晰度，都没法跟后来的显微镜相比；
• 第二，想要在显微镜下观察生物的结构，需要标本足够薄，否则光线透不过去，马尔皮基在青蛙的肺中观察到了毛细血管，一定是经过无数次的尝试；
• 第三，今天用显微镜观察毛细血管是有的放矢，我们知道自己要看什么，也知道去哪里找，但对马尔皮基来说，在得到答案之前他并不知道自己要找的东西是什么；
• 第四，在马尔皮基生活的时代里，还没有专门用来帮助研究的染色技术，他看到的微观世界并不像今天的研究者眼中那样，因为染色而颜色鲜艳、层次分明，反而是一系列非常难以区分的结构。

所以，在克服了重重困难之后，马尔皮基才在1661年发表了关于毛细血管的研究成果，使哈维的血液循环理论得到完善。

但这依然不是最后的终点，证明了血液循环的存在，那血液循环到底有什么用呢？到18世纪，法国化学家拉瓦锡指出，呼吸是一种缓慢的氧化过程，这才揭示了血液循环运输氧气的作用。这我们后面再说。

植物与动物微观结构的新发现

马尔皮基的故事其实也还没有结束，他是将显微镜用于医学研究的先驱。除了发现毛细血管，借助显微镜，他在其他领域也获得了不少成就。

马尔皮基对于生物的认识和那个时代的其他科学家一样，认为植物比动物结构简单，用显微镜观察植物更容易取得成果。虽然他的认识是错误的，但他确实在植物学领域取得了巨大突破。

1671年，马尔皮基向英国皇家学会提交了一篇论文，叫《植物解剖学理论》（Idea anatomes plantarum） 。之后他在植物学的研究成就越来越多，他使用显微镜观察植物的微观结构，并发表了一系列论文，因此马尔皮基也被称为“植物解剖学的创始人”。

除了植物以外，马尔皮基对自己能找到的各种动物也充满了兴趣，成为他研究对象的动物包括但不限于鹰、蝴蝶、蚯蚓和寄生虫。

在这些研究中，他发现了今天解剖学所说的“马尔皮基小体”，这是脾脏中的重要结构，也是免疫系统相当重要的一部分。马尔皮基的姓氏也因此历经数百年时光，还一直被写在医学教材之中。

另外，他还发现了肾脏中的肾小球。所谓肾小球，就是肾脏中的毛细血管组成的团状结构。血液流经肾小球时，其中的废物会被过滤出来，形成原尿。之后原尿会在肾小管系统进一步处理，最终形成尿液。这同样是人体极为重要的组织结构。

学术冲突、教皇支持与后继者

那这么一位贡献极大的科学家，结局如何呢？正如我们多次讲到的，虽然从文艺复兴到17世纪，医学界出现了维萨里、哈维这样的开拓者，但是盖伦的知识体系和权威地位并不那么容易动摇。因此，同为开拓者的马尔皮基生活的氛围并不好。

虽然他去过比萨等几个城市，但他一生的大部分时间都待在自己的家乡博洛尼亚。

在这里，他经常受到同行的骚扰和中伤。在一次冲突里，马尔皮基的弟弟误杀了一位骚扰马尔皮基的医生，并因此被判刑。在科学不够昌明的时代里坚持科学精神的难度可见一斑，存世至今的马尔皮基画像里，我们也能看到他忧心忡忡的样子。

为马尔皮基提供帮助的，是教皇英诺森十二世。英诺森十二世提倡科学与教会的和谐发展，向马尔皮基伸出了橄榄枝，邀请他担任御医。于是，马尔皮基去往罗马，得到了相对安宁的生活，在这段时间，连他的文字都流露出了轻松愉快的情绪。

最终，马尔皮基在1694年离开了人世。但是他的思想依然在医学界传承，他有个学生叫瓦尔萨瓦，而瓦尔萨瓦的学生则是另一位里程碑式的人物莫甘尼，我们会在18世纪的医学故事里认识他。

最后留个小悬念，既然马尔皮基已经看到了毛细血管，那他应当也看见了其中流动的红细胞，为什么他没有更进一步，提出细胞这个概念呢？下节课，我们会在罗伯特·胡克的故事里找到答案。

总结

马尔皮基将显微镜引入了生命科学的研究领域。

在观察微观世界的过程里，他发现了毛细血管这一结构，弥补了哈维所提出的血液循环理论的不足，而且还发现了脾脏中的马尔皮基小体、肾脏中的肾小球，从此让医学研究进入了微观时代。

除此以外，他在植物学领域同样有极大的贡献，并被称为“植物解剖学之父”。

思考题

从我们今天描述的研究里你能看出，17世纪的科学家似乎并没有动物保护观念，那时的实验在今天看来有些残忍，你是如何看待这个问题的呢？欢迎你在评论区留言，我们一起讨论。

好啦，今天的内容就到这里，明天见！