一次伟大的摸鱼，让全世界生物实验室彻底改观_风闻
返朴-返朴官方账号-关注返朴（ID：fanpu2019）,阅读更多！2022-08-12 10:22
对于学生物的小伙伴们来说，一天的大部分时间都是在实验室度过的：
提完质粒忙转染。
可怜春半不还家，
深夜犹在PCR。
说起实验室的仪器设备实验狗们如数家珍，移液枪、离心机、EP管、超净台更是生物实验室的标配，是实验狗们吃饭的家伙什，但是你们真的了解它吗？
以最常用的移液枪为例，它是谁发明的呀，什么时候发明的呀，最开始是什么样子的，是先有移液枪还是先有枪头？是不是一无所知，瞬间陷入了装样的盲区？
接下来熟读此文，保你以后带师弟师妹们用枪的时候，不仅讲实验口吐莲花，更能侃侃而谈聊八卦，收获他们的星星眼。
1925年，海因里希·施尼特（Heinrich Schnitger）出生于德国威斯特伐利亚（Westphalia）的莱姆戈（Lemgo）。他的父亲是一位发明家，设计了一种曾经广泛使用的自行车锁。施尼特从小耳濡目染，小小年纪就可以对各种小玩意儿修修补补和升级改进，展现了一个发明家的天赋。
二战期间，作为一名德国士兵，他在战场上得到一个好消息和一个坏消息。好消息是他不用上战场送死了；坏消息是，他不用上战场是因为他被检查出肺结核！从战场退下来后，海因里希开始学习医学。多年以后他向同事们提起这件事时说到，他对医学毫无兴趣，学医纯粹为了给自己治病，“保护自己免受无能医生的戕害”。
1957年，“平平无奇”的一年。这一年，苏联发射了第一颗人造地球卫星斯普特尼克1号；丹麦科学家延斯发现了钠钾泵；一位年轻科学家刚刚当上哈佛助教，他的名字叫詹姆斯·沃森；这一年，另外两位年轻的物理学家杨振宁和李政道得了诺贝尔奖。这一年，33岁的海因里希来到了德国马尔堡大学（University of Marburg），在生理化学研究所所长西奥多·比彻（Theodor Bücher）的研究小组做博后。
他的导师西奥多给他安排的任务是研究含磷代谢物，实验操作中需要反复吸取不到1毫升有毒的甲酸。海因里希对这种简单重复的流水线式工作嗤之以鼻，更何况当时用来吸取甲酸的仪器也让人开心不起来。
事情还要从19世纪40年代说起，那时候微生物学双雄之一的路易·巴斯德（Louis Pasteur）发现了环境中微生物是造成食物腐败、人体生病非常重要的原因之一，为了研究微生物时候能吸取一些微量液体或者单克隆菌落，巴斯德使用了带尖端的玻璃管：将玻璃管中间烧软，然后拉长拉细截断，这样可以得到尖端非常细的玻璃管，就能容易地移取小体积的液体了。
是不是很熟悉？没错，他开创的巴斯德移液管（Pasteur pipette）就是实验室常用的胶头滴管的前身（严格来说，成熟的吹烧玻璃管是后人升级的，但是为了纪念巴斯德，于是统一称作“巴斯德移液管”）。
一个世纪过去了，生物学实验室仍旧在巴斯德移液管的基础上改来改去打补丁，到了海因里希这个年代用的嘉士伯吸管（Carlsberg pipette）甚至还要用嘴吸！且不说吸有毒有害液体稍不留神吸到嘴里导致中毒或感染（在1915年的一份报告中，57个实验室报告了47例感染，其中40%是通过口腔移液），就算试剂无毒无害，一不小心满嘴嘎嘣脆的玻璃碴子谁也受不了啊！
现在的生物狗每天做实验起码得用两三盒枪头，而海因里希只能每天嘴吸几百次，嘴都酸了，导致他干了两天直接摆烂罢工。导师西奥多见他好几天没来实验室，大为光火，但就在导师要发飙准备炒海因里希鱿鱼的时候，海因里希带着一个小玩意儿回来了。
这是一个改造后的结核菌素注射器，海因里希在活塞下方添加了一个弹簧，弹簧弹起活塞用来吸取液体，同时弹簧上部设置了挡块以固定每次的移液量。注射器针头也换成了聚乙烯的细塑料管（这个细塑料管就是枪头的前身，移液枪和它的枪头从出生的时候就是锁死的CP，没想到吧）。这个小玩意儿用起来方便轻松，而且没有了用嘴吸的危险，实验室的人用了都说好！
导师西奥多见状大加赞赏，非但不再提解聘的事情反而鼓励海因里希，大致意思就是：你这次摸鱼的结果很好，这个小玩意儿你继续完善完善赶紧搞出来，科研工作可以放一放，摸鱼什么的请加大力度！（还有这好事儿？）很快，海因里希在移液枪1.0的基础上加了第二个弹簧，这样就可以在排液结束时把枪头残留的一丢丢液体“吹”出去，这也就是现代移液枪的“一吸两打”功能的第一次出现。
在制造了第一把移液枪的几个月后，也就是1957年5月3日，海因里希申请了专利，最终于1961年4月24日获得专利批准。没过多久专利就被一家公司买走了，收购专利的不是别人，正是日后大名鼎鼎的Eppendorf公司。Eppendorf公司在收购的同一时期还开发了一种带盖子的小塑料管，也就是EP管。而发明EP管是我们下次要讲的故事。
在海因里希发明移液枪的时候已经想过了要配套一次性枪头，当时他尝试用特氟龙为原料制作枪头，但是效果不佳。买断移液枪专利之后，Eppendorf的工程师威廉·伯格曼用聚丙烯替代特氟龙，发现效果奇佳。
之后，能换枪头的移液枪和自带卡扣式帽子的EP管这一组合风靡全球的实验室。而迷你离心机的加入使之成为实验室标配“铁三角”将是我们下下次的故事。
再到1973年，排枪也出现了，实验狗已经可以快乐地处理96孔板了。
但是到这一步，移液枪还有一个重要功能没有实现，那就是可调节量程。最初的移液枪可以设置多个通道（例如25、50、75、100 μl），勉强算可调节量程，但也只能在这四个里面切换。
1974年法国Gilson推出了第一支单道可调量程移液器，它可以在一定范围内任意调节量程，并把它命名为Pipetman。再之后的70年代末期，Gilson又将吸液/排液按钮与退吸头按钮相互独立。
至此移液器的究极形态进化完成，功能上和现在你在实验室见到的移液枪别无二致了。但是要说那时候地移液枪长相嘛，真的是有点自由发挥、五花八门了。
再后面移液枪发展就没有太大改动了，只是在原有基础上做一些微小升级。加个电动小马达呀，重新排布下布局呀之类的。请注意此时还在70年代，世界上第一个PCR反应还要在几年之后的1983年才出现。
故事讲到这里你可能会问，移液枪的发明人海因里希后来怎么样了呢，为什么一点关于他的消息都没有了呢？因为他去世了。1964年，在巴伐利亚的埃布西（Eibsee）一个湖中游泳时，海因里希·施尼特不幸溺亡。距离他的专利获批仅仅两年多，他离开这个世界的时候不会知道，自己的发明将来会如何风靡全世界的生物实验室。
海因里希向来是一个有发明天赋的人，早在他在马尔堡大学医学院求学时，就发现手动测量血液凝固的实验极其耗时，因此开发了一种仪器，使用两根特殊排列的导线作为电极，电极在血液中来回移动，直到凝结的血液在导线之间形成永久性传导触发一个停止时钟。
几家大公司的开发团队都曾尝试开发这个仪器，但是全都以失败告终，只有他单枪匹马以简陋的条件成功了。如果他没有去世，可能会发明更多对实验室很有帮助的仪器设备。
他发明的移液枪吸起实验室的一滴滴小小液体，掀起了生物科研领域的惊涛骇浪。他自己化身一滴液体，长眠在了1964年巴伐利亚安静的湖面之下。
参考资料
1.https://biotechinasia.wordpress.com/2015/08/26/a-journey-in-to-the-history-of-micropipettes/
2.https://en.wikipedia.org/wiki/File:Early_pipette.jpg
3.https://www.wiki.de-de.nina.az/Heinrich_Schnitger.html
4.https://pasteur-pipette.com/history-of-pasteur-pipettes/
5.https://www.mta-dialog.de/artikel/heinrich-schnitger-und-die-entwicklung-der-kolbenhubpipette
6.https://www.instructables.com/How-to-Make-a-Your-Own-Glass-Pipette/
7.https://thebiomedicalscientist.net/science/no-more-sucking-60-years-micropipette
8.https://www.chemistryworld.com/opinion/schnitgers-pipette/7789.article
9.https://www.the-scientist.com/foundations-old/the-original-micropipette-48026
10.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1369176/
11.https://en.wikipedia.org/wiki/Pipette#/media/File:2Pipettierhilfen.jpg
本文经授权转载自微信公众号“iSynBio造物”，审核：懂个皮；编辑：莫十二，原题目为《你知道移液枪是摸鱼的时候发明的吗》，返朴发表时有修订。
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