高中生物科学家小故事微生物学家巴斯德

微生物学家巴斯德路易斯·巴斯德（LouisPasteur，1822年12月27日—1895年9月28日），法国闻名微生物学家和化学家，微生物生理学的开创者，被称为“微生物之父”、“狂犬病疫苗之父”。1822年12月27日，巴斯德诞生在法国东部裘拉省的洛尔镇，父亲是拿破仑军骑兵队的一名退伍军人，退伍后当鞣革工人，母亲是农家女，他有一个姐姐和两个妹妹。四岁那年，全家迁往阿尔布瓦（法国十大浪漫乡村小镇，富产葡萄）。巴斯德在阿尔布瓦中学读6年，第7年转入布山松中学理科（法国的中学通常是7年制，最终一学年分为哲学科和数学科）。中学时，巴斯德在学校里的表现很一般，但他老是爱问问题，凡事都要追根究底甚至有很多的老师不喜爱他。但是就在这样不断的提问学习中，巴斯德对物理和化学产生了深厚的爱好。1840年，巴斯德中学毕业，被聘为布山松中学的助教。1843年巴斯德考入巴黎高等师范学院（当时法国有两所鼎鼎大名的学校。一所是巴黎高等师范学校，另一所则是高等理工科学校），攻读化学和物理的教学法，但他成天埋头在试验室里，被称为“试验室的蛀虫”。1846年，巴斯德从巴黎高等师范学院毕业并通过了物理教授资格考试。考官发觉他具有教授化学和物理的实力，甚至评价说：“这届毕业生中只有巴斯德有教化上的才华。”他很快就收到图尔农中学物理老师的约聘书。但巴斯德希望前往巴黎进行科学探讨，他写信给巴黎中心理工学院的创办人之一杜玛院长，寻求在巴黎任教职的机会。杜玛最终没有向巴斯德的抛出橄榄枝，不过这件事被巴莱知道了，巴莱年轻时发觉溴元素，名气很大，他确定帮助巴斯德留在巴黎。就这样，巴斯德在26岁那年进入巴莱的试验室，成为博士班探讨生，为了拿到理学博士学位，巴斯德打算了两篇论文：一篇是物理学论文，关于偏振计运用的探讨。另一篇是化学论文，论述亚砷酸的饱和性能。巴斯德通过偏振计的考察来探讨晶体，利用光的偏一直确定晶体的分子结构。巴斯德尝试用物理学方法来探讨化学。这与他的同行甚至导师相比，都有极大的独创性。这两篇成果丰硕的论文成就了巴斯德。1847年，巴斯德论文获得通过，取得理学博士学位。1848年，巴斯德赴第戎莱西的中学当老师。他的导师巴莱和皮欧同教化部交涉，不久巴斯德被任命为斯特拉斯堡高校的副教授。1848年5月15日，巴斯德发表了闻名的论文《论结晶形态、化学构成和旋光方向之间可能存在的关系》，这篇文章说明白同晶性，创立了立体化学。在斯特拉斯堡高校，巴斯德与教务长的女儿玛丽·罗兰一见倾心。1849年，巴斯德和玛丽结婚，玛丽很理解丈夫对工作的爱好，全心操持家务，帮助丈夫，他们有五个孩子，三个孩子死于伤寒，可能是这个缘由驱使巴斯德致力于治病救人。图1巴斯德在试验巴斯德一生进行了多项探究性的探讨，取得了重大成果，他用一生的精力证明白三个科学问题：（1）每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展。这位法国化学家发觉用加热的方法可以杀灭那些让啤酒变苦的恼人的微生物。很快，“巴氏杀菌法”便应用在各种食物和饮料上。（2）每一种传染病都是一种微菌在生物体内的发展。由于发觉并根除了一种侵害蚕卵的细菌，巴斯德挽救了法国的丝绸工业。（3）传染病的微菌，在特别的培育之下可以减轻毒力，使他们从病菌变成防病的疫苗。他意识到很多疾病均由微生物引起，于是建立起了细菌理论。1.巴斯德对自然发生论的否定千百年来，人们普遍流行着一种所谓“自然发生说”。该学说认为，不洁的衣物会自生蚤虱，污秽的死水会自生蚊蚋，肮脏的垃圾会自生虫蚁，粪便和腐败的尸体会自生蝇蛆。总之生物可以从它们存在的物质元素中自然发生。该学说曾被很多科学家支持，包括古希腊学者亚里斯多德，中世纪神学家阿奎那，甚至连17世纪的大科学家哈维和牛顿，都信任这种学说。意大利医生雷迪认为蝇类不是由无生物自然发生。他进行很多试验，测试自己的想法。1668年，他做了一个试验，打算了三个盒子，第一个盒子只放肉，其次个盒子放肉后再覆盖一张纸，第三个盒子放肉后再覆盖上一块纱布（gauze），视察盒内肉的状况。他发觉第一个盒子里的肉，会由苍蝇下蛋后，产生蛆，再变成苍蝇；其次个及第三个盒子里的肉皆没有蛆及产生苍蝇。然而，苍蝇会被吸引到有盖“纱布”的盒子里，进而产卵在纱布上面，进而产生蛆。这样的状态出现的蛆，是因为是来自于腐败的肉上有苍蝇的蛋孵化的。因此，雷迪认为蝇蛆是由蝇产生的，而不是无生物自然发生的。雷迪的试验以及其他一些科学家的反复验证，曾一度动摇了人们对自然发生论的信念。可是当后来发觉了微生物时，很多科学家又信任至少像微生物这样“最小的”生物体总该是自生的——加罩容器中的腐肉不是长满了细菌吗？巴斯德依据自己的探讨实践，不信任微生物可以自然发生，认为微生物确定必有母体。为了验证自己的理论，巴斯德重做了斯帕兰扎尼的试验。他在圆瓶里灌进一些酵母汤，把瓶颈焊封，煮沸几分钟后搁置适当时间。结果表明，瓶里并没有微生物生长。但这一试验并不能彻底驳倒自生论者。他们质疑巴斯德说：“你在煮沸酵母汤时，把瓶里的空气加热了。酵母汤产生小动物所须要的是自然的空气。你不能把酵母汤和自然的未经加热的空气放在一起而不产生酵母、霉菌、杆菌或小动物！”面对质疑，巴斯德重新设计了一个鹅劲瓶（曲颈瓶，现称巴斯德烧瓶）。烧瓶有一个弯曲的长管与外界空气相通。瓶内的溶液加热至沸点，冷却后，空气可以重新进入，但因为有向下弯曲的长管，空气中的尘埃和微生物不能与溶液接触，使溶液保持无菌状态，溶液可以较长时间不腐败。假如瓶颈裂开，溶液就会很快腐败变质，并有大量的微生物出现。巴斯德由此得出结论：腐败物质中的微生物是来自空气中的微生物。在一个有学者、才子、艺术家参与的一次巴黎盛会上，巴斯德讲解并描述了他的曲颈瓶试验并宣布：“自然发生学说经过这简洁试验的致命一击之后，绝不能再爬起来了”。图2巴斯德的试验后来，巴斯德又创建性地做了一次大规模的、半公开的试验。他和助手们将煮过的装有细菌培育液的烧瓶分放在多尘的市区、巴黎天文台的地窖里和其他环境中打开。发觉空气越是不洁，培育液变质就越快、越严峻。这说明使培育液变质的细菌不是自生的，而是来自空气。他推想，海拔越高，空气确定越干净，培育液受细菌的污染也越稍微。为了验证这一点，他和助手们又先后登上汝拉山区的浦佩山，爬上瑞士的勃朗峰，进行试验。结果，猜想得到了证明。这个试验也导致了巴斯德创建了一种有效的灭菌方法——巴氏灭菌法。2.巴氏灭菌法19世纪时，法国的啤酒、葡萄酒业在欧洲是很出名的，但啤酒、葡萄酒经常会变酸，整桶的芳香可口啤酒，变成了酸得让人不敢闻的黏液，只得倒掉，这使酒商叫苦不已，有的甚至因此而破产。1856年，里尔一家酿酒厂厂主恳求巴斯德帮助找寻缘由，看看能否防止葡萄酒变酸。巴斯德答应探讨这个问题，他在显微镜下视察，发觉未变质的陈年葡萄酒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”在养分丰富的葡萄酒里繁殖，使葡萄酒“变酸”。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，试图即杀死这些乳酸杆菌，但又不把葡萄酒煮坏，经过反复多次的试验，他最终找到了一个简便有效的方法：只要把酒放在五六十摄氏度的环境里，保持半小时，就可杀死酒里的乳酸杆菌，这就是闻名的“巴斯德杀菌法”（又称低温灭菌法），这个方法至今仍在运用。巴斯德没有将他独创的低温灭菌法申请专利，而是把它公开了。他认为利用探讨结果获利是学者的耻辱，这种信念终其一生都没有变更。1867年5月，在“万国博览会”中巴斯德因为低温灭菌法的成就而获得杰出奖，也被聘为索邦高校的化学教授。3.蚕医生19世纪60年头，欧洲大陆的蚕卵都感染了疾病。法国的蚕丝业亦同遭厄运。全国三千六百个市长、议长、及养蚕者上书上议院求助，因而成立了一个探讨蚕病的委员会。巴斯德的老师杜马担当委员会主席，他选择巴斯德去迎战这个麻烦的问题。1865年7月，巴斯德抵达阿拉斯（养蚕重镇）参与蚕病的探讨。病蚕的身上长满棕黑的斑点，就像粘了一身胡椒粉。法国人称这种病为“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龄后也挺不住死了。极少数的蚕结成茧子，可钻出茧的蚕蛾却残缺不全，它们的后代也是病蚕。当地的养蚕人想尽了一切方法，仍旧治不好蚕病。图3巴斯德探讨病蚕的发生缘由巴斯德用显微镜视察，发觉一种很小的、椭圆形的棕色微粒，是它感染到桑蚕和桑叶，巴斯德强调全部被感染的蚕及污染的桑叶必需毁掉，必需用健康的桑蚕从头做起。为了证明“胡椒病”的传染性，他把桑叶刷上这种致病的微粒，健康的蚕吃了，立即染上病。他还指出，放在蚕架上面格子里的蚕的病原微生物，可通过落下的蚕粪传染给下面格子里的蚕。巴斯德还发觉蚕的另一种疾病细菌性软化病。造成这种蚕病的细菌，寄生在蚕的肠道里，使整条蚕发黑死，尸体像气囊一样软，很简洁腐烂。巴斯德告知人们歼灭蚕病的方法很简洁，通过检查淘汰病蛾，遏止病害的扩散，不用病蛾的卵来孵化蚁蚕。这个方法挽救了法国的养蚕业。巴斯德因对蚕病探讨而获国民议会的国民奖，1876年，他代表法国出席在意大利米兰实行的国际养蚕大会，巴斯德的理论与试验得到大会的一样确定。回国后，他又起先对炭疽病的探讨。4.疫苗之父1877年，法国东部炭疽病扩散。巴斯德当时是索邦高校教授，他在调查鸡霍乱时，偶然发觉与空气接触的旧培育菌的毒性会变弱。依据他的阅历，这种菌可能有免疫作用，可解决法国正在流行的炭疽病。炭疽病主要是对牛、羊牲畜的感染，偶而人类也会感染，感染的伤口上会呈现1-3厘米直径的无痛溃疡，中心有黑色坏死的焦痂，故称炭疽病。他于是在得炭疽病病已死亡的动物身上，抽出这种细菌，且在试管培育这些细菌，使它们的毒性减得很弱。他尝试着把这些毒性减弱的细菌注射到健康动物的身上。然后过些时候，又把毒性强的细菌注射到同一只动物身上，结果发觉，这只动物尽然没有得病。而跟这只动物同在一群的其他动物，却有不少得了炭疽病死亡。这证明注射过的那只动物得到了反抗这种疾病的实力。为了证明自己是对的，巴斯德实行一次公开试验，对象是50只健康的羊，他把弱炭疽病菌注射到25只羊体内，2周后又将强的炭疽病菌注射到全部的50只羊体内。他向大家预料说：“起初注射弱的炭疽病菌的25只羊，不会生病，但另外那25只从前没注射弱的炭疽病菌的，会死掉。”2天以后，一群人聚在草原观看试验结果，结果有25只羊活得好好的，另外25只羊死了。巴斯德独创了预防注射的方法，胜利地战胜炭疽病。图4正在给羊接种的巴斯德1881年，他因为这个贡献，得到杰出十字奖章。1881年8月，巴斯德在国际医学会议上提出了关于鸡霍乱相炭疽疫苗的报告。与会代表用经久不息的掌声表达对这位不知疲乏的科学家诚心的敬意。1882年，巴斯德被选为法国探讨院院士，同年起先探讨狂犬疫苗。狂犬病是一种可怕的传染病。人和家畜被病犬咬伤之后，也会患狂犬病。它每年要夺走数以百计法国人的生命，当时没有疫苗，也没有免疫球蛋白，应付狂犬病，人们只能运用烧红的铁棍，19世纪的欧洲人信任，火焰与高温可以净化任一切事物，包括肉眼所看不见的细菌。当时只要是被动物咬伤的人们，都会被村庄中的壮汉们强压至打铁铺，请铁匠用烧红的铁棍去烙烫伤口，想藉此“烧”死看不见的病原，但如此原始、残酷的作法，并没有方法治疗狂犬病，经常只是加速死亡的来临。巴斯德组成一个三人小组起先研制狂犬病疫苗。他们希望从采集病犬的唾液进行探讨，但这种采集特别危急。巴斯德和他的团队冒着被咬伤的危急采集狂犬的唾液，一次，巴斯德为了收集一条疯狗的唾液，竟然跪在狂犬的脚下耐性等待。他们将采集的狂犬唾液注射到健康犬只的脑中，健康的犬只果真立刻发病死亡，历经过数次的动物试验，巴斯德推论出狂犬病病毒应当都集中于神经系统，因此他大胆地从病死的兔子身上取出一小段脊髓，悬挂在一支无菌烧瓶中，使其“干燥”。他发觉，没有经过干燥的脊髓，是极为致命的，假如将脊髓研磨后将其和蒸馏水混合，注入健康的犬只体内，狗必死无疑；相反的，将干燥后脊髓和蒸馏水混合注入狗的身上，却都奇妙的活了下来。巴斯德于是推断干燥后脊髓的病毒已经死了，至少已经特别微弱。因此他把干燥的脊髓组织磨碎加水制成疫苗，注射到犬只脑中，再让打过疫苗的狗，接触致命的病毒。经过反复试验后，接种疫苗的狗，即使脑中被注入狂犬病毒，也都不会发病了！巴斯德兴奋的宣布狂犬疫苗研发胜利！图6巴斯德在试验狂犬疫苗1885年，一位几乎无望的母亲，带着被狂犬咬伤的9岁小男孩约瑟芬，来到了巴斯德试验室门口，恳求巴斯德救救她的孩子。为了不眼睁睁看着男童死去，巴斯德确定为约瑟芬打下人类的第一针，这时距离约瑟芬被狗咬伤已经四、五天了；巴斯德在10天中连续给少年注射了十几针不同毒性的疫苗。图7巴斯德团队为约瑟芬注射狂犬疫苗在治疗约瑟芬的过程中，有人提出：“把孩子当试验品是不道德的，我们不知道应当用在人身上的剂量。”巴斯德的回答则是：“我确定我是在救一个孩子的命，而不是在试验我的疫苗。”他为小约瑟芬彻夜难眠，怕自己害了他，甚至在回家乡阿尔布瓦休息前，还嘱咐小约瑟芬每天写信告知他发生的事。15天假期里，巴斯德家里连绵不断地收到病人汇报状况的信件。一个月后，少年健朗如常，安稳返回家乡。巴斯德成为世界上第一个能从狂犬病中挽救生命的人。消息传开，国内外川流不息的患者蜂拥而至前来注射疫苗，狂犬疫苗取得了空前的胜利。在狂犬