Случай благоволит подготовленному уму.
Louis Pasteur был французским биологом, микробиологом и химиком, известным своими открытиями принципов вакцинации, микробной ферментации и пастеризации. Он запомнился своими замечательными прорывами в изучении причин и профилактики заболеваний, и его открытия спасли множество жизней. Он снизил смертность от послеродовой лихорадки и создал первые вакцины против бешенства и сибирской язвы.
Его медицинские открытия обеспечили прямую поддержку теории микробного происхождения болезней и её применению в клинической медицине. Он наиболее известен широкой публике благодаря своему изобретению метода обработки молока и вина для остановки бактериального загрязнения, процесса, который теперь называется пастеризацией. Он считается одним из трёх основных основателей бактериологии вместе с Ferdinand Cohn и Robert Koch и популярно известен как «отец микробиологии».
Pasteur был ответственен за опровержение теории спонтанного зарождения. Он провел эксперименты, которые показали, что без загрязнения микроорганизмы не могли развиваться. Под покровительством Французской академии наук он продемонстрировал, что в стерилизованных и герметично закрытых колбах ничего никогда не развивалось; и наоборот, в стерилизованных, но открытых колбах микроорганизмы могли расти. Хотя Pasteur не был первым, кто предложил теорию микробного происхождения болезней, его эксперименты указали на её правильность и убедили большинство Европы в её истинности.
Сегодня его часто считают одним из основателей теории микробного происхождения болезней. Pasteur сделал значительные открытия в химии, наиболее известные из которых касаются молекулярной основы асимметрии некоторых кристаллов и рацемизации. В начале своей карьеры его исследование винной кислоты привело к первому разделению того, что сейчас называется оптическими изомерами. Его работа проложила путь к современному пониманию фундаментального принципа в структуре органических соединений.
Он был директором Pasteur Institute, учреждённого в 1887 году, до своей смерти, и его тело было захоронено в склепе под институтом. Хотя Pasteur провел революционные эксперименты, его репутация стала связана с различными противоречиями. Историческая переоценка его записных книжек выявила, что он практиковал обман, чтобы преодолеть своих соперников.
Образование и ранняя жизнь
Louis Pasteur родился 27 декабря 1822 года в Dole, Jura, France в католической семье бедного кожевника. Он был третьим ребёнком Jean-Joseph Pasteur и Jeanne-Etiennette Roqui. Семья переехала в Marnoz в 1826 году и затем в Arbois в 1827 году. Pasteur поступил в начальную школу в 1831 году.
В своих ранние годы он был средним студентом и не особенно академичным, так как его интересовали рыбалка и рисование. Он нарисовал много пастелей и портретов своих родителей, друзей и соседей. Pasteur учился в средней школе в Collège d'Arbois. В октябре 1838 года он уехал в Paris для поступления в Pension Barbet, но заболел тоской по дому и вернулся в ноябре.
В 1839 году он поступил в Collège Royal в Besançon для изучения философии и получил степень Bachelor of Letters в 1840 году. Он был назначен преподавателем в колледже Besançon, продолжая обучение по программе естественных наук со специализацией в математике. Он не прошел первый экзамен в 1841 году. Ему удалось сдать степень baccalauréat scientifique (общая наука) в 1842 году из Dijon, но с посредственной оценкой по химии.
Позже в 1842 году Pasteur сдал вступительный экзамен в École Normale Supérieure. Он прошел первый набор тестов, но, поскольку его рейтинг был низким, Pasteur решил не продолжать и попробовать ещё раз в следующем году. Он вернулся в Pension Barbet для подготовки к экзамену. Он также посещал занятия в Lycée Saint-Louis и лекции Jean-Baptiste Dumas в Sorbonne. В 1843 году он прошел тест с высоким рейтингом и поступил в École Normale Supérieure. В 1845 году он получил степень licencié ès sciences (Master of Science). В 1846 году он был назначен профессором физики в Collège de Tournon (теперь называется Lycée Gabriel-Faure [fr]) в Ardèche, но химик Antoine Jérôme Balard хотел, чтобы он вернулся в École Normale Supérieure в качестве помощника аспирантской лаборатории (agrégé préparateur). Он присоединился к Balard и одновременно начал свои исследования в кристаллографии и в 1847 году он защитил две диссертации, одну по химии и другую по физике.
После краткой работы профессором физики в Dijon Lycée в 1848 году он стал профессором химии в University of Strasbourg, где встретил и ухаживал за Marie Laurent, дочерью ректора университета в 1849 году. Они поженились 29 мая 1849 года и вместе имели пятерых детей, только двое из которых дожили до взрослого возраста; остальные трое умерли от тифа.
Карьера
Pasteur был назначен профессором химии в University of Strasbourg в 1848 году и стал председателем кафедры химии в 1852 году. В 1854 году он был назначен деканом нового факультета наук в University of Lille, где он начал свои исследования ферментации. По этому случаю Pasteur произнес свое часто цитируемое замечание: «dans les champs de l'observation, le hasard ne favorise que les esprits préparés» («В области наблюдения случай благоволит только подготовленному уму»).
В 1857 году он переехал в Paris в качестве директора научных исследований в École Normale Supérieure, где он был в управлении с 1858 по 1867 год и провел ряд реформ для повышения стандарта научной работы. Экзамены стали более строгими, что привело к лучшим результатам, большей конкуренции и повышенному престижу. Однако многие из его указов были жесткими и авторитарными, что привело к двум серьёзным студенческим бунтам. Во время «бунта с бобами» он приказал, чтобы рагу из баранины, которое студенты отказались есть, подавалось и съедалось каждый понедельник. В другом случае он пригрозил исключить любого студента, пойманного курящим, и 73 из 80 студентов в школе уехали.
В 1863 году он был назначен профессором геологии, физики и химии в École nationale supérieure des Beaux-Arts, должность, которую он занимал до своей отставки в 1867 году. В 1867 году он стал председателем кафедры органической химии в Sorbonne, но позже отказался от должности из-за плохого здоровья. В 1867 году лаборатория физиологической химии École Normale была создана по просьбе Pasteur, и он был её директором с 1867 по 1888 год. В Paris он основал Pasteur Institute в 1887 году, где он был его директором до конца своей жизни.
Исследования
Молекулярная асимметрия
В ранней работе Pasteur в качестве химика, начиная с École Normale Supérieure и продолжая в Strasbourg и Lille, он исследовал химические, оптические и кристаллографические свойства группы соединений, известных как тартраты.
Он разрешил проблему, касающуюся природы винной кислоты в 1848 году. Раствор этого соединения, полученного из живых организмов, вращал плоскость поляризации света, проходящего через него. Проблема заключалась в том, что винная кислота, полученная путем химического синтеза, не имела такого эффекта, несмотря на то, что её химические реакции были идентичны и её элементный состав был одинаковым.
Pasteur заметил, что кристаллы тартратов имели маленькие грани. Затем он наблюдал, что в рацемических смесях тартратов половина кристаллов была правосторонней, а половина левосторонней. В растворе правостороннее соединение было дексторотаторным, а левостороннее было леворотаторным. Pasteur определил, что оптическая активность была связана с формой кристаллов, и что асимметричное внутреннее расположение молекул соединения было ответственно за вращение света. Тартраты (2R,3R)- и (2S,3S)- были изометричными, несовместимыми зеркальными изображениями друг друга. Это был первый раз, когда кто-то продемонстрировал молекулярную хиральность, а также первое объяснение изомеризма.
Некоторые историки считают работу Pasteur в этой области его «самым глубоким и наиболее оригинальным вкладом в науку», и его «величайшим научным открытием».
Ферментация и теория микробного происхождения болезней
Pasteur был мотивирован исследовать ферментацию, работая в Lille. В 1856 году местный производитель вина, M. Bigot, чей сын был одним из студентов Pasteur, обратился к нему с просьбой о совете по проблемам производства свёкловичного спирта и прокисания.
По словам его зятя, René Vallery-Radot, в августе 1857 года Pasteur отправил статью о молочной ферментации в Société des Sciences de Lille, но статья была прочитана три месяца спустя. Мемуар был затем опубликован 30 ноября 1857 года. В мемуаре он развил свои идеи, заявляя, что: «Я намеревался установить, что, как есть алкогольный фермент, пивные дрожжи, которые встречаются везде, где сахар разлагается на спирт и углекислоту, так и есть особый фермент, молочные дрожжи, всегда присутствующие, когда сахар становится молочной кислотой».
Pasteur также писал об алкогольной ферментации. Это было опубликовано в полной форме в 1858 году. Jöns Jacob Berzelius и Justus von Liebig предложили теорию, что ферментация была вызвана разложением. Pasteur продемонстрировал, что эта теория была неправильной, и что дрожжи были ответственны за ферментацию для производства спирта из сахара. Он также продемонстрировал, что когда вино было загрязнено другим микроорганизмом, была произведена молочная кислота, что сделало вино кислым. В 1861 году Pasteur наблюдал, что меньше сахара ферментировалось на единицу дрожжей, когда дрожжи подвергались воздействию воздуха. Более низкая скорость аэробной ферментации стала известна как эффект Pasteur.
Исследования Pasteur также показали, что рост микроорганизмов был ответственен за порчу напитков, таких как пиво, вино и молоко. Установив это, он изобрел процесс, при котором жидкости, такие как молоко, нагревались до температуры между 60 и 100 °C. Это убивало большинство бактерий и плесени, уже присутствующих в них. Pasteur и Claude Bernard завершили тесты крови и мочи 20 апреля 1862 года. Pasteur запатентовал процесс для борьбы с «болезнями» вина в 1865 году. Метод стал известен как пастеризация и вскоре был применен к пиву и молоку.
Загрязнение напитков привело Pasteur к идее, что микроорганизмы, заражающие животных и людей, вызывают болезни. Он предложил предотвратить попадание микроорганизмов в человеческий организм, что привело Joseph Lister к разработке антисептических методов в хирургии.
В 1866 году Pasteur опубликовал Etudes sur le Vin, о болезнях вина, и он опубликовал Etudes sur la Bière в 1876 году, о болезнях пива.
В начале XIX века Agostino Bassi показал, что мускардин был вызван грибком, который заражал тутовых шелкопрядов. С 1853 года две болезни, называемые пебрина и флашери, заражали огромное количество тутовых шелкопрядов в южной France, и к 1865 году они причиняли огромные убытки фермерам. В 1865 году Pasteur отправился в Alès и работал пять лет до 1870 года.
Тутовые шелкопряды с пебриной были покрыты корпускулами. В первые три года Pasteur думал, что корпускулы были симптомом болезни. В 1870 году он пришел к выводу, что корпускулы были причиной пебрины (теперь известно, что причиной является микроспоридия). Pasteur также показал, что болезнь была наследственной. Pasteur разработал систему для предотвращения пебрины: после того как самки бабочек отложили яйца, бабочки превращались в пульпу. Пульпа была исследована с помощью микроскопа, и если наблюдались корпускулы, яйца уничтожались. Pasteur пришел к выводу, что бактерии вызывали флашери. Первичная причина в настоящее время считается вирусами. Распространение флашери могло быть случайным или наследственным. Гигиена могла быть использована для предотвращения случайной флашери. Бабочки, чьи пищеварительные полости не содержали микроорганизмов, вызывающих флашери, использовались для откладки яиц, предотвращая наследственную флашери.
Спонтанное зарождение
После своих экспериментов с ферментацией, Pasteur продемонстрировал, что кожица винограда была естественным источником дрожжей, и что стерилизованный виноград и виноградный сок никогда не ферментировались. Он извлекал виноградный сок из-под кожицы стерилизованными иглами и также покрывал виноград стерилизованной тканью. Оба эксперимента не смогли произвести вино в стерилизованных контейнерах.
Его находки и идеи были против преобладающего представления о спонтанном зарождении. Он получил особенно суровую критику от Félix Archimède Pouchet, который был директором Rouen Museum of Natural History. Чтобы решить дебаты между выдающимися учеными, Французская академия наук предложила Prix Alhumbert в размере 2500 франков тому, кто мог экспериментально доказать или опровергнуть доктрину.
