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路易·巴斯德

路易·巴斯德是法国化学家、微生物学家,其研究革新了人们对发酵、传染病和疫苗接种的认识。

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路易·巴斯德(1822年12月27日—1895年9月28日)是法国化学家和微生物学家,其研究推动了现代微生物学的建立。他的主要贡献包括分子不对称性研究、揭示发酵的微生物基础、通过实验反驳自然发生说,以及研制预防动物和人类疾病的疫苗。巴氏杀菌法这一热处理工艺便以他的名字命名。他的工作为细菌致病论提供了重要的实验证据。(catalogue.bnf.fr)

生平与科学生涯

巴斯德出生于法国东部的多勒,家中从事制革业。他就读于巴黎高等师范学校,并于1847年获得博士学位。他早期的研究结合了化学、晶体学与光学。1848年,他到斯特拉斯堡的理学院任教,1854年出任里尔理学院院长。在里尔,当地酿酒商遇到的问题促使他将注意力转向发酵研究。(sciencehistory.org)

1857年,巴斯德返回巴黎高等师范学校,担任理科教务主任。此后,他研究了影响葡萄酒、啤酒和蚕丝生产的问题,随后逐渐将重心转向传染病和疫苗接种。1868年的一次中风使他身体部分瘫痪,但他仍继续从事科学研究。1895年,他在巴黎附近的马尔讷拉科凯特去世。(ens.psl.eu)

分子不对称性

1848年,巴斯德研究了成分密切相关的酒石酸盐制剂为何对偏振光产生不同作用。他在检查由外消旋酒石酸制得的酒石酸钠铵晶体时,辨认出两种互为镜像的晶体形态。他手工将两者分开,发现它们的溶液会使偏振面朝相反方向旋转。当两种晶体以相同比例混合时,它们的旋光作用便相互抵消。(xray-exhibit.scs.illinois.edu)

由于晶体溶解后,这种光学差异仍然存在,巴斯德推断,不对称性来自构成晶体的分子,而不仅仅是晶体的外部形状。这项工作为立体化学奠定了早期基础;立体化学研究的是分子中原子的空间排列。他所研究的分子左右手性如今称为手性,相应的互为镜像的分子形式则称为对映异构体。(xray-exhibit.scs.illinois.edu)

发酵与工业应用

巴斯德的发酵研究通过实验证明,特定的微生物与特定的物质转化过程有关。他的研究区分了参与乳酸发酵的微生物与引起酒精发酵的微生物,并表明杂菌可能改变工业生产过程的结果。从19世纪50年代开始,他将实验室研究与蒸馏酿酒和食品生产中的实际难题联系起来。(pasteur.fr)

他对丁酸发酵的研究还发现了能够在没有游离氧的条件下生存的微生物。他提出了需氧生物与厌氧生物的区别:前者需要氧,后者则能够在无氧条件下生存。这些研究使人们认识到,微生物并不只限于那些在通常接触空气的条件下生长的种类。(pasteur.fr)

巴氏杀菌法

对变质葡萄酒的研究促使巴斯德开发出一种控制加热条件、抑制有害微生物活动的工艺。1865年,他为自己的葡萄酒处理方法申请了专利;此后,这一原理被应用于牛奶等其他易腐产品。给食品加热本身并非新做法,但他的研究通过实验解释了微生物如何导致食品腐败,从而揭示了这种处理方法的作用。(sciencehistory.org)

蚕病

从1865年起,巴斯德开始研究危害法国丝绸业的蚕病。他区分了微粒子病与软化病,并制定了限制其传播的措施,包括选用健康蚕种,以及改善养蚕设施的卫生条件。这些研究将他的研究范围从发酵和腐败扩展到了动物传染病。(pasteur.fr)

自然发生说与细菌致病论

巴斯德通过实验检验了微生物会在腐败物质中自然产生的说法。在著名的鹅颈瓶实验中,他将营养液放入容器加热,容器弯曲的瓶颈允许空气进入,却能截留灰尘及其携带的微生物。只要不受这类污染,营养液就保持不变;当营养液接触到被截留的颗粒后,便出现微生物生长。(pasteur.fr)

这些实验区分了空气的存在与微生物的引入,提供证据表明,受试培养液中的微生物生长源于已有的微生物,而非在实验条件下自然产生。这些实验也是他与自然发生说支持者展开的更广泛争论的一部分,其中尤以他与费利克斯·普谢的争论著称。(pasteur.fr)

巴斯德对发酵和动物疾病的研究,帮助确立了微生物能够引起特定病理过程的认识。他的工作也影响了外科实践:约瑟夫·李斯特借鉴巴斯德的研究,发展了抗菌方法,并于1867年发表。巴斯德本人也倡导采取措施,防止器械、敷料和伤口受到微生物污染。这些贡献将实验室微生物学与外科学和感染预防联系起来。(pasteur.fr)

疫苗接种研究

在爱德华·詹纳此前通过接种预防天花的基础上,巴斯德及其合作者将疫苗接种拓展到了其他疾病。他们研究毒力减弱的病原体能否使机体获得保护,从而抵御之后接触的毒力更强的病原体。这种实验方法成为疫苗研发的重要基础。(pasteur.fr)

鸡霍乱与炭疽

鸡霍乱实验表明,接种了放置较久的微生物培养物的鸡,在随后接触强毒力培养物时能够存活。巴斯德的实验室还研制了炭疽疫苗。1881年,在普伊勒福尔的一次公开演示中,接种和未接种疫苗的牲畜均接受了强毒力炭疽材料的接种;两组截然不同的结果使这项研究受到广泛关注。(sciencehistory.org)

狂犬病

狂犬病研究面临不同的难题:其病原体既无法用当时的显微镜观察到,也无法用普通的细菌培养方法培养。包括埃米尔·鲁在内的巴斯德团队利用受感染动物传代保存病原体,并从兔子的脊髓中制备接种材料;这些材料的感染性会在干燥过程中减弱。(pasteur.fr)

1885年7月6日,九岁的约瑟夫·迈斯特开始接受治疗,此前他被一只据称患有狂犬病的狗咬伤。由于巴斯德并非医生,注射由雅克-约瑟夫·格朗谢实施。迈斯特在十天内接受了十三次注射,最终没有发生狂犬病。这一事件成为巴斯德狂犬病疫苗接种法最著名的早期应用案例。(pasteur.fr)

巴斯德研究所

对狂犬病疫苗接种的需求以及来自各国的捐款,促成了巴黎巴斯德研究所的建立。研究所于1887年确立了行政组织基础,并于1888年11月14日正式开放。该机构集疫苗接种服务、研究与教学于一体。1891年,阿尔贝·卡尔梅特在西贡建立了法国境外的第一所巴斯德研究所。(pasteur.fr)

其解释的局限

巴斯德的实验发现并不意味着他的所有理论解释都正确。他坚持认为,酒精发酵必须有活的酵母细胞参与。1897年,在他去世后,爱德华·布赫纳证明,不含活酵母细胞的酵母提取物也能进行发酵。这确立了细胞产生的酶能够在完整生物体之外完成发酵的认识。该发现保留了巴斯德关于微生物参与发酵的证据的重要意义,同时纠正了他对发酵过程直接作用机制的解释。(nobelprize.org)

参考来源

  1. Notice de personne "Pasteur, Louis (1822-1895)"catalogue.bnf.fr
  2. Louis Pasteur | Science History Institute Biographysciencehistory.org
  3. Louis Pasteur (1822–1895) | ENSens.psl.eu
  4. The early years 1847-1862pasteur.fr
  5. Louis Pasteur: a universal legacypasteur.fr
  6. LOUIS PASTEUR (1822–1895): Recherches sur les Relations qui peuvent Exister entre la Forme Cristalline, la Composition Chimique et le Sens de la Polarisation Rotatoirexray-exhibit.scs.illinois.edu
  7. Amino Acid Racemizationpubsapp.acs.org
  8. Deuxième époque : 1862 - 1877pasteur.fr
  9. The final years 1877-1887pasteur.fr
  10. Historypasteur.fr
  11. The Nobel Prize in Chemistry: The development of modern chemistrynobelprize.org
  12. Eduard Buchner – Factsnobelprize.org