巴斯德的对人类的贡献.docx

巴斯德的对人类的贡献第三组（陆春菊，杨丽波，邱传机，覃炫杰）前言路易斯巴斯德(比isPastr122一19)是十九世纪法国伟大的化学家、微生物学家,现代微生物学和免疫学的奠基人,他在立体化学、结晶学、微生物学、医学等不同领域取得一系列的重大科学成果,特别是他作为医学上的门外汉,创立了微生物致病理论和免疫学,从而引起医学的重大变革,被誉为现代医学之父、人类的大救星。第一章 巴斯德生平1822年12月27日,巴斯德生于法国南部汝拉省多尔小镇一个制革匠家庭。巴斯德的父亲曾是拿破仑军队中的一名军士长,跟随拿破仑征战欧洲。巴斯德的父亲经常向儿子传授爱国主义思想,这对于巴斯德日后的成长起着极其重要的作用。巴斯德虽非天才,但学习用功,各门功课成绩优良。他爱好文学和绘画,至今还有几幅作品传世。1843年巴斯德以优异的成绩考入巴黎高等师范学校,师从著名化学家让一巴蒂斯特毕奥(J.B.Biot 1774一1862)和让一巴蒂斯特杜马(J.B.Dusa 1800一1884)。1847年获物理化学博士学位。1849年担任斯特拉斯堡学院化学教授,并与该学院院长的女儿玛丽洛朗结婚。1854年任里尔理学院院长。1862年当选法国科学院院士；1873年当选法国医学科学院院士；1881当选法兰西学院院士；1895巴斯德在巴黎病逝。巴斯德一生进行了许多开创性的研究,在诸多领域取得了重大成果,是19世纪最有成就的科学家之一。1848年研究酒石酸,发现分子结构不对称性,从而创立了立体化学。1856年开始从事发酵研究,发现了酵母菌和乳酸菌的发醉机理,进而发明了“巴氏灭菌法”。1859年至1862年巴斯德与“自然发生说”进行公开论战,他以一系列的公开实验,其中包括著名的“曲颈瓶”实验,战胜了“自然发生说”。此后,他相继征服了蚕病、霍乱、炭疽病和狂犬病等传染性疾病,为拯救和造福人类做出了巨大贡献。1888年巴斯德自筹巨资创建“巴斯德研究院”,成为至今世界上最有影响力的微生物研究机构。巴斯德最伟大的功绩在于创立了微生物致病理论和免疫学理论,从而引起医学的重大变革,被誉为现代医学之父。第二章 巴斯德的科学贡献及其对后世的影响在公众的心目中,巴斯德的名字主要与狂犬病及世界级医学研究中心巴斯德研究院(研究病毒学、免疫学、变态反应学和生物化学,提供血清和疫苗)联系在一起。他早年研究结晶学,在酒石酸和消旋酒石酸的研究中提出分子不对称理论,开创了立体化学;他研究发酵,发现了微生物的作用;他挽救了法国养蚕业、啤酒和葡萄酒酿造工业;他发明了目前仍用于牛奶、葡萄酒和啤酒加热消毒的巴斯德灭菌法:他首创用科学的疫苗接种法预防炭疽病、鸡霍乱以及狂犬病。晚年,他以募捐方式筹款建立了巴斯德研究院。巴斯德主要功绩在于,他提出和证明了微生物致病理论和创立免疫学,从而成为微生物学和免疫学的奠基人。这些理论在当时引发了一场医学革命,是他把科学引入医学,在此基础上建立了科学的医学。他的一生累累硕果,甚至70多岁卧病在床,仍然攻克狂犬病,这是人类第一个被攻克的传染病。美国著名的物理学家麦克.哈特(Michael H. Hart)在其所著的影响人类历史进程的100名人排行榜中,把巴斯德排在第十一位,仅次于爱因斯坦,其影响力比他著名的同胞拿破仑(第三十四位)还要大得多,认为他是医学史上最重要的人物。他在书中写道:“自从19世纪中叶以来,人类寿命的显著延长对每个人产生的巨大影响,很可能超过了整个人类历史上任何其它发展对人的影响。这一现代科学和医学的发展,几乎为我们每个人提供了第二次生命。如果延长生命的功劳全部归功于巴斯德的话,我会毫不犹豫地将他排在本书的第一位。尽管事实并非如此,但巴斯德的贡献是如此的重要,以至毫无疑问降低上个世纪人类死亡率的大部分荣誉应归功于巴斯德。”。这说明巴斯德在医学发展的历史进程中,影响的程度最为深远,无人能及。他的科学成果、科学方法和科学精神仍然对最前沿的科学领域产生巨大的影响。第一节巴斯德在化学领域的贡献巴斯德早年研究结晶学,在酒石酸和消旋酒石酸的研究中提出分子不对称理论,开创了立体化学,成为著名的化学家。1846年10月,巴斯德在化学家巴拉尔的指导下选择了结晶学作为自己博士论文的研究课题,巴斯德认真地查阅和比较了多位著名学者的研究,以天才的直觉,把化学晶体和矿物晶体联系在一起,用类比方法选择了化学晶体酒石作为研究对象。以独创性的方法把空间几何原理移植到化学领域,用结晶学和物理学的方法来研究化学,解开了著名的“密切利希之谜”两种同分异构体之间的光学性能差异问题。1848年5月15日巴斯德向法国科学院提交第一篇学术报告:论结晶形状、化学构成和旋光方向之间可能存在的关系。该论文标志巴斯德发现了分子不对称原理,创立了立体化学。这个发现也为巴斯德锻制了一把开启整个现代生物学大门的钥匙。巴斯德的立体化学理论为有机化学研究开辟了广阔的天地,21年后荷兰化学家范霍夫发现了碳化合物分子的空间结构。如今,立体化学理论已不只局限于纯化学,同时还广泛涉及到物理化学、光学、医学化学、生理学和发酵化学等领域,而且还在向原子结构的理论方面发展着。第二节奠定微生物学的基础微生物学是现代人类医学、兽医学的基础,也是现代发酵工业和食品工业的基础。没有微生物理论作为基础就没有我们今天健康的身体,也没有餐桌上的美食。所有这一切都应当归于巴斯德奠定了微生物学的基础。1856年巴斯德开始研究发酵工艺,经过几年的潜心研究,终于找到了发酵的本质。1857年和1860年,巴斯德分别发表论乳酸发酵和论酒精发酵两篇论文,将其研究公之于世。最重要的独创是他发现了酵母是活的微生物。他因此得出了一个革命的定义:发酵是酵母繁殖的结果。巴斯德打开了一个新的微小世界的大门:细菌的世界,由此创立了微生物学。巴斯德在发酵研究过程中,认识到“自然发生说”未必成立。“自然发生说”是一个古老而颇有争议的理论,它认为生命可以不从其亲代生殖而来,而是从无结构的有机或无机材料中自然而然产生,并且时时处处都在进行着。1858年12月,法国科学家普歇向法国科学院提交了题为(论动物和植物原生生物在人造空气和在氧气中的自然发生的论文,1859年他出版了论自然发生的巨著。他认为,有机质液体腐败时就会有新的生命产生,而且是在“绝无空气的媒介中产生气而巴斯德却认为,空气中的微生物才是问题的关键。由此引发了一场著名的生命“自然发生说”论战。广义上的“自然发生说”和狭义上的“自然发生说”在内容上有着本质的区别。实际上,巴斯德所批驳的是狭义上的“自然发生说”,而不是广义上的“自然发生说”。巴斯德通过一系列的科学实验证实了,历史上所谓的“自然发生说”大多都是猜测性的,即使有少量的实验,也是荒谬绝伦,经不起重复实验的考验。他坚信生命“自然发生”的不可能性是一个科学事实,因为实验证实了,在比较短的时间微生物是不可能自然产生的,必定有其外部原因。巴斯德并不反对绝对的自然发生说,而是反对无严谨实验作根据的狭义的自然发生说。生命在他看来是一个哑谜,原始的、有理的未知数。巴斯德知道人的理性主义是有限度的,他认为应留给后人来澄清自己搞不明白的事物。虽然,他是一位局限于他的观察结果的贤哲,但他预见到了,并预先接受了,他的观察结果总有一天要过时的。在这种辩证科学观的指导下,巴斯德把理论的严密性和实验的精确性结合在一起,用“数学推理的明晰性来使他的对手承认他的结论”,彻底驳倒了自然发生说,从而为现代消毒、防腐法提供了科学的依据,并奠定了微生物学和免疫学的基础。无所不在的“自然发生说”不得不缩小自己的范围,退到至今仍然是个谜的终极自然发生问题。这是人类认识史上的一次巨大的飞跃,也是医学史上的一次思想大解放,对后世影响极为深远。在十九世纪的伟人中,除了巴斯德之外,很少有人预见到这一点,就是恩格斯对于巴斯德实验的重要性也估计不足。他在自然辩证法中写道“巴斯德的实验在这个方向上是无用的:对那些相信自发生殖的可能性的人来说,他单用这些实验是决不会来证明它的不可能性;但是这些实验是很重要的,因为这些实验对这些有机体、它们的生命、它们的胚种等等提供了许多启示。”此后巴斯德以其毕生精力研究三个科学问题:1、每一种发酵作用都是由于一种细菌繁殖引起的。2、每一种传染病都是由于一种细菌入侵机体内造成的。3、传染病菌经过特殊处理之后可变成防治的疫苗。这三个科学问题横跨工业生产与医疗卫生诸多科研领域,但是它们都有一个共同的基础微生物学。第三节巴斯德在工业、农业、畜牧业领域的贡献一、 发酵工业与食品工业人类自古以来就有酿造业,但这不是真正的发酵工业,酿造业一直因为各式各样的变质问题而遭受到巨大损失。1856年巴斯德担任里尔理学院院长。里尔是法国甜菜主产区,以甜菜为原料的制酒业十分发达。然而此时的里尔酿造业因酸败问题正濒临破产的边缘,里尔的一位工业家比戈登门向巴斯德求助。巴斯德认为,帮助这些工厂主摆脱困难是他的责任,因此他接受了请求。经过近四年的努力巴斯德终于发现了发酵的机理,1857年和1860年分别发表了著名的论乳酸发酵和论酒精发酵两篇具有划时代意义的论文。他明确地指出发酵是酵母有生命的微生物繁殖的作用,酒精的产生是和生物行为作用一样复杂的一种现象。甜菜酒糟中的乳酸来自乳酸酵母的不幸污染。他提出了摆脱困境的方法:用高温消灭乳酸酵母,为繁殖酒精酵母而进行移植。这就是著名的“巴斯德灭菌法”的雏型。巴斯德挽救了里尔的酿造业。葡萄酒酿造业是法国外贸的支柱产业,然而多年来法国出口的葡萄酒时有变质,导致对外贸易为之一级不振。由于巴斯德在发酵方面的出色研究,1863年3月,拿破仑三世委托巴斯德研究葡萄酒及其变质问题。巴斯德再次借助显微镜观察,证实葡萄酒中存在着一种真菌,为了解决问题,巴斯德仔细研究了葡萄酒的酿造工艺和保存经验,古老的酿造技术第一次得到了科学的分析。面对葡萄酒的变质,巴斯德做各种各样的化学分析,力求找到一种预防微生物感染的办法。巴斯德对古老的加热法作了精确的实验论证。这个方法实际上很简单:在隔绝空气的情况下,葡萄酒在60一100之间的温度中被加热片刻,杀灭其他霉菌和寄生虫这就是著名的“巴斯德灭菌法”。巴斯德为此申请了发明专利,并于18“年出版了葡萄酒研究一书。巴斯德又一次拯救了法国的酿酒业。酿醋业也是法国的一大产业,是法国和德意志诸国经济竞争中的一个不可忽视的部分。奥尔良是法国主要的产醋区,有欧洲“醋都”之称。酒精是制醋的主要原料,因为酒在变陈时搞得不好就会变成醋,但奇怪的是醋也会变质。在巴斯德之前,人们不知道醋产生的原理。巴斯德用显微镜观察分析后确认醋霉菌是醋发酵的要素,它曾是使葡萄酒酸败的原因。这种霉菌的作用强大且迅速有效,以致只需一克重的霉菌就能使几公斤的酒精转变成醋。当巴斯德在研究初期考察一家奥尔良醋厂时,他在过滤不当的酒桶里发现了一些微生物、寄生虫线虫。后者很容易在醋中繁殖,酸醋制造者却对此毫不在乎。更糟糕的是奥尔良厂主认为线虫是醋生产不可缺少的。巴斯德很快发觉事情并非如此。线虫对霉菌的生存是一种威胁,因为线虫需要空气。当霉菌吸取氧使酒精酸化时,也同时剥夺了寄生虫需要的氧,当霉菌按照其生长规律逐渐在液体表面上铺开时,线虫就聚集在霉菌的下面,通常是成团成团的,并竭力将其拖入呈皱皮状的液体下面。被浸没的霉菌不再起作用,于是,酒精得不到氧,不再转变成醋。一旦知道了线虫的危害作用,巴斯德马上建议消灭它们,方法仍然是“巴斯德灭菌法”。科学又一次来挽救产业。1870一1871年法国在对普鲁士的战争中惨败,德军占领阿尔萨斯和洛林之后,那里的啤酒花来源被切断。巴斯德为了雪洗国耻,决心研制出如自己所说的“复仇的啤酒”。不到15个月,巴斯德的的确确成功地研制出了“复仇的啤酒”。他终于通过自己的发现制服了使啤酒变质的微生物,为国家的复兴作出巨大贡献。法国著名生物学家赫青黎指出:“巴斯德一人的发现,就足以抵偿1870年法国付给德国50亿法郎的战争赔款。”巴氏消毒法的发明,不仅挽救了法国葡萄酒业、醋业和啤酒业,更重要的是创立了一门新的工业发酵工业,此法至今仍然是整个发酵工业的标准。没有巴氏消毒法,任何发酵工业、食品加工业都失去存在的根基。如同牛顿力学原理之于今天的机械工业和建筑业一样,巴氏消毒法及其相关工艺至今仍是发酵工业和食品工业的圣经。如果你从“麦当劳”买一份合装的鲜奶,只要你留意一下上面的标签就会发现上面写着“巴斯德灭菌法”。有了巴斯德才有现代食品工业的基础。二、农牧业19世纪上半叶,蚕丝业在法国经济上占有举足轻重的地位,年收益达数亿法郎,1853年曾年产26000吨蚕茧,蚕丝产量达到世界的十分之一。1850年蚕病开始蔓延,1860年己席卷了整个法国和世界各个养蚕国。1860年法国蚕茧产量降到58吨,1865年的产量仅4000吨。蚕病连累的不仅仅是养蚕业,纺织业和续丝业及其他产业也受到危及。不仅使养蚕人也使法国连续数年大幅度减收,己到破产边缘。为了解决最极需的实际问题,巴斯德在对蚕一无所知的情况下,接受了新的艰巨任务。巴斯德在蚕病研究中发现寄生虫的作用,提出了控制微生物传染的选种新方法,清除了农业上空的阴云,挽救了危亡中的法国蚕业。直到现在,巴斯德的方法仍在蚕业中得到普遍应用。现代蚕业还设有巴斯德奖。除了蚕病,巴斯德先后攻克了羊炭疽、鸡炭疽、鸡霍乱、猪丹毒等严重危害畜牧业的疾病。在研究中他发现,所有这些疾病都是不同的微生物引起的,每一种疾病对应于一种微生物,从而建立了微生物致病理论。为了预防疾病,巴斯德发明了疫苗接种法。为了应用这一重要的理论成果,巴斯德接受挑战:当众试验预防炭疽的疫苗接种。他在普里勒富尔农场的决定性公开实验中获得巨大成功,减弱毒力的方法终于获得公众的认可,加快了在农村的推广应用,挽救了法国的畜牧业。第四节 巴斯德在医学领域的贡献英国著名外科医生李斯特(JosePh Lister,1827一1912)说:“在现代医学中,没有一个人的贡献有巴斯德那样大”。巴斯德一生有很多重大科学贡献,科研领域跨越许多学科,而且都是硕果累累,但对人类影响最大的是他发现了细菌与疾病的关系,是他揭开了传染病与感染的根源,引发了一场医学革命,使人类医学由黑暗走向了光明。一、 近代医学的困境在人类漫长的历史中,疾病和瘟疫总是在肆虐人类,人口、牲畜大量死亡的记载不绝于书。公元79年,罗马帝国的坎帕纳(C田mPag班)平原地区发生可怕的瘟疫大流行,每天的死者达万余人。134-61349年欧洲爆发鼠疫造成大约一半人口死亡。面对疾病和瘟疫医生们想尽了办法,如用放血方法试图对鼠疫进行治疗,用海绵捂着鼻子试图抵抗“邪恶的传播”,然而疾病和瘟疫照样传播。教会则借机宜传,这是上帝对人类的惩罚。文艺复兴运动的发展,使科学获得了解放,牛顿建立了力学体系,天文学、物理、化学等其他学科也获得了巨大的发展,从而使人类走出了中世纪的黑暗。与此同时医学也在进步,英国医生哈维发现血液循环,荷兰人列文虎克通过显微镜看到细小的微生物世界,意大利病理学家莫尔加尼建立了病理解剖学。18世纪中叶开始的工业革命,给人类社会带来了巨大的物质财富。但是,疾病和瘟疫仍在肆虐,丝毫没有减弱。1865年法国巴黎爆发霍乱,每天都有两百多人死亡,甚至总理卡齐米尔。佩里埃也因此丧命。虽然医学也在发展,但是人类对折磨自己的各种严重瘟疫、热病和恶性流行病等的实际病原并不比古希腊人了解得多;相反,古代一些近乎于宗教仪式消毒方式(如用火焰对手术器皿进行灼烧)被认为是无用之举而被弃之不用。由细菌感染产生的产褥热,使许多母亲在生产中死去。年复一年,成千上万的人死于霍乱、伤寒、肺炎、白喉、鼠疫、肺结核、梅毒等传染病,但医生们并不知道这些疾病的病因,对于这些疾病的防治自然就束手无策。由于伤口容易被细菌感染而引起的并发症使外科手术死亡率高达50%,医生做外科手术无异于对病人宣判死刑。面对传染病、流行病和伤口感染造成的大量死亡,许多医生根本没有意识到细菌感染是这一切的根源,他们仍认为这一切都是“自然发生”的。一些医生甚至还研究出了只要在一个封闭的容器内放入一些脏物就能生出老鼠和苍蝇,因此他们认为伤口的感染也是自然发生的。直到19世纪中期,医学界的权威们仍顽固坚持疾病“自然发生”说,对少数持有不同看法的医生,采取排挤打击做法,从而窒息了医学科学的发展。19世纪欧洲的医院盛行产褥热,产妇死亡率高达20今卜30%,当时的产科医院被人们称为“殡仪馆的前厅”。1847年匈牙利医生塞麦尔维斯经过比较研究,认为是传染所至,并指出了如何防止这种疾病,以减少病人的痛苦,降低死亡率。塞麦尔维斯所领导的产科医院产妇死亡率从2000/下降到1%,但是他招致了权威的反对,并被所在医院开除,最后塞麦尔维斯被关进了疯人院,不久便含恨死去气。在巴斯德生活的时代以前,医学可以说是一团漆黑。即使文艺复兴运动赶走了上帝,给科学带来了春天,唯独吹不散医学上空的乌云,成为春风不度的玉门关。二、现代医学的革命十七世纪杰出的科学家罗伯特.波义耳(RobertByole)曾预言:能发现酵素和发酵本质的人将比谁都有资格解释某些疾病的本质。如果乳酸发酵、酒精发酵和酪酸发酵中的变化是由于微小的、具有生命的有机物引起的,难道这种微小的生物不会在人体内引起腐败性、化脓性疾病吗?发现发酵过程的实质,使巴斯德打开了通向认识疾病的大门,同时也引发了科学界关于“自然发生说”的论战。这场论战对医学产生了巨大影响,其直接成果体现在外科手术的改革上,成为人类最伟大的福利之一。正当巴斯德与普歇为“自然发生说”论战之时,在英国格拉斯哥一家外科医院任职的青年外科医师约瑟夫李斯特一直为外科手术高死亡率所困扰,经朋友介绍他仔细阅读了巴斯德有关发酵方面的论文,通过重复巴斯德的实验他认识到,是细菌从外界侵入引起病人的伤口感染。此后,李斯特采用石炭酸灭菌法,使所在的医院外科手术死亡率从55%迅速下降到5%,从而结束了外科手术令人恐怖的时代。1874年2月,李斯特致信巴斯德,他在信中写道:“请允许我乘此机会向您表示衷心的谢意,感谢您以出色的研究向我证明了微生物和发酵理论的真实性,并给了我使灭菌法取得成功的唯一原理。”。面对李斯特热情的赞颂,巴斯德谨慎对待,他认为李斯特的方法还应更完善一些。此后巴斯德与医生们一道,对手术中的消毒方法进行了改进。他与助手尚贝尔兰发明了用于手术器械消毒的高压蒸汽锅,并提出了一整套隔绝感染源的无菌法,取代了李斯特灭菌法。经过这样一系列的改善,李斯特灭菌法发展成了现代外科消毒法。外科消毒法的普遍实施,为解决夺走许多妇女生命的产褥热开辟了道路。造成塞麦尔维斯悲剧的根本原因是:妇产科没有巴斯德的微生物致病学说的理论指导,仅凭经验找到一些有效的措施,无法在实践中得到推广,只能以失败告终。1873年3月25日,巴斯德被选为医学科学院院士。经过深入研究,巴斯德终于找到产褥热的根源葡萄链球菌。1880年5月3日,巴斯德作论微生物致病理论延伸至疖子、骨髓炎和产褥热病因学的学术报告,在产科学中极力推广无菌法和灭菌法。巴斯德最终征服了产褥热,避免了塞麦尔维斯悲剧的重演。巴斯德在传染病学上的突破,首先从研究蚕病开始。巴斯德在研究蚕病过程中,发现了蚕病是通过寄生虫等微生物传染的,从而发现了细菌的致病作用,并确定传染病三原则:第一,传染必须有一定的病原:第二,传染要有一定的媒介;第三,传染要有一定的生理条件。他是人类历史上第一个认识到疾病与细菌关系的人。这些发现不仅挽救了养蚕业,还使他了解到流行病的原因。他的蚕病研究成为传染病研究人员的真正向导。蚕病研究的最主要功绩是将巴斯德引向动物生物学。正是蚕使巴斯德从微生物学转向兽医学和人类医学,最终建立了细菌致病理论。巴斯德的微生物理论为近代医学走出困境,提供了坚实的理论基础。从巴斯德之后,不仅医院的死亡率大幅度减少,更重要的是人类掌握了控制疾病的方法,此后科学家沿巴斯德开创的道路研究出各种疫苗和抗生素,到今天各种恶性传染病已基本消失,人类的生命己大为延长。三、现代免疫学莫基人巴斯德在研究细菌致病的基础上,重新发现了免疫法,从而为人类开辟了防治传染病的有效方法。1796年,英国乡村医生爱德华詹纳(EUw别drJenner,1749一1823)发明了牛痘接种法。虽然,人类手中有了对付天花病毒的方法,但由于詹纳无法从理论上加以解释,使这种方法过于简单,毒素的弱化程度无法控制,而且易被感染,危险性很大,很难推广。巴斯德在研究鸡霍乱中发现免疫的奥秘,随后又研制出炭疽病疫苗。巴斯德以微生物学为基础重新研究了詹纳的牛痘疫苗,解决了疫苗不纯的问题,从而减小了牛痘接种的风险。狂犬病疫苗的诞生标志着巴斯德免疫学理论的成熟。从此免疫学为人类战胜疾病提供了又一有力的武器。与詹纳发明用牛痘治疗天花相比,巴斯德的免疫法有以下