Научная деятельность Луи Пастера

Темой первой работы Пастера (1848), обратившей на себя внимание, послужило исследование винных кислот. Пастер показал, что оптическая деятельность правой и левой винной кислот стоит в связи с различием в их кристаллической форме; вместе с тем ему удалось разложить виноградную кислоту на правую и левую винные кислоты и таким образом правильно объяснить ее природу и ее оптические свойства. Оптическую активность правой и левой винных кислот Пастер свел на диссимметрию их молекул. Эта первая работа Пастера имела важные результаты. Во-первых, в науку введено было понятие о молекулярной диссимметрии. Через 25 лет (в 1874 г.) после этих работ Пастер возникло новое учение, стереохимия, т. е. учение о пространственном расположении атомов в частице (Ле-Бель, Вант-Гофф), в основании которого лежит понятие о несимметричном атоме углерода: эта идея коренится в первой работе Пастера. Во-вторых, Пастер указал способы для разделения оптических изомеров, нашедшие себе применение в науке: действие низших организмов, получение соединений с другими оптически-деятельными телами. При выяснении своего учения об оптических изомерах Пастер высказал широкое и оригинальное обобщение относительно значения диссимметрии в природе. Результатом действия дисимметрических сил в организмах (клеточная диссимметрия) являются оптически деятельные тела, образование которых, по мнению Пастер, невозможно в лабораторных условиях. Однако, дальнейшие научные исследования показали, что дедукция Пастер не верна. В настоящее время лабораторным путем получено много оптически деятельных продуктов из простейших веществ, лишенных оптической деятельности. Во всяком случае, руководствуясь своей идеей, Пастер нашел несколько ценных фактов: например, он показал ошибку Дессеня, утверждавшего, что ему удалось получить аспарагиновую и яблочную кислоты, вполне тождественные с находящимися в природе; руководствуясь ею же, Пастер пришел к мысли попробовать действие организованных существ на оптически деятельные тела; это привело его впоследствии к вопросу о брожениях. К указанному же периоду относятся еще несколько чисто химических работ Пастер: над обыкновенным амиловым спиртом и др. Затем он обращает свои исследования на явления брожения. В 1857 г. появляется его работа, в которой Пастер целым рядом остроумных и точных опытов доказывает, что спиртовое брожение сахара есть процесс, тесно связанный с жизнедеятельностью дрожжевых грибков, которые питаются и размножаются за счет бродящей жидкости. Не весь сахар при брожении превращается в спирт и углекислоту, а часть его тратится на постройку дрожжевых клеток и на образование побочных продуктов, каковы глицерин и янтарная кислота, при выяснении этого вопроса Пастеру предстояло опровергнуть господствовавший в то время взгляд Либиха на брожение, как на механико-химический акт. Ферменты, по взгляду Либиха, суть легко распадающиеся органические тела, разложение которых попутно вызывает распадение бродящей жидкости. Особенно убедительны были опыты Пастера, произведенные с жидкостью, содержащей чистый сахар, различные минеральные соли, служившие пищей бродильному грибку, и аммиачную соль, доставлявшую грибку необходимый азот. Грибок развивался, увеличиваясь в весе; аммиачная соль тратилась. По теории Либиха надо было ждать уменьшения в весе грибка и выделения аммиака, как продукта разрушения азотистого органического вещества, составляющего фермент. Вслед затем Пастер показал, что и для молочного брожения также необходимо присутствие особого фермента, который размножается в бродящей жидкости, также увеличиваясь в весе, и при помощи которого можно вызывать ферментацию в новых порциях жидкости. Изучение масляного брожения привело к открытию важного факта в микробиологии: Пастер показал, что микробы масляного брожения (вибрион масляный, vibrion butirique) может развиваться только в отсутствии воздуха. Этот факт дал возможность установить два типа бактерий: аэробных, требующих для своей жизни воздуха, и анаэробных — развивающихся в его отсутствии. Изучая условия различных брожений, Пастер разрабатывает методы исследования, приготовления культур, нужных для развития ферментов, и вполне овладевает этими бесконечно малыми существами, которые в его руках становятся уловимыми и доступными исследованию. В 1858 г. Пуше представил в парижскую академию наук работу, содержащую совокупность данных, подтверждавших, по его мнению, с несомненностью возможность самозарождения. В виду этого академия назначила тему на премию: «Пролить удачными опытами новый свет на вопрос о самозарождении». Пастер решил работать над этим вопросом, хотя Бир и Дюма отговаривали его от этого. Ему удалось доказать, что всякий раз, когда при опыте была устранена всякая возможность проникновения зародышей в способную изменяться жидкость (растительный или животный настой, отвар сена, мяса), последняя оставалась неизменной. Фильтруя атмосферный воздух через пироксилиновый фильтр, растворяя фильтр в смеси спирта и эфира и исследуя под микроскопом остающуюся атмосферную пыль, П. показал, что этой пылью можно вызывать различные брожения и изменения в легко изменяющихся жидкостях. Сторонники самозарождения утверждали, что кислород является возбудителем жизни в жидкостях, способных легко изменяться. Пастер оставлял такие жидкости в баллонах, снабженных открытыми узкими изогнутыми горлами, по которым мог диффундировать воздух и показал, что жидкости могут долго сохраняться в этих условиях, так как зародыши, попадающие из воздуха, остаются на стенках горла. Пастер дал методы более верной стерилизации, показав, что иногда недостаточно нагревать вещество до 100, чтобы убить в нем всех зародышей, но что приходится нагревать до 105, 110 и даже выше. Пастер опытным путем вполне отчетливо ответил на поставленный Пуние вопрос о распределении зародышей в атмосфере. Он брал 20−40 запаянных баллонов с прокипяченной стерилизованной жидкостью, переносил их в местность, где хотел определить, насколько воздух богат зародышами, и вскрывал их там. Наружный воздух входил при этом в баллоны. Затем Пастер быстро запаивал баллоны. Конечно, при этом устранялись все посторонние факторы, которые могли бы занести зародышей. По числу баллонов, в которых с течением времени жидкость мутилась, можно было судить о содержании зародышей в исследуемом воздухе. Подобные опыты были произведены Пастер в различных местностях и подтвердили предположения, которые можно было сделать априорно. Оказалось, что воздух сырых и низких мест богат микроорганизмами, напротив воздух горных стран, особенно ледников, где очень слаба органическая жизнь, содержит наименьшее их количество. Пастер предложил повторить эти опыты перед комиссией, прося и Пуние со своей стороны сделать тоже самое. Пуние и его сторонники отказались, а опыты Пастер, проделанные перед комиссией, все удались. Работы Пастера по вопросу самозарождения имели громадное значение для развития и применения антисептических методов в хирургии. Английский хирург Листер, которому антисептика обязана правильной постановкой, писал Пастеру, что в выработке антисептических методов он руководился его работами. Во всех работах Пастера можно видеть тесную связь между теоретической стороной исследуемого им вопроса и практическими применениями полученных выводов. Пастер всегда спешил перейти от вывода к практике, от теории к жизни. Изучив причины брожения алкогольного, масляного и молочного, освоившись с новыми методами исследования на вопросе о самопроизвольном зарождении, он далее переходит к вопросам, имеющим важное промышленное значение — к изучению условий образования уксуса и к изучению болезней вина. Либих, знакомый с немецкими способами фабрикации уксуса, объяснял превращение спирта в уксус непосредственным окислением спирта под влиянием кислорода воздуха на стружках, которые применяются при этом и которые играют, по мнению Либиха, роль пористого тела, сгущающего воздух, подобно губчатой платине. Пастер, наблюдавший французский способ получения уксуса в Орлеане, пришел к совершенно иному взгляду на объяснение этого процесса. Он показал, что окисление спирта в уксусе происходит под влиянием особой бактерии (Mycoderma aceti), нуждающейся для своего развития в кислороде (аэробная), быстро размножающейся на поверхности вина, которое превращается в уксус, и обладающей громадной ферментирующей силой. Изучив условия, наиболее благоприятные для правильного развития этого организма, Пастер мог дать рациональные правила для фабрикации уксуса. Вслед за изучением условий производства уксуса Пастер обратился к изучению болезней вина. Ему удалось выяснить причины различных вредных изменений, которым подвергается вино: он показал, что каждое из этих изменений зависит от специального микроба, который живет на счет той или другой составной части вина и производит характерное изменение в его составе и вкусе. С другой стороны Пастер доказал, что так называемое старение вина зависит от медленного поглощения кислорода. Пастер дал указания, как совместить условия, наиболее благоприятные для правильного старения вина, с условиями предохранить вино от развития вредных микроорганизмов. Для последней цели Пастер предложил повторно нагревать вино: потом стали нагревать пиво и молоко — этот процесс получил название «пастеризации». В 1865 г., по настоянию Дюма, Пастер приступил к изучению болезни шелковичного червя, которая в течение многих лет с 1849 г. составляла огромное бедствие юга Франции. В период 1865—1869 гг. Пастер уезжал каждое лето в Але и работал здесь над этим вопросом в маленьком домике, где у него была устроена червоводня. В работе ему помогали жена, дочь и ученики по Ecole Normale: Дюкло, Жерне, Мальо и Ролен. Он доказал, что найденные в больных бабочках прежними исследователями «тельца» представляют истинную причину известной болезни червя, что эта болезнь заразительна и наследственна. Он нашел далее, что кроме пебрины шелковичный червь поражается еще другой болезнью, летарией, которая также вызывается развитием в нем особой бактерии (летарийной илифлашери). Пастер высказал убеждение, что с болезнью летаргии можно бороться гигиеническим уходом за червями, а с пебриной — отбором здоровой, хорошей грены. По предложению Наполеона, Пастер применил способ своей культуры в императорском имении около Триеста. Результаты прекрасно оправдали взгляды Пастера. В 1871 г. Пастер в лаборатории своего ученика Дюкло, в Клермон-Ферране, предпринял исследование, касающееся пива. Ему удалось разъяснить очень интересное явление, которое было наблюдаемое Байлем в 1857 г. Плесневой гриб Mucor mucedo, развивающийся обыкновенно в форме мицеллы, будучи погружен в сахарный раствор без доступа кислорода, вызывает спиртовое брожение — на дне сосуда в жидкости вместо нитей мицелия оказываются круглые или овальные почкующиеся клетки, которые Байль принял за дрожжи. На это явление он смотрел как на превращение мукора в дрожжи. Пастеру удалось показать, что мукор, вызывая в отсутствии кислорода воздуха спиртовое брожение сахаристой жидкости, остается мукором, но принимает новую форму, напоминающую дрожжевые клетки. Эта форма есть только приспособление грибка к особенным условиям жизни. Этот факт дал возможность Пастеру сделать широкое обобщение относительно брожения: брожение есть жизнь в отсутствие воздуха. Одновременно с этим Пастер показал, что и дрожжи изменяют свою ферментационную функцию, в зависимости от того, развиваются ли они в присутствии или отсутствии воздуха и что для дрожжей также эта функция связана с анаэробной жизнью. При таком взгляде на брожение «каждая живая клетка, нуждающаяся в кислороде и не находящая этого газа в свободном состоянии, но способная заимствовать его от веществ, содержащих кислород в своем составе, явится для этих веществ ферментом». Действительно, этим Пастер объяснил образование спирта в свежих виноградных гроздьях, погруженных в атмосферу угольной кислоты, при отсутствии дрожжей. Точными экспериментами Пастер расследовал появление дрожжевых спор в природе в период созревания винограда. Ему удавалось предохранять некоторые лозы от заноса дрожжей при помощи парников и окутывания ватой, прогретой до 150. «Не позволительно ли думать по аналогии, говорит он по этому поводу, что придет день, когда простые предохранительные меры будут останавливать бичи, которые производят громадные опустошения и наводят панический страх на население, каковы желтая лихорадка в Сенегале и долине Миссисипи, или бубонная чума на берегах Волги. — По окончании работы над пивом он и обращается к изучению заразных болезней, в учении о которых ему пришлось произвести громадный переворот. Основная мысль такова: при нормальных условиях живое существо развивается, не содержа каких-либо паразитов в своих тканях и соках. Но при известных условиях эти ткани и соки могут становиться культурой для паразитарного микроба, который развивается в них и делает их центром заразы. Пастер указал путь, как возможно культивировать и видоизменять этот живой яд вне организма, поражаемого им. С тех пор учение о микробах, как о причинах болезней, легло в основание медицины и гигиены и привело к правильной постановке, как профилактики заразных болезней, так и лечения их. Пастер обратил свое внимание, прежде всего на сибирскую язву (1876). К этому времени исследования Давена показали уже, что причина болезни бактерия (Bacterium anthracis), а Кох только что напечатал свою работу над спорой этой бактерии. Пастер внес в изучение вопроса улучшенные методы культуры, при которых можно было устранить все сомнения в истинной причине болезни, остававшиеся еще после работ Давена и Коха. Пастер показал, что бактерия сибирской язвы выделяет особый секрет, токсин, который склеивает красные кровяные шарики пораженного болезнью животного. Исследования Пастер пролили много света на способы распространения и выживания этой болезни. Одновременно с этим Пастер нашел вибрион септицемии (бацилл злокачественного отека) и изучил условия его жизни. Он указал возможность передачи заражения во многих случаях самим врачом у постели больного. Опираясь на эти выводы Пастера, хирургия вновь усовершенствовала свои методы и вступила в новую фазу — асептической хирургии. Дальнейшая заслуга Пастера, благодаря которой он является истинным благодетелем человечества, заключается в открытии им метода прививки. В1879 г. Пастер начал опыты над куриной холерой, эпидемической болезнью, поражающей кур и других домашних птиц. Причиной ее является бактерия, которую можно культивировать в искусственном курином бульоне. Пастер доказал ее заразительность и выделение ею токсина. Опыты, начатые над куриной холерой, были прерваны на время каникул. За этот период все культуры, оставленные в лаборатории, потеряли свою силу: привитые курам, они их не убивали. Пастер пришла мысль привить новую и молодую культуру курам, перенесшим старую. Оказалось, что все куры выжили, тогда как куры, подвергнутые только прививке молодой культуры, погибли. Таким образом, была найдена вакцина куриной холеры. Оказалось далее, что раз полученная вакцина может быть воспроизведена любое число раз со всеми свойствами, сохраняя степень своей ослабленности. Оставляя открытой культуру на различное время, можно иметь вакцину различно ослабленную. Овладев вполне в этом отношении куриной холерой, Пастер решил применить те же методы к сибирской язве. Но попытка ослабить яд сибирской язвы в искусственной культуре натолкнулась на препятствие: бактерия сибирской язвы дает при стоянии на воздухе споры, в форме которых она может выживать сколько угодно, сохраняя свою полную заразность. Однако, удалось найти условия, при которых она сохраняется — именно в курином бульоне при 42−43 градусах. В таких условиях бактерия через месяц погибает; через 8 дней получается культура безвредная даже для мелких животных; особенно чувствительных к этому яду, как-то морской свинки, кролика и барана. В продолжение же недели можно иметь яд, в различной степени ослабленный. В каждой стадии его можно поддерживать культурой и таким образом иметь в своем распоряжении вакцину различной силы для прививки баранам, коровам, лошадям. С первого взгляда очевидно то громадное практическое значение, которое имеет это открытие Пастера. После лабораторных проб был произведен классический опыт прививки в широких размерах. В мае месяце 1881 г. в распоряжение Пастера даны были пятьдесят овец; 25 из них в течение мая получили две предварительный прививки. 31 мая была произведена всем 50 овцам прививка сильного яда. Через два дня (2 июня) собравшиеся лица, заинтересованные этим опытом, могли констатировать смерть 26 овец, не подвергшихся предварительным прививкам; 25 вакцинированных овец остались невредимы. Хотя после этого метод Пастер неоднократно подвергался нападкам (Кох и др.), но факты, представляющие итог за много лет, свидетельствуют о его полном торжестве. Так, в 1894 г. Шамберлен насчитывал за 10 лет 3 400 000 голов мелкого скота, подвергшегося прививке, со смертностью в1%, и 438 000 крупного скота, со смертностью 3 на 100. Выяснив вопрос о прививке сибирской язвы, Пастер обратил свое внимание на другую заразную болезнь — бешенство, против которой не было никаких средств борьбы. Эта болезнь представляла для изучения еще больше неблагоприятных условий, чем сибирская язва: главные те, что она имеет очень продолжительный период инкубации и что микроб ее неизвестен. Инкубационный период удалось сократить для собак до 14 дней, прививая яд в мозг собаки трепанацией ее черепа. Прививка тем же способом яда кролику дала возможность сократить инкубационный период до 6 дней. Оказалось, что если спинной мозг животного (кролика), умершего от бешенства, оставить на воздухе, то по мере высыхания ткани яд теряет свою заразительность и мы таким образом можем иметь яд, ослабленный в различной степени. Нервная ткань является для яда бешенства такой же культурной средой, как куриный бульон для сибирской язвы. Оставленный на 14 дней, яд теряет вполне свою силу. В период двух недель можно иметь яд, ослабленный в различной мере. При помощи ослабленного яда можно сообщать животным иммунитет различной степени. Опыты, проделанные над животными, дали блестящие результаты. В тоже время П. видел возможность воспользоваться прививкой не только в целях предохранительных, но и для излечения от бешенства. У человека инкубационный период при отравлении бешенством длится месяц, два. Этим периодом и можно воспользоваться, чтобы сделать организм иммунным к яду. В июне 1885 г. этот метод лечения впервые был применен вполне удачно к эльзасскому мальчику Иосифу Мейстеру. По настоящее время (1896) около 20 тыс. чел. испытало эту прививку: смертность ниже 5 на 1000. Последнее открытие Пастера вызвало всеобщий энтузиазм и сделало имя Пастера популярным во всем свете. 0бщий метод, открытый Пастером, продолжает плодотворно разрабатываться в институте Пастера, учениками и последователями великого исследователя: Дюкло, Мечниковым и другими. Еще при жизни Пастера его ученик Тюилье удачно применил его метод к болезни свиней, под названием краснухи. Ру, почти одновременно с Берингом открыл способ бороться прививкой с ужасным бичом человека, дифтеритом — способ, в основе которого лежат методы, выработанные Пастером.