天才的背后
上千年来,传染病是危害人类健康的最大敌人,人们一般把它叫瘟疫。
每当瘟疫来临,无论是城镇的街头巷尾,还是农村的广阔田野,到处堆积着无人埋葬的尸体,令人谈“瘟”色变。即使是18世纪前后的欧洲,虽然科学技术和大工业相当发达,可对传染病却一无所知,医生们对它束手无策,眼睁睁看着瘟疫任意横行。
经过近百年的奋斗。现在,人们已经降伏了引起传染病的罪魁祸首——病原微生物,形成了专门的学问——医学微生物学。而第一个完整地揭开微生物奥秘,并开创这门科学的人,就是伟大的科学家路易·巴斯德。
1822年12月27日,巴斯德生于法国东部的多尔。
巴斯德小的时候,是一个很平常的孩子。小学老师喜欢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神气的带头人。可他一次也没被选上过。
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。他的求知欲非常强烈,有永不满足的好奇心。他经常问老师:“这是什么?”“那怎么样?”等到中学毕业,他终于成了班上的优等生。
21岁时,巴斯德以优异的成绩考入了巴黎高等师范学校,学习更刻苦了。课余时间不是去图书馆,就是在实验室,直到毕业。
天才就是勤奋。巴斯德由一个很平常的孩子成为优等生,就是很好的例证。
事实胜于雄辩
科学的新发现和发明,有些便是从对权威的传统理论和说法挑战开始的。
法国的发酵工业相当发达,人们使用酵母发酵已经几千年了。甜菜汁加酵母,发酵后就变成酒精。化学家的传统看法认为,发酵是死了的酵母分子震动,引起甜菜汁分解的结果。
巴斯德不同意这种说法,觉得发酵是活的酵母引起的。当时巴斯德还是一个无名之辈,人家当然只相信那些名人的主张,而不会听他的“胡说”。
巴斯德向权威发起了挑战。要驳倒权威,让大家心服口服,最好的办法是用事实说话,于是巴斯德开始了实验。
1875年,巴斯德搬到里尔城,他在这里做了许多化学实验,酵母实验就是其中之一。里尔居民习惯晚上8点就睡觉。自从巴斯德搬来后打破了小城夜晚的漆黑,他的窗口经常彻夜透出灯光。屋子里到处是瓶子、玻璃管、煤气灯、蒸馏器、奇形怪状的煤炉以及许多气味难闻的化学药品。巴斯德长年累月没日没夜地做实验,从头到脚一身污黑,屋里又乱又臭,里尔人都说他“疯”了。
巴斯德不厌其烦地进行了上百次酵母实验,最后酵母液发浑成了灰色,说明活酵母在活动。他小心翼翼地取出一点发浑的酵母液放在显微镜下,眼睛一亮,兴奋得心突突直跳,浑身哆嗦。原来,在显微镜下,那些小小的长圆形的小东西,都能活动,它们是活的小生物。
巴斯德用实验的事实证明,甜菜汁发酵成酒精,就是这些小家伙——酵母菌在起作用,而不是什么分子震动的结果。
巴斯德的发现,结束了这场争论,创建了微生物学,他成了有名的微生物学家。
有人来问巴斯德,为什么用甜菜汁有时却做出酸味的酒精呢?巴斯德借助显微镜弄清楚了:变酸酒精中有比小圆球形小得多的长条形小生物——乳酸杆菌,这是使酒精变酸的罪魁祸首。因此甜菜汁中发现这种长条形小生物后,应趁早倒掉,以免白费工。
巴斯德的发现,促进了法国发酵工业的发展。
经过实验证明和实践,大家都接受了巴斯德的结论:甜菜汁变酒精是酵母菌活动的结果,它的变酸是乳酸杆菌活动引起的。可是,酵母菌和乳酸杆菌是怎样来的呢?对这一问题又展开了一场论战。流行的看法是“自然发生”论,即这些微生物是自己生长起来的。法国不少科学家都赞成这种说法。其中一个叫布歇的科学家,1858年12月正式向法国科学院提出了一份报告,说放在空气中的动物和植物,自己能长出微生物。
巴斯德认为微生物是从空气中进入动植物体后繁殖扩增形成的,而不是自己长出来的。他依然要靠大量的实验,用事实说话。
这场争论意义重大,按“自然发生”论,微生物能够自生,则人类不可控制。按巴斯德的微生物繁殖说,微生物是可控制的,人类能根据需要来掌握它。
巴斯德用不同瓶颈的烧瓶装上肉汤,或烧开或不烧开,或敞口或不敞口,或用不同的物品堵口,或在院子里或地下室,甚至在3000米以上的阿尔卑斯山上收集空气等等,反复进行一系列实验。1864年4月7日,巴黎大学举行辩论报告会,巴斯德的实验报告获得了热烈的掌声。事实胜于雄辩,驳得“自然发生”论者哑口无言,最终销声匿迹。
法国的酿造业世界有名。1860年,法国有的制酒作坊发生了一件怪事,本来香味芬芳的酒都变成酸得难以下咽的黏液了,酒商损失惨重,个个焦急万分,束手无策,不少人因而破了产。最后酒商们给巴斯德写了封信,请他帮助解决这个难题。
巴斯德在研究甜菜汁发酵中,已知道酒精变酸是微生物搞的鬼。啤酒和葡萄酒发酸变坏可能还是这些小东西在作怪。
假想需要实验证实。巴斯德再次借助显微镜反复观察,发现酒中确实有些小东西,有的呈圆形,有的像小棍。凡是酸酒都有棍状小家伙,它们繁殖越多,活动越厉害,酒就越酸,而好酒中只有圆形微生物,没有棍状小家伙。
巴斯德将观察结果告诉酒商们,酒里有小小的生物,圆形的使酒变香,棍形的使酒变酸。这些有几十年酿酒经验的老板们还是第一次听到这种说法,都不敢相信。于是,他们搬来好坏掺杂的酒让巴斯德鉴别。
巴斯德不用酒商们的鼻闻嘴尝,而是每瓶酒取一滴放在显微镜下观察,迅速准确地判定了好酒和坏酒。使酒商们个个点头称赞,并要求巴斯德帮助解决酒变酸的问题。
一场新的攻关开始了。巴斯德想到,人们为防止一些食物腐败,总是把它们烧熟,这可能是加热能将捣乱的微生物烧死,从而防止了食物的腐败。
于是他也把酒烧沸,结果,显微镜下小长棍微生物的确不活动了。可小圆球微生物也一道被烧死了,没有小圆球微生物的活动,酒的香味也没有了,酒也不再是酒了。
两种微生物的热程度是否有区别呢?经过几年探索实验,巴斯德终于攻下了这一难关。他找到了理想的温度,既可以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62℃,加热时间是30分钟。
巴斯德的发现,为工业微生物学奠定了基础,使法国酿酒业重整旗鼓,欣欣向荣。后来,许多食品生产部门也应用这种方法,既能保证食品的香郁味道,又不会变质。
为纪念巴斯德,人们把这种方法叫做“巴斯德氏消毒法”,简称“巴氏消毒法”,即现在还广泛应用的低温消毒法。
攀登新的高峰
在工业微生物学取得成就之后,巴斯德根据国家和社会需要,又转向了与动物的疾病打交道,攀登新的高峰。
法国南部的蚕丝业很发达。可是,不知何故,蚕不断生病,不吐丝,不作茧,浑身起棕黑色斑点,并成批死亡。蚕丝业面临破产的局面。
巴斯德勇敢地挑起了拯救法国蚕丝业的重任。他利用与酒发酵打交道的经验,把病蚕放在水中,然后把它磨成石浆一样的汁,取一滴放在显微镜下观察,结果发现一粒粒微小的椭圆形的颗粒。
经多次观察,结果完全相同。他还发现,连产卵的雌蚕蛾也有这种微生物。巴斯德断定,这些小小的微生物是使蚕生病的罪魁祸首。于是,巴斯德建议:把病蚕包括病蚕蛾及所产的卵统统烧掉。
蚕丝商采纳巴斯德的建议,蚕丝业得救了,为法国带来了巨大的财富。
后来法国的羊群因炭疽病大量死亡。这是一种十分厉害的传染病,患病的牛羊只只都会死亡。农民要求巴斯德救救他们的羊群。
巴斯德从病羊的血液中,找到了引起炭疽病的细菌——炭疽杆菌。巴斯德想到变酸的酒,认为可用相似的方法来预防牛羊炭疽病。
此时,一种鸡霍乱病又困扰着养鸡业。得这种病的鸡不吃食、拉稀、脑袋和翅膀耷拉着、眼睛闭着、浑身出血,没两天就死了。养鸡业主当然得求救于巴斯德。
巴斯德在实践中已摸索出一套研究动物传染病的方法了,即把引起病的微生物找到,进行培养繁殖,然后注射到正常动物身上。如果动物得病,还得在其体内找到同样的微生物……
巴斯德也用这种方法研究鸡霍乱。他和助手把病鸡血滴一点在肉汤里,再把它放进暖箱培养;第二天取出一滴培养液,放到另一瓶新鲜培养液里,再放到暖箱继续培养。与此同时,他们每天用新鲜培养液给鸡接种,观察鸡霍乱病的情况。
由于助手偶然疏忽,把几天没放进暖箱的培养液给一只鸡注射后,这只鸡竟活蹦乱跳没发病,而用新制培养液注射的鸡都病死了。
巴斯德没有责备他们,他低头沉思。突然,他高兴得跳了起来:“我明白了,那只鸡有抵抗力,所以没有死亡。”他们抓紧进行实验,把那瓶培养液给其他鸡注射后发现,这些鸡也有了对鸡霍乱的免疫力。他们再用同样的方法,把新培养液长期暴露在空气中,再给鸡注射,也取得了同样的效果。
巴斯德把这种具有引起免疫力的细菌称为“菌苗”。
在防治鸡霍乱病取得成功后,他又重新研究牛羊炭疽病的预防。用同样的方法制出炭疽杆菌的菌苗,给牛羊注射来预防炭疽病。可是,他失败了。
经过仔细思考,他认为可能与温度有关。经过十多次的试验,他找到了培养预防炭疽病菌苗的适合温度是42℃~43℃。
巴斯德在长期的科学研究实践中,抓住了一次偶然事件,经过认真思考、敏锐观察和周密实验,不仅拯救了法国的畜牧业,而且取得了战胜传染病的划时代成就——创立了免疫学。
巴斯德在发酵、细菌培养和疫苗研究方面取得了辉煌成就。但是巴斯德想研究菌苗,必须为人类健康服务才行,不能光和酒、蚕、鸡和牛羊打交道。为了造福人类,年已60岁、身体病残的巴斯德决定研究狂犬病。这是一种死亡率极高的传染病。他从小目睹疯犬窜到村里一连咬伤8人的经过:
这些被咬伤的人不久就发病,先是发烧头痛,随后四肢抽搐,头和背后仰,牙关紧闭,十分痛苦。最后,这8人全部死亡。
1881年,巴斯德成立一个3人小组,开始研究狂犬疫苗。按照惯例,研究传染病,首先要找到致病微生物。巴斯德用尽了过去的各种办法,历经困难和失败,都没有找到它。有时甚至要冒生命危险。一次,巴斯德为了收集一条疯狗的唾液,竟跪在狂犬脚下,耐心地等待它的分泌。小组为了得到这种病原微生物,经常冒险从各种致病动物组织中提取。最后终于发现一种毒力很强的病毒,存在于患狂犬病动物的脑和脊髓中。经实验证明,狂犬病的确是微生物引起的传染病。而致病微生物都集中在神经系统。
他们将因狂犬病而死的兔脊髓放入置有干燥剂的小屋内,使其在室温下自然干燥,时间越长,毒力越低,到第14天,微生物毒力最低,于是就将其乳化,再用生理盐水稀释,制成了预防接种的疫苗。
第二天开始,巴斯德用干燥程度不同脊髓制成的疫苗给健康兔子每天注射一次,共13天。最后,他用刚取出的死兔脊髓做的疫苗注射,被注射的这只兔竟没有死亡。照此给其他动物注射,也不得狂犬病。
成功了!巴斯德制成了狂犬疫苗。
但是,这种疫苗能治人的狂犬病吗?巴斯德没有把握。他打算用自身做实验,先染上狂犬病再注射疫苗治疗。他的助手极力阻止,也愿以自身来实验。
凑巧,有个叫迈斯特的9岁男孩儿,两天前在上学路上被疯狗咬伤14处,由他母亲带领从千里之外赶来,请求巴斯德救救孩子。
于是,巴斯德用接种的方法,为孩子注射防治狂犬病疫苗,一天注射一次,毒性逐步增大,迈斯特安然无恙,病情逐步好转。到第14天,巴斯德给孩子注射了一针最毒的狂犬疫苗。
这一夜,巴斯德根本没睡,他担心孩子会出意外,精神高度紧张,坐立不安。狂犬疫苗能否成功,明天就要见分晓。这是他一生中最心神不安的一夜。
第二天,当小迈斯特欢蹦乱跳地跑来找他时,巴斯德激动得泪流满面。
紧紧抱着小迈斯特亲吻,高兴地连声说:“孩子,你的病治好了!”
这一成功,使巴斯德的科研成就达到了光辉的顶点。
这一奇迹,很快传遍了全世界。不到10个月的时间,巴斯德的实验室就接待了法、美、俄等国被疯狗咬伤的患者1726人,除10人伤势太重外,1716人挣脱了死神的追捕。
巴斯德为全人类健康直接服务的免疫学诞生了。他开创了战胜传染病的新纪元,使千千万万人免于死亡。
1892年12月27日,法国政府为巴斯德70寿辰举行盛大宴会。当残疾衰弱的巴斯德挽着法国总统的手臂走进大厅时,来自法国和外国的著名科学家一齐站起来向他欢呼致意,国家乐队奏起了胜利进行曲。最后,英国的伟大科学家李斯德在颂词中说:“您为人类揭开了传染病的黑幕,当今后世人们受惠无穷!”