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臨度讀文獻 | 路易斯·巴斯德的一生——機會隻偏愛有準備的頭腦

作者:臨度科研
臨度讀文獻 | 路易斯·巴斯德的一生——機會隻偏愛有準備的頭腦

路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)可以說是世界上最著名的微生物學家。他因疾病細菌學說以及以他的名字命名的巴氏殺菌法而廣受贊譽,他的貢獻在科學、技術和醫學領域幾乎沒有先例。

若不是他于 1895 年去世,而第一屆諾貝爾獎頒發于 1901 年(諾貝爾獎不能頒給已經過世的科學工作者,在宣布獲獎後獲獎人才去世的情況不在其列),他所做的工作無疑應該獲得一個。

目前,在來自新出現的 COVID-19 、再次出現的猴痘病毒以及一直存在的狂犬病的持續威脅下,回顧巴斯德的一生依然令人敬畏。他的努力從根本上改變了人們對傳染病的看法以及如何通過疫苗對抗傳染病。

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化學家

巴斯德對科學的最大貢獻是其在醫學微生物學和免疫學領域的非凡成就。然而,他的故事始于化學。

巴斯德師從法國化學家讓-巴蒂斯特-安德烈·杜馬斯。在他獲得博士學位後的某一天,巴斯德在研究釀酒過程中發現外消旋酒石酸铵鈉鹽能從其飽和溶液中析出互為鏡像的兩種晶體,并根據晶體形狀的不同,借助鑷子和放大鏡成功地将其分離。這一工作不僅奠定了立體化學的基礎,還衍生了一個重要的手性分離方法——巴斯德拆分,又稱分級結晶拆分。

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讓-巴蒂斯特-安德烈·杜馬斯

葡萄酒和啤酒——從發酵到細菌理論

啤酒和葡萄酒在 19 世紀對法國和意大利的經濟至關重要。産品變質苦澀的情況在那個時代并不少見。“自然發生(spontaneous generation)”的概念認為,生命可以從無生命的物質中産生,發酵和腐爛是自然現象,這也是當時被認為是葡萄酒變質的罪魁禍首。

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1859 年,巴斯德通過著名的鵝頸燒瓶實驗将自然發生理論推翻。在實驗中,巴斯德展示了肉湯可以通過在“天鵝頸一樣的”燒瓶中煮沸來消毒,該燒瓶有一個長長的彎曲頸部,可以在灰塵顆粒和其他污染物到達燒瓶體之前将其捕獲。然而,如果将肉湯煮沸并且燒瓶頸部在煮沸後折斷,則重新暴露于空氣的肉湯最終變得渾濁,表明微生物污染。

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通過這個過程,巴斯德不僅駁斥了自然産生的理論,還證明了微生物無處不在。當他證明食物和酒的變質是由于看不見的細菌而不是自發産生的污染時,現代細菌疾病理論誕生了。

19 世紀疫苗接種的起源

19 世紀 60 年代,當歐洲大陸的絲綢業幾乎被蠶病所摧毀時,巴斯德開發了一種巧妙的方法,在顯微鏡下檢查蠶卵并儲存健康的卵。即使嚴重中風導緻他身體部分癱瘓、健康狀況不佳,巴斯德仍繼續他的工作。

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研究葡萄酒和蠶病取得巨大成功之後,巴斯德提出一個嶄新的理論:傳染病是我們用肉眼看不見的微生物所引起。

19 世紀 80 年代,他成功地鑒定和培養了引起禽類霍亂的細菌,這也是巴斯德在疫苗研究領域的第一個重要發現。他認識到陳舊細菌培養物不再有害,接種過舊培養物的雞可以在接觸野生細菌菌株後存活下來。而幸存的雞會排洩有害細菌,這有助于建立一個在 COVID-19 時代已經非常熟悉的重要概念——無症狀者在疫情暴發期間仍然可以傳播病毒/細菌。

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在禽霍亂之後,巴斯德轉向預防炭疽病,這是一種由炭疽杆菌引起的好發于牛羊身上的瘟疫。在他自己和德國醫生羅伯特·科赫的工作基礎上,巴斯德提出了用于疫苗的減毒或弱化微生物的概念。

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羅伯特·科赫

狂犬病疫苗的突破

狂犬病疫苗的發現是巴斯德所有成就中最重要的一項。

狂犬病被稱為“世界上最邪惡的病毒”,通過咬傷從動物傳播到人類。一旦出現症狀且未接種疫苗,死亡率接近 100% 。

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由于狂犬病是一種病毒,在顯微鏡下太小而無法觀察。為此,巴斯德選擇用兔子進行實驗,通過敏銳的觀察,巴斯德發現對受感染兔子的脊髓進行幹燥會導緻狂犬病病毒毒性幾乎消失。在不知不覺間,巴斯德開發了第二類疫苗——滅活疫苗。

當時的人們并不敢嘗試原始的巴斯德狂犬病疫苗。直到在 1885 年 7 月,來自法國的 9 歲男孩約瑟夫·邁斯特(Joseph Meister)被一隻狂犬病狗嚴重咬傷,約瑟夫的父母抱着最後一絲希望找到了巴斯德。巴斯德給約瑟夫注射了疫苗後,他得以幸存。

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9 歲男孩約瑟夫·邁斯特

近百年前,人們發現牛痘可以預防天花,直到巴斯德時才真實掌握疫苗背後的原理。這樣的勝利推動了免疫學的發展,此後數十年間,白喉、鼠疫、肺結核、麻疹等疾病疫苗紛紛出現。

巴斯德工作啟示

巴斯德工作的理論意義和實際重要性無疑是巨大的。巴斯德曾中說過一句名言:“在觀察領域,機會隻偏愛有準備的頭腦。”

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