Основоположник современной микробиологии и иммунологии

Луи Пастер (Louis Pasteur) родился 27 декабря 1822 года в небольшом французском городке Арбуа в семье отставного французского солдата, ветерана Наполеоновских войн, владельца небольшого кожевенного завода в местечке Доль. Отец Пастера, не получивший никакого образования, почти неграмотный человек, мечтал видеть сына образованным мужчиной и старался развить в нём стремление к знаниям. В детстве он выделялся среди сверстников разве что умением хорошо рисовать. В начальной школе он отличался прилежанием и трудолюбием, но первым учеником никогда не был.

Луи учился в коллеже Арбуа, где был самым молодым учеником. Здесь он увлёкся чтением книг и смог стать помощником учителя. По состоянию здоровья он вынужден переехать в Безансон, и после окончания там школы был оставлен в ней же для работы. Там учителя посоветовали поступить в Высшую нормальную школу в Париже, готовящую учителей для средней школы, что ему и удалось в 1843. Окончил он её в 1847 году. Пастер проявил себя талантливым художником, его имя значилось в справочниках портретистов XIX века. Он оставил портреты своих сестёр и матери, но, в связи с увлечением химией, заниматься живописью бросил.

В 1847 году, сдав экзамены и защитив научные труды по физике и химии, получил степень доктора. Позднее научные противники упрекали его в том, что он занимался биологией и медициной, не имея соответствующего образования.

          Пастер принимал активное участие в революции 1848 года и даже вступил в Национальную гвардию.

          Первую научную работу Пастер опубликовал в 1848 году. Изучая физические свойства винной кислоты, он обнаружил, что кислота, полученная при брожении, обладает оптической активностью — способностью вращать плоскость поляризации света, в то время как химически синтезированная изомерная ей виноградная кислота этим свойством не обладает. Изучая кристаллы под микроскопом, он выделил два их типа, являющихся как бы зеркальным отражением друг друга. При растворении кристаллов одного типа раствор поворачивал плоскость поляризации по часовой стрелке, а другого — против. Раствор из смеси двух типов кристаллов в соотношении 1:1 не обладал оптической активностью.

            Пастер пришёл к заключению, что кристаллы состоят из молекул различной структуры. Химические реакции создают оба их типа с одинаковой вероятностью, однако живые организмы используют лишь один из них. Таким образом, впервые была показана хиральность (свойство молекулы не совмещаться в пространстве со своим зеркальным отражением) молекул. Как было открыто позже, аминокислоты также хиральны, причем в составе живых организмов присутствуют лишь их L-формы (за редким исключением). В чём-то Пастер предвосхитил и это открытие. Работы Пастера по оптической асимметрии молекул легли в основу стереохимии— науки о пространственном расположении атомов в молекулах. .

          В 1849 г. Пастер был назначен профессором Страсбургского университета. Он никогда не торопился. Впрочем, в Страсбурге он совершил один стремительный поступок в своей жизни: на пятнадцатый день после приезда сюда он сделал предложение Мари Лоран. Он написал дочери декана письмо с предложением, где, в частности, Пастер говорил о себе следующее. "Во мне нет ничего, что могло бы понравиться молодой девушке, но, насколько я припоминаю, все, кто узнавал меня ближе, очень меня любили". Они счастливо прожили вместе 46 лет. У них родились четверо детей. Но двое их них, к сожалению, умерли совсем маленькими. Их семейные отношения были образцом для подражания. Луи и Мари уважали другу друга, ценили юмор.

           Некоторые опыты Пастера в свете знаний современной науки выглядят наивными: так, пытаясь изменить химические процессы, протекающие в животных организмах, Пастер помещал их между гигантскими магнитами. А с помощью большого маятникового механизма пытался, раскачивая растения, превратить их в зеркальные молекулярные отражения самих себя.

В 1854 году он был назначен профессором химии в университете в Лилле, центре алкогольной промышленности.

К нему обратились городские виноделы с просьбой выяснить причины прогоркания и прокисания вин. Эти постоянные "болезни" вина наносили виноделам большой урон. С этого и начались биологические исследования Пастера.

С незапамятных времён люди умели вырабатывать алкогольные напитки, но никто не знал, в чём заключается спиртовое брожение. За полвека до Пастера французская Академия наук назначила премию за решение этой проблемы. Но решение не было найдено.

        Многие учёные в то время считали, что брожение - чисто химическое явление. Пастер вскоре установил, что всегда, когда органические вещества гниют, киснут или портятся, в них появляются микроорганизмы. Эти маленькие «зверюшки», открытые два века назад голландским шлифовальщиком стёкол Антони Левенгуком, являются причиной порчи продуктов. К этому выводу он пришёл при помощи метода искусственного разведения микроорганизмов ("чистых культур"). Если вино нагреть до 60°, микроорганизмы гибнут. Этот способ предохранения вин от порчи получил название пастеризация. Пастеризация - нагревание до 60°-70°С в течение 10-20 мин. или 70е- 80°С в течение 5-10 мин. При этом уничтожаются вегетативные формы бактерий. Всего для изучения процессов брожения и гниения, учёным было поставлено 13 000 опытов.

Сегодня это открытие Пастера широко применяется во многих отраслях пищевой промышленности (так обрабатывают молоко, вино, пиво).

       В 1857 году Л.Пастер вернулся в Париж в качестве вице директора Высшей нормальной школы. Он не имел первое время самостоятельной кафедры и лаборатории для работы, вследствие чего вынужден был устроить лабораторию на собственные скромные средства на чердаке школы. Из этой небольшой лаборатории вышли его крупнейшие работы по микробиологии.

Исследуя брожение, Пастер открыл возможность жизни без кислорода. Организмы, которым кислород не только не нужен, но и вреден, называются анаэробными. К ним, в частности, относятся маслянокислые бактерии, делающие горьким вино, молоко, пиво.

  Через год после того, как Пастер занял должность в Эколь Нормаль (1858), родился их четвёртый с Мари ребёнок — дочь Мари-Луиза. Двое младших детей жили в парижской квартире с родителями, тогда как старших — дочь Жанну и сына Жана-Батиста — Пастер отправил в пансион в Арбуа, в котором учился когда-то сам. В городе жил их дед — Жан-Жозеф Пастер — и семейство тётки. Луи Пастер был требователен к своему сыну и отчитывал его за полученные оценки «посредственно», требуя, чтобы тот учился только на «отлично» или «очень хорошо». Дочь в письмах он наставлял быть послушной и вежливой, «любить и бояться Бога» и следить за грамматикой и орфографией.

     Летом 1859 года девятилетняя Жанна слегла с сильной лихорадкой; в Арбуа срочно выехала мадам Пастер, тогда как отец был вынужден остаться в Париже, надзирая за ходом экзаменов. Через три недели девочка умерла от брюшного тифа. В 1863 году у Пастеров родился пятый и последний ребёнок — дочь Камилла, которая в двухлетнем возрасте скончалась от опухоли печени.

        Летом того же 1865 года не стало горячо любимого Пастером отца. В 1866 году от тифа скончалась и 12-летняя средняя дочь Пастеров Сесиль. Семейные трагедии лишь подстёгивали энтузиазм учёного к исследованиям; необходимость отнимать время на административные обязанности раздражала его. Возможно, и это послужило причиной того, что он продолжил работу с микроорганизмами.

      В 1860—1862 годах Пастер изучал возможность самозарождения микроорганизмов. Он решил доказать, что даже микробы могут возникать только от других микробов, т.е. самозарождения не происходит.

        Итальянский учёный Ладзаро Спалланцани в XVII в. кипятил бульон в запаянном сосуде, чтобы доказать невозможность самозарождения. Его оппоненты говорили, что закрытый сосуд мешает проникновению "жизненной силы". Пастер решил проделать этот же опыт в открытом сосуде. Для этого он изготовил стеклянные сосуды с горлышком в форме буквы S. Бактерии в такой сосуд не могли проникнуть, они оседали на изгибах горлышка. Прокипятив бульон, Пастер доказал, что бульон остаётся чистым, бактерии в нём не заводятся. В 1862 году Парижская Академия присудила Пастеру премию за разрешение вопроса о самозарождении жизни.

Самую большую известность Пастер получил как сторонник теории развития болезни в результате действий болезнетворных микроорганизмов, и как автор разработки техники профилактической вакцинации.

В студенческие годы его гениальность не проявилась, один из его преподавателей вспоминал о Пастере как о «посредственности в области химии». Но очень скоро Пастер доказал, что преподаватель ошибался на его счёт: в 1847 г. он получил докторскую степень, его исследования оптической активности винной кислоты сделали его знаменитым химиком в 26 лет.

             В середине XIX века эпидемия, поразившая шелковичных червей в южных районах Франции, приняла огромные размеры и угрожала подорвать шелководство. Луи Пастер после некоторых колебаний принял предложение изучить болезни шелковичных червей. В период 1865-1869 годов он уезжал каждое лето в Аде и работал здесь над этим вопросом в маленьком домике, где у него была устроена лаборатория. В работе ему помогали жена, дочь и ученики по Нормальной высшей школе Пастер установил причину двух болезней шелковичных червей. Он нашёл способ борьбы с бактериями, вызывавшими эти болезни.

            Вследствие многолетней упорной работы с микроскопом при изучении болезней шелковичного червя, Луи Пастер был поражен в 1869 году апоплексическим ударом и параличом половины тела. Последствия этой болезни у него остались на всю жизнь. Левую половину тела навсегда парализовало. Но Пастер сумел победить болезнь и вернуться к научной работе, жалуясь лишь на то, что "продуктивность мозга значительно снизилась". До конца жизни он слегка волочил левую ногу. Но самые замечательные открытия у него были ещё впереди.

        Война 1870 года между Германией и Францией произвела на Пастера удручающее впечатление: он долго не мог вернуться к нормальной спокойной работе. После этой войны он послал энергичный отказ медицинскому факультету боннского университета, который за несколько лет перед тем в уважение его научных заслуг присудил ему степень доктора медицины.

            В 1874 году палата депутатов в признание выдающихся заслуг перед родиной назначила ему пожизненную пенсию в 12 000 франков, увеличенную в 1883 году до 26 000 франков. В 1881 году Луи был избран в члены французской академии.

            Начав с разгадки «болезней» вина и пива, гениальный учёный Луи Пастер всю свою дальнейшую жизнь посвятил изучению микроорганизмов и поискам средств борьбы с возбудителями опасных заразных болезней животных и человека.

Все существующие достижения в борьбе с заразными болезнями человека, животных и растений были бы невозможны, если бы Пастер не доказал, что эти болезни вызываются микроорганизмами. Но, чтобы доказать это, надо было сначала опровергнуть гипотезу самозарождения, господствовавшую в науке до работ Пастера. Пастер занялся выяснением причин заразных болезней человека и животных. Он был убеждён, что болезни возникают не сами по себе, и не от "дурного воздуха", а вызываются микробами.

Пастер выделил возбудителей многих заболеваний человека и животных. Более 40 раз пересевал он на питательной среде возбудителя сибирской язвы (бактерия ранее была обнаружена Р. Кохом), но и после этого он сохранял свою способность заражать скот.

          Ещё больше заинтересовало его то, что бактерии возбудителя куриной холеры "ослаблялись" на воздухе. Заражённая такой ослабленной бактерией курица уже не заболевала куриной холерой.

Из этого факта Пастер сделал такой вывод: прививая ослабленных возбудителей, можно создать у организма невосприимчивость (иммунитет) к болезням. Слово «иммунитет» происходит от латинского слова immunitas — освобождение от чего-либо. Биологический термин «иммунитет» означает невосприимчивость организма по отношению к возбудителям болезней или определенным ядам. Иммунитет может быть природным, связанным с особенностями организма, а может быть искусственным, возникшим в результате иммунизации.

          Впервые идею создания искусственного иммунитета сформулировал и блестяще доказал на опытах Луи Пастер. Было положено начало антисептике, ставшей нормой в медицине и хирургии.

В знак уважения к заслугам Э. Дженнера, создавшего вакцину против чёрной оспы, прививочный материал Пастер назвал вакциной (vacca (лат.)- корова).

Чтобы устранить скептицизм к его открытию, Пастер провёл эксперимент, в котором 25 овцам была сделана прививка, а 25 – нет. После этого всем им привили сибирскую язву. Через двое суток все непривитые овцы погибли, а привитые остались живы. Как писал К.А. Тимирязев в своём очерке о Пастере, "с тех пор, что свет стоит, не было видано ничего подобного".

Джироламо Фракастро, Фридрих Хенлем и др. ещё до Пастера предлагали инфекционную теорию болезни, но только достижения Пастера в развитии теории инфекционных заболеваний, подтверждённые его многочисленными опытами, явились основным фактором, который убедил научную общественность в правильности этой теории.

Именно Пастер оказал влияние на Джозефа Листера, который ввёл антисептические методы в свою хирургическую практику.

Венский профессор венгр Игнац Земмервейс путём наблюдений, чисто эмпирически на много лет раньше Луи Пастера, создавшего микробиологию, и англичанина Джозефа Листера, потопившего микробов в карболовом море, открыл способ борьбы с инфекцией путём смывания с рук неведомой заразы водой и хлоркой. Придя к мысли, что врачи на собственных руках, одежде и инструментах переносят заразу от больных к здоровым, Земмельвейс всех профессоров, в том числе и себя, называл неопознанными убийцами.

Венские врачи не простили ему брошенного им в лицо обвинения. Они изгнали Земмельвейса из клиники. Тяжело заболев, он умер в психиатрической больнице.

Четверть века спустя, Луи Пастер уже знал, что болезни переносятся микробами и требовал от хирургов, чтобы они обжигали свои инструменты на огне. Медики Франции встретили теорию Пастера стеной непонимания. Жизнь Пастера была по - своему не менее трагичной, чем жизнь Земмельвейса.

Пастер - основоположник научной микробиологии и иммунологии, поэтому вся история микробиологии делится на два периода: до Пастера (эмпирический период) и после Пастера (экспериментальный период).

После публикации в 1876 году работы Роберта Коха «Этиология сибирской язвы» Пастер полностью посвятил себя иммунологии, окончательно установив специфичность возбудителей сибирской язвы, родильной горячки, холеры, бешенства, куриной холеры и др. болезней, развил представления об искусственном иммунитете, предложил метод предохранительных прививок, в частности от сибирской язвы (1881), бешенства (совместно с Эмилем Ру 1885), привлекая специалистов других медицинских специальностей (например, хирурга О. Ланнелонга).

Значение открытий Пастера для экономики Франции было столь велико, что английский естествоиспытатель Томас Гексли имел все основания сказать, что прибыли, полученные Францией в результате открытий Пастера превысили контрибуцию, наложенную на неё Пруссией в 1871 году.

         Жизнь Пастера была глубоко драматичной, его характер удивительно противоречив. Отважный в работе, робкий в жизни, целеустремлённый и постоянно меняющий объекты своих исследований, слезливо - сентиментальный и теряющий голову в коротких вспышках гнева, не лишённый любви к броской фразе и осторожный в своих выводах - таков был Пастер. Он не пил сырого молока и мыл каждую вишню кипячёной водой, но не боялся брать пипеткой слюну из пасти бешеной собаки.

Грузноватый, медлительный на людях, Пастер преображался, как только попадал в лабораторию. Он приходил сюда рано утром и возвращался домой вечером, на цыпочках, чтобы не разбудить жену. Лаборатория для него была содержанием и смыслом жизни.

Пастер говорил о значении лаборатории: «Если достижения, служащие человечеству, волнуют ваше сердце, если вы ошеломлены удивительным воздействием телеграфа, фотографии, наркоза и ещё многих поразительных открытий, то, заклинаю вас, воздайте должное священным обитателям с многозначительным названием «лаборатория». Потребуйте, чтобы их оснащали разнообразнее и богаче. Они - храмы будущего, храмы благосостояния и процветания, которое возможно лишь тогда, когда человечество становится сильнее и лучше».

Самым впечатляющим триумфом Пастера стало открытие вакцины против бешенства.

Пастера потрясла трагическая гибель девочки, искусанной бешеной собакой. Возбудитель бешенства был невидим в тогдашние микроскопы, поэтому Мастеру пришлось сражаться с невидимым противником, вызывавшим это заразное заболевание.

Бешенство поражает в первую очередь нервную систему, поэтому при разработке вакцины против бешенства Пастер использовал особым образом высушенный мозг зараженных бешенством кроликов. Многочисленные опыты на животных дали положительные результаты, но испытать это средство на людях ученый никак не мог решиться. Сначала Пастер даже подумывал о том, чтобы привить ослабленный яд бешенства всем собакам во Франции. Но потом он понял, что это невозможно, и четырнадцать прививок надо делать не собакам, а людям, укушенным бешеной собакой. Он даже хотел ввести вакцину себе. И тут случай положил конец его колебаниям. 6 июля 1885 г. к нему обратилась за помощью убитая горем мать девятилетнего мальчика Йозефа Майстера, искусанного бешеной собакой. Шансов выжить без прививки у ребёнка не было, и Пастер решил попробовать.

Каждый день мальчику делались уколы со всё возрастающей дозой ослабленного возбудителя.

Двадцать дней ожидания были самыми тяжёлыми в жизни Пастера. Он почти не спал, отказывался от еды. В случае неудачи не только сам метод оказывался под сомнением, но к суду могли привлечь самого учёного, не имевшего врачебного диплома. Но мальчик остался жив и здоров!

Пастеровские станции прививок против бешенства стали создаваться во всём мире. По просьбе Пастера во дворе его института, открытого в 1888 г., был поставлен памятник его второму пациенту мальчику Жюпилю.

         Создание вакцины против бешенства было величайшим открытием Пастера. Говорят, что в детстве Луи был свидетелем страшного события: бешеный волк покусал нескольких жителей его деревни. Несмотря на прижигание ран, походившее на пытки, все пострадавшие скончались в мучениях. И вот в 1885 году, через пятьдесят лет после этого события, в лабораторию великого химика прибывают девятнадцать крестьян из России, побывавших в зубах бешеного волка. Они добирались до Парижа две недели, как молитву, повторяя единственное известное им французское слово: «Пастер… Пастер…» Пятеро из них были сильно истерзаны и едва держались на ногах. Времени от момента возможного инфицирования прошло слишком много. Но Пастер все же идёт на риск и начинает вакцинацию ускоренным темпом. Ему не удалось спасти лишь троих из девятнадцати обреченных людей.