路易·巴斯德:“微生物学之父”,疫苗科学的先驱

路易·巴斯德,19世纪法国科学家,被称为“微生物学之父”。巴斯德以发展疾病的微生物理论、创造巴氏灭菌过程(防止许多食品变质)和改变科学家制造疫苗的方式而闻名。

路易斯·巴斯德(1822-1895)受到他的生命科学继承者和公众的尊敬。事实上,他的名字是巴氏消毒法的基础。


路易·巴斯德:“微生物学之父”,疫苗科学的先驱

他的研究表明,微生物既能引起发酵,也能引起疾病,这在微生物理论的有效性仍受到质疑的时候为疾病的微生物理论提供了支持。在他不断寻求疾病治疗的过程中,他研制出了第一批鸡霍乱疫苗;炭疽,一种主要的家畜疾病,近年来在细菌战中被用来对付人类;还有可怕的狂犬病。

巴斯德的早期生活与教育

巴斯德出生在法国的多尔,在家里的五个孩子中排行老二。年轻的巴斯德的天赋似乎更多的是艺术而不是学术,直到他在中学的最后几年。在导师的鼓励下,他进行了严格的学习,以弥补自己的学术缺陷,为进入巴黎著名的师范学院巴黎高等师范学院做准备。1845年他在那里获得了硕士学位,1847年获得了博士学位。

在等待合适的预约时,巴斯德继续在法国高等师范学院担任实验室助理。在那里,他在博士论文的研究上取得了进一步的进展——研究某些晶体或溶液使平面偏振光顺时针或逆时针旋转的能力,即表现出“光学活性”。他能够证明,在许多情况下,这种活动与化合物晶体的形状有关。他还解释说,这种化合物的分子有某种特殊的内部结构,这种结构使光线发生扭曲——这是一种“不对称”的结构。这一假说在结构化学的早期历史中占有重要的地位。结构化学是研究分子三维特征的化学领域。


路易·巴斯德:“微生物学之父”,疫苗科学的先驱

发酵和巴氏灭菌法

巴斯德通过关于这个和相关研究的科学论文获得了他的学术资格然后在1848年被任命为斯特拉斯堡的科学院院士1854年被任命为里尔的科学院院士。在那里,他开始了对发酵的研究。巴斯德站在与他同时代的少数人一边,他认为每种类型的发酵都是由活的微生物进行的。当时,大多数人认为发酵是由一系列化学反应自发产生的,而在这些化学反应中,酶——它们本身还没有被确定为生命——发挥了关键作用。

1857年,巴斯德回到法国高等师范学院担任科学研究主任。在他被允许建立的简陋的实验室里,他继续研究发酵,并与自然生成理论进行了长期而艰苦的斗争。在这些争论的早期回合中,最突出的是他的巴氏灭菌法的各种应用。他意识到这些都是由不想要的微生物引起的,这些微生物可以通过将葡萄酒加热到60°到100°C之间来消灭。这个过程后来扩展到各种其他可腐败的物质,如牛奶。

微生物理论

在巴斯德开始他的发酵研究的同时,他对疾病的起因采取了相关的观点。他和其他一些科学家认为,<strong>疾病是由微生物-细菌理论的活动引起的

。反对者认为,疾病,尤其是主要的致命疾病,首先是由于患者内在状态和素质的虚弱或不平衡引起的。在19世纪60年代,巴斯德对特定疾病的起因进行了早期的研究,他能够确定发生在蚕身上的毁灭性枯萎病的原因,而蚕是当时法国重要的丝绸工业的基础。令人惊讶的是,他发现犯罪的是两种微生物,而不是一种。

一个新的实验室

然而,直到19世纪70年代后期,巴斯德才完全投入到疾病的研究中,在那之前,他和法国的生活经历了几次巨变。1868年,正在研究桑蚕的时候,他中风了,左半身瘫痪。此后不久,1870年,法国在普鲁士人的手中遭受了耻辱的失败,皇帝路易斯-拿破仑被推翻了。尽管如此,巴斯德成功地结束了他与皇帝开始的新的政府谈判。政府同意为他建立一个新的实验室,免除他的行政和教学职责,并给予他一笔养老金和一笔特殊的报酬,以使他能腾出精力来研究疾病。

<strong>减毒的微生物疫苗:家禽霍乱和炭疽(最早研发疫苗的方法)

巴斯德在他对抗疾病的研究活动中,首先致力于扩展对炭疽的了解,但是他的注意力很快被<strong>家禽霍乱

吸引了。这次调查使他发现了<strong>如何通过减弱或弱化相关微生物来制造疫苗。巴斯德通常每隔几天就“更新”他所研究的实验室培养物;也就是说,他通过将它们重新引入实验室鸡中,从而导致疾病和鸡的死亡,从而使它们恢复毒性。在实验的几个月里,巴斯德让家禽霍乱的培养物闲置着,而他去度假了。当他回来,并尝试了同样的程序,鸡没有像以前一样患病。巴斯德推断出这个培养物已经死了,不能再复活了,但是相反,他被启发给实验鸡接种了一种有毒的培养物。令人惊讶的是,这些鸡活了下来,没有生病;他们被一种随时间逐渐减弱的微生物所保护。

意识到他已经发现了一种可以扩展到其他疾病的技术,巴斯德回到了他的<strong>炭疽研究。巴斯德从减弱的炭疽杆菌中制造疫苗,确实可以保护绵羊和其他动物。1881年5月5日和5月17日,在Pouilly-le-Fort举行的公众示威活动中,24只绵羊、1只山羊和6头牛分别接种了新疫苗。与此同时,一个由24只绵羊、1只山羊和4头奶牛组成的对照组仍然没有接种疫苗。5月31日,所有的动物都接种了烈性炭疽杆菌,两天后,6月2日,人群重新聚集。巴斯德和他的合作者赢得了热烈的掌声。疫苗的效果是不可否认的:接种过疫苗的动物都是活的。在对照组中,所有的羊都死了,只有3只摇摇欲坠的羊在一天结束时死去,另外4只没有受到保护的牛肿胀发热。那只山羊也死了。

狂犬病和巴斯德研究所的开始

巴斯德随后想要进入人类疾病的更困难的领域,在这个领域中,伦理问题更加重要。他寻找一种既折磨动物又折磨人类的疾病,这样他的大部分实验就可以在动物身上进行,尽管在这方面他也有强烈的保留意见。他所选择的狂犬病,长期以来一直使民众感到恐惧,尽管事实上它在人类中相当罕见。直到巴斯德的疫苗出现之前,治疗狂犬病动物咬伤的一种常用方法是用烧红的铁块烧灼,希望能消灭这种疾病的未知病因。

狂犬病为 研制成功的疫苗带来了新的障碍,主要原因是导致这种疾病的微生物无法得到明确的鉴定;它也不能在体外培养(在实验室而不是动物体内)。与其它传染性疾病一样,狂犬病可以注射到其它物种中并减毒。狂犬病的减弱首先是在猴子身上,后来是在兔子身上。1885年7月6日,巴斯德成功地保护了狗,甚至那些已经被疯狗咬伤的狗,他同意治疗他的第一个人类病人约瑟夫·迈斯特,一个9岁的孩子,否则他就注定要濒临死亡。这个案例的成功以及其他成千上万的案例说服了全世界心怀感激的公众为巴斯德研究所做出贡献。

于1888年巴斯的研究所正式成立,并继续作为世界上最重要的生物医学研究机构之一。其发现和生产疫苗的传统今天由赛诺菲巴斯德制药公司继续发扬光大。

一个伟大的实验家和创新理论家

巴斯德的职业生涯表明他是一个伟大的实验家,比起疾病理论和免疫反应,他更关心通过创造新疫苗来直接处理疾病。不过,在比较抽象的问题上,还是可以看出他的见解的。在早期,他将免疫反应与相关微生物的生物学需求,尤其是营养需求联系起来;也就是说,在第一次入侵时,疫苗中的微生物或减毒微生物耗尽了它的食物来源,使得下一次入侵对微生物来说很困难。后来,他推测微生物可能产生对自身有毒的化学物质,这些化学物质在体内循环,因此,疫苗中使用了毒素和抗毒素。他支持了另一种观点,欢迎巴斯德·埃利·梅切尼科夫研究所和他的理论,即血白色小体中的“吞噬细胞”清除体内的外来物质,是免疫的主要媒介。



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