小二中文网

手机浏览器扫描二维码访问

第22章 路易斯巴斯德 微生物学之父的科学革命（第1页）

一、降世

公元1822年12月27日，巴斯德诞生在法国东部裘拉（Jura）省的洛尔镇（dole），镇中有一条清澈的溪流，巴斯德的家就在溪边的小路旁。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，他有一个姊姊和两个妹妹。四岁那年，全家迁往阿尔布瓦（Arbois）。法国的中学通常是7年制，最后一学年分为哲学科和数学科。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。中学时，他在学校表现普通，但很爱问问题，凡事追根究底，甚至因此成为某些老师的眼中钉。就这样不断地发问、学习，对化学、物理和艺术都有深厚兴趣的巴斯德渐渐变成优秀的学生。

二、大学

1840年8月，路易斯·巴斯德中学毕业，同年10月，他被聘为布山松中学的助教。在这段时间里，他一边任教，一边准备大学入学考试。当时，法国有两所着名学府——巴黎高等师范学院（EcoleNormaleSuperieure，ENS）和高等理工科学校（écolepolytechnique）。这两所学校在科学教育领域享有盛誉，吸引了众多优秀学子。

1843年8月，巴斯德成功考入巴黎高等师范学院，攻读化学和物理的教学法。在巴黎高等师范学院，巴斯德表现出色，不仅在课堂上认真学习，还经常在实验室里进行实验，验证课堂上学到的知识。他几乎每天都在实验室度过，因此被同学们戏称为“实验室的蛀虫”。这种勤奋和执着的态度为他日后的科学研究打下了坚实的基础。

1846年，23岁的巴斯德从巴黎高等师范学院毕业，并顺利通过了物理教授资格考试。考官对他的评价极高，认为他是这一届毕业生中唯一具备教育才华的学生。不久后，巴斯德收到了图尔农中学（leLycéedetournon）的物理教师聘书。然而，巴斯德内心深处渴望在巴黎继续从事科学研究，不愿意离开这座充满科学氛围的城市。因此，他决定尽可能拖延赴职时间，希望能够找到在巴黎继续深造的机会。

为了实现这一目标，巴斯德写信给巴黎中央理工学院（l’écolecentrale）的创办人之一杜玛（Jean-baptistedumas），寻求在巴黎任教的机会。尽管杜玛未能直接帮助巴斯德，但这件事被另一位着名化学家巴莱（AntoineJér?mebalard）得知。巴莱年轻时因发现溴元素而声名远播，他决定帮助巴斯德留在巴黎。在巴莱的帮助下，巴斯德得以进入巴莱的实验室，成为一名助手，同时也成为博士班研究生。

三、酒石酸

1848年，路易斯·巴斯德在巴莱的实验室中逐渐确认了自己的志向——成为一名化学家。当时，晶体研究正蓬勃发展，巴斯德对此产生了浓厚的兴趣，认为这是一个“有用的科学”领域。作为一个喜欢酒的人，巴斯德注意到在制酒过程中，酒石酸的晶体会在发酵桶中沉积。这一现象激发了他的好奇心，他决定选择酒石酸盐作为研究课题。

在发酵桶中沉积的不仅是酒石酸，还有一种被称为“类酒石酸”的物质。尽管这两种物质的分子式相同，但它们的光学特性却大相径庭。酒石酸溶液在偏振光下会产生右旋光，而类酒石酸溶液则没有任何光学活性。这一现象引起了巴斯德的极大兴趣，他相信其中一定有被其他化学家忽略的地方。

巴斯德决定运用自己在化学和物理方面的知识来解决这个问题。他首先假设这两种物质的晶体结构可能存在差异。于是，他用镊子仔细挑出酒石酸盐的结晶，仔细观察。他发现，酒石酸盐的结晶有一面较长，不是完全对称的，这可能是导致其产生右旋光的原因。

接下来，巴斯德假设类酒石酸盐的结晶应该是对称的，因此通过类酒石酸溶液的偏振光不会发生改变。然而，当他将类酒石酸盐的结晶挑出来观察时，却惊讶地发现这些结晶同样有一个较长的、不对称的晶面。这一发现让他再次陷入了困惑：为什么两种晶体都有不对称的晶面，但只有酒石酸盐具有光学活性？

巴斯德没有放弃，他大胆地假设：类酒石酸盐的结晶中，某些晶体较长的晶面在左边，而另一些晶体较长的晶面在右边。这一假设意味着类酒石酸盐的结晶实际上是两种不同形式的混合物，一种具有左旋特性，另一种具有右旋特性，这两种特性互相抵消，因此类酒石酸溶液没有光学活性。

为了验证这一假设，巴斯德重新检视类酒石酸盐的结晶。他发现确实存在两种类型的晶体，一种较长的晶面在左边，另一种较长的晶面在右边。他将所有较长的晶面在左边的晶体挑出，溶解后通过偏振光，结果产生了左旋现象；而将所有较长的晶面在右边的晶体挑出，溶解后通过偏振光，则产生了右旋现象。这一发现证明了他的假设是正确的：类酒石酸溶液不具有光学活性，是因为它是两种晶体的混合物，它们的光学特性互相抵消。

巴斯德的这一发现震惊了科学界。着名的化学家毕欧（Jean-baptistebiot）得知巴斯德的实验结果后，决定亲自重复这个实验。当他最终获得相同的结论时，激动地对巴斯德说：“亲爱的孩子，我这一生热爱科学，这个结果撼动了我的心。”从此，毕欧不仅给予巴斯德实验上的建议，还成为了他重要的良师益友。

四、婚姻

1848年11月，路易斯·巴斯德怀着对研究工作的不舍，前往第戎莱西（dijonlycée）中学担任教师，这是根据当时规定，高等师范的毕业生必须在中学任教一段时间。尽管心中充满遗憾，巴斯德仍然尽职尽责地履行教师职责。幸运的是，他的导师巴拉尔（AntoineJér?mebalard）和毕欧（Jean-baptistebiot）与教育部进行了交涉，不久后，巴斯德被任命为斯特拉斯堡大学（UniversityofStrasbourg）的副教授。

在斯特拉斯堡大学，巴斯德不仅继续他的科学研究，还结识了他未来的妻子——教务长的女儿玛丽·罗兰（marieLaurent）。玛丽是一个温柔贤惠、聪明能干的女性，她对巴斯德的工作充满了理解和支持。两人一见钟情，很快就坠入了爱河。1849年5月29日，巴斯德和玛丽举行了婚礼。他们的婚姻生活幸福美满，玛丽全心全意地操持家务，为巴斯德创造了一个温馨舒适的家庭环境，使他能够安心地投入到科学研究中。

巴斯德和玛丽共有五个孩子，但不幸的是，其中三个孩子因患伤寒而夭折。这一悲剧深深地触动了巴斯德，促使他更加坚定地致力于研究疾病，寻找治愈方法。孩子们的离世不仅加深了他对家庭的关爱，也激发了他作为科学家的责任感，他决心要为人类的健康和福祉作出更大的贡献。

1854年9月，巴斯德被任命为新创立的里尔大学化学教授兼总务长（LilleFacultyofSciences）。这一职位不仅为他提供了更广阔的研究平台，还使他有机会与当地的产业界合作，解决实际问题。里尔地区的葡萄酒酿酒业历史悠久，但酒厂常常面临葡萄酒变酸的问题，这严重影响了产品质量和经济效益。酒厂的业主们找到了巴斯德，希望他能帮助他们找出问题的根源。

五、灭菌法

1856年，法国的啤酒和葡萄酒业在欧洲享有盛誉，但这些行业面临着一个严重的问题：啤酒和葡萄酒常常会变酸。整桶原本芳香可口的啤酒，会突然变成酸得让人不敢闻的黏液，不得不倒掉。这不仅给酒商带来了巨大的经济损失，甚至导致一些酒厂破产。在这种情况下，里尔一家酿酒厂的厂主请求巴斯德帮助寻找原因，看看是否能找到防止葡萄酒变酸的方法。

巴斯德接受了这一挑战，他深知这个问题不仅关系到酒商的生计，也关系到法国这一传统行业的声誉。他开始深入研究，首先在显微镜下观察未变质的陈年葡萄酒。他发现，这些葡萄酒的液体中有一种圆球状的酵母细胞，这些酵母细胞在发酵过程中起到了关键作用，使葡萄酒保持其特有的香气和口感。然而，当葡萄酒变酸后，酒液里出现了一种细棍状的微生物，后来被确认为乳酸杆菌。这些乳酸杆菌在营养丰富的葡萄酒中迅速繁殖，导致葡萄酒变酸。

巴斯德意识到，要解决这一问题，必须找到一种既能杀死乳酸杆菌又不破坏葡萄酒品质的方法。他开始了一系列实验，试图通过加热来杀死这些有害微生物。他将封闭的酒瓶放在铁丝篮子里，然后将篮子浸入水中加热到不同的温度，观察不同温度对乳酸杆菌的影响。

经过反复多次的试验，巴斯德终于找到了一个简便有效的方法：只需将酒放在50-60摄氏度的环境中，保持半小时，就可以杀死酒中的乳酸杆菌，而不破坏葡萄酒的品质。这一方法后来被称为“巴斯德杀菌法”（pasteurization），也称为低温灭菌法。

巴斯德的这一发现不仅解决了酒商的燃眉之急，还为食品和饮料的保存提供了新的思路。这一方法迅速被应用于其他食品和饮料的消毒，例如牛奶。市场上的消毒牛奶就是通过巴斯德杀菌法处理的，这种方法不仅有效杀死了有害微生物，还保留了食品的营养价值和风味。

巴斯德的这一发明不仅在当时产生了巨大的经济和社会效益，还为后来的微生物学和食品科学的发展奠定了基础。他通过实验验证了微生物在发酵过程中的重要作用，这一成果不仅在化学和微生物学领域产生了深远影响，还为后来的疫苗研发和医学进步提供了重要的理论支持。巴斯德的“巴斯德杀菌法”至今仍在广泛使用，成为食品和饮料工业中不可或缺的一项技术。

六、自然发生论的否定

1859年，科学界围绕“生物是否自然发生”的争论达到了白热化。传统的自然发生论认为，许多生命形式是自然产生的，无需父母的繁殖过程。这一理论在当时被广泛接受，但也有不少科学家对此表示怀疑。这一年，查尔斯·达尔文发表了《物种起源》，提出了进化论，这给了路易斯·巴斯德重要的启示。达尔文的理论表明，生命是逐渐进化的，现代的生物是由过去的生物演变而来。这一观点让巴斯德开始质疑自然发生论的合理性，他决定通过实验来验证这一理论。

巴斯德设计了一组巧妙的实验来测试自然发生论的正确性。他选取了两种瓶子：一种是曲颈瓶，另一种是直颈瓶。在每个瓶子里放入肉汁，然后用火加热，将肉汁和瓶子彻底杀菌。实验的关键在于曲颈瓶的设计，它的颈部弯曲，可以阻止空气中的微生物进入瓶内，而直颈瓶则没有这种保护。

实验结果显示，放在曲颈瓶里的肉汁经过4年的时间依然没有腐败，因为曲颈瓶的设计阻止了空气中的微生物进入。而放在直颈瓶里的肉汁很快就变坏了，因为微生物可以直接进入瓶内。这一实验结果明确地证明了肉汁的腐败是由微生物引起的，而不是自然发生的。巴斯德的这一发现彻底推翻了自然发生论，证明了微生物的存在和传播机制。

巴斯德的实验结果很快得到了科学界的认可，人们开始相信生命不是自然产生的，而是由微生物引起的。这一发现不仅在生物学领域产生了深远影响，还对医学和公共卫生领域产生了重要影响。人们开始意识到，伤口的腐烂和疾病的传染都是由细菌引起的，因此消毒和预防的方法在医学界迅速流行起来。