书城科普读物图文科普-微生物奠基石
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第4章 巴斯德(1)

巴斯德·路易斯,法国微生物学家、化学家、近代微生物学的奠基人。

巴氏灭菌法

1854年9月,巴斯德奉命担任新建于里尔的理学院教授兼教务长之职。里尔是一个很富庶的工业城市,酿造业极兴旺,这为巴斯德日后的研究提供了场所。

建校初始,年轻的教务长巴斯德就在开学典礼上以他那极富感染力的演说号召学生们重视理论也要重视实践。实践如同旅行学地理,这样学习的知识才会很扎实;理论的发现就像新生的婴儿,会点燃希望之火。

巴斯德以极大的热情投入到教学和科研中。他的课极受学生的欢迎,不太大的教室里,有时挤进去二三百人,学生要早早去占上一个座位。

他还尽量安排更多的学生进入他的实验室,让学生在实验中获得知识,培养他们的动手能力。

他也组织学生去国内或欧洲其他国家的工厂进行实地调查,引导学生们对生产实践中的问题产生兴趣,启发他们的求知欲,激发他们的热忱。巴斯德每次都对这些活动所产生的最佳效果而满意,并以此为乐。

巴斯德常对学生们说:“在观察的领域中,机缘只恩赐于有心人。”这话正适用于他自己。

1856年夏天,里尔有位酿造厂主,为甜菜酿酒过程中常常变酸一事而求助于巴斯德。酒变酸是一个使酿造业蒙受巨大损失的普遍问题,解决这一问题有着极其重要的意义。此后,巴斯德经常到酿造厂走一走,他伏下身去仔细观察一桶桶发酵液,还不时用鼻子凑近去闻一闻。当然,他每次都忘不了带一些样品回来,用显微镜认真观察一番。

关于发酵的原理,当时人们还知之甚少。为什么甜菜汁在用酵素发酵后就变成了酒精呢?所谓的酵素是什么?在其中起到了什么作用?人们苦苦探求这些问题。1836年曾出现了一线曙光,一位物理学家关尼亚尔·拉图尔在研究啤酒酵素时发现,酵素是由细胞组成的,这些细胞靠出芽繁殖,可能是它们在增殖的过程中对糖产生了某种影响,使之变为酒精。然而这些很有价值的观点被科学界置若罔闻,人们所普遍接受的观点是德国化学家李比希和瑞典化学家伯齐利厄斯的观点。

李比希的观点是:酵素是非常容易变质的有机物,它在分解过程中,通过自身结构的破坏使发酵物质的分子运动起来。发酵中,是曾有过生命但已死亡了的酵母对糖起了作用。

伯齐利厄斯认为卡尼亚尔·拉图尔看到的细胞是原料植物本身的细胞发酵时脱落沉淀下来的,发酵则是由酵素作为催化剂而进行的化学反应。

巴斯德不拘泥于权威的观点和被大家深信不疑的公论。他将变质的酒上浮起的一层灰色粘滑的膜取出来,当然也没有忘记再取一些正常样品。回到实验室,他便忙开了。他把正常样品放在显微镜下,发现了一群群的小球体,有的正在出芽,这一定是酵母,它们还活着!而他把那些灰色的黏膜放在显微镜下时,也发现了一些小物体,但它们比酵母小得多,呈杆状,而且也是活的。于是,他断定李比希和伯齐利厄斯搞错了,发酵确是一种生命现象,是那些小得可怜的小生物完成的,它们办了最强大的蒸汽机车也无法办到的事情。他把这些新发现提交了上去。

这时,巴斯德又接到了新的任命:去高等师范学校任教务长和理科主任。巴斯德很快到任,等待他的是几间阴暗的实验室和简陋的实验设备,没有一个助手,连个洗瓶子的工友也没有。而且学校还分配他管理学校的经济和卫生事务。连法国科学家毕奥对此都十分不满,但巴斯德却毫无怨言,他把关系到学生健康的事当成头等大事,细心得如同母亲照顾自己的孩子。在他的小记事本里,记载着诸如:学生每天吃多少肉,院子里要铺沙子,饭厅门要修理等琐事。他对学生们、对公益事业的热心,一辈子都没有减弱过。

尽管巴斯德的研究条件很艰苦,但他的工作进展却很理想,研究了酒石酸发酵,酒精发酵,乳酸发酵。鉴于他所取得的成就,科学研究院决定授予他1859年的实验生理学奖。

巴斯德认定了各种发酵过程都是生命现象,是一些微小生物活动的结果,这势必导致问题的进一步深入:那些微小生物是从哪里来的呢?这问题正是持续了近百年的一场大论战的中心。

16世纪以前,人们完全相信自然发生说,认为腐肉会自然产生蛆,牛粪中会自然长出马蜂,头发脏了便会生虱子,甚至认为一块脏布外加几粒小麦和几块干酪就会产生一只老鼠。然而,一位意大利人雷迪用一个小小的实验,便粉碎了这些无稽之谈。他将腐肉分成两块,一块暴露,一块罩上纱布使苍蝇不能接触。结果,暴露的肉落上了苍蝇,于是长满了蛆,而罩上纱布的肉并没有蛆长出来。

17世纪,随着显微镜的出现,人们借助于它看到了一个奇怪的世界——微生物世界。自然发生说的支持者们又开始振振有词了:这些小生命哪里来的?一盆美味的肉汤放上两天就会满是这些小东西,它们不是肉汤里自己产生的,难道还会是从别的地方跑来的?

18世纪中叶,一场科学大论战开始了,自然发生说一方以英国的尼达姆为代表,另一方则以意大利的斯巴兰扎尼为先锋。斯巴兰扎尼认为微生物必有母体,他不用大道理去争论,而是靠实验证明。他将装有肉汤的烧瓶放在火上煮1小时,然后将烧瓶口烧熔密闭,隔绝了空气,几天后,羊肉汤并没有变质。于是,在斯巴兰扎尼看来,尼达姆失败了。但尼达姆并不认输,他指责斯巴兰扎尼把肉烫烧的时间太长了,破坏了自然生长力,所以不能长出小生物来。斯巴兰扎尼又设计了实验:他弄了一些瓶子,装上豆汁,分成几组,将一组仅煮几分钟,另一组煮半小时,再一组煮上1小时,还有一组煮上2小时,然后盖上软木塞。结果是,煮2小时的比煮几分钟的瓶子里的小生物还多。让自然生长力见鬼去吧!一时间,自然发生说似乎要偃旗息鼓了。而当斯巴兰扎尼死后,这一论调又开始死灰复燃,一些人又鼓吹起自然发生论。

巴斯德坚信斯巴兰扎尼是对的,他开始进行比斯巴兰扎尼的实验更有说服力的验证。巴斯德要介入这个无休止的争论,在别人看来实在是不明智的,就连一向支持爱护他的毕奥和杜马也要阻止他。毕奥厉声说:“你会钻牛角尖的。”

“我想试试看。”巴斯德缓和而坚定地说。他认准的事,无人能阻拦的。

巴斯德设想,如果微生物的胚芽(即芽孢和孢子)的确存在于空气中,我会想法截住它们的。于是他把一团棉花放在通气管上,空气通过后棉花变得发黑,把棉花在干净的肉汤中放一下,肉汤就很快变质,看来肉汤确实是由于接触了空气,感染上了胚芽才变质的,那么怎样才能让空气自由进入肉汤但不带胚芽呢?巴斯德想出了一种装置,他将烧瓶口烧熔但不封死,而是拉成一个细长的呈S形向下弯曲的管子,新鲜的空气可以进入瓶里,但胚芽却落在S形弯管的下部不容易进入瓶内,果然,这种烧瓶中煮沸过的肉汤不变质。而后,巴斯德倾斜瓶子里面的肉汤流到瓶颈的弯曲处,这样的肉汤放回去,很快就变质生出许多微生物。

巴斯德的实验已有足够的说服力了,但在明若观火的事实面前,自然发生论者闭上了眼睛。他们不做什么实验,而是喋喋不休地指责和讥笑:“空气中的胚芽怎么会多得能在一切有机浸液中都发育呢?这么多的胚芽会形成密集如铁那样的雾了。”