跳转到内容
← 返回医学人物
细菌学奠基1822–189516 分钟阅读

路易·巴斯德

Louis Pasteur

打开冰箱里那盒牛奶,标签上多半印着"巴氏杀菌"(pasteurized)。这个词来自一个人的名字——路易·巴斯德。 但巴斯德的影响,远不止让牛奶更安全。他是把"看不见的微生物会让人生病"这件事,从猜想变成科学的关键人物之一。

细菌致病论巴氏消毒狂犬病疫苗微生物学自然发生说

打开冰箱里那盒牛奶,标签上多半印着"巴氏杀菌"(pasteurized)。这个词来自一个人的名字——路易·巴斯德。

但巴斯德的影响,远不止让牛奶更安全。他是把"看不见的微生物会让人生病"这件事,从猜想变成科学的关键人物之一。

在他和同代人之前,人类与传染病搏斗了几千年,却始终不知道敌人长什么样。是他,让人类第一次看清了真正的对手。

有趣的是,他本来根本不是医生——他是个化学家。

今天,以他名字命名的研究所遍布全球三十多个国家,从巴黎到金边、达喀尔。一个人名变成一种消毒工艺、一类机构和一个学科的共同符号,这在科学史上并不多见。

破除误解:他不是"细菌致病论"的唯一发明者

一个常见的简化,是把"细菌致病论"(germ theory of disease)完全归功于巴斯德一人。

事实是,这是一场多人接力的胜利,而且起跑远比想象中早。早在 1546 年,意大利医生弗拉卡斯托罗(Girolamo Fracastoro)就猜想疾病由肉眼看不见的"传染种子"传播。

1835 年,意大利学者阿戈斯蒂诺·巴西(Agostino Bassi)用实验证明蚕的一种病是由微生物引起的——这是"微生物致病"的第一次实验证据,比巴斯德成名早了二十多年。

在巴斯德之前,ignaz-semmelweis 已用数据证明某种"致病物质"经手传播(虽然他不知道那是细菌)。与巴斯德同时代的德国人 robert-koch 则用严格的实验法则,确立了"特定细菌导致特定疾病"的因果证据。

巴斯德长于用巧妙实验击碎旧观念、并把成果转化为疫苗;科赫长于分离、鉴定病原菌的方法学。两人是这场革命的双子星,甚至因国族情绪而成为竞争对手。

所以更准确的说法是:巴斯德是细菌致病论的主要奠基人之一,而非孤胆英雄。把功劳只记在一个名字上,恰恰违背了科学是集体事业的事实。

从晶体到细菌:一个化学家的跨界

巴斯德 1822 年生于法国东部汝拉山区的多勒镇,父亲是制革匠。

他在巴黎高等师范学院学的不是医学,而是化学。这条"外行"的起点,后来成了他看问题的独特视角。

他的第一项重大发现与疾病毫无关系。1848 年,二十六岁的巴斯德研究酒石酸晶体时发现:这种物质的晶体有两种互为镜像的形态,像左手和右手。

他用镊子把两种晶体一粒粒分开,发现它们使偏振光向相反方向旋转——分子的"手性"(chirality)由此被发现。

这个发现今天仍是立体化学的基石:许多药物分子的左旋体和右旋体,药效天差地别。

化学老前辈比奥(Jean-Baptiste Biot)起初不信,直到亲眼看着这个年轻人把分离实验重做一遍,才叹服。

这个与疾病毫不相干的发现,训练了巴斯德一生受用的本领:对微小异常的偏执,和动手验证的耐心。

1854 年,巴斯德到里尔任教,当地酿酒厂向他求助:葡萄酒和啤酒为什么总是莫名其妙变酸?

他在显微镜下看到,正常发酵的酒里是一种酵母,而变酸的酒里混进了另一种微生物。

结论颠覆常识:发酵和腐败不是纯粹的化学反应,而是微生物的生命活动

当时的化学权威李比希(Justus von Liebig)坚持发酵只是无生命的化学过程,巴斯德用实验证明他错了——酿酒的问题,本质上是微生物学问题。

1865 年,法国丝业被一种蚕病摧毁,巴斯德受命南下调查。

他用五年时间找出致病的寄生虫,并设计了筛选健康蚕种的办法,拯救了整个产业。也正是在调查蚕病时,他第一次直面"微生物导致疾病"这个命题——蚕,是他通往人类医学的桥梁。

从酒到蚕,一条清晰的线索浮现出来:微小的生命,在主宰宏观世界的命运。

现场:用一只鹅颈瓶终结千年迷信

巴斯德的第一场关键战役,是对付一个流传了两千年的错误观念——"自然发生说"(spontaneous generation):人们相信腐肉会"自动"生出蛆,肉汤放久了会"凭空"长出微生物,仿佛生命能从无生命物质里自发冒出来。

巴斯德设计了一个堪称优雅典范的实验。他把营养肉汤装进一种特制的"鹅颈瓶"(swan-neck flask):瓶颈被拉成弯曲的 S 形。

他先煮沸肉汤杀菌,然后任其敞口放置。空气可以自由进出,但空气里的尘埃和微生物会卡在弯曲的颈部、沉降下来,到不了肉汤。

结果:肉汤长期保持清澈,不长任何微生物。可一旦他打破瓶颈、或把瓶子倾斜让肉汤接触到积在颈部的尘埃,肉汤很快就腐败长菌。

他还带着一批密封煮沸过的烧瓶登上阿尔卑斯山的冰川:在空气稀薄洁净的高处打开封口,肉汤依然不腐;在山下尘埃多的低处打开,则大多变质。污染来自空气,证据完整闭环。

1862 年,法国科学院把这项研究评为年度最佳,为他颁发了阿尔亨贝尔奖。

结论无可辩驳:微生物不是肉汤"自发产生"的,而是从外界飘进来的。生命来自生命,腐败来自污染。这一刀,斩断了笼罩医学两千年的迷雾。

核心贡献:从消毒到疫苗

巴斯德的贡献环环相扣,都建立在"微生物无处不在、可致腐致病"这一洞见上。

巴氏消毒法(pasteurization):他受葡萄酒、啤酒变酸的难题启发,发现是杂菌作祟。解决办法不是煮沸(会毁掉风味),而是把液体加热到一个适中温度(远低于沸点)、维持一段时间,杀死大部分致病菌和腐败菌。

今天这套方法仍在保卫我们的餐桌:市售鲜牛奶普遍采用"高温短时"工艺,约 72°C 加热 15 秒,既杀灭致病菌又保留风味和营养。

这套"加热杀菌而不煮沸"的思路,后来也被用于啤酒、果汁和葡萄酒工业,直接催生了现代食品微生物学。一百六十多年前的那个酿酒难题,至今仍是食品安全的基石。

鸡霍乱与炭疽疫苗:1879 年,一次实验室"事故"给了巴斯德启示。据实验室流传的说法,助手把一瓶鸡霍乱菌培养物忘了一个假期,回来后这些"放老了"的细菌毒力大减。

接种过老培养物的鸡不但没死,还对新鲜强毒菌株产生了抵抗力。

巴斯德立刻意识到:衰老和弱化可以人为制造。与其等大自然送来一个牛痘,不如在实验室里亲手把毒菌"熬老"。

1881 年,他在巴黎南郊普伊利堡(Pouilly-le-Fort)做了一次著名的公开实验。5 月 5 日,助手给 24 只羊、1 只山羊和 6 头牛接种减毒炭疽菌,5 月 17 日加强一剂。

5 月 31 日,这些动物连同未接种的对照组一起被注射致命炭疽菌。

6 月 2 日,两百多名观众到场见证结果:接种过的动物全部健在,没接种的羊和山羊已全部死亡,牛也病重。

这次实验印证并大大扩展了 edward-jenner 牛痘的思路,但巴斯德第一次主动地、在实验室里制造减毒疫苗——疫苗从"碰巧发现"变成了"可以设计"。

狂犬病疫苗:这是他最戏剧性的成就。狂犬病的病原在当时的显微镜下根本看不见,巴斯德团队反其道而行:把病毒在兔子体内连续传代,再把病兔的脊髓挂在干燥空气中放置十几天,靠干燥逐渐减弱毒力。

这几乎是蒙着眼睛造疫苗:看不见病原,就无法按常规思路培养它。巴斯德的解决之道——用动物身体当"培养罐"、用物理处理当"减毒旋钮"——为后来的病毒疫苗蹚出了一条路。

1885 年 7 月 4 日,九岁男孩约瑟夫·迈斯特(Joseph Meister)被疯狗严重咬伤,全身十四处伤口,两天后母亲带着他赶到巴黎。

狂犬病一旦发病几乎必死。巴斯德不是医生、没有行医资格,在两位医生的支持和操作下,7 月 6 日为男孩注射了第一针。

疗程共十天、十三针,一针比一针"毒"——从干燥十五天、几乎无毒的脊髓开始,逐步过渡到新鲜强毒的。

如果他的理论错了,最后几针等于亲手把男孩推向死亡。7 月 16 日打完最后一针后,巴斯德度过了几个不眠之夜。男孩没有发病,活了下来。

同年 10 月,十五岁的牧童让-巴蒂斯特·朱皮耶(Jean-Baptiste Jupille)为救同伴与疯狗搏斗被咬,经接种后同样获救。

消息传遍世界,各国被咬伤者蜂拥至巴黎。为纪念詹纳,巴斯德把所有这类预防接种统称为"vaccine"(疫苗)。一个世纪前那位乡村医生的牛,就这样住进了所有疫苗的名字里。

一支被低估的团队

1868 年,四十六岁的巴斯德突发脑溢血,左半身终身瘫痪。此后近三十年里,许多精细的实验操作——尤其是给兔子脑内接种这样需要稳手的操作——实际上是他的助手们完成的。

埃米尔·鲁(Émile Roux)、夏尔·尚贝朗(Charles Chamberland)、路易·蒂利耶(Louis Thuillier)……这些名字很少出现在教科书里,但狂犬病疫苗的干燥脊髓法主要由鲁完善,鹅颈瓶实验和动物实验大量出自他们之手。

1883 年,蒂利耶奉派赴埃及考察霍乱疫情,自己染病,客死亚历山大港,年仅二十七岁。

这些"学徒"后来成了下一代奠基人:鲁与耶尔森(Alexandre Yersin)一起研制出白喉抗毒素血清(1894 年),把血清疗法带进临床。把巴斯德研究所的成就全记在一个人名下,既不公平,也掩盖了现代科学的真相:大科学从来都是团队的事业。

争议与局限:盖森留下的难题

把巴斯德神化并不公正,近年的史学研究让他的形象更立体、也更真实。

科学史学者杰拉尔德·盖森(Gerald Geison)在 1995 年研究了巴斯德家族一直封存的私人实验笔记后指出:巴斯德的某些公开叙述与他的实际操作并不完全一致。

最尖锐的例子正是普伊利堡实验:巴斯德对外宣称用的是他发明的"氧气减毒法",但笔记显示,公开实验中实际使用的疫苗是用重铬酸钾化学法减毒的——这个方法与他的竞争对手图桑(Henri Toussaint)的思路几乎相同。

而给迈斯特用的狂犬病疫苗,也未像他暗示的那样在动物身上充分验证过安全性——他在男孩身上承担了远比公众所知更大的风险与伦理争议。

这并不抹杀巴斯德的伟大,但提醒我们:科学英雄也是有野心、会修饰自己形象的真实的人。如实呈现这一面,比造神更接近科学精神。

理论上的局限也存在:巴斯德能制造减毒疫苗,却不知道免疫系统为何会被"训练"——抗体、淋巴细胞这些概念要等后人。他知道方法管用,却不完全知道身体内部发生了什么。

晚年与身后

迈斯特获救后的一年多里,超过七百名被咬伤者接受了接种,成功率远超预期。

1887 年,巴斯德发起国际募捐筹建一座专门研究传染病的研究所。

1888 年,巴斯德研究所(Institut Pasteur)在巴黎落成——这是世界上最早的生物医学研究机构之一,日后从这里走出了十余位诺贝尔奖得主。

1895 年 9 月 28 日,巴斯德去世,享年七十二岁。他的墓就在巴斯德研究所的地下室里,穹顶镶嵌着他一生攻克的敌人:葡萄、蚕、狂犬与病菌。

迈斯特长大后回到巴黎,在巴斯德研究所当了多年门房,守着恩人的殿堂,直到 1940 年去世。从被疯狗咬伤的男孩到研究所的看门人,他的一生本身就是那段历史最动人的注脚。

跨域连接

  • 手性:1848 年他在显微镜下把酒石酸盐的两种镜像晶体用镊子分开,发现两份溶液的旋光方向相反。更要紧的是后来那个观察:霉菌在混合液里只吃掉其中一只手,另一只原样剩下。机制由此立住——生命本身是手性的,所以它对分子的左右手有区分能力。这条推论一直延伸到今天的手性药物:同一个分子的两只手在体内可以是两种药,也可以一种是药、一种是毒。
  • 发酵:他证明发酵不是糖的自发化学分解,而是活细胞的代谢——不同微生物给出不同产物(乳酸、酒精、醋酸),说明产物由生物种类而非底物决定。他还发现同一种酵母在有氧时糖耗量骤降、无氧时大增,这就是至今仍叫巴斯德效应的现象。解释在于:有氧呼吸从每个糖分子里榨出的能量远多于发酵,因此细胞不需要消耗那么多糖。推论可测:给发酵罐通气,酒精产率会掉下来。
  • 筛查与早期发现:1865 年起他受命处理摧毁法国蚕业的微粒子病,给出的不是治疗而是筛查——把产卵后的母蛾逐只研碎镜检,凡查见孢子的母蛾,其整批卵一律销毁。机制是针对垂直传播的病原:切断传代比治疗个体便宜得多,判据也从"这只蚕病不病"换成"这批卵能不能留"。代价与今天所有筛查一样:假阴性会把病原留在种群里,因此必须逐年重复,一停就反弹。
  • 民族与民族主义:普法战争后他退回了波恩大学的荣誉学位,公开把科学竞争说成民族竞争;他与科赫的优先权之争裹着两国的敌意,科赫一方甚至在期刊上讥讽他读不懂德文文献。这场敌意带来了国家级的资源:巴斯德研究所 1888 年靠公众募捐建成,科赫的研究所 1891 年由普鲁士国家设立。机制两面:民族竞争把钱和建制推给基础研究,代价是把本可靠实验裁决的争论变成不能让步的立场。
  • 科学哲学:鹅颈瓶实验的精妙不在结论而在设计。它把"空气"与"空气里的尘埃"拆成两个可以分别操纵的变量:弯管让气体自由进出而尘埃沉在弯处,肉汤不腐;折断瓶颈或把瓶子倾斜让肉汤接触弯处的积尘,立刻长菌。机制在于:他没有去证明"自然发生不存在"这个全称否定,而是把对手的解释逼到一个可以被单独关掉的开关上——这是变量分离实验的范本。

参考文献

  • Pasteur, Louis. "Mémoire sur les corpuscules organisés qui existent dans l'atmosphère." Annales de Chimie et de Physique (1861).
  • Porter, Roy. 《人类医学史》(The Greatest Benefit to Mankind: A Medical History of Humanity). W. W. Norton, 1997.
  • Geison, Gerald L. The Private Science of Louis Pasteur. Princeton University Press, 1995.
  • Debré, Patrice. Louis Pasteur. 译 Elborg Forster. Johns Hopkins University Press, 1998.
  • Rappuoli, Rino. "Inner Workings: 1885, the First Rabies Vaccination in Humans." Proceedings of the National Academy of Sciences 111, no. 34 (2014).

延伸阅读

  • Latour, Bruno. The Pasteurization of France. Harvard University Press, 1988.
  • World Health Organization. "Rabies, Still Neglected after 125 Years of Vaccination." PLoS Neglected Tropical Diseases (2010). WHO 狂犬病专题资料。