微生物学与微生物学家-巴斯德 


  巴斯德(Pasteur,Louis)于1822年12月27日生于法国汝拉省的多尔,巴斯德的祖上世代都是农奴。他的父亲原是一个没有受过教育的士兵,复员后在一家制革厂当制革匠。母亲虽然也没有受过教育,但她是一位勤劳而富于思想的女人。巴斯德的父母痛感自己小时侯家境贫困、无力上学之苦,决心要让儿子接受教育,培养他成为一个有用的人。他们节衣缩食甚至不惜举债让巴斯德上完小学后又支持他到巴黎上中学。在父母的熏陶和教育下,巴斯德养成了勤奋学习和工作的习惯,他上小学时的成绩虽不优秀,但日益显现出一种难能可贵的品质,即他对学习和工作具有一股韧劲,有耐心,有毅力。
  1843年,他以第4名的优异成绩考入巴黎高等师范学院,攻读化学。在校期间,巴斯德虽曾半工半读,每天两小时外出任教,但他以少有的勤奋,出色地完成了各门学习课程。尤其是他的实验能力出类拔萃,并崭露头角。巴斯德读了德拉福斯教授的结晶学著作后,对结晶学特别感兴趣,决心在这门新兴学科中作进一步研究。有关结晶学的实验如提炼纯磷,是一件既费力气又花时间的麻烦事,许多同学都视若畏途。巴斯德却很有耐心,他买了一堆骨头,把它们烧成灰,再经过一系列繁杂的处理,终于得到60克纯磷。这件事在同学中产生了很大反响,大家都十分钦佩巴斯德顽强的毅力。1847年,巴斯德从巴黎师范学院毕业后,从事酒石酸盐的晶体的研究。他发现这些晶体并不完全相同,它们有隐蔽的不对称性,一些结晶是另一些结晶的镜像,正如左手和右手那样的关系。他在晶体研究方面的成就,对立体化学起到了决定性的推动作用。后来,人们发现,巴斯德在采取制备结晶的方法时是很幸运的,要得到分离的两种结晶,必须用一种特殊的方法,而巴斯德完全出于偶然,而采用了这种特殊方法,在他之后也很少有人能像他那样制出大的不对称结晶来。这正如巴斯德所说,“机遇偏爱有准备的头脑。
  巴斯德一举成名,他接到许多教授聘任书,并成为荣誉勋位团的成员。他虽然在化学方面成名,但使他彪炳史册的却是他在微生物学方面的巨大成就。1854年9月,法国教育部委任巴斯德为里尔工学院院长兼化学系主任,在那里,他对酒精工业发生了兴趣,而制作酒精的一道重要工序就是发酵。当时里尔一家酒精制造工厂遇到了技术问题,请求巴斯德帮助研究发酵过程。巴斯德深入工厂考察,把各种甜菜根汁和发酵中的液体带回实验室观察。经过多次实验,他发现,发酵液里有一种比酵母菌小得多的球状小体,它长大后就是酵母菌。过了不久,在菌体上长出芽体,芽体长大后脱落,又成为新的球状小体,在这循环不断的过程中,甜菜根汁就“发酵”了。巴斯德继续研究,证明了发酵时所产生的酒精和二氧化碳气体都是酵母使糖分解而得来的。这个过程即使在没有氧的条件下也能发生。他认为发酵就是控制酵母的生活条件,使他们进行无氧呼吸,这是酿酒的关键环节。巴斯德弄清了发酵的奥秘,从此开始,他终于成为一位伟大的微生物学家,成了微生物学的奠基人。
  当时,法国的啤酒业在欧洲是很有名的,但啤酒常常会变酸,整桶芳香可口的啤酒,变成了酸得让人咧嘴的粘液,只能倒掉,这使酒商叫苦不迭,有的甚至因此而破产。1865年,里尔一家酿酒厂厂主请求巴斯德帮助治治啤酒的病,看看能否加进一种化学药品来阻止啤酒变酸。巴斯德答应研究这个问题。他在显微镜下观察,发现未变质的陈年葡萄酒和啤酒,其液体中有一种圆球状的酵母细胞,当葡萄酒和啤酒变酸后,酒液里有一根根细棍似的乳酸杆菌,就是这种“坏蛋”在营养丰富的啤酒里繁殖,使啤酒“生病”。他把封闭的酒瓶放在铁丝篮子里,泡在水里加热到不同的温度,试图既杀死了乳酸杆菌,而又不把啤酒煮坏。经过反复多次的试验,他终于找到了一个简便有效的方法:把密封保存的啤酒放在摄氏五十五度的环境里,保持半小时,就可杀死酒里的乳酸杆菌,而啤酒可在相当的时期内不变质发酸,这就是著名的“巴氏消毒法”。这个方法广泛应用于医学、酿酒等食品工业中,直到现在还在使用。市场上出售的消毒牛奶就是用这种办法消毒的。
  1865年以前,中国养蚕丝织技术传到了法国,在法国南部形成了一个养蚕业中心。但不幸的是,这里连年蔓延着一种奇怪的蚕病,一只只病蚕常常抬着头,伸出脚像猫爪似的要抓人;蚕身上长满棕黑的斑点,就像粘了一身胡椒粉。多数人称这种病为“胡椒病”,得了病的蚕,有的孵化出来不久就死了,有的挣扎着活到第3龄、4龄之后也挺不住了,最终难逃一死。极少数的蚕结成茧子,可钻出来的蚕蛾却残缺不全,它们的后代也是病蚕。当地的养蚕人想尽了一切办法,仍然治不好蚕病。蚕农们束手无策,整个养蚕业陷入濒于灭亡的境地。人们又向巴斯德求援,巴斯德的老师杜马也鼓励他挑起这副担子。
  1865年,巴斯德受农业部委托,动身去法国南部亚来斯蚕区,开始研究蚕病。尽管巴斯德对蚕病一窍不通,甚至从来还未看到过一条蚕——本来,蚕病和化学是风马牛不相及的。但巴斯德还是毅然挑起了这一重担,他一方面查阅大量资料,学习有关知识;一方面详细地进行实地考察和实验室检查。他用显微镜仔细地检查了蚕的各个发育阶段,再分别把一只只病蚕和健康蚕加水磨成糊汁,各吸上一滴放在玻璃片上,用显微镜观察比较。在当时简陋的显微镜下,在外行看来是一片混饨的显微世界里,有各种形状的蚕组织细胞碎片,以及形形色色的微生物,使人如坠云雾中,不仅茫然找不到头绪,而且看久了两眼酸痛难忍。可是巴斯德对这数不清的样品认真细致地进行观察、分析和比较,从1865到1870年,通过5年的辛勤工作,终于找到了使蚕患病的细菌,这是一种很小的、椭圆形的棕色微粒,是它感染一丝蚕以及饲养丝蚕的桑叶,证明了这种疾病主要发生于蛹期,病蛹化成的蛾必然产生带病的卵。要治蚕病,只有一只只地观察产卵后的雌蛾,把有病的雌蛾连同其卵和被污染的食物一起烧掉,把健康的蛾卵保存下来留作蚕种,以切断蚕病的传染途径。他还指出,放在蚕架上面格子里的蚕的病原体,可通过落下的蚕粪把病传染给下面格子里的蚕。就这样,巴斯德以他的检种新法,成功地挽救了处于危机中的法国养蚕业。
巴斯德还发现蚕的另一种疾病——肠管病。造成这种蚕病的细菌,寄生在蚕的肠管里,它使整条蚕发黑而死,尸体像气囊一样软,很容易腐烂。巴斯德告诉人们消灭蚕病的方法很简单,通过检查淘汰病蛾,遏止病害的蔓延,不用病蛾的卵来孵蚕。
  19世纪70年代,巴斯德开始研究炭疽病。炭疽病是在羊群中流行的一种严重的传染病,对畜牧业危害很大,而且还传染给人类,特别是牧羊人和屠夫容易患病而死亡。巴斯德首先从病死的羊血中分离出了引起炭疽病的细菌——炭疽杆菌,再把这种有病菌的血从皮下注射到做试验的豚鼠或兔子身体内,这些豚鼠或兔子很快便死于炭疽病,从这些病死的豚鼠或兔子体内又找到了同样的炭疽杆菌。在实验过程中,巴斯德又发现,有些患过炭疽病但侥幸活过来的牲口,再注射病菌也不会得病了。这就是它们获得了抵抗疾病的能力。巴斯德马上想起50年前琴纳用牛痘预防天花的方法。可是,从那里得到不会使牲口病死的毒性比较弱的炭疽杆菌呢?通过反复试验,巴斯德和他的助手发现把炭疽杆菌连续培养在接近45℃的条件下,它们的毒性便会减少,用这种毒性减弱了的炭疽杆菌预先注射给牲口,牲口就不会再染上炭疽病而死亡了。
  1881年,巴斯德在一个农场进行了公开的试验。一些羊注射了毒性减弱了的炭疽杆菌;另一些没有注射。4个星期后,又给每头羊注射毒力很强的炭疽杆菌,结果在48小时后,事先没有注射弱毒细菌的羊全部死亡了;而注射了弱毒细菌的则活蹦乱跳,健康如常。在现场的专家和新闻记者欢声雷动,祝贺巴斯德伟大的成功。的确,巴斯德的成就开创了人类战胜传染病的新世纪,拯救了无数的生命,奠定了今天已经成为重要科学领域的免疫学的基础。
  鸡霍乱是一种传播迅速的瘟疫,来势异常凶猛,家庭饲养的鸡一旦染上鸡霍乱就会成批死亡。1880年,法国农村流行着可怕的鸡霍乱,有时,人们看到有的鸡刚才还在四处觅食,过一会儿却忽然两腿发抖,随后便倒了下去,挣扎几下便一命呜呼了,巴斯德决心治服这种瘟疫。
  为了弄清鸡霍乱的病因,巴斯德以培养纯粹的鸡霍乱细菌作为突破口,他试用了好多种培养液,他断定鸡肠是鸡霍乱病菌最适合的繁殖环境,传染的媒介则是鸡的粪便。他经过多次实验,但都失败了。茫然无序中,他只得放松一下,停下研究工作,休息了一段时间。有一天,巴斯德见实验室快成废品店了,就要助手们搞一次大清除。清除中,他们发现一只烧瓶,里面装的培养液已经有两个多月了。巴斯德举起烧瓶道:“这太可惜了。”可突然又想到,这里的霍乱菌说不定还活着,不妨试一试,于是巴斯德让助手把这些培养液拿去给鸡做注射试验。结果,被注射的三只鸡在两个小时后,精神开始萎靡不振,随后又出现发呆、停止觅食的状态。他们看到这些现象,满以为这三只鸡也会难免一死。可第二天早晨,奇怪的事出现了:当巴斯德按惯例来到鸡房,准备好手术用具,前去鸡笼取鸡时,发现眼前的三只鸡竟安然无恙地在吃食,昨天被注射的鸡没死!巴斯德边收拾解剖工具边想,很可能因昨天注射的鸡霍乱菌已经死去而失效,但心里仍有些犯疑。又一天,他们来到鸡房准备解剖做实验的死鸡,可意外地看到东倒西歪的死鸡中却站着三只生气勃勃的活鸡,几个人都目瞪口呆。稍许,巴斯德便让助手去查有关这三只鸡的资料。没过多久,助手夏贝兰便来报告:“教授,这三只鸡就是那天注射‘失效’菌苗的鸡。”
  巴斯德顺藤摸瓜,终于发现,因为空气中氧气的作用,霍乱菌的毒性便日渐减弱。于是,他把几天的、1个月的、2个月和3个月的菌液,分别注入健康的鸡体,做一组对比实验,鸡的死亡率分别是100%、80%、50%和10%。如果用更久的菌液注射,鸡虽然也得病,却不会死亡。事情并未到此结束,他另用新鲜菌液给同一批鸡再次接种,使他惊奇的是,几乎所有接种过陈旧菌液的鸡都安然无恙,而未接种过陈旧菌液的鸡却死得净光。实践证明,凡是注射过低毒性菌液的鸡,再给它注入毒性足以致死的鸡霍乱菌,它也具有抵抗力,病势轻微,甚至毫无影响。
  预防鸡霍乱的方法找到了!巴斯德从这一偶然的发现中,导致了他对减弱病免疫法原理的确认,使他产生从事制造抗炭疽的疫苗的设想。虽然在他之前英国医生琴纳发明牛痘接种法,但有意识地培养制造成功免疫疫苗,并广泛应用于预防多种疾病,巴斯德堪称第一人。从此,鸡霍乱被杜绝,从而给人们带来了福音。
  说到狂犬病,人们自然会想到巴斯德那段脍炙人口的故事。一个由狂犬病致死的5岁男孩使巴斯德决心要研制出狂犬病的疫苗。在男孩死后24小时,巴斯德从尸体嘴里取出唾沫加水稀释,然后分别注射到5只兔子的体内观察。不久,这些兔子都得了狂犬病死去。巴斯德又从这些死兔的口中取出唾沫,加水稀释后再注射到其他兔子的体内,这些兔子也无一幸免。 很明显,唾沫中可能存在着引发狂犬病的病原菌。巴斯德和他的助手从医生的角度对狂犬病做了仔细的观察,发现无论是人还是动物,只要患上狂犬病就一定会发生痉挛,不能吃东西,症状几乎一样。因此,巴斯德和助手相信病原菌可能在动物的神经系统中传播。于是他们就将疯狗的脑壳打开,抽取毒液直接注射到其他动物脑中,结果被注射的动物,过了不久就发狂犬病而死。实验证明,那种眼睛看不见的狂犬病菌在狗的脑髓里。为了培养狂犬病菌,巴斯德及其助手们用兔脑来培养强烈程度不一的病菌,连续注射到百次以上,结果最强的病菌能使兔子7天发病,最弱的病菌可迟至28天发病。但是,适宜做疫苗的病菌仍然没有培养出来。功夫不负有心人,终于有一天巴斯德发现实验室里一只被注射过病菌的狗发出一阵轻微的叫声之后,恢复了正常。再过一段时间,他们向这只病愈的狗注射了毒性最强的一针病菌。几个月过去了,这只狗仍然健康地活着。显然它已经获得了免疫力。
  经过深入研究和反复实验,巴斯德终于找到了一种切实有效的培养狂犬疫苗的方法。即从一只病死的兔子身上抽出脊髓,挂在一只微生物不能侵入的瓶中,使其干燥萎缩。14天后,再把干缩的脊髓取出,将它磨碎,加水制成疫苗,直接注射到狗脑中。第二天再用于缩了13天的病脊髓注射进去,这样逐步加强毒性连续注射14天。最后,过一段时间,再给狗注射致命的病菌,结果狗没有发病,狂犬疫苗培养成功了。
  巴斯德想在自己的身上试验疫苗,遭到大家的反对。1885年的一天,人们把一个被疯狗咬得很厉害的9岁男孩送到巴斯德那里请求抢救,巴斯德犹豫了一会后,就给这个孩子注射了毒性减到很低的上述提取液,然后再逐渐用毒性较强的提取液注射。巴斯德的想法是希望在狂犬病的潜伏期过去之前,使他产生抵抗力。结果巴斯德成功了,孩子得救了。在1886年还救活了另一位在抢救被疯狗袭击的同伴时被严重咬伤的15岁牧童朱皮叶,现在记述着少年的见义勇为和巴斯德丰功伟绩的雕塑就坐落的巴黎巴斯德研究所外。巴斯德在1889年发明了狂犬病疫苗,他还指出这种病原物是某种可以通过细菌滤器的“过滤性的超微生物”。 狂犬疫苗的试验成功,轰动了整个欧洲大陆。来自各国的贺信,雪片似的涌向巴斯德研究所。巴斯德拯救了无数的病人,人们都为他杰出的成就而由衷地欢呼,并亲切地称他为“伟大的学者,人类的恩人”。
  路易•巴斯德说:“面对一个受疾病折磨的人,我们不问他来自何方,属于社么宗教信仰?我们只对他说:你有病,这就够了,让我来为你解除。”
  在这巨大成功的背后,巴斯德所付出的艰辛劳动是难以形容的。特别是在巴斯德全力以赴地研究蚕病并取得很大进展的时候,个人生活中却接连遭到沉重的打。1865年,慈爱的父亲逝世,一年后爱女夭折,儿子在战争中饱受苦难,另外还受一些人的造谣诽谤。但他仍拼命工作,每天工作达18小时,他说,“只有工作才能使我忘却无限的悲痛。”1868年10月,他突发脑溢血,以致半身不遂。但他病危时仍念念不忘研究工作,病情稍有好转,又立即恢复工作。
  德国曾聘请巴斯德担任波恩大学教授并授予他名誉学位,可是,这时普法战争已经爆发,法国大败,热爱祖国的巴斯德拒绝了德国给他的荣誉。
  英国科学家赫胥黎曾这样评价巴斯德的功绩:“1871年法国付给德国的战争赔款是50万法郎,但是巴斯德一个人的发明,已经抵偿了这一大笔损失。”巴斯德是一位热爱祖国、以造福人类为己任的科学家。在病情严重时,他所表达的愿望仍然是“我还要为我们的国家做更多的工作”。他以50余年科学研究生涯中再接再厉、坚持不懈的努力,实践着自己的追求和愿望。他用自己的行为和精神,塑造了法国人民心中的一块丰碑,被誉为法国“最伟大的民族英雄”。
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