Великие учёные увековечены по-разному
Некоторые через названия малоизвестных единиц измерения (а-ля Герц, Фарадей и Кюри). Другие в элементах периодической таблицы ( Менделеев , Сиборг, Бор и многие другие). Некоторые из них стали нарицательными именами, символизирующими гениальность — например, Ньютон в прошлые века и Эйнштейн в наши дни . Но только один удостоен чести на миллионах и миллионах пакетов молока: французский химик, биолог и евангелист экспериментальной науки Луи Пастер.
Пастер родился 200 лет назад в декабре 1822 года, что стало самым значительным двухсотлетием со дня рождения ученого Чарльза Дарвина в 2009 году . А Пастер , возможно, уступал только Дарвину среди самых выдающихся ученых-биологов XIX века.
Пастер не только сделал молоко безопасным для питья, но и спас пивоваренную и винодельческую промышленность. Он создал бактериальную теорию болезней, спас французскую популяцию тутового шелкопряда, противостоял таким бедствиям, как сибирская язва и бешенство, а также превратил интерес вакцинации против оспы в общую стратегию лечения и профилактики болезней человека. Он изобрел микробиологию и заложил основы иммунологии.
Если бы он был жив после 1901 года, когда впервые была присуждена Нобелевская премия, он заслуживал бы по одной каждый год в течение десятилетия. Ни один другой ученый не продемонстрировал более ярко пользу науки для человечества.
Однако он точно не был святым. Биограф Пастера Илер Кюни назвал его «массой противоречий». Пастер был амбициозным и оппортунистическим, иногда высокомерным и ограниченным, нескромным, недипломатичным и бескомпромиссным. В научных спорах, в которые он вступал (а их было много), он был драчлив и воинственен. Он не терпел критики молча и часто был язвителен в своих ответах. К своим лаборантам он был требовательным, диктаторским и отчужденным. Несмотря на свой революционный дух в занятиях наукой, в политических и социальных вопросах, он был конформистом и почтителен к власти.
И все же он был неутомимым тружеником, движимым служением человечеству, верным своей семье и непоколебимо честным. Он был предан истине, а значит, и науке.
Как Пастер разработал пастеризацию
В юности Пастер не особенно преуспел в учебе. Его интересы были склонны к искусству, а не к науке, и он действительно продемонстрировал исключительное мастерство в рисовании и живописи. Но в свете карьерных соображений (его отец хотел, чтобы он стал ученым), Пастер отказался от искусства в пользу науки и поэтому подал заявление в престижную École Normale Supérieure в Париже для получения высшего образования. Он занял 15-е место на конкурсных вступительных экзаменах, что достаточно для поступления. Но недостаточно хорошо для Пастера. Он провел еще один год, изучая физические науки, а затем снова сдал экзамен в École Normale, заняв четвертое место. Этого было достаточно, и он поступил в школу в 1843 году. Там он получил докторскую степень по физике и химии в 1847 году.
Среди его особых интересов в парижской школе École Normale была кристаллография. В частности, его привлекало исследование винной кислоты. Это химическое вещество, содержащееся в винограде, отвечает за образование зубного камня, соединения калия, которое собирается на поверхности винных чанов. Ученые недавно обнаружили, что винная кислота обладает интригующей способностью искривлять свет, то есть изменять направление колебаний световых волн. В свете, который был поляризован (пропуская его через определенные кристаллы, фильтры или солнцезащитные очки), все волны выровнены в одной плоскости. Свет, проходящий через раствор винной кислоты в одной плоскости, выходит в другой плоскости.
Еще более загадочно, что другая кислота (паравинная кислота, или рацемическая кислота) с точно таким же химическим составом, как и винная кислота, вообще не искажала свет. Пастер нашел это подозрительным. Он начал кропотливое исследование кристаллов солей, полученных из двух кислот. Он обнаружил, что кристаллы рацемической кислоты можно разделить на две асимметричные формы зеркального отображения, как пары перчаток для правой и левой руки. С другой стороны, все кристаллы винной кислоты имели форму с одинаковой асимметрией, аналогичную перчаткам, которые все были правосторонними.
Пастер пришел к выводу, что асимметрия в кристаллах отражает асимметричное расположение атомов в составляющих их молекулах. Винная кислота искажала свет из-за асимметрии ее молекул, в то время как в рацемической кислоте две противоположные формы компенсировали эффекты скручивания друг друга.
Пастер построил остальную часть своей карьеры на этом открытии. Его исследования винной кислоты и вина в конечном итоге привели к глубокому пониманию взаимосвязи между микробами и человеческими болезнями. До Пастера большинство специалистов утверждали, что брожение — это естественный небиологический химический процесс. Дрожжи, необходимый ингредиент ферментирующей жидкости, предположительно были безжизненным химическим веществом, действующим как катализатор. Эксперименты Пастера показали, что дрожжи являются живыми, своеобразными «маленькими растениями» (теперь известными как грибки), вызывающими брожение за счет биологической активности.
Пастер продемонстрировал, что в отсутствие воздуха дрожжи получают кислород из сахара, превращая сахар в спирт в процессе. «Брожение дрожжами, — писал он, — есть «прямое следствие процессов питания», свойство «мельчайшего клеточного растения… выполняющего свои дыхательные функции». Или, говоря более кратко, он провозгласил, что «брожение… это жизнь без воздуха». (Позже ученые обнаружили, что дрожжи осуществляют ферментацию, выделяя ферменты, катализирующие реакцию.)
Пастер также заметил, что дополнительные микроорганизмы, присутствующие во время брожения, могут быть причиной неправильного процесса, что угрожает жизнеспособности французского виноделия и пивоварения. Он решил эту проблему, разработав метод нагрева, который устранял вредные микроорганизмы, сохраняя при этом качество напитков. Этот метод, получивший название «пастеризация», позже был применен к молоку, устраняя угрозу заболевания от употребления молока, зараженного вирулентными микроорганизмами. Пастеризация стала стандартной практикой общественного здравоохранения в 20 веке.
Включив дополнительные сведения из исследований других форм ферментации, Пастер резюмировал свою работу по микробной жизни в знаменитой статье, опубликованной в 1857 году. «Эту статью можно поистине считать началом научной микробиологии», — писал выдающийся микробиолог Рене Дюбо, который это «одна из важнейших вех биохимических и биологических наук».
Рождение микробной теории болезней
Пастеровские исследования роста микроорганизмов при брожении столкнулись с другой важной научной проблемой: возможностью спонтанного зарождения жизни. Распространенное мнение даже среди многих ученых заключалось в том, что микробная жизнь самовоспроизводилась при надлежащих условиях (например, в испорченном мясе). Демонстрации итальянского ученого 17-го века Франческо Реди бросили вызов этому убеждению , но доводы против спонтанного зарождения не были безупречными.
В начале 1860-х годов Пастер провел серию экспериментов, которые не должны были оставить сомнений в том, что спонтанное зарождение в условиях, существующих сегодня на Земле, было иллюзией. Тем не менее к нему приставали критики, такие как французский биолог Шарль-Филипп Робен, которым он ответил словесным огнем. «Мы верим, что придет день, когда г-н Робен… признает, что он заблуждался в отношении учения о самозарождении, которое он продолжает утверждать, не приводя прямых доказательств в его поддержку», — заметил Пастер.
Именно его работа о спонтанном зарождении привела Пастера непосредственно к развитию микробной теории болезней.
На протяжении веков люди подозревали, что некоторые болезни должны передаваться от человека к человеку при тесном контакте. Но определить, как именно это произошло, казалось за пределами научных возможностей. Пастер, разглядев роль микробов в брожении, сразу же увидел, что что-то похожее на то, что портит вино, может также нанести вред здоровью человека.
После опровержения самозарождения он понял, что должны существовать «трансмиссивные, контагиозные, инфекционные болезни, причина которых лежит по существу и исключительно в присутствии микроскопических организмов». По крайней мере, для некоторых болезней необходимо было отказаться от «представления о… инфекционном элементе, внезапно возникающем в телах людей или животных». Мнения об обратном, писал он, породили «беспричинную гипотезу самозарождения» и были «фатальными для медицинского прогресса».
Его первый набег на применение микробной теории болезней произошел в конце 1860-х годов в ответ на спад производства французского шелка из-за болезней, поражающих шелковичных червей. После успеха в борьбе с болезнями шелковичных червей он обратился к сибирской язве, ужасной болезни как для крупного рогатого скота, так и для людей. Многие медицинские эксперты давно подозревали, что сибирская язва вызывается какой-то формой бактерий, но именно серия экспериментов Пастера позволила выделить ответственный микроорганизм, вне всякого сомнения подтвердив микробную теорию. (Аналогичная работа Роберта Коха в Германии примерно в то же время предоставила дополнительное подтверждение.)
Понимание причины сибирской язвы привело к поиску способа ее предотвращения. В данном случае случайная задержка опытов Пастера с холерой на курах стала приятным сюрпризом. Весной 1879 года он планировал ввести цыплятам выращенные им бактерии холеры, но до этого дело дошло только после летних каникул. Когда он инъецировал своим цыплятам осенью, они неожиданно не заболели. Итак, Пастер приготовил свежую бактериальную культуру и привез новую партию цыплят.
Когда и новым цыплятам, и предыдущей партии давали свежие бактерии, все новые цыплята умирали, в то время как почти все исходные цыплята оставались здоровыми. Итак, Пастер понял, что исходная культура ослабла за лето и не могла вызывать болезни, в то время как новая, явно сильнодействующая культура не причиняла вреда цыплятам, ранее подвергшимся воздействию более слабой культуры. «Эти животные были вакцинированы», — заявил он.
Вакцинация, конечно же, была изобретена восемью десятилетиями раньше, когда британский врач Эдвард Дженнер защитил людей от оспы, сначала заразив их коровьей оспой, похожей болезнью, передающейся от коров. (Вакцинация происходит от медицинского названия коровьей оспы, vaccinia, от vacca , что на латыни означает корова.) Пастер понял, что цыплята на удивление продемонстрировали похожий пример вакцинации, потому что он знал об открытии Дженнера. «Случай благоволит подготовленному уму», — сказал Пастер.
Благодаря своей работе над микробной теорией болезней разум Пастера был готов понять ключевую роль микробов в профилактике оспы, чего Дженнер не мог знать. И Пастер сразу же увидел, что конкретную идею вакцинации против оспы можно распространить и на другие болезни. «Вместо того, чтобы полагаться на случайное обнаружение встречающихся в природе иммунизирующих агентов, как коровья оспа для оспы, — заметил Дюбо, — должна быть возможность производить вакцины по желанию в лаборатории».
Пастер культивировал микроб сибирской язвы и ослаблял его для испытаний на сельскохозяйственных животных. Успех в таких испытаниях не только подтвердил правильность микробной теории болезней, но и позволил ей закрепиться в разработке новых медицинских практик.
Позднее Пастер столкнулся с еще более опасным микроскопическим врагом — вирусом, вызывающим бешенство. Он начал интенсивные эксперименты с бешенством, ужасающей болезнью, почти всегда приводящей к летальному исходу, обычно вызываемой укусами бешеных собак или других животных. Его эксперименты не смогли найти какую-либо бактериальную причину бешенства, что привело его к пониманию, что это должно быть результатом действия какого-то агента, слишком маленького, чтобы увидеть его в микроскоп. Он не мог выращивать в лабораторных чашках культуры того, чего не видел. Поэтому вместо этого он решил выращивать возбудитель болезни в живой ткани — спинном мозге кроликов. Он использовал высушенные полоски спинного мозга инфицированных кроликов для вакцинации других животных, которые затем выжили после инъекций от бешенства.
Пастер не решался проверить свое лекарство от бешенства на людях. Тем не менее, в 1885 году, когда мать принесла в его лабораторию 9-летнего мальчика, сильно укушенного бешеной собакой, Пастер согласился ввести новую вакцину. После серии инъекций мальчик полностью выздоровел. Вскоре поступило больше запросов на вакцину против бешенства, и к началу следующего года более 300 пациентов с бешенством получили вакцину и выжили, и только один человек умер среди них.
Популярно провозглашенный героем, Пастер также подвергался критике со стороны некоторых враждебно настроенных врачей, которые считали его необразованным вмешательством в медицину. Противники вакцины жаловались, что его вакцина была непроверенным методом, который сам по себе может вызвать смерть. Но, конечно же, критики также отвергли взгляд Пастера на ферментацию, микробную теорию болезней и его опровержение самопроизвольного зарождения.
Пастер стоял на своем и в конце концов победил (хотя и не во всем оказался прав). Его позиция и наследие достижений вдохновили ученых 20-го века на разработку вакцин от более чем дюжины смертельных болезней. Еще больше болезней поддалось антибиотикам после открытия пенициллина Александром Флемингом, заявившим: «Без Пастера я был бы ничем».
Даже при жизни Пастера, благодаря победе над бешенством, его общественная репутация была репутацией гения.
Научное наследие Пастера
Что касается гениев, то Пастер был полной противоположностью Эйнштейна. Чтобы получить вдохновение для своих теорий, Эйнштейн воображал, как едет в сторону от светового луча или мечтал о падении с лестницы. Пастер придерживался экспериментов. Обычно он начинал свои эксперименты, имея в виду предполагаемый результат, но тщательно проверял выводы, которые из них делал. Он сказал, что предвзятые идеи могут руководить исследованием природы экспериментатором, но должны быть отвергнуты в свете противоположных свидетельств. «Величайшее расстройство ума, — заявил он, — это верить во что-то, потому что хочешь, чтобы это было так».
Поэтому, даже когда Пастер был уверен, что его точка зрения верна, он настаивал на абсолютном доказательстве, снова и снова проводя множество экспериментов с вариациями, призванными исключить любую интерпретацию, кроме истинной.
«Если Пастер был гением, то не благодаря неземной тонкости ума», — писал исследователь Пастера Джеральд Гейсон. Скорее, он продемонстрировал «ясную голову, необычайное экспериментальное мастерство и упорство — почти упрямство — в достижении цели».
Его упорство или упрямство помогли ему пережить несколько личных трагедий, таких как смерть трех его дочерей в 1859, 1865 и 1866 годах. А затем в 1868 году у него произошло кровоизлияние в мозг, в результате которого он был парализован на левой стороне. Но это не замедлило его темпа и не помешало продолжить расследование.
«В каких бы обстоятельствах ему ни приходилось работать, он никогда не подчинялся им, а вместо этого формировал их в соответствии с требованиями своего воображения и своей воли», — писал Дюбо. «Вероятно, он был самым преданным слугой, который когда-либо был у науки».
До конца своей жизни Пастер оставался преданным науке и научному методу, подчеркивая важность экспериментальной науки на благо общества. Он утверждал, что лаборатории — это «священные учреждения». «Требуйте, чтобы они умножались и украшались; это храмы богатства и будущего».
За три года до своей смерти в 1895 году Пастер еще больше превозносил ценность науки и выражал свой оптимизм в отношении победы научного духа. В обращении, произнесенном для него сыном на церемонии в Сорбонне в Париже, он выразил свою «непоколебимую веру… в то, что наука и мир восторжествуют над невежеством и войной, что нации объединятся не для того, чтобы разрушать, а для того, чтобы строить». , и что будущее будет принадлежать тем, кто больше всего сделал для страдающего человечества».
Спустя двести лет после его рождения невежество и война остаются пагубно заметными, столь же неистребимыми, как микробы, которые продолжают угрожать общественному здоровью, а вирус, вызывающий COVID-19 , является последним ярким примером. Однако вакцины существенно снизили риски, связанные с COVID-19, расширив список успешных вакцин, которые уже приручили не только оспу и бешенство, но также полиомиелит, корь и множество других когда-то смертельных заболеваний .
Тем не менее, несмотря на то, что вакцины спасли бесчисленное количество жизней, некоторые политики и так называемые ученые, которые отрицают или игнорируют неопровержимые доказательства , продолжают осуждать вакцины как более опасные, чем болезни, которые они предотвращают. Правда, некоторые вакцины могут вызывать плохие реакции, вплоть до летального исхода в нескольких случаях из миллионов прививок. Но отказ от вакцин сегодня, как пропагандируется в искусственно раздутом возмущении в социальных сетях, похож на отказ от еды, потому что некоторые люди задыхаются от бутербродов.
Сегодня Пастер будет поноситься так же, как и в свое время, вероятно, некоторыми людьми, которые даже не понимают, что из-за него они могут безопасно пить молоко. Никто точно не знает, что Пастер сказал бы этим людям сейчас. Но наверняка он встанет на защиту правды и науки и обязательно скажет всем делать прививки.