△微生物学的奠基人——巴斯德 

牛奶在搁置一段时间后常常变酸,人们知道这是由于牛奶本身的发酵所致。可是,人们并不知道牛奶为什么会发酵。1857年,巴斯德研究了牛奶的发酵过程。他把鲜牛奶和酸牛奶分别放在显微镜下观察,发现它们都含有同样的一些极小的生物——乳酸菌,而酸牛奶中的乳酸菌的数量远比鲜牛奶中的多。这一发现说明,牛奶变酸与这些乳酸菌的活动密切相关。在研究了这些乳酸菌的生活习惯后,他确认了正是由于这种乳酸菌的作用,使牛奶变酸。

当时,人们也不知道新酒在搁置一段时间后为什么也常常会变酸。巴斯德对新酒的发酵过程也进行了同样的比较观察,发现两种酒中都有一些极小的生物——酵母菌。同样,酸酒中的酵母菌的数量要比新酒中的多,新酒变酸正是酵母菌的发酵作用。

发现乳酸菌和酵母菌这些有代表性的微生物后,巴斯德对微生物的类型、习性、营养、繁殖、作用等方面的问题进行了初步研究。这样,生物学的又一个新兴的分支——微生学正式诞生了。微生物学在诞生之初,即在工农业生产中发挥了显著的作用,显示出了巨大的应用价值。

此前,法国不少酿酒商为葡萄酒、啤酒的变酸问题承受巨大的经济损失。德国的细胞学家施旺曾首创加热法防止酒变酸的方法,但未能得到推广。巴斯德也采用加热的方法进行这方面的实验。他发现,把尚未发酵或正在发酵的有机物加热到一定温度后,再让它们与空气隔绝,即可防止或终止发酵过程。1863年,一葡萄酒厂的厂主请巴斯德帮助解决葡萄酒变酸的问题。巴斯德建议他把刚酿成的葡萄酒慢慢加热到55℃,然后将它们装瓶并严格地密封起来,问题就可解决。葡萄酒制造商对用如此简单的方法解决这么重大的问题将信将疑。不过,他还是尝试了巴斯德提出的那个看上去十分荒谬的建议,问题果然得到了解决——在加热并密封之后,葡萄酒不但没变酸,而且也没有失去醇香。

巴斯德的这种防酸的方法日后被称为“巴斯德灭菌法”。它的推广使已濒临破产状态的法国酿酒业又重新兴盛起来,并且成功地解决了牛奶业中牛奶变酸的问题。

19世纪,在法国农业中占重要地位的养蚕业,常常因一种极易蔓延的丝蚕病使法国的农业税收蒙受巨大的损失。1865年,农商部委托巴斯德对丝蚕病进行研究。通过几个月的显微解剖观察,巴斯德从病蚕中识别并分离出了两种微生物。经过实验和分析,他证实这两种微生物正是导致丝蚕病的原因,并提出了两条解决办法:第一,防止致病微生物入侵蚕卵、成蚕和蚕蛾(为此,他建立了一套识别病卵、病蚕和病蛾的方法);第二,在感染病菌后,为了防止其蔓延,要立即将病蚕与蚕叶全部销毁。法国农商部采纳并推广了巴斯德的这两条简便易行的方法之后,养蚕业又再度兴盛起来。

巴斯德把在丝蚕病理研究中所获得的对病菌的认识加以总结,在60年代后期提出了疾病的病菌学理论。一门新的病理学——细菌学开始萌芽了。

一些医学家对微生物学的医学意义也逐渐有所认识。当时,由于笑气、乙醚和氯仿已被较广泛地应用于外科手术麻醉,外科手术得到了相应的发展。虽然那时的外科手术绝大多数都作得很好,术后的死亡率却极高。英国著名医生李斯特从巴斯特的微生学中得到启发,认识到手术后病人的死亡可能与创口感染病菌有关。于是,他把巴斯德灭菌法的原理用于医学中,用石碳酸给创口以及手术器械和手术室消毒。这些方法立杆见影,取得了显著的效果:李斯特的术后的病人死亡率从1864年的45%到下降到1868年的15%

医学家们因为巴斯德本人没有医学博士学位而对他持有偏见,对巴斯德灭菌法表示怀疑。然而,巴斯德以铁的事实向医学家证明:只要把器械煮一煮、把敷料蒸一蒸,同样可起到灭菌的效果。最终,巴斯德的建议令医生们折服并加以采纳。1873年,一名叫达内恩的医生在巴斯德灭菌法的基础上,创造了碘酒消毒法。至今,煮沸器械和碘酒消毒仍为外科手术中主要的灭菌法。1890年,美国外科医生霍尔斯特德和英国医生亨特分别开创了让医生戴消毒橡皮手套和口罩的先例,更为有效地减少了手术后的创口感染的机会。随着灭菌法与防菌法的不断发展和完善,细菌学成为生物学与病理学之间一门极其重要的边缘学科。

当人感染病菌时,体内就会产生针对这种病菌的抗体——生物活性蛋白质,将这些病菌消灭掉。如果将没有毒性的死的病菌给与人体,人体就可以预先产生抗体,一旦有病菌入侵就立即消灭,这就是免疫法。天花是一种烈性传染病,中国在明朝隆庆年间(公元15671572年)就发明了以接种人痘预防天花的人工免疫法,但接种人痘有一定的危险。到了18世纪后期,英国著名医生琴纳用接种牛痘取代了接种人痘。细菌学诞生之后,在免疫学原理的启发下,人们很快想到应用免疫原理来防治一些细菌性和病毒性疾病。巴斯德是最先在这方面进行试探的科学家之一。

巴斯德的免疫学原理的最大胜利,集中地表现于战胜狂犬病。根据细菌免疫学原理,巴斯德推想狂犬病是由狂犬病毒引起的。在动物实验中,他成功地获得了防治狂犬病的病原体疫苗。在征服了狂犬病之后,巴斯德成了人们心目中的科学英雄。1899年巴斯德捐款在巴黎建立了一所“巴斯德学院”,以推进微生物学的研究和应用。