几十年前,危害人类健康的最大敌人是传染病。
拿十八世纪前后的欧洲来说,虽然科学技术和工业生产已经有了很大的发展,可是对传染病却一无所知,毫无办法。每当瘟疫来临,城镇的街头巷尾,就到处堆积着尸体无人埋葬。孩子们更是不幸了。巴黎孤儿院里的31951个孤儿,在6年间死了25467个。在都柏林,孤儿院的1272个少年儿童,活下来的只有45个。瘟疫和无知、迷信作伴,在整个欧洲到处流行,通行无阻。
现在,人们已经降伏了引起传染病的罪魁祸首——病原微生物了。一百多年来,人们不断地向这些害人的微生物发起进攻,积累了丰富的知识,形成一门专门的学问——医学微生物学。
开创这门科学的人,就是伟大的科学家路易·巴斯德。一些迷信的人,怀着感激不尽的心情说:像他这样的人来到世界,天上应该有最美好的音乐相送!
勤学苦干
1822年12月27日,巴斯德生于法国的多尔。他的曾祖父是农奴,父亲是制革工人,母亲也没有受过什么教育。
巴斯德小的时候,是一个很平常的孩子。
那时候,小学老师喜欢把学生分成几个小组,挑选最好的学生来带头高声朗读。小巴斯德多么希望能当上这个带头人,带着大家一块朗读多神气。可是,他一次也没有被选上。
不过,小巴斯德做功课很认真。他总是反复推敲每一道题目的答案,不怕别人讥笑自己脑子慢。等到中学毕业,他终于成了班上的优等生。
21岁那年,巴斯德以优异的成绩考入了巴黎高等师范学校。在这里,他学习更刻苦了,一上完课,不是去图书馆,就是呆在实验室里,直到毕业。
巴斯德对化学特别有兴趣。他总是想方设法,去听有名的化学教授讲演。他还学习做木工活,学习吹制玻璃瓶子,准备将来自己做特殊需要的仪器。
1857年,巴斯德搬到里尔城去住。他在这里做了许多化学实验。
里尔城的居民有一个古老的习惯,大约在晚上八点,大家就都睡了。自从巴斯德搬来以后,这个小城的夜晚,就不再是一片漆黑了。每天晚上,都从一个窗口透出灯光,并且经常通夜不灭。开始,大家以为出了什么事。后来,他们才弄清楚,原来是巴斯德在做实验。在他的屋子里,到处是瓶子、玻璃管、煤气灯、蒸馏器,还有许多气味难闻的化学药品,一个奇形怪状的烘炉,又乱又臭。
巴斯德这样长年累月地做实验,从头到脚一身污黑,里尔人都说他“疯”了。
勇于创新
当时,法国的发酵工业相当发达。
为什么在甜菜汁里加进酵母,就能发酵成酒精呢?那时的化学家认为,发酵是化学变化。酵母也许是活的生物,但是一经发酵,酵母就死了。发酵是死了的酵母分子在振动,引起甜菜汁分解的结果。
巴斯德不同意这种说法,觉得发酵应该就是活的酵母引起的。
巴斯德要想证明自己是对的,推翻那些化学家的说法,可不是一件容易的事情。大家都相信那些名人的主张,谁会相信他这样的无名小卒胡说呢。
巴斯德不怕权威。他想,一定要想办法驳倒他们,让大家心服口服。用什么办法呢?最好的办法是用事实来说话。这样,巴斯德就在里尔开始了酵母实验。
一般说,化学变化比较容易观察和证实。把一种化合物,倒入另一种化合物,很快就能看出变化。要证明发酵是活的生物引起的变化,得有耐性,因为这种变化需要时间,慢得很。
巴斯德把一些酵母液过滤,在过滤液里加了些糖和白灰,然后把它放在烘炉里。
巴斯德是个急性子。他一夜又一夜地不睡觉,不安地在房间里走来走去,想看看到底会有什么变化。他从烘炉里取出一根玻璃管,对着灯光摇一摇,闻一闻。他站着不动,入神地发呆。他把试管扔了,用拳头死劲地捶着桌子,自言自语地说:“一定有一种方法。我非找出来不可。”他思索着:也许是自己太性急了。
巴斯德这样不厌其烦地做呀,做,做了一百多次。最后,酵母液发浑了,变成了灰色,他高兴极了。这说明,酵母是活的,它们在活动呢。
巴斯德和别的化学家不一样,他喜欢用显微镜。那时候,显微镜虽然已经发明了快两百年,可是还很不普遍,一般科学家很少用它,化学家用得更少。
巴斯德小心翼翼地取出一滴发浑的酵母液,放在显微镜下面一看,他的心突突地跳了起来,浑身哆嗦。他看到什么呢?原来,在显微镜底下,那些小小的长圆形的小东西都能活动,它们是活的小生物!
人们使用酵母来发酵已经几千年了。现在,巴斯德用事实证明:甜菜汁发酵成酒精,并不是什么分子振动的结果,而是这些小家伙——酵母菌活动的结果。
恰好就在这时候,有人来请教巴斯德:为什么用甜菜汁有时做出来的不是香味的酒精,而是酸味的酒精呢?巴斯德在显微镜的帮助下,弄清了两种不同的发酵甜菜汁之间的区别。在正常的酒精中,只有小圆球形的小生物;而在变酸的酒精中,却是比小圆球小得多的长条形的小生物。巴斯德告诉做酒精的人,要在甜菜汁中加那种大一些的,圆形的发酵小生物;要是在甜菜汁中发现了那种小一些的、长条形的小生物,就不能要了,趁早倒掉,不要再花力气去干那些没有收获的事。
巴斯德的发现,促进了法国发酵工业的发展。
事实胜于雄辩
巴斯德证明:甜菜汁变酒精是酵母菌活动的结果,它变酸是乳酸杆菌活动引起的。这个结论大家都同意,没有意见。可是,酵母菌和乳酸杆菌是怎样来的呢?人们的看法却很不一样。
当时,流行的看法是“自然发生”说。主张这种看法的人说:这些微生物是自己生长出来的,它们没有父母,要不是这样,它们是从哪儿来的呢?法国的不少科学家,都赞成这种说法。著名医生艾尔蒙甚至说:把一些破烂的碎布和一块干牛奶酪放在一起,不消多久,就能变成一只小老鼠。
巴斯德反对这种说法。他认为,微生物也有它们自己的父母,不可能无中生有,自己长出来。
要反驳艾尔蒙说的变小老鼠的戏法,还是比较容易的,你只消眼睁睁地守着那些破布和牛奶酪,它就怎么也变不出小老鼠来。可是,要反驳那种认为甜菜汁中的酵母菌是自己长出来的,却并不那么容易。因为酵母菌这种小东西,用眼睛根本看不见。要反驳“自然发生”说,得动脑筋。
在和巴斯德进行论战的拥护“自然发生”说的人当中,有一个科学家名叫布歇。他在1858年12月正式向法国科学院提出了一份报告,说是放在空气中的动物和植物,自己能长出微生物。
巴斯德认为,这些微生物不是自己长出来的,而是从空气中进去后,在那里繁殖起来的。他要用实验来证实自己的见解,暂时没有公开反驳布歇,因为证据还不足。
开始的时候,巴斯德用烧瓶做实验。他在烧瓶里装上肉汤,给微生物提供一个生长繁殖的好地方,然后在瓶口塞上棉花。结果,肉汤里不长微生物,因为空气中的微生物被棉花团挡住了;把这团棉花拿去,肉汤里就长出微生物来了。
布歇说,这不行,肉汤里的微生物是有生命的棉花变出来的,并不是空气中的微生物生长出来的。
巴斯德把棉花改成石棉,石棉是没有生命的矿物质,样子像棉花,实验的结果还是一样。可是,布歇却改口说,微生物是肉汤自己长出来的,不是棉花变的,也不是空气里面来的。
这一回,巴斯德不用棉花和石棉,他把肉汤烧开,然后把烧瓶口的玻璃烧红后,把瓶口封死了。这种肉汤不论摆多久,总也长不出微生物来。布歇说,肉汤不通气,所以不长微生物。
这一回,巴斯德又设计了另外一种实验。他自己用玻璃做成一种烧瓶,口子是一条与瓶身成直角的弯曲的小管。这样,管口不用封死,只要把瓶内的肉汤烧开,放很长的时间也不会长微生物。
巴斯德把这种瓶子叫做“天鹅颈瓶”。这种瓶与外界相通,为什么瓶内的肉汤不长微生物呢?原来,肉汤烧开的时候,空气膨胀,把瓶颈中的空气排出去了,等到冷却以后,空气虽然又会回到瓶中去,可是因为空气中的微生物是有重量的,它会像灰尘落到地上那样落到曲颈上,微生物没有腿,所以跑不到瓶里去。
这个实验,使得布歇这些主张“自然发生”说的,一时哑口无言。可是,他们还不服输,反驳说,瓶内肉汤的“生命力”给烧死了,所以长不出微生物来。
巴斯德决定再做一些实验,用充足的事实做依据,好让反对者心服口服。他决定不再烧开肉汤,只用消过毒的肉汤,把它装在天鹅颈瓶中,用火封死瓶口。他想,如果真是空气中会自然发生微生物的话,那么,不论什么地方的空气都应该一样。他带着许多瓶这样的肉汤,来到巴黎天文台,分别在院子里和地下室,小心地把瓶子的颈口夹破,让空气进入瓶内,然后再用火封死。培养的结果表明:在院子里收集的11瓶,都有微生物;而在地下室收集的10瓶,除一瓶稍有混浊外,全都透亮澄清,没有微生物生长。他还趁去休假的机会,用同样的方法,在海拔3000米以上的阿尔卑斯山上收集20瓶空气,经过培养,也都没有微生物生长。
巴斯德的这些实验说明,微生物就像灰尘那样飘浮在空气中。在天文台的院子里,由于来来往往的人多,空气污浊,微生物也多;在地下室,高山下,空气清新,微生物就很少,甚至没有什么微生物。事实胜于雄辩。主张“自然发生”说的人终于销声匿迹。
巴斯德坚持科学,做出了十分重要的贡献。可是,他得不到经费,不得不用自己的少量积蓄去买设备和化学药品,在楼梯下的阴暗的小房间里做实验。他整天爬进爬出,培养微生物,有时一天要爬一百多次。
巴斯德就是在这样艰苦的条件下,坚持实验,取得了令人信服的成绩。
实践出真知
现在,巴斯德已经是一个知名的微生物学家了。一般人认为,他是万能的神奇人物。碰到有解决不了的问题,人们就跑去向他请教。
这时候,法国工业碰到一个大难题,这就是葡萄酒和啤酒变酸。酒商们成天愁眉苦脸,毫无办法。
巴斯德已经在研究甜菜汁的发酵中,知道酒精变酸是微生物捣的鬼。啤酒和葡萄酒发酸变坏,可能又是那些小东西在作怪。
巴斯德再次用显微镜,发现酒中确实有些小东西,有的成圆形,有的像长棍。凡是变酸的酒,差不多都有棍状的小家伙,它们繁殖得越多,活动得越厉害,酒就越酸,而在好酒中,就见不到这种细小的生物了。他肯定地对酒商们说,酒里面的那些小小的生物,有的能使酒变香,有的能使酒变酸。
酒商们都不敢相信,觉得巴斯德是在说大话。于是,他们搬来一箱子酒,让他鉴别一下哪些是好酒,哪些是酸酒。巴斯德笑着说:“这很简单,每一瓶酒我只要一滴,不用闻,不用尝,只用显微镜一看,就能鉴别。”
酒商们半信半疑。巴斯德把每一滴酒放在显微镜下观察,凡是只有小圆球微生物的,他判定为好酒;凡是有小长棍微生物的,他判定是酸酒;小长棍越多,他就判断它越酸。
实验的结果,酒商们一个个点头称赞高明。他们要求巴斯德帮他们解决怎样使酒不变酸。
一场新的战斗开始了,巴斯德要制服那些在酒里面生长的棍状微生物。他想到,人们为了防止一些食物变坏,总是把它们烧开。开始时,他也把酒烧开,结果,小长棍微生物的确是不活动了,可是,小圆球微生物也一道给“烧”死了。所以,酒的香味也没有了。
经过不断试验,巴斯德终于摸索出一个最理想的温度,它既可杀死捣乱的小长棍微生物,却又不伤害小圆球微生物。这个温度是50—60℃。他为工业微生物学奠定了基础。
巴斯德的这个发现,使法国制酒工业重整旗鼓,欣欣向荣。后来,许多食品生产部门应用这种方法,也既能保证食品的香郁味道,又不会变质。为了纪念巴斯德提出的这种方法,人们把它叫做“巴斯德氏消毒法”。
就在这个时候,法国又碰到了另一个大难题,这就是蚕丝业面临破产。
法国南部的蚕丝业很发达。可是,不知道什么原因,蚕儿不断生病了,不吐丝,不作茧,浑身起棕黑色斑点,并且成批成批死亡。蚕丝业请求政府援助。最后,人们还是纷纷推荐巴斯德来解决这个问题。
巴斯德为了拯救法国蚕丝业,勇敢地担负起了这个艰苦的任务。做为一个化学家,他只与酒的发酵打过交道,与动物的疾病打交道,这还是第一次。
这一次,他还是依靠他的得力助手——显微镜。他把病蚕放在水中,然后把它磨成豆浆一样的汁。当他取一滴病蚕的浆汁放在显微镜底下观察时,他总能见到一粒粒微小的棕色颗粒,形状是椭圆形的。
巴斯德断定,就是这些小小的微生物,使蚕生病的。他还发现,不仅病蚕有这种微生物,就是产卵的雌蚕蛾也有。于是,巴斯德建议:凡是产完卵的蛾,都要检查,发现有这种微生物的,应当把蚕蛾、蚕卵统统烧掉。
就这样,巴斯德挽救了法国的蚕丝业,为他的国家带来了巨大财富。
拯救牛羊
巴斯德在证明蚕生病是由微生物引起的之后,使他联想到人生病。他越想越相信:那些很小的微生物,不仅使甜菜汁发酵,酒变酸,蚕生病,它很可能也是人生病的罪魁祸首。
巴斯德决心向微生物发动新的进攻。可是,不幸的事情发生了:在紧张研究蚕病的一年中,他的二女儿和父亲相继去世,他又累又急,突然患了偏瘫——也就是半身不遂,左半身完全麻木,一点也不能动弹。
医生告诉巴斯德,这种病是治不好的。可是,巴斯德顽强地与疾病斗争,坚持治疗和锻炼偏瘫的肢体。奇迹终于出现,他复原了。坚强的意志,使他从病床上爬起来,又回到了实验室。