路易斯·巴斯德，细菌理论和第一批救生疫苗

通过维多利亚·科尔利斯|2022年12月27日

从巴氏灭菌到第一批生产的疫苗，路易斯·巴斯德在疾病预防和公共卫生方面取得了突破性的发现。

据说很少有人能比路易斯·巴斯德挽救更多的生命。尽管巴斯德最初是一名化学家，但他的职业生涯跨越了多个学科，为他赢得了以下领域的认可：微生物学免疫学、医学、食品加工和制造业。

他因在微生物发酵、巴氏杀菌方面的工作而闻名，并因疾病的细菌理论而广受赞誉。他也是第一个以减毒或弱毒病毒为基础制造疫苗的人，开发了狂犬病和炭疽疫苗，并在抗击霍乱方面取得了重大进展。

本版科学先驱在这位关键人物200岁生日的周年纪念日庆祝他的生活和工作。

形成性的教养

1822年12月27日出生于法国东部多尔，历史学家将巴斯德在农村的成长经历视为对他后来努力的巨大影响。这是一个古老而实用的艺术，如酿酒和制革，非常突出的地区，涉及复杂的化学实践，对巴斯德感兴趣，并一直坚持。

据说，作为一个男孩，他不太喜欢学校，是一个平庸的学生，相反，他把很多时间花在了绘画、钓鱼和绘画上。然而，在巴黎巴贝特研究所短暂停留后，由于思乡之情，他回到了法国东部，于1840年获得了贝桑松皇家学院的文学学士学位，并于1842年获得了理学学士学位。

1847年，他获得了埃科尔·诺曼·苏佩雷大学的博士学位，1848年，在第戎·莱塞中学短暂担任物理教授后，巴斯德被任命为斯特拉斯堡大学的化学教授。

“惯用手”的分子

巴斯德因发现分子不对称性而在化学界广为人知，即由相同的相连原子组成的分子可以以不同的空间方向存在，在某些情况下，可以是彼此的镜像，这一特性称为手性。

这是他对一组叫做酒石酸盐的分子进行实验的结果，这些分子存在于发酵葡萄酒的沉淀物中。

在化学中，研究分子的一种方法是通过分析它们对偏振光（只向一个方向移动的光）旋转的影响。当偏振光通过酒石酸溶液时，光的角度旋转。然而，酒石酸的同分异构体，即酒石酸具有相同的化学式但原子排列不同，并没有导致任何旋转。尽管当时大多数科学家都假设这两种化学物质是相同的，但巴斯德推断，由于光学活性的差异，这两种物质的3D结构也会有所不同。

他推断，这些分子具有独特的“不对称”内部结构，负责光的扭曲。在显微镜下，他观察到两种不同类型的副酒石酸晶体，它们似乎是彼此的镜像。

他开始将晶体分为两堆，并对每一堆进行求解。当偏振光通过各个溶液时，它们各自将光旋转到相反的方向，当使用两组晶体组合的溶液时，由于晶体相互抵消光旋转能力的50/50混合，效果被抵消。

这第一个实验成为有机化学新领域的基础称为立体化学。这在当时是一个革命性的想法，因为它也证实了巴斯德一直在发展的理论：对称是生命的关键，所有生命过程都源于生物分子中原子的精确和不对称排列。

巴斯德说：“只有在生命影响下产生的产品是不对称的，因为它们是在宇宙力的影响下发展起来的，而宇宙力本身就是不对称的。”巴斯德认为，不对称是有机世界和矿物世界之间的主要分界线，因此也是生命的秘密。

发酵与细菌理论

1856年，当巴斯德担任里尔大学科学学院院长时，当地葡萄酒制造商向他寻求帮助，以解决酒精变酸的问题。

当时流行的观点是，发酵——物质的化学分解——是一种分解过程，可能由酵母菌引发，酵母菌被认为是“活的”，但它是发酵液中分子不稳定的结果。

但从发酵酒精中回收的戊醇不符合这一规律。鉴于分子的不对称性是通过其旋转偏振光的能力推导出来的，巴斯德得出结论，生命在发酵过程中以某种方式进行了干预，并促成了它们的形成。

然而，他的同龄人并不接受这一观点，他们坚称这一过程不是生物过程。因此，巴斯德开始证明发酵是活微生物的结果。

巴斯德在1857年关于乳酸发酵的报告中报告了物质的积累：“在显微镜下，可以看到它形成微小的球状物或小物体，这些球状物非常短、孤立或呈不规则的块状。这些球状物比啤酒酵母的球状物小得多，并通过布朗运动活跃地运动。”

此外，他认为，如果乳酸发酵是一种直接的化学反应，那么它应该只产生上述反应的反应物和产物。然而，他发现尽管乳酸确实是主要成分，但它“远不是唯一的产品”，在发酵混合物中总是发现各种醇和其他物质。

另一个流行的理论是“自发生成”理论，它认为生命可以从非生物物质中自发产生，而非生物物质也是葡萄酒变质的罪魁祸首。这是胚芽学说-一种理论认为，几乎到处都存在着肉眼无法看到的微小活微生物。

但与巴斯德同时代的许多人都不同意这一观点，到1860年，这场争论变得如此激烈，以至于法国科学院举行了一场竞赛，并为任何能够决定性地证明或反驳自发产生的实验颁发奖项。

一系列实验被编成了一篇题为“，微粒记忆组织了不存在的大气【关于大气中存在的有组织微粒的回忆录】，他于1861年提交。特别是在一个实验中，他使用了他现在著名的鹅颈烧瓶为了从煮沸的输液中排除空气，“即使经过几个月的观察，也不会出现活微生物。然而，如果随后引入大气尘埃，活微生物将在2-3天内出现。”

通过这一“无懈可击且决定性的”证据，他终于驳斥了自发生成，并证明了微小微生物的存在。1864年，他发明了巴氏杀菌-一种热处理方法，可以在不损害营养价值或味道的情况下，破坏致病微生物以保存啤酒、牛奶和奶油等食物。

这是19世纪和20世纪早期在保护公众健康方面的一个重大突破，在巴氏杀菌之前，结核病、Q热、白喉、严重链球菌感染和伤寒等是与乳制品消费相关的常见危险。自那时以来，与牛奶相关的细菌性疾病疫情急剧下降，许多专家预测，结果挽救了数百万人的生命。

在接下来的20年里，巴斯德继续帮助解决乳制品、蚕丝虫、葡萄酒、醋和啤酒行业面临的问题，赢得了广泛的声誉，并成为了法国英雄。

第一批疫苗

继巴斯德在微生物发酵和应用细菌理论方面取得成功后，他受到启发，将这一知识应用于传染病的管理；由于城镇和工业化的发展，19世纪末的问题日益严重。

“目前，科学可以通过实验证明微生物是疾病本身及其传播的原因，唯一的方法是对微生物进行系列培养，”他写道1878年。

在实验室实验中，巴斯德试图通过将病原体传播给不同的动物来改变病原体的病毒性或严重程度。他的第一个突破出现在19世纪70年代末，当鸡接触到一种致鸡霍乱的弱毒病原体后，它们对实际的病毒产生了耐药性。

1880年，他向学院成员介绍了他的研究结果，提到爱德华·詹纳近100年前的工作，他将这种现象称为“疫苗接种”，当时“甚至在詹纳证明牛痘的功效之前，他行医的农村居民就已经知道牛痘可以预防天花。”

他扩展了他的理论，表示他相信所有微生物都可以通过他的“大气衰减方法”衰减，在这种方法中，微生物在2-3个月的培养间隔内暴露于大气中的氧气会减弱，尽管他从未解释为什么氧气会削弱微生物。这些被削弱的活微生物随后被用来帮助宿主建立抵抗力，这一概念现在被称为免疫。

因此，他将注意力转向炭疽病，这是一种由炭疽菌引起的牛和其他牲畜的毁灭性疾病炭疽杆菌德国医生罗伯特·科赫（Robert Koch）已经在这一领域开展工作，并证明了在显微镜下作为惰性棒观察到的细菌具有生命周期并经历了分裂。在这项工作的基础上，经过几年的努力，巴斯德研制出了用于疫苗的减毒病原体，大大降低了牛的死亡率。

有关于巴斯德发明了第一种炭疽疫苗的说法引发了一些争议在1881年著名的动物试验中，巴斯德显然对其制备和使用非常保密，他没有使用他已经报道过的用于鸡瘟疫苗的方法，他在疫苗中使用了一种减毒活病毒。

直到1995年，普林斯顿大学历史学教授、巴斯德传记作者杰拉尔德·盖森（Gerald Geison）对巴斯德的笔记本进行了检查，才发现他实际上并没有使用活疫苗，而是使用了他的对手、兽医让·约瑟夫·亨利·图桑（Jean Joseph Henri Toussaint）研制的疫苗，他在给药前通过简单的加热杀死细菌而研制出了疫苗。

不幸的是，托桑的工作没有得到认可，于1890年死于精神崩溃。但在1998年，法国政府正式且正确地承认图桑的疫苗是第一种有效的炭疽疫苗。