巴斯德的探索：微生物传染的证明及防治方法

随着显微镜技术的提高，微生物带来的危害逐渐被认识。千百年来，一直流行着一种“自然发生说”，即任何出现在它过去没有出现过的场所的实体都可以自行发生。例如，不洁的衣物会滋生蚤虱，污秽的死水会滋生蚊子，肮脏的垃圾会滋生虫蚁，粪便和腐臭的尸体会滋生蝇蛆。1546年，意大利医生法兰卡斯特罗（Girolamo Fracastoro）为梅毒写了一篇划时代的论著《论传染与传染病的治疗》。他首次提出许多疾病是由具有传染性、能自我繁殖的特殊疾病媒介引起的，它们在受到感染的宿主组织内自我繁殖，并导致疾病。但是，法兰卡斯特罗的研究在长达150年的时间里并没有受到重视。1688年，意大利宫廷医生、佛罗伦萨实验科学院成员雷迪（Francesco Redi）用实验证明腐肉生蛆是蝇类产卵的结果，率先对“自然发生说”提出异议。此后，科学家开始相信蛆虫、老鼠和虫子不是自然产生的，但他们仍然无法解释在显微镜下观察到的微生物的存在。一直到19世纪，医生仍然相信这些微生物是“自然发生的”，下水道、沼泽、垃圾堆以及掘开的坟墓中产生的各种气体是人致病的原因。

19世纪，围绕“自然发生说”，科学家曾产生了激烈争论。1859年，法国博物学家、巴黎科学院通讯院士普歇（Felix A.Pouchet）与曾被巴黎科学院拒之门外的法国微生物学家巴斯德（Louis Pasteur）就发生了类似的争论。1864年，为解决争议，巴黎科学院设立了专项奖励，安排两人做实验。巴斯德巧妙地设计了著名的曲颈瓶实验对“自然发生说”进行了反驳。在实验中，他选择了曲颈瓶与直颈瓶进行对比，在两个瓶内都装入肉汁，分别用火加热，通过高温对肉汁及烧瓶杀菌，结果曲颈瓶由于颈部弯曲且较长，使空气中的微生物在侧管沉积而不能进入烧瓶，煮过的肉汁不再和空气中的细菌接触，并未发生腐败，而直颈瓶内的肉汁则很快发生了腐败。这个实验有力地反驳了普歇的“自然发生说”，证明了微生物在腐败食品上并不是自发产生的。

巴斯德的曲颈瓶实验等完美地击败了“自然发生说”，彻底否定了微生物可以自然发生的观点，同时说明了微生物是可以致病的。1865年，巴斯德在研究制酒时酒为什么会变酸的过程中，证明了并非发酵产生微生物，而是微生物引起了发酵，并发现环境、温度、p H值、基质成分以及有毒物质等因素都以特有的方式影响着不同的微生物。为了解决酒变酸这一问题，他发明了“巴氏灭菌法”，即利用较低温度做短时间加热处理，杀死有害微生物的同时又能保持食品中营养物质风味不变的消毒法。这种方法至今仍在食品生产中被广泛使用。巴斯德率先意识到疾病可以传染，疾病是由许多非常小的称之为细菌的微生物传播，并证明细菌可以致病。巴斯德形成了一套完整独特的“微小生命体理论”（germ theory）。在解决发酵问题后，巴斯德在“微小生命体理论”的指导下，找到了病因，建立的防止丝蚕病的方法，解决了丝蚕病。

1880年，法国农村流行着非常严重的鸡霍乱。巴斯德通过不断实验发现，凡是注射过低毒性菌液的鸡，再给它注入足以致死的鸡霍乱菌，鸡便有了抵抗力，病势轻微，甚至毫无影响。1881年，巴斯德公开演示证明了给健康的牛注射毒性减弱的炭疽杆菌，会使这种病发作轻微但不致命，之后还会使牛对此病产生免疫力。1885年，他又成功地研制狂犬病疫苗。虽然巴斯德比英国医生詹纳（Edward Jenner）发明牛痘接种法更晚，但是巴斯德是世界上第一个有意识培养、制造成功免疫疫苗，并广泛应用于预防多种疾病的人。巴斯德因对微生物的类型、习性、营养、繁殖和作用机制以及免疫学的研究成就成为微生物学和现代医学的基石。

巴斯德的“微小生命体理论”说明了细菌是引起人类和动植物疾病的原因，但致病的途径还不是很清楚。1876年，德国医生科赫（Robert Koch）在《植物生物学》杂志上发表了关于炭疽杆菌的研究成果，引起巨大的反响。科赫认为，每种病都有一种病原菌，纠正了当时认为的所有细菌都是一种的观点。这是人类历史上第一次用科学的方法证明某种特定的微生物是某种特定疾病的病原，拉开了人类对疾病生源探索的序幕。科赫首先从牛的脾脏中找到了引起炭疽病的炭疽杆菌，并把其移种入老鼠体内，使老鼠之间相互感染炭疽病，最后又从其他老鼠体内找到了同样的炭疽杆菌。随后，科赫成功地利用血清在与牛体温相同的条件下培养了炭疽杆菌，并发现了炭疽杆菌的生活规律。1881年，科赫发明了固体培养基划线分离纯种法，解决了液体培养基培养细菌时各种细菌混合生长难以分离的问题，这种方法的发明使得多种传染病病原菌相继被发现。1882年3月24日，科赫在柏林生理学会上作了“论结核病”的报告，宣布结核杆菌是结核病的病原菌。1883年，科赫率领医药专家深入埃及和印度，发现了霍乱的病原体“逗号杆菌”及其传播途径，提出了预防霍乱流行的方法。(www.xing528.com)

为了更加清晰地对细菌的形态进行观察和研究，科赫对细菌试验的方法进行了改进，如干燥方法、染色方法等，还发明了悬滴标本检查法、显微摄影技术。更为重要的是，1884年，科赫还提出了一套系统的研究方法“科赫原则”：一是有嫌疑的细菌必须一直与疾病有关；二是有嫌疑的细菌可以和患者分离，在实验室里培养；三是实验接种该细菌必须可以导致病症出现；四是该细菌必须能从实验造成的感染中被重新分离出来。“科赫原则”的核心思想是分离、鉴定出病原体。科赫原则为人类的传染病研究与防治起到了不可估量的作用，仅在1877—1906年就有20多种致病细菌被陆续发现。科赫曾自豪地说：“只要找到了正确的方法，发现就像从树上摘果子一样容易。”“科赫原则”被学术界公认为确证一种微生物是否是已知传染病病原的主要依据。“科赫原则”完美地将巴斯德“细菌理论”发展到“细菌致病理论”。

1890年，科赫在德国柏林举行的国际医学科学大会上公布了他发现的结核病的治疗药物——结核菌素。基于科赫的显赫地位，人们没有任何怀疑。但是，几年后人们发现结核菌素仅能作为诊断结核病的制剂使用，而不能作为治疗药物。1891—1899年，科赫在埃及和印度还深入研究了鼠疫、疟疾、回归热﹑锥虫病和非洲海岸病等，揭开了鼠蚤传播腺鼠疫的秘密。1905年，科赫发表了控制结核病的论文，并获得诺贝尔生理学或医学奖。

科赫的许多研究成果和技术方法至今仍在使用，为微生物学研究奠定了方法学基础。研究者开始运用“实践—理论—实践”的思想方法开展微生物研究工作，并建立了许多应用性分支学科，如细菌学、真菌学、土壤微生物学等。这不仅丰富了微生物学的研究内容，大大加速了微生物学的发展，也使得19世纪70年代到20世纪20年代成为病原菌发现的黄金时代，大量的病原菌浮出水面，使人类对疾病有了更深的认识。