第22章 路易斯·巴斯德:微生物学之父的科学革命

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

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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。

1862年,巴斯德因其在微生物学和化学领域的杰出贡献,当选为法国科学院院士。这一荣誉实现了他恩师毕欧(Jean-Baptiste Biot)长期以来的愿望。巴斯德正式成为科学院院士的第二天清晨,他和夫人手捧鲜花,来到毕欧的墓前,献花默祷,向长眠于地下的恩师报告这一喜讯。这一举动不仅表达了他对恩师的感激之情,也展示了他谦逊和感恩的品格。

尽管巴斯德在科学研究上取得了巨大成功,但他的个人生活却充满了悲痛。从1859年到1865年间,他失去了四位亲人——父亲、两个女儿和一个儿子。这些打击令他悲痛欲绝,但并没有动摇他对科学的执着追求。他继续投入到科学研究中,希望通过自己的努力为人类带来更多的福祉。

1867年5月,巴斯德的辛勤工作终于得到了国际社会的认可。在“万国博览会”中,他因为低温灭菌法(即巴氏消毒法)所取得的成就而获得杰出奖。这一奖项不仅肯定了他的科学贡献,还使他被聘为索邦大学(Sorbonne University)的化学教授。巴斯德并没有对自己发明的巴氏消毒法申请专利,而是将其公开,他认为利用研究结果获利是学者的耻辱。

七、蚕医生

19世纪60年代,欧洲大陆的蚕卵普遍感染了一种严重的疾病,这对法国的蚕丝业造成了毁灭性的打击。全国三千六百个市长、议长及养蚕者纷纷上书上议院求助,政府因此成立了一个专门研究蚕病的委员会。巴斯德的老师杜马(J. B. Dumas)担任委员会主席,他立即想到了巴斯德,希望他能解决这一棘手的问题。尽管巴斯德自认为对蚕一无所知,甚至连蚕的形态也不清楚,但在了解到法国每年因蚕病损失高达1亿法郎时,他毅然接受了这一任务。

1865年7月,巴斯德抵达了法国南部的养蚕重镇阿拉斯(Alais),开始亲身体验和研究蚕病。病蚕的身上长满了棕黑色的斑点,法国人称这种病为“胡椒病”。得了这种病的蚕,有的在孵化后不久就死亡,有的勉强活到第三龄或第四龄后也难逃一死。极少数的蚕虽然能够结茧,但钻出茧的蚕蛾往往残缺不全,它们的后代同样是病蚕。当地的养蚕人尝试了各种方法,但都无法治愈这种疾病。

巴斯德用显微镜仔细观察病蚕,发现了一种很小的、椭圆形的棕色微粒。他推测这些微粒可能是导致蚕病的元凶。为了验证这一假设,巴斯德进行了详细的实验。他将这种微粒刷在桑叶上,然后让健康的蚕食用这些桑叶。结果,这些健康的蚕立刻染上了“胡椒病”。这证明了这种微粒确实是传染源。

巴斯德进一步研究发现,这种微粒可以通过多种途径传播。他指出,放在蚕架上面格子里的蚕的病原微生物,可以通过落下的蚕粪传染给下面格子里的蚕。因此,他强调所有被感染的蚕及污染的桑叶必须销毁,必须用健康的桑蚕从头做起。

除了“胡椒病”,巴斯德还发现了一种细菌性软化病。这种病的病原体是一种寄生在蚕肠道里的细菌,会使整条蚕发黑死亡,尸体像气囊一样软,很容易腐烂。巴斯德告诉人们,消灭这种蚕病的方法其实很简单:通过检查淘汰病蛾,防止病害的蔓延,不使用病蛾的卵来孵化蚁蚕。这一方法迅速被养蚕人采纳,效果显着,挽救了法国的养蚕业。

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八、啤酒

1870年,普法战争爆发,法国战败投降。面对普鲁士军队的暴行,巴斯德感到极度愤慨。他毅然将德国波昂大学颁发给他的医学博士学位证书退还,以示抗议。这场战争不仅毁坏了城市和学校,还使他的家乡被德国占领。在国家遭受苦难的时刻,巴斯德深感责任重大,他想,他还能做些什么来帮助自己的国家。