從家蠶白僵病的研究到微生物致病學說的誕生

家蠶的疾病研究與人類對傳染病的認知

義大利是 18 世紀歐洲的養蠶及絲綢中心，當時的義大利政府十分重視養蠶相關產業的發展與研究。在 1847 年，義大利的年產繭量達到 6 萬噸，位居世界第二，僅次於中國。但在 19 世紀中期，一種肆虐多年的家蠶疾病重創了義大利的養蠶業，養蠶農家們發現，在飼養的許多家蠶群體中，出現油漬狀或暗褐色病斑的病蠶，其食慾急劇喪失，有的還伴有下痢和吐液現象，病蠶很快死亡，死亡後屍體硬化，體壁在數日內往往布滿白色的毛狀物質。

因為當時僅有十分簡陋的顯微鏡，難以直接觀察到病原菌，一般科學界都認為疾病是由身體內部自然產生的，不潔的衣物會滋生蚤蝨，污穢的死水會自生蚊蟲，骯髒的垃圾會自生蟲蟻，糞便和腐臭的屍體會自生蠅蛆。總之，新的生物可以從他們所在的物質元素中自然發生，而沒有上一代。這種類型的自然發生被稱為「自然生成論」，這在當時實際上是對生物繁殖最流行的科學解釋，「自然生成論」是歷史上第一個提出生命起源於自然以及現今的生物體是由無機物質自然產生的理論，其歷史之悠久幾乎可以和創世神話相提並論。

家蠶的白僵病研究誕生了微生物致病學說

義大利學者巴希（Agostino Bassi）對自然科學的研究充滿了好奇心，他在 1807 年開始研究使義大利和法國遭受經濟損失的家蠶白僵病。他剛開始探討時按照當時的「自然生成論」進行實驗，發現儘管通過化學的方法可以使家蠶產生類似白僵病的症狀，但這些病蠶完全沒有傳染性。因此他認為應該是外來物侵入家蠶體內導致白僵病的發生。巴希經過二十多年的持續努力，終於證實家蠶白僵病不是體內物質自行產生，而是由微小的寄生性真菌所引起，透過接觸和污染桑葉在家蠶群體內傳播。

巴希的探討證明了白僵病菌透過侵入體內誘發疾病，病死個體再透過所產生分生孢子的擴散，傳染給其他健康個體，白僵病菌還可以傳染給家蠶以外的昆蟲。他依據上述發現結果，撰寫了《家蠶白僵病》一書，提出了一個重要的學術理論：許多植物、動物和人類的疾病是由動物性或植物性的寄生生物所引起。在 1834 年由他發表的微生物致病學說理論，比其他病原菌可以誘發疾病之學術觀點的發表提早了近 10 年。

巴希提出的有關防治蠶白僵病措施包括隔離發病個體及對養蠶環境進行徹底消毒獲得成功，家蠶白僵病得到了有效控制。儘管當時他提出的學說受到「自然生成論」擁護者的批判，也很難立即被大眾所採納。但他的研究結果逐漸受到其他學者的重複認證而獲得支持，他對微生物學和病理學的貢獻，當然遠遠超出他對家蠶研究的範圍。巴希的研究還證明寄生性的病原體可以誘發許多植物、動物和人類的疾病，巴希不僅對家蠶病害防治貢獻極大，而且他也是人類醫學歷史上研究病原微生物之先驅者，被稱為病理學之父。 1952 年義大利召開微生物學會議時，發行了紀念巴希的郵票，郵票兩邊都是他的研究物件：蠶的幼蟲、蛹、繭和蛾。後人為了紀念巴希發現家蠶白僵病菌，將此菌命名為巴希白僵菌，學名為 Beauveria bassiana。

白僵菌的生長發育週期

白僵菌的生長發育週期可分為分生孢子、營養菌絲和氣生菌絲三個階段，其分生孢子為單細胞，許多分生孢子附著在蠶體壁上，呈白色，在適當的溫濕度環境下，分生孢子吸水膨脹，並從孢子一端或兩端長出發芽管，發芽管能分泌一系列分解酵素，分解蛋白質、脂肪及幾丁質，由此將寄生處體壁分解，然後再借助發芽管伸長及生長的機械壓力穿過體壁，侵入體內寄生。侵入蠶體後的分生孢子不斷吸取蠶體內的營養，進行生長和分枝，故稱營養菌絲，在生長過程中，某些孢子脫離母菌絲後游離於體液中，且自行吸收營養及增殖，孢子數目不斷增加，並隨血液循環運送到脂肪體、馬氏管、絲腺及肌肉等組織內。白僵菌在生長過程中會分泌毒素，為一環狀多肽類化合物，導致組織細胞內離子濃度的改變，當營養菌絲增加到一定程度後，幼蟲死亡，營養菌絲即穿出體壁形成氣生菌絲，在體外氣生菌絲繼續生長、分枝及增殖，最後長出許許多多白色的菌絲，菌絲團包裹住整個蟲體，有如一個僵化的木乃伊，這也是白僵蠶一詞的由來。

白僵菌的其他用途

白僵菌寄生於家蠶後，將僵死的蠶乾燥即為著名的中藥材，早在《神農本草經》中就有「白僵蠶，味鹹」的記載，白僵蠶具有熄風止痙、活血通絡、化痰散結等功效。因其形成和外觀都與冬蟲夏草類似，外被有白色粉霜狀的氣生菌絲和分生孢子，且在美白方面有很強功效，因此也被稱為白蟲草。

另外，由於白僵菌是一種土壤中常見的黴菌，可感染許多昆蟲的幼蟲及成蟲，包括一些重要的農業害蟲，如粉蝨、蚜蟲、蝗蟲、白蟻、日本甲蟲、馬鈴薯蟲、象鼻蟲、玉米螟、小菜蛾及螞蟻等。由於白僵菌對人體無害，因此已有相關農業試驗機構研發出利用白僵菌來控制農業上的重要害蟲，為一種沒有化學農藥殘留與污染的生物防治方法，例如將分生孢子混合粉劑噴灑於果樹周圍，可防治刺蛾、卷葉蛾、天牛等果樹害蟲，利用白僵菌製成的粉劑，大量噴灑於湖泊水面，以達到成功防治蚊子所造成的瘧疾，這在美國也有報導。同時，白僵菌的孢子可以長期存活，且病蟲會彼此相互感染，因此控制的時效也較長。但與一般的農藥相比，其作用時間較慢，難以立竿見影。