Der Zufall begünstigt nur vorbereitete Geister.
Louis Pasteur war ein französischer Biologe, Mikrobiologe und Chemiker, der für seine Entdeckungen der Prinzipien von Impfung, mikrobieller Gärung und Pasteurisierung bekannt ist. Er wird für seine bemerkenswerten Durchbrüche in den Ursachen und der Prävention von Krankheiten in Erinnerung behalten, und seine Entdeckungen haben seitdem viele Leben gerettet. Er senkte die Sterblichkeit durch Kindbettfieber und entwickelte die ersten Impfstoffe gegen Tollwut und Anthrax.
Seine medizinischen Entdeckungen unterstützten direkt die Keimtheorie der Krankheit und ihre Anwendung in der klinischen Medizin. Er ist der Öffentlichkeit vor allem für seine Erfindung des Verfahrens zur Behandlung von Milch und Wein bekannt, um bakterielle Kontamination zu verhindern – ein Verfahren, das heute Pasteurisierung genannt wird. Er gilt als einer der drei Hauptbegründer der Bakteriologie, zusammen mit Ferdinand Cohn und Robert Koch, und ist allgemein als der „Vater der Mikrobiologie" bekannt.
Pasteur war verantwortlich für die Widerlegung der Lehre der Urzeugung. Er führte Experimente durch, die zeigten, dass Mikroorganismen sich ohne Kontamination nicht entwickeln konnten. Unter der Schirmherrschaft der Französischen Akademie der Wissenschaften demonstrierte er, dass sich in sterilisierten und versiegelten Flaschen nichts jemals entwickelte; und umgekehrt konnten Mikroorganismen in sterilisierten, aber offenen Flaschen wachsen. Obwohl Pasteur nicht der erste war, der die Keimtheorie vorschlug, deuteten seine Experimente auf ihre Richtigkeit hin und überzeugten den größten Teil Europas von ihrer Wahrheit.
Heute wird er oft als einer der Väter der Keimtheorie betrachtet. Pasteur machte bedeutende Entdeckungen in der Chemie, insbesondere zur molekularen Grundlage der Asymmetrie bestimmter Kristalle und Racemisierung. Früh in seiner Karriere führte seine Untersuchung von Weinsäure zur ersten Auflösung dessen, was heute optische Isomere genannt wird. Seine Arbeit ebnete den Weg zum heutigen Verständnis eines grundlegenden Prinzips in der Struktur organischer Verbindungen.
Er war Direktor des Pasteur-Instituts, das 1887 gegründet wurde, bis zu seinem Tod, und sein Leichnam wurde in einem Gewölbe unter dem Institut beigesetzt. Obwohl Pasteur bahnbrechende Experimente durchführte, wurde sein Ruf mit verschiedenen Kontroversen verbunden. Eine historische Neubewertung seiner Notizbücher enthüllte, dass er Täuschungen praktizierte, um seine Rivalen zu überwinden.
Ausbildung und frühes Leben
Louis Pasteur wurde am 27. Dezember 1822 in Dole, Jura, Frankreich, in einer katholischen Familie eines armen Gerbers geboren. Er war das dritte Kind von Jean-Joseph Pasteur und Jeanne-Etiennette Roqui. Die Familie zog 1826 nach Marnoz und 1827 nach Arbois. Pasteur trat 1831 in die Grundschule ein.
Er war ein Durchschnittsstudent in seinen frühen Jahren und nicht besonders akademisch veranlagt, da seine Interessen das Fischen und Zeichnen waren. Er zeichnete viele Pastelle und Porträts seiner Eltern, Freunde und Nachbarn. Pasteur besuchte die Sekundarschule am Collège d'Arbois. Im Oktober 1838 verließ er Paris, um die Pension Barbet zu besuchen, wurde aber heimwehkrank und kehrte im November zurück.
1839 trat er am Collège Royal in Besançon ein, um Philosophie zu studieren, und erwarb 1840 seinen Bachelor of Letters. Er wurde zum Tutor am Besançon College ernannt, während er einen Naturwissenschaftskurs mit besonderer Mathematik fortsetzte. Er bestand seine erste Prüfung 1841 nicht. Es gelang ihm, 1842 aus Dijon die baccalauréat scientifique (Naturwissenschaften) zu bestehen, aber mit einer mittelmäßigen Note in Chemie.
Später 1842 nahm Pasteur die Aufnahmeprüfung für die École Normale Supérieure ab. Er bestand die erste Prüfung, aber weil sein Ranking niedrig war, beschloss Pasteur, nicht weiterzumachen und es nächstes Jahr erneut zu versuchen. Er kehrte zur Pension Barbet zurück, um sich auf die Prüfung vorzubereiten. Er besuchte auch Kurse am Lycée Saint-Louis und Vorlesungen von Jean-Baptiste Dumas an der Sorbonne. 1843 bestand er die Prüfung mit hohem Ranking und trat in die École Normale Supérieure ein. 1845 erhielt er den Grad licencié ès sciences (Master of Science). 1846 wurde er zum Professor für Physik am Collège de Tournon (jetzt Lycée Gabriel-Faure [fr] genannt) in Ardèche ernannt, aber der Chemiker Antoine Jérôme Balard wollte ihn zurück an der École Normale Supérieure als graduierter Laborassistent (agrégé préparateur). Er trat Balard bei und begann gleichzeitig seine Forschung in Kristallographie und 1847 reichte er seine zwei Thesen ein, eine in Chemie und die andere in Physik.
Nach kurzem Dienst als Professor für Physik am Dijon Lycée 1848 wurde er Professor für Chemie an der Universität Straßburg, wo er 1849 Marie Laurent, die Tochter des Rektors der Universität, kennengelernt und umworben hat. Sie heirateten am 29. Mai 1849, und zusammen hatten sie fünf Kinder, von denen nur zwei bis ins Erwachsenenalter überlebten; die anderen drei starben an Typhus.
Karriere
Pasteur wurde 1848 zum Professor für Chemie an der Universität Straßburg ernannt und wurde 1852 Vorsitzender des Fachbereichs Chemie. 1854 wurde er Dekan der neuen Naturwissenschaftlichen Fakultät an der Universität Lille, wo er seine Gärungsstudien begann. Bei dieser Gelegenheit sprach Pasteur seinen oft zitierten Satz: „dans les champs de l'observation, le hasard ne favorise que les esprits préparés" („Im Feld der Beobachtung begünstigt der Zufall nur vorbereitete Geister").
1857 zog er nach Paris als Direktor wissenschaftlicher Studien an der École Normale Supérieure, wo er von 1858 bis 1867 die Kontrolle übernahm und eine Reihe von Reformen einführte, um den Standard der wissenschaftlichen Arbeit zu verbessern. Die Prüfungen wurden strenger, was zu besseren Ergebnissen, stärkerem Wettbewerb und erhöhtem Prestige führte. Viele seiner Dekrete waren jedoch starr und autoritär und führten zu zwei schweren Studentenaufständen. Während des „Bohnenaufstands" erließ er ein Dekret, dass ein Hammeleintopf, den Studenten geweigert hatten zu essen, jeden Montag serviert und gegessen werden würde. Bei einer anderen Gelegenheit drohte er, jeden Studenten zu verweisen, der beim Rauchen erwischt wurde, und 73 der 80 Studenten der Schule traten zurück.
1863 wurde er zum Professor für Geologie, Physik und Chemie an der École nationale supérieure des Beaux-Arts ernannt, eine Position, die er bis zu seinem Rücktritt 1867 innehatte. 1867 wurde er Vorsitzender der organischen Chemie an der Sorbonne, gab aber später die Position wegen schlechter Gesundheit auf. 1867 wurde das Labor für physiologische Chemie der École Normale auf Pasteurs Antrag gegründet, und er war von 1867 bis 1888 Direktor des Labors. In Paris gründete er 1887 das Pasteur-Institut, in dem er sein ganzes Leben lang Direktor war.
Forschung
Molekulare Asymmetrie
In Pasteurs früher Arbeit als Chemiker, beginnend an der École Normale Supérieure und fortgesetzt in Straßburg und Lille, untersuchte er die chemischen, optischen und kristallographischen Eigenschaften einer Gruppe von Verbindungen, die als Tartrate bekannt sind.
1848 löste er ein Problem bezüglich der Natur von Weinsäure. Eine Lösung dieser Verbindung, die von lebenden Dingen stammte, drehte die Polarisationsebene des durchgehenden Lichts. Das Problem bestand darin, dass Weinsäure, die durch chemische Synthese gewonnen wurde, diese Wirkung nicht hatte, obwohl ihre chemischen Reaktionen identisch waren und ihre Elementarzusammensetzung gleich war.
Pasteur bemerkte, dass Kristalle von Tartaten kleine Flächen hatten. Dann beobachtete er, dass in racemischen Gemischen von Tartaten die Hälfte der Kristalle rechtshändig und die Hälfte linkshändig war. In Lösung war die rechtshändige Verbindung dextrorotatorisch und die linkshändige war levorotatorisch. Pasteur stellte fest, dass optische Aktivität mit der Form der Kristalle zusammenhängt und dass eine asymmetrische innere Anordnung der Moleküle der Verbindung für die Lichtdrehung verantwortlich war. Die (2R,3R)- und (2S,3S)-Tartrate waren isomerisch, nicht überlagerbares Spiegelbild voneinander. Dies war das erste Mal, dass jemand molekulare Chiralität nachgewiesen hatte, und auch die erste Erklärung der Isomerie.
Einige Historiker betrachten Pasteurs Arbeit in diesem Bereich als seine „profundeste und originellste Beiträge zur Wissenschaft" und seine „größte wissenschaftliche Entdeckung".
Gärung und Keimtheorie der Krankheiten
Pasteur wurde motiviert, Gärung zu untersuchen, während er in Lille arbeitete. 1856 suchte ein lokaler Weinhersteller, M. Bigot, dessen Sohn einer von Pasteurs Schülern war, seinen Rat zu den Problemen der Herstellung von Rübenalkohol und Säuerung.
Gemäß seines Schwiegersohns René Vallery-Radot sandte Pasteur im August 1857 ein Papier über Milchsäuregärung an die Société des Sciences de Lille, aber das Papier wurde drei Monate später gelesen. Eine Memoire wurde anschließend am 30. November 1857 veröffentlicht. In der Memoire entwickelte er seine Ideen und erklärte: „Ich beabsichtige nachzuweisen, dass es, genau wie es ein alkoholisches Gärungsmittel gibt, die Bierhefe, die überall vorhanden ist, wo Zucker in Alkohol und Kohlensäure zerlegt wird, auch ein besonderes Gärungsmittel gibt, eine Milchsäurehefe, die immer vorhanden ist, wenn Zucker zu Milchsäure wird".
Pasteur schrieb auch über alkoholische Gärung. Es wurde 1858 in vollständiger Form veröffentlicht. Jöns Jacob Berzelius und Justus von Liebig hatten die Theorie vorgeschlagen, dass Gärung durch Zersetzung verursacht wurde. Pasteur demonstrierte, dass diese Theorie falsch war und dass Hefe für die Gärung zur Alkoholproduktion aus Zucker verantwortlich war. Er zeigte auch, dass, wenn verschiedene Mikroorganismen den Wein kontaminierten, Milchsäure produziert wurde, was den Wein sauer machte. 1861 beobachtete Pasteur, dass weniger Zucker pro Teil Hefe gärte, wenn die Hefe Luft ausgesetzt war. Die niedrigere aerobe Gärungsrate wurde als Pasteur-Effekt bekannt.
Pasteurs Forschung zeigte auch, dass das Wachstum von Mikroorganismen für die Verschlechterung von Getränken wie Bier, Wein und Milch verantwortlich war. Damit etabliert, erfand er einen Prozess, bei dem Flüssigkeiten wie Milch auf eine Temperatur zwischen 60 und 100 °C erhitzt wurden. Dies tötete die meisten bereits in ihnen vorhandenen Bakterien und Schimmelpilze ab. Pasteur und Claude Bernard führten am 20. April 1862 Tests an Blut und Urin durch. Pasteur patentierte das Verfahren 1865, um gegen die „Krankheiten" von Wein zu kämpfen. Die Methode wurde als Pasteurisierung bekannt und wurde bald auf Bier und Milch angewendet.
Getränkekontamination führte Pasteur zu der Idee, dass Mikroorganismen, die Tiere und Menschen infizieren, Krankheiten verursachen. Er schlug vor, den Eintritt von Mikroorganismen in den menschlichen Körper zu verhindern, was Joseph Lister dazu führte, antiseptische Methoden in der Chirurgie zu entwickeln.
1866 veröffentlichte Pasteur Etudes sur le Vin über die Krankheiten von Wein, und 1876 veröffentlichte er Etudes sur la Bière über die Krankheiten von Bier.
Im frühen 19. Jahrhundert hatte Agostino Bassi gezeigt, dass Muscardine durch einen Pilz verursacht wurde, der Seidenraupen infizierte. Seit 1853 hatten zwei Krankheiten namens Pébrine und Flacherie große Mengen von Seidenraupen in Südfrankreich infiziert, und bis 1865 verursachten sie riesige Verluste für Landwirte. 1865 ging Pasteur nach Alès und arbeitete fünf Jahre bis 1870.
Seidenraupen mit Pébrine waren mit Körperchen bedeckt. In den ersten drei Jahren dachte Pasteur, dass die Körperchen ein Symptom der Krankheit waren. 1870 kam er zu dem Ergebnis, dass die Körperchen die Ursache von Pébrine waren (es ist jetzt bekannt, dass die Ursache ein Mikrosporidium ist). Pasteur zeigte auch, dass die Krankheit erblich war. Pasteur entwickelte ein System zur Verhinderung von Pébrine: Nachdem die weiblichen Motten ihre Eier gelegt hatten, wurden die Motten zu Brei verarbeitet. Der Brei wurde unter dem Mikroskop untersucht, und wenn Körperchen beobachtet wurden, wurden die Eier zerstört. Pasteur kam zu dem Ergebnis, dass Bakterien Flacherie verursachten. Die Grundursache wird derzeit als Viren angesehen. Die Ausbreitung von Flacherie konnte zufällig oder erblich sein. Hygiene konnte zur Verhinderung zufälliger Flacherie eingesetzt werden. Motten, deren Verdauungshöhlen nicht die Flacherie verursachenden Mikroorganismen enthielten, wurden zum Eierlegen verwendet, um erbliche Flacherie zu verhindern.
Spontane Zeugung
Nach seinen Gärungsexperimenten demonstrierte Pasteur, dass die Haut von Trauben die natürliche Quelle von Hefen war und dass sterilisierte Trauben und Traubensaft nie gärten. Er zog Traubensaft unter der Haut mit sterilisierten Nadeln heraus und bedeckte auch Trauben mit sterilisiertem Tuch. Beide Experimente konnten in sterilisierten Behältern keinen Wein produzieren.
Seine Erkenntnisse und Ideen standen gegen die vorherrschende Vorstellung der spontanen Zeugung. Er erhielt besonders scharfe Kritik von Félix Archimède Pouchet, der Direktor des Rouen Museum of Natural History war. Um die Debatte zwischen den eminenten Wissenschaftlern zu beilegen, bot die Französische Akademie der Wissenschaften den Alhumbert-Preis mit 2.500 Francs demjenigen an, der experimentell für oder gegen die Lehre nachweisen konnte.
