[分享]微生物学的奠基人--伟大的巴斯德

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列文虎克发现微生物200年后，通过许多科学家的努力，特别是法国伟大的科学家巴斯德的一系列创造性的研究工作，人们才开始认识微生物与人类有着十分密切的关系。今天，我们把研究微生物的科学称作微生物学，巴斯德和科赫是公认的微生物学奠基人。他的工作为今天的微生物学奠定了科学原理和基本的方法。
　　巴斯德在大学里学的是化学。由于他不到30岁便成了有名的化学家，法国里尔城的酒厂老板便要求他帮助解决葡萄酒和啤酒变酸的问题，希望巴斯德能在酒中加些化学药品来防止酒类变酸。巴斯德与众不同的地方是他善于利用显微镜观察，这使他在化学上有过前人没有的重要发现。所以在解决葡萄酒变酸问题时，他首先也是用显微镜观察葡萄酒，看看正常的和变酸的葡萄酒中究竟有什麽不同。结果巴斯德发现，正常的葡萄酒中只能看到一种又圆又大的酵母菌，变酸的酒中则还有另外一种又小又长的细菌。他把这种细菌放到没有变酸的葡萄酒中，葡萄酒就变酸了。于是巴斯德向酿酒厂的老板们指出，只要把酿好的葡萄酒放在接近50℃的温度下加热并密封，葡萄酒便不会变酸。酿酒厂的老板们开始并不相信这个建议。巴斯德便在酒厂里做示范。他把几瓶葡萄酒分成两组，一组加热，另一组不加热，放置几个月后，当众开瓶品尝，结果加热过的葡萄酒依旧酒味芳醇，而没有加热的却把人的牙都酸软了。从此以后，人们把这种采用不太高的温度加热杀死微生物的方法叫做巴斯德灭菌法。直到今天，我们每天食用的牛奶还是采用巴斯德灭菌法来保鲜的。
　　因为解决了葡萄酒变酸问题，巴斯德在法国的名声大振。正好这时法国南部的丝绸工业遇到了很大的困难，因为用做原料的蚕茧大幅度减产。减产的原因是一种叫做“微粒子病”的疾病使蚕大量死亡。人们又来向巴斯德求援了。1865年，巴斯德受农业部长的重托，带着他的显微镜来到了法国南方。经过几年的工作，其间他还得过严重的脑溢血病，但是，他发现微粒子病的病根是蚕蛹和蚕蛾受到了微生物的感染。针对病因，巴斯德向蚕农们表演了如何选择健康蚕蛾的方法，要求他们把全部受感染的蚕和蚕卵，连同桑叶都烧掉，只用由健康蚕蛾下的卵孵化蚕。蚕农们依照巴斯德的办法，果然防止了微粒子病，挽救了法国的丝绸工业。为此，巴斯德受到了法国皇帝拿破仑3世的表彰和人民的热烈称颂。
　　研究葡萄酒和蚕病取得巨大成功之后，巴斯德开始主张传染病是由微生物引起的。正因为微生物能够通过身体接触、唾液或粪便散布，便可以从病人传播给健康的人而使人生病。这种观点后来被许多医生的观察和治病经验证实了。其中德国医生科赫和他的老师贡献最大。为此德国聘请巴斯德担任波恩大学教授并授予他名誉学位，可是，这时普法战争已经爆发，法国大败，热爱祖国的巴斯德拒绝了德国给他的荣誉。1873年，巴斯德当选为法国医学科学院的院士，虽然他不是医生，连行医的资格都没有，但历史已经证明，巴斯德是最伟大的“医生”。
　　19世纪70年代，巴斯德开始研究炭疽病。炭疽病是在羊群中流行的一种严重的传染病，对畜牧业危害很大，而且还传染给人类，特别是牧羊人和屠夫容易患病而死亡。巴斯德首先从病死的羊血中分离出了引起炭疽病的细菌--炭疽杆菌，再把这种有病菌的血从皮下注射到做试验的豚鼠或兔子身体内，这些豚鼠或兔子很快便死于炭疽病，从这些病死的豚鼠或兔子体内又找到了同样的炭疽杆菌。在实验过程中，巴斯德又发现，有些患过炭疽病但侥幸活过来的牲口，再注射病菌也不会得病了。这就是它们获得了抵抗疾病的能力（我们今天叫做免疫力）。巴斯德马上想起50年前詹纳用牛痘预防天花的方法。可是，从那里得到不会使牲口病死的毒性比较弱的炭疽杆菌呢？通过反复试验，巴斯德和他的助手发现把炭疽杆菌连续培养在接近45℃的条件下，它们的毒性便会减少，用这种毒性减弱了的炭疽杆菌预先注射给牲口，牲口就不会再染上炭疽病而死亡了。1881年，巴斯德在一个农场进行了公开的试验。一些羊注射了毒性减弱了的炭疽杆菌；另一些没有注射。4个星期后，又给每头羊注射毒力很强的炭疽杆菌，结果在48小时后，事先没有注射弱毒细菌的羊全部死亡了；而注射了弱毒细菌的则活蹦乱跳，健康如常。在现场的专家和新闻记者欢声雷动，祝贺巴斯德伟大的成功。的确，巴斯德的成就开创了人类战胜传染病的新世纪，拯救了无数的生命，奠定了今天已经成为重要科学领域的免疫学的基础。1885年，巴斯德第一次用同样的方法治好了被疯狗咬伤了的9岁男孩梅斯特。后来梅斯特成了巴斯德研究院的看门人，1940年，当法国被德国占领时，64岁的梅斯特因为拒绝法西斯军人强迫他打开巴斯德的陵墓而自杀了。
　　1996年巴斯德逝世100周年时，全世界微生物学和医学工作者举行了许多活动来纪念他，因为他的研究成果直到今天仍然在给人类带来巨大的幸福。

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微生物猎人

 

--屡遭挫折的生物学家巴斯德

 

路易·巴斯德（L.Pasteur，1822-1895）是19世纪世界著名的法国科学家。在五十年左右的科学生涯中，他从化学科学冲向生物科学的一个又一个领域，做出了许多重大发现和发明。而每一成果的问世，都程度不同地遭到了一些人的种种反对。在不屈不挠的斗争中，巴斯德将自己的成果付诸于科学实践，应用于工农业生产和医疗事业，最终战胜了反对者。

同素异构的发现和毕奥的怀疑

还在大学时代，巴斯德便开始了对化学结晶体形态和结构的研究。酒石酸和异酒石酸两种晶体看起来完全一样，但前者有旋光性，后者则无。造成这种差异的原因何在，化学界长期未能解决。巴斯德凭着一股“牛”劲和出色的实验才能，想碰碰这个难题。

经过一段时间细心的显微镜观察和精心实验，巴斯德发现异酒石酸原来是两种不同酒石酸晶体的混合。一种与普通酒石酸一样，结晶平面在右侧；另一种与之相反。二者的元素构成和晶体形状完全相同，但却像左右手的手套一样，不能互相重叠。巴斯德极其耐心地把两种晶体分开，分别制成溶液，比较其旋光性。结果发现，一种溶液具有左旋光性，另一种具有右旋光性；若将两者等量混合，则复原为异酒石酸，旋光性消失。巴斯德立即领悟到：同一物质可形成互相“对映”的不同晶体，造成不同的旋光性；而异酒石酸之所以不具有旋光性，是因为它含有旋光性相反的两种晶体之故。

巴斯德做出的这一发现对于认识结晶体特性和物质结构都有重大意义，立即引起了科学界的注意。包括杜马在内的许多化学家纷纷表示赞同。但是，74岁的毕奥教授却表示怀疑。

毕奥对石英、樟脑和酒石酸做过数十年研究。他曾经推测，结晶产生旋光性的原因很可能是分子中原子排列的某种不对称性造成的。但是，自从他提出这个猜测之后，几十年过去了，无论是他自己还是许许多多大大小小的权威，都没能在实验上加以证实。年仅26岁的巴斯德，一个还没毕业的大学生，居然声称在实验上发现了晶体的不对称性，他怎么能相信呢？

毕奥的态度使巴斯德有些着急。他立即写信给从未谋面的毕奥，要求会见。毕奥同意。一天，在法国研究院，当着毕奥的面，巴斯德重复了自己的实验，并请毕奥鉴定。毕奥亲自检验了晶体的旋光性，结果与巴斯德所说的完全一样。老教授表示心服。从此，这位素不交友的老教授，便成了巴斯德的忘年之交和导师。

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发酵本质的发现与李比希、贝尔纳等的反对

这要从巴斯德解决酒的变酸问题说起。

从19世纪50年代起，法国的酿酒业在世界上就享有很高的声誉。但是在生产中存在着一个麻烦问题：陈的葡萄酒容易变酸，不易保存，因而损失了几百万法郎。恰在这时，巴斯德携眷由斯特拉斯堡大学来到位于葡萄种植中心的里尔学院任教。应该城商业委员会和酿造商的要求，对酿酒一无所知的巴斯德便开始了研究酿酒发酵和变酸问题。

经过一段的观察实验，巴斯德发现：发酵是酵母微生物在无氧条件下作用的结果；而导致酒变酸的酵素则是另一种杆棒状的微生物。他忍不住内心的激动，把这一发现告诉所认识的人。随后，他又将研究成果写成论文，在里尔科学协会宣读，并寄给了巴黎国家科学院。

从里尔调任到巴黎后，巴斯德继续进行发酵方面的研究，进步使他坚信了发酵的生物学性质。他高兴地说：“正是我的显微镜明白告诉我，……是酵母把大麦酿成啤酒，……是酵母把葡萄发酵为酒”。①

但是，世界科学界却有一些人反对巴斯德的见解。其中最有影响的是德国化学家李比希。他坚持认为，糖转化为酒精这件事与酵母毫不相干，发酵必须有蛋白。

面对大人物的反对，坚信自己正确的巴斯德想：“我必须做的是在完全没有蛋白的汤里培养酵母。如果在这样的汤里酵母会使糖变为酒精--那么李比希和他的理论就完蛋了。”②经过几个星期的摸索，他终于找到了一种没有蛋白的酵母培养液。他发现将少量的酵母放进由蒸馏水、纯糖和酒石酸铵组成的培养液中，经过一夜的培养，便可以产生出千千万万的酵母：这些酵母能将溶液发酵为酒。做出这一发现时，巴斯德激动得泪水直流，喃喃自语：“李比希错了--蛋白不是必须的--使糖发酵的是酵母，是酵母的生长。”①此后的一个星期，他反复地做这一实验，结果完全相同。他还发现，给这些酵母以足够的糖，它将连续工作三个月，甚至还要久一些。

随后，巴斯德向科学界通报了这一发现。他的证据使李比希无言以对。他胜利了。

但是，围绕发酵本质的斗争并未结束。1878年，在著名生理学家贝尔纳逝世后，法国科学界的一些人又找出他的一篇未完成的著作，反对巴斯德的发酵理论。贝尔纳生前曾高度赞赏巴氏的此项理论，可是在他的遗著中却提出，是葡萄汁变为酒。为了回答亡友的指责，巴斯德又设计了一项精心的实验，证明了不与酵母接触的葡萄汁是不能变成酒的。

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“微生物也有母体”理论的

提出和自然发生论者的抵制

千百年来，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，而没有上代。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，都相信这种学说。有些过于执着的自生论者，例如17世纪的比利时化学家、医生范·赫尔蒙脱，甚至想入非非地提出了“创造大老鼠”的方法。

意大利医生雷地于1668年进行的实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。可是当后来发现了微生物时，很多科学家又相信至少像微生物这样“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！于是，微生物可能自然发生的信念又盛行起来。

巴斯德根据自己的研究实践，不相信微生物可以自然发生，认为微生物肯定必有母体。他到处宣传这一理论。这下子可激怒了自生论者。他们问巴斯德：“酵母怎样在地球的每一个角落里，在每一世纪的每一年里，不知道从什么地方出现，把葡萄汁酿成酒？这些从天南地北，处处把每个罐里的牛奶变酸，每一瓶里的牛油变坏的小动物，来自什么地方？”②

为了回答这些挑战，巴斯德重做了斯帕兰扎尼的实验。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。

这一试验并不能彻底驳倒自生论者。他们坐在巴斯德的书房里吵吵闹闹：“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需要的是自然的空气。你不能把酵母汤和天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！”①

面对对方的指责，巴斯德冥思苦想，决心设计一种只让天然空气进入而不许其中的微生物进入的仪器。在老教授巴拉的指导下，巴斯德终于设计、制作出了符合这一要求的仪器，即著名的曲颈瓶。实验取得了完全的成功。他喜不自胜。在一个有学者、才子、艺术家争相参加的巴黎盛会上，巴斯德讲述了他的曲颈瓶试验，高声宣布：“自然发生学说，经过这简单实验的致命一击之后，绝不能再爬起来了。”③

接着，巴斯德又创造性地做了一次大规模的、半公开的实验。他和助手们将煮过的装有细菌培养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。发现空气越是不洁，培养液变质就越快、越严重。这说明使培养液变质的细菌不是自生的，而是来自空气。他推测，海拔越高，空气一定越洁净，培养液受细菌的污染也越轻微。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，进行实验。结果，猜想得到了证实。

巴斯德向科学界报告了自己的实验结果。许多听众无不为他们的冒险献身所感动，为他们的证据所折服。可是坚持自然发生说的反对派仍继续起劲地谴责巴斯德，称他是“马戏团的演员、骗子和小丑”。②攻击得特别凶的是博物学家布歇（Pouchet，一译浦舍）等人。他们还采用以巴斯德之矛攻巴斯德之盾的办法，在一些瓶子里灌进干草浸液而不是酵母汤，并造成真空，赶往比利牛斯山脉的高山玛拉得塔，登上了比勃朗峰还要高出几英尺的山巅，打开瓶口。由于他们采用的是干草浸液，加之没有加热，结果在瓶中发现了微生物。借此，布歇攻击巴斯德是“以自己的瓶子作为对科学的最后通牒而惊世骇人”①，要求在科学院作公开试验，而且说，如果他们的瓶子有一个打开之后而不立刻生长微生物的话，他们愿意承认错误。

公开试验那天，巴斯德应战准时在科学院委员会做了试验。可是布歇等却吓得没敢到场。于是委员会作出了赞同巴斯德意见的决定。

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围绕免疫学说的斗争

从1878年起，巴斯德和他的助手们又冲向了防治牛羊炭疽病和鸡霍乱的新战场。经过三年的实验研究，巴斯德提出了他的弱毒免疫理论，并开始用疫苗防治畜禽疾病。

这一理论的提出，又一次触怒了医学界和兽医学界的顽固派。于是，又展开了一场长达六年之久的惊人的激烈斗争。

一天，在医学会会议上，巴斯德谈起了自己关于免疫的发现，好心好意地告诉医生们，他证明了詹纳在天花上未能做到的一点，就是杀害动物的微生物正是保护动物不死的微生物。对巴斯德自以为比詹纳高明，老派医生们大为恼怒。八十多岁的著名外科医生儒尔士·奎茵（一译盖朗）尤其冷嘲热讽。巴斯德当即反击，斥责奎茵的一次得意手术毫无意义。于是，恼羞成怒的奎茵离开座位，对准60岁的巴斯德一拳打去。在场的其他医生连忙跑来劝阻，才制止了双方的拳斗。第二天，奎茵又向巴斯德提出决斗，妄图以拳打脚踢和头破血流来解决真理问题。巴斯德退还了他的挑战书，告诉来使：“我的职业是医病，不是杀人。”①

巴斯德的免疫理论和医疗措施也触怒了兽医学界。一天，在默伦农学会，著名兽医兼兽医杂志编辑罗星约尔心怀叵测地要农学会提供经费和牛羊，让巴斯德作公开试验，妄图借此使巴斯德身败名裂。巴斯德毫不疑心，于5月5日至6月2日在默伦的普伊勒福尔农场，与助手一起进行了公开试验。6月2日的最后结果是：接种过的一组牛羊或吃食、或跳跃，情况良好；而没有接种过的一组牛羊中22头已经死去，剩下的2头显出炭疽杆菌病特有的症状。泰晤士报记者称：普伊勒福尔实验是一次十全十美的空前的成功。反对派被迫认输。如兽医比俄，原是一个最尖酸刻薄、主张引巴斯德上当的人。在最后一只未经接种的羊快死时，他奔向巴斯德：“巴斯德先生，用你的菌苗给我接种吧--就像你对这些你曾如此神妙地救它们性命的羊一样--然后我愿让你注射最毒的毒菌！人人都必须深信这个奇妙的发现呀！”

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经验与教益

如上所述，巴斯德一生做出了许多重大发现，一再遭到科学界一些人的怀疑、抵制和反对。这是为什么呢？

首先是由于科学发现本身的革命性和科学界的保守性之间的矛盾造成的。1888年11月14日在庆祝巴斯德研究所落成大会上，会议秘书曾指出：“巴斯德先生是一位革新家。”“他对于发酵，对于极细小的微生物，对于传染病的原因，以及对于这些疾病的预防接种所做出的发现，对生物化学、兽医学和医学来说并非一般性的进展，而是完全的革命。”②面对推翻旧理论的革命性发现，一些长期受旧理论熏染的科学家，当然不会接受，必然下意识地拿起旧理论向新发现进行抗争。正因为如此，其中年龄愈大、受旧理论影响愈深者，对新发现的抵制也就愈烈。例如对细菌致病理论，老年医生多半是反对者；而年轻医生则往往是拥护者，朱伯特、鲁和张伯兰等，还成了巴斯德的得力助手。当然，在革命性的发现面前，年龄大小并不是决定科学家态度的唯一因素。一般说来，科学家是尊重实验事实的。只要一个人的发现能为许多人，特别是怀疑者本人的实验所重复，怀疑者就会由怀疑变为相信、由反对转为拥护。例如毕奥态度的转变、李斯特的热烈拥护等，都是如此；而法国的博物学家们从来不做什么实验，完全以旧理论作为衡量真理和谬误的标准，因而很自然地成为新理论的反对者。

其次，巴斯德在生物学方面的发现所以屡遭抵制，还因为职业专门化和科学分工造成的局限性。巴斯德原是个化学家，对生物学、医学本来一窍不通。这样，生物、医学界的人们往往把他看成外行，不相信他有解决生物、医学问题的能力。一般人也往往这样看。例如当巴斯德研究蚕病开初进展不大时，蚕农们就曾抱怨说，防止蚕病的事，化学家懂吗？这是一方面。另一方面，内行们又往往把自己的研究领域看成是只供他们狩猎的围场，而将他人的进入看作是一种非法的进犯行为。对进犯者，他们当然要加以反对；进犯者的猎物当然更得不到公正的评价了。殊不知，在19世纪像巴斯德这样的化学家研究生物学问题，正是适应了学科之间相互移植和渗透的客观要求。巴斯德的成功本质上是这一客观趋势的必然结果。当时的化学已成为一门实验科学，而生物学还停留在描述性阶段，巴斯德操起化学的实验方法和工具，潜心地研究生物学问题，从而揭示出一个又一个从未见过的现象，提出一个又一个新见解，也就不足为奇了。

第三，巴斯德遭逢的怀疑和抵制往往达到激化程度，这与他的气质有很大关系。贝弗里奇曾指出：“新发现所引起的纷争有时因发现者的人品而变本加厉。作出新发现的人往往不会也不善于处理人与人之间的关系。如果他们略微圆通一些，麻烦也就少得多。”①这点在巴斯德身上表现得特别明显。巴斯德具有艺术家和诗人的气质，喜欢激动。这样，在遭到他人反对时，就往往不够冷静、耐心，说出一些带有刺激性的话语。例如由于揭了博物学家不会做实验的短处，加剧了博物学家对他的反对；由于他当众斥责奎茵的外科手术，导致奎茵采取了粗野行动。而对自己，他又往往不太谦逊，或说自己的发现超过了历史上某位著名人物，或将几位德高望重的科学家对他的赞美之词引用于演讲中，发表于文章内。这也刺激了科学界的反对派。克鲁伊夫曾指出：巴斯德之所以树敌，部分原因“是由于他的怒气冲冲、鲁莽从事的挑衅神气。”①

第四，巴斯德的发现受到抵制也与他的科研方法的特点有关系。巴斯德具有丰富的创造性想象力。从一个偶然的或有限的事实中，他往往便能悟出事物的真谛，做出正确的猜想。他说过：“如果有人对我说，在做出这些结论时我超越了事实，我就回答说：‘是的，我确是常常置身于不能严格证明的设想之中。但这就是我观察事物的方法。’”②应当说，巴斯德的这种方法是一种成功的方法。问题在于他凭着这种方法做出的发现和猜想，在未经严格周密的实验之前，就很快通报给了科学界。这样，在证据不足的情况下，就不免引起科学界许多人的怀疑；而当他的猜想一时不能为实验所证明或失败时，倒又给反对派提供了用以攻击的弹药。

围绕巴斯德的科学发现和发明的斗争已经载入史册。巴斯德不仅为我们留下了科学遗产，也给我们留下了同反对派作斗争的经验和教训。我们要学习他的斗争精神。他说过：“一个科学家应该想到的，不是当时人们对他的辱骂和表扬，而是未来若干世纪中人们将如何讲到他。”③为发展科学，他无所畏惧地向一个又一个占统治地位的陈腐观念冲击。为宣传、捍卫真理，他不屈不挠地迎战形形色色的反对派。我们要学习他让事实说话的科学态度。在怀疑派、反对派面前，他总是坚持不懈地进行最巧妙的实验，并将自己的理论应用于生产实践，以事实战胜对方。同时，巴斯德也给我们留下了值得注意之点。首先，对自己的猜想和发现，应在严格验证、做到无懈可击之后再公布于众。其次，要善于处理人与人之间的关系，不应感情用事，对反对派的具体实验证据要加以认真分析。这样，革命性的发现尽管仍会遭到保守派的反对和抵制，但其激烈程度可能会小一些，持续时间可能会短一些。