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一直到19世纪末,伽伐尼的理论才再度被认真对待,这要归功于德国学派对于生物物理的钻研,而其中最著名的人物当属物理大师赫尔曼·冯·亥姆霍兹。
这个学派不只证明动物的肌肉与神经确实由“动物电流”
产生力量,亥姆霍兹甚至计算出神经传递电脉冲的速度。
他使用的方法是当时军方用来测量炮弹飞行速度的方法,而结果很奇怪。
神经传导的速度相对偏慢,大约是每秒几十米,远不及正常电流每秒几百千米的速度。
该结果表明动物电流和一般电流确有不同。
很快科学家发现两者最大的不同就是动物电流由笨重缓慢的带电离子,如钾离子、钠离子或钙离子传递,而不是迅速又难以捕捉的电子。
当离子穿过膜的时候会造成去极化现象,也就是说,细胞膜外面会暂时带更多负电。
去极化现象仅发生在非常靠近细胞膜表面的地方,会形成“动作电位”
,它会沿着神经表面或在肌肉里传递下去。
但是这种动作电位到底如何驱动肌肉收缩。
在回答这个问题之前,还要先回答另外一个更大更难的问题,那就是肌肉到底如何收缩?这次科学家利用更先进的显微镜技术来找答案。
显微镜下的肌肉呈现出有规律的纹路,当时人们认为它们很可能由密度不同的物质组成。
从19世纪30年代晚期开始,英国的外科医师兼解剖学家威廉·鲍曼,详细研究了40多种动物的肌肉显微结构。
这些动物除了人类之外,还有其他哺乳类、鸟类、爬行类、两栖类、鱼类、甲壳类以及昆虫等等。
他发现所有这些动物的肌肉都有横纹条带(称为肌节),如160年前列文虎克的描述。
不过鲍曼注意到,在每一节肌节中间还可以根据颜色分为明带与暗带。
当肌肉收缩的时候肌节缩短,只有明带会消失,形成鲍曼所称的“收缩时的黑色浪潮”
。
根据这种现象,鲍曼认为,肌肉整体的收缩来自每一段肌节的收缩,目前为止他是对的(见图6.1)。
图6.1 骨骼肌的构造,图中显示骨骼肌最具特色的横纹条带。
在每两条深黑线(又称Z线)之间就是一节肌节,在每一节肌节中,颜色最深的区域内(暗带,或称A带)肌球蛋白和肌动蛋白结合在一起;颜色最浅的区域内(明带,或称I带)只有肌动蛋白;颜色介于两者之间的灰色区域内只有肌球蛋白纤维连接在中间的M线上。
当肌肉收缩的时候,肌动蛋白与肌球蛋白连接形成的横桥会把在明带的肌动蛋白拉往M线,因而让肌小节缩短,看起来就像“黑色浪潮”
(明带会并入暗带里面)。
但是在这之后,鲍曼就背离了正确的方向。
他发现肌肉里面的神经不直接和肌节作用,所以他认为电流应该间接引起收缩。
另外,括约肌和动脉里的平滑肌也让他很困惑。
这些地方的肌肉,并没有像骨骼肌一般具有明显的横纹条带,但是它们仍然可以顺利收缩。
因此鲍曼最后认为这些条纹和肌肉收缩并没有太大的关系,肌肉收缩的秘密,应该在那些看不见的分子结构中,而这些东西,鲍曼认为“超越了感官所能探知的领域”
。
关于分子的重要性,鲍曼是对的,不过他对肌肉条纹的看法是错的,对感官的看法更是错得离谱。
但是他这种看法,却被同时代大部分人所接受。
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