Луи Пастер (1822 – 1895 г.) и его открытия
Пастер был сыном кожевника. Детство его прошло в маленькой французской деревушке Арбуа. В детстве Луи увлекался рисованием, был отличным и честолюбивым учеником. Он закончил коллеж, а потом — педагогическую школу.
Карьера педагога привлекала Пастера. Ему нравилось учить, и он очень рано, еще до получения специального образования, был назначен помощником учителя.
Но судьба Луи резко изменилась, когда он открыл для себя химию. Пастер забросил рисование и посвятил свою жизнь химии и увлекательным опытам.
Свое первое открытие Пастер сделал еще в студенческие годы: он обнаружил оптическую асимметрию молекул, отделив друг от друга две кристаллические формы винной кислоты и показав, что они различаются своей оптической активностью (право- и левовращающие формы). Эти исследования легли в основу нового научного направления – стереохимии – науки о пространственном расположении атомов в молекулах.
Позже Пастер установил, что оптическая изомерия характерна для многих органических соединений, при этом природные продукты, в отличие от синтетических, представлены только одной из двух изомерных форм. Он открыл способ разделения оптических изомеров с помощью микроорганизмов, усваивающих один из них.
Со свойственной ему острой наблюдательностью Пастер заметил, что асимметричные кристаллы встречаются в веществах, образующихся при брожении. Заинтересовавшись явлениями брожения, он стал изучать их. В лаборатории в г. Лилле в 1857 г. Пастер сделал замечательное открытие, он доказал, что брожение – это биологическое явление, являющееся результатом жизнедеятельности особых микроскопических организмов – дрожжевых грибков.
Этим он отверг «химическую»теорию немецкого химика Ю. Либиха. Развивая далее эти представления, он утверждал, что каждый тип брожения (молочнокислого, спиртового, уксусного) вызывается специфическими микроорганизмами («зародышами»).
Пастер также обнаружил, что маленькие «зверюшки», открытые два века назад голландским шлифовальщиком стекол Антони Левенгуком, являются причиной порчи продуктов. Чтобы предохранить продукты от влияния микробов, их надо подвергнуть тепловой обработке. Так, например, если вино сразу после брожения подогреть, не доводя до точки кипения, а потом плотно закупорить, то посторонние микробы туда не проникнут и напиток не испортится.
Этот метод сохранения продуктов, открытый в ХIX веке, называется теперь пастеризацией и широко используется в пищевой промышленности. Это же открытие имело другое важное последствие: на его основе медик Листер из Эдинбурга разработал принципы антисептики во врачебной практике. Это позволило врачам предупреждать заражение ран путем использования веществ (карболовой кислоты, сулемы и др.), убивающих гноеродные бактерии.
Пастер сделал еще одно важное открытие. Он обнаружил организмы, для которых кислород не только не нужен, но и вреден. Такие организмы называются анаэробными. Представители их – микробы, вызывающие маслянокислое брожение. Размножение таких микробов вызывает прогоркание вина и пива.
Всю свою дальнейшую жизнь Пастер посвятил изучению микроорганизмов и поискам средств борьбы с возбудителями заразных болезней животных и человека. В научном споре с французским ученым Ф. Пуше он многочисленными опытами неопровержимо доказал, что все микроорганизмы могут возникать путем размножения. Там, где микроскопические зародыши убиты и проникновение их из внешней среды невозможно, где нет и не может быть микробов, там не бывает ни брожения, ни гниения.
Эти работы Пастера показали ошибочность распространенного в медицине того времени взгляда, по которому любые болезни возникают либо внутри организма, либо под влиянием испорченного воздуха (миазмы). Пастер доказал, что болезни, которые теперь называют заразными, могут возникать только в результате заражения – проникновения в организм из внешней среды микробов.
Но ученый не удовлетворился открытием причины возникновения этих болезней. Он искал надежный способ борьбы с ними, которым оказались вакцины, в результате которых в организме создается невосприимчивость к определенному заболеванию (иммунитет).
В 80-х годах Пастер на многочисленных опытах убедился, что болезнетворные свойства микробов, возбудителей заразных болезней, можно произвольно ослабить. Если животному сделать прививку, т. е. ввести в его организм достаточно ослабленных микробов, вызывающих заразную болезнь, то оно не заболевает или переносит болезнь в легкой форме и в дальнейшем становится невосприимчивым к данной болезни (приобретает иммунитет к ней). Такие измененные, но вызывающие иммунитет разводки болезнетворных микробов называют с тех пор по предложению Пастера вакцинами.
Этот термин Пастер ввел, желая увековечить великие заслуги английского врача Э. Дженнера, который, еще не зная принципов вакцинации, дал человечеству первую вакцину – против оспы. Благодаря многолетним работам Пастера и его учеников стали применять на практике вакцины против куриной холеры, сибирской язвы, краснухи свиней и против бешенства.
Луи Пастер: биография
Луи Пастер (правильно Пастёр, фр. Louis Pasteur; 27 декабря 1822, Доль, департамент Юра — 28 сентября 1895, Вильнёв-Л’Этан близ Парижа) — выдающийся французский микробиолог и химик, член Французской академии (1881).
Пастер, показав микробиологическую сущность брожения и многих болезней человека, стал одним из основоположников микробиологии и иммунологии. Его работы в области строения кристаллов и явления поляризации легли в основу стереохимии.
Также Пастер поставил точку в многовековом споре о самозарождении некоторых форм жизни в настоящее время, опытным путем доказав невозможность этого (см. Зарождение жизни на Земле). Его имя широко известно в ненаучных кругах благодаря созданной им и названной позже в его честь технологии пастеризации.
Луи Пастер родился во французской Юре в 1822 году. Его отец — Жан Пастер — был кожевником и ветераном Наполеоновских войн. Луи учился в коллеже Арбуа, затем Безансона.
Там учителя посоветовали поступить в Высшую нормальную школу в Париже, что ему и удалось в 1843. Окончил её в 1847.
Пастер проявил себя талантливым художником, его имя значилось в справочниках портретистов XIX века.
Первую научную работу Пастер выполнил в 1848. 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.
Образец, состоящий из кристаллов одного типа, поворачивал плоскость поляризации по часовой стрелке, а другого — против. Смесь двух типов 1:1, естественно, не обладала 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 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.
После данной работы Пастер был назначен адъюнкт-профессором физики в Дижонский лицей, но через три месяца уже в мае 1849 перешёл адъюнкт-профессором химии в университет Страсбурга.
Изучением брожения Пастер занялся с 1857 года.
В то время господствовала теория что этот процесс имеет химическую природу (Ю. Либих), хотя уже публиковались работы о его биологическом характере (Ш. Каньяр де Латур, 1837), не имевшие признания. К 1861 Пастер показал, что образование спирта, глицерина и янтарной кислоты при брожении может происходить только в присутствии микроорганизмов, часто специфичных.
Луи Пастер доказал, что брожение есть процесс, тесно связанный с жизнедеятельностью дрожжевых грибков, которые питаются и размножаются за счет бродящей жидкости.
При выяснении этого вопроса Пастеру предстояло опровергнуть господствовавший в то время взгляд Либиха на брожение, как на химический процесс.
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 за тем 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.
В это же время Луи Пастер сделал еще одно важное открытие.
Он нашел, что существуют организмы, которые могут жить без кислорода. Для них кислород не только не нужен, но и вреден. Такие организмы называются анаэробными.
Представители их — микробы, вызывающие маслянокислое брожение. Размножение таких микробов вызывает прогорклость вина и пива. Брожение, таким образом, оказалось анаэробным процессом, жизнью без дыхания, потому что на него отрицательно воздействовал кислород (эффект Пастера).
В то же время организмы, способные как к брожению, так и к дыханию, в присутствии кислорода росли активнее, но потребляли меньше органического вещества из среды.
Так было показано, что анаэробная жизнь менее эффективна. Сейчас показано, что из одного количества органического субстрата аэробные организмы способны извлечь почти в 20 раз больше энергии, чем анаэробные.
В 1860–1862 Пастер изучал возможность самозарождения микроорганизмов.
Он провёл элегантный опыт, взяв термически стерилизованную питательную среду и поместив её в открытый сосуд с загнутым вниз длинным горлышком.
Сколько бы сосуд стоял на воздухе никаких признаков жизни в нём не наблюдалось, поскольку содержащиеся в воздухе бактерии оседали на изгибах горлышка. Но стоило отломить его, как вскоре на среде вырастали колонии микроорганизмов. В 1862 Парижская Академия присудила Пастеру премию за разрешение вопроса о самозарождении жизни.
В 1864 году к Пастеру обращаются французские виноделы с просьбой помочь им в разработке средств и методов борьбы с болезнями вина.
Результатом его исследований явилась монография, в которой Пастер показал, что болезни вина вызываются различными микроорганизмами, причем каждая болезнь имеет особого возбудителя.
Для уничтожения вредных «организованных ферментов» он предложил прогревать вино при температуре 50–60 градусов. Этот метод, получивший название пастеризации, нашел широкое применение и в лабораториях, и в пищевой промышленности.
В 1865 Пастер был приглашен своим бывшим учителем на юг Франции чтобы найти причину болезни шелковичных червей.
После публикации в 1876 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).
Первая прививка против бешенства была сделана 6 июля 1885 года 9-летнему Йозефу Майстеру по просьбе его матери.
Лечение закончилось успешно, мальчик поправился.
Пастер всю жизнь занимался биологией и лечил людей, не получив ни медицинского, ни биологического образования. Также Пастер в детстве занимался живописью. Когда Жаром увидел спустя годы его работы он сказал, как хорошо что Луи выбрал науку, так как он был бы нам большой конкурент.
В 1868 году (в возрасте 46 лет) у Пастера произошло кровоизлияние в мозг.
Он остался инвалидом: левая рука бездействовала, левая нога волочилась по земле. Он едва не погиб, но в конце концов поправился.
Более того, он совершил после этого самые великие открытия: создал вакцину против сибирской язвы и прививки против бешенства. Когда гениальный ученый умер, оказалось, что огромная часть мозга была у него разрушена.
Пастер был страстный патриот и ненавистник немцев.
Когда ему приносили с почты немецкую книгу или брошюру, он брал ее двумя пальцами и отбрасывал с чувством великого отвращения. Позднее, в отместку его именем был назван род бактерий — пастерелла (Pasteurella), вызывающих септические заболевания, и к открытию которых он, по-видимому, не имел отношения.
Именем Пастера названы более 2000 улиц во многих городах мира.
Институт микробиологии (впоследствии названный именем учёного) основан в 1888 в Париже на средства, собранные по международной подписке.
Пастер стал первым его директором.
Человеком, которому было суждено проникнуть в тайну мира болезнетворных микробов, познать его в истинном свете и покорить его, оказался Луи Пастер (1822—1895).
Луи Пастер, химик по образованию, стал основоположником микробиологии и иммунологии. После изучения кристаллографии и сущности бродильных процессов он стал постепенно заниматься изучениемпричин инфекционных болезней животных и человека, начав с болезни шелковичных червей, затем перешел к холере птиц и, наконец, к сибирской язве.
Луи Пастер никогда не обучался биологии и медицине, но всю жизнь посвятил их изучению и развитию.
Ему вручили свои ордена почти все страны, он признан одним из самых выдающихся ученых 19 века.
Луи родился в простой семье и его неграмотный отец очень хотел, чтобы сын был умным. Он всячески поощрял в отпрыске тягу к знаниям. А Луи любил читать и рисовать, и даже числился в списке портретистов 19 века.
Узнать в нем будущего ученого было невозможно. Просто прилежный и наблюдательный ученик. Но в институте он серьезно увлекся химией и физикой и стал вести свои разработки в этом направлении, которые и сделали его великим ученым. В возрасте 45 лет Пастер пострадал от апоплексического удара, и остался на всю жизнь инвалидом – левая часть была парализована.
Тем не менее, все свои величайшие открытия он сделал после страшного происшествия. Когда 28 сентября 1895 года ученый умер, ему было 72 года.
Вскрытие показало, что огромная часть мозга ученого была поражена.
Самые важные открытия Луи Пастера
Научные открытия Луи Пастера.
- 1846 г. – открыта структура кристаллов винной кислоты;
- 1861 г. – открыт способ сохранения жидких продуктов методом тепловой обработки. В дальнейшем назван пастеризацией;
- 1865 г. – найдены эффективные методы борьбы с болезнями тутового шелкопряда. Спасено шелководство!
- 1876 г. – иммунология. В процессе исследований заразных болезней, установил, что болезни вызывают возбудители определенного рода;
- 1881 г. – разработана вакцина против сибирской язвы;
- 1885 г. – вакцина от бешенства.
Брожение он начал изучать не ради биологии, а для экономики.
Он наблюдал за процессами, которые происходят при получении вина, ведь виноделие было основной частью экономической жизни Франции. И вот он, химик и физик, принялся изучать под микроскопом брожение вина.
И он установил, что оно является не химическим, а биологическим процессом, то есть вызвано микроорганизмами, а точнее, продуктами их жизнедеятельности.
Он также выяснил и то, что существуют организмы, способные выжить без кислорода. Этот элемент даже был губителен для них. По причине их возникновения и появляется прогорклый вкус в вине и пиве. Более тщательное изучение брожения позволило изменить подход не только к производству продуктов, но и к биологическим процессам.
Пастеризация – процесс термической обработки продуктов, останавливающий зарождение и размножение микроорганизмов в продукте.
Названо явление по имени его изобретателя Луи Пастера. В 1865 году виноделы обратились к ученому с просьбой найти предотвращение болезней вина.
И после нескольких лабораторных испытаний он пришел к выводу, что для полной гибели вредоносных микроорганизмов достаточно прогреть продукт до 55-60 градусов в течение 30 минут. Также ситуация обстояла и с пивом.
Инфекционные болезни тоже стали предметом изучения Пастера не случайно.
Шелкопрядные черви были поражены эпидемией и постоянно вымирали, не принося дохода компаниям по производству шелка. Несколько лет подряд провел Луи с семьей вблизи полей с шелкопрядами, развел своих червей и выяснил, что болезнь была вызвана инфекцией, которая передается от одной особи к другой, а также к потомству. Всю свою дальнейшую жизнь ученый посвятил изучению заразных болезней в организме человека и поиску способов их лечения.
Луи Пастер первым испробовал вакцинацию на человеке и разработал основу для создания искусственного иммунитета, подтвердил важность прививок.
Особенное внимание в изучении он уделял бешенству, сибирской язве, родильной горячке и холере. И 6 июля 1885 года к нему привели мальчика, которого только что укусила бешеная собака.
Другого выхода для спасения ребенка не было, и по просьбе матери Пастер сделал ему прививку. Через несколько дней мальчик оправился. После этого случая вакцинация постепенно вошла в медицинскую практику.
Изучая молочнокислое, спиртовое, маслянокислое брожение, Л. Пастер выяснил, что эти процессы вызываются определенными видами микроорганизмов и непосредственно связаны с их жизнедеятельностью.
Позднее, изучая «болезни» вина, болезни животных и человека, он экспериментально Л. Пастер установил, что их «виновниками» также являются МО. Таким образом, Л. Пастер впервые показал, что микроорганизмы — это активные формы, полезные или вредные, энергично воздействующие на окружающую природу, в том числе и на человека.
В 1857 г. Пастер установил,что спиртовое брожении-результат жизнедеятельности дрожжей без доступа кислорода.
Позднее при изучении маслянокислого брожения ученый обнаружил, что возбудители брожения вообще отрицательно относятся к кислороду и могут размножаться только в условиях, исключающих его свободный доступ. Таким образом,Пастер обнаружил анаэробов. Он же ввел термины «аэробный» и «анаэробный».
К области теоретических открытий Л.Пастера относятся его работы о невозможности самозарождения.
На основании проделанных экспериментов ученый пришел к следующему выводу: «Нет, сегодня не имеется ни одного известного факта, с помощью которого можно было бы утверждать, что микроскопические существа появились на свет без зародышей, без родителей, которые их напоминают. Те, кто настаивает на противоположном, являются жертвой заблуждения или плохо проделанных опытов, содержащих ошибки, которые они не сумели заметить или которых они не сумели избегнуть».
И наконец, работы Л. Пастера в области изучения инфекционных болезней животных и человека (болезнь шелковичных червей, сибирская язва, куриная холера, бешенство) позволили ему не только выяснить природу этих заболеваний, но и найти способ борьбы с ними. Поэтому мы с полным правом можем считать, что своими классическими работами по изучению инфекционных болезней и мер борьбы с ними Пастер положил начало развитию медицинской микробиологии.
В 1888 г. для ученого на средства, собранные по международной подписке, был построен в Париже НИИ, носящий в настоящее время его имя. Пастер был первым директором этого института.
Открытия Л. Пастера показали, как разнообразен, необычен, активен не видимый простым глазом микромир и какое огромное поле деятельности представляет его изучение.
Успехи микробиологии во второй половине 19 века
Успехи связаны с новыми идеями и методическими подходами, внесенными в микробиологические исследования Л. Пастером. В числе первых, кто оценил значение открытий Л. Пастера, был английский хирург Дж. Листер (1827—1912).Дж. Листер впервые ввел в медицинскую практику методы предупреждения подобного заражения ран, заключавшиеся в обработке всех хирургических инструментов карболовой кислотой и разбрызгивании ее в операционной во время операции.
Таким путем он добился существенного снижения числа смертельных исходов после операций.
Одним из основоположников медицинской микробиологии наряду с Л. Пастером явился немецкий микробиолог Р. Кох (1843—1910), занимавшийся изучением возбудителей инфекционных заболеваний. Свои исследования Р. Кох начал, еще будучи сельским врачом, с изучения сибирской язвы и в 1877 г. опубликовал работу, посвященную возбудителю этого заболевания — Bacillus anthracis. Вслед за этим его внимание привлек туберкулез.
В 1882г. Р.Кох открытии возбудителя туберкулеза, который в его честь был назван «палочкой Коха».
(1905 г. затуберкулез Нобел.премия.) Ему принадлежит также открытие возбудителя холеры.
Родоначальником РУССКОЙ МИКРОБИОЛ. является Л.С.Ценковский (1822—1887).Объектом его исследований были микроскопические простейшие, водоросли, грибы. Л. С. Ценковский открыл и описал большое число простейших, изучал их морфологию и циклы развития.
Это позволило ему сделать вывод об отсутствии резкой границы между миром растений и животных. Л. С. Ценковский интересовался проблемами медицинской микробиологии. Им была организована одна из первых Пастеровских станций в России и предложена вакцина против сибирской язвы(живая вакцина Ценковского).
Основоположник медицинской МБ считают также И. И. Мечникова (1845 — 1916). Мечников был разносторонним исследователем, но основные свои научные интересы он сосредоточил на проблеме изучения взаимоотношений хозяина и микроорганизма-паразита. В 1883г.-создал фагоцитарную теорию иммунитета.
Невосприимчивость человека к повторному заражению после перенесенного инфекционного заболевания была известна давно. Однако природа этого явления оставалась непонятной и после того, как были разработаны и широко применялись прививки против ряда инфекционных заболеваний. И. И. Мечников показал, что защита организма от болезнетворных МО — сложная биологическая реакция, в основе которой лежит способность белых кровяных телец (фагоцитов) захватывать и разрушать посторонние тела, попавшие в организм.В 1909г. за исследования по фагоцитозу Нобелевская премия.
Большой вклад в развитие общей микробиологии внесли русский микробиолог С. Н. Виноградский (1856—1953) и голландский микробиолог М. Бейеринк (М. Вецегшск, 1851 — 1931). Оба много и плодотворно работали в разных областях микробиологии. Впитав идеи Л. Пастера о многообразии форм жизни в микромире, С. Н. Виноградский ввел микроэкологический принцип в исследовании МО.
Для выделения в лабораторных условиях группы бактерий с определенными свойствами Виноградский предложил создавать специфические (элективные) условия, дающие возможность преимущественного развития данной группы организмов.- Поясним это примером.
С. Н. Виноградский предположил, что среди микроорганизмов есть виды, способные усваивать молекулярный азот атмосферы, являющийся инертной формой азота по отношению ко всем животным и растениям. Для выделения таких микроорганизмов в питательную среду были внесены источники углерода, фосфора и другие минеральные соли, но не добавлено никаких соединений, содержащих азот. В результате в этих условиях не могли расти микроорганизмы, которым необходим азот в форме органических или неорганических соединений, но могли расти виды, обладавшие способностью фиксировать азот атмосферы.
Именно так Виноградский в 1893 г. был выделен из почвы анаэробный азотфиксатор, названный им в честь Л. Пастера Clostridium paste-urianum.
С. Н. Виноградский выделил из почвы МО, представляющие собой совершенно новый тип жизни и получившие название хемолитоавтотрофных. В качестве источника углерода хемолитоавтотрофы используют углекислоту, а энергию получают в результате окисления неорганических соединений серы, азота, железа, сурьмы или молекулярного водорода.
М. Бейеринк продолжил учения Виноградского и спустя восемь лет после открытия С. Н. Виноградским анаэробного азотфиксатора, Бейеринк обнаружил в почве бактерий, способных к росту и азотфиксации в аэробных условиях, — Azotobacter chroococcum. Круг научных интересов М.Бейеринка был необычайно широк.
Ему принадлежат работы по исследованию физиологии клубеньковых бактерий, изучению процесса денитрификации и сульфатредукции, работы по изучению ферментов разных групп микроорганизмов.
С. Н. Виноградский и М. Бейеринк являются основоположниками экологического направления микробиологии, связанного с изучением роли микроорганизмов в природных условиях и участием их в круговороте веществ в природе.
Конец XIX в. ознаменован важным открытием: 1892 г. Д. И. Ивановский обнаружил ВТМ — представителя новой группы микроскопических существ. В 1898 г. независимо от Д. И. Ивановского вирус табачной мозаики был описан М. Бейеринком.
Таким образом, вторая половина XIX в. характеризуется выдающимися открытиями в области МБ. На смену описательному морфолого-систематическому изучению МО, господствовавшему в первой половине XIX в., пришло физиологическое изучение МО, основанное на точном эксперименте. Развитие нового этапа МБ связано в первую очередь с трудами Л. Пастера.
К концу XIX в. намечается дифференциация микробиологии на ряд направлений: общая, медицинская, почвенная.