谁是“进入科学王国的最完美无缺的人”？

2022-12-27 10:12

路易·巴斯德（1822年12月27日－1895年9月28日）被认为是19世纪的法国最伟大的科学家。图源：Albert Edelfelt, Public domain, via Wikimedia Commons

导读

作为法国19世纪最伟大的科学家，巴斯德的名字几乎是家喻户晓，其科学产出也让同行难以望其项背。原本是化学家的他，因为研究酿酒工艺闯入生命科学领域，随后推翻当时流行的“自然发生学说”。他对传染病的研究，导致了实验室疫苗的诞生，使得人类真正进入了大规模制备疫苗的时代。

《孟德尔传：被忽视的巨人》一书作者、免疫学研究者商周认为，人类对自然的探索和科学认知，大致的顺序是数学、物理、化学、生命科学，而巴斯德所生活的十九世纪，正是连接化学和生命科学的年代。“巴斯德的一生，完美地诠释了这个时代。”

从这个意义上来说，巴斯德的一生就是史诗。

撰文｜商周

责编｜陈晓雪

小镇文艺青年

随着拿破仑时代的终结，欧洲结束了了长达二十多年的战乱，大量的军人解甲归田。在法国东部的汝拉省的小镇多勒，就有一位名叫让-约瑟夫·巴斯德（Jean-Joseph Pasteur）的退伍军人。他回乡后成为了一名皮革匠人，之后结婚成家，养育了一个儿子和三个女儿[1]。

这个家庭唯一的男孩就是路易斯·巴斯德（Louis Pasteur），于1822年12月27日出生。他的小妹妹因为小时候脑部的感染出现智障。部分为了了解女儿的疾病，皮革匠老巴斯德喜欢上了阅读，并把这种主动学习的爱好维持了一生。

老巴斯德自己勤奋好学，但对儿子并没有太高的期望。他只是希望唯一的儿子能接受高等教育，有一份体面和收入不错的工作，能接过家庭的重担。

少年时代的巴斯德是一个安静的人，喜欢绘画。下面这两幅他父母的画像，就是巴斯德少年时期的作品[2]。用现在的眼光看，算得上是小镇的文艺青年。

巴斯德青少年时代为父母所作的画像（图源：参考资料2）

虽然在绘画方面有一定的天赋，但远没有达到痴迷的程度，当中学毕业要去上大学的时候，巴斯德选择了化学。

年轻有为的化学家

关于巴斯德入学大学，有个值得一提的故事。

1842年，巴斯德就获得了巴黎高等师范学院化学系的入学资格，但因为觉得排名第16位不理想，他放弃了这个机会。1843年巴斯德再次申请入学，并以第5的排名被录取[3]。

巴斯德之所以坚定地选择巴黎高等师范学院的化学系，主要是想师从当时著名的化学家让·巴蒂斯特·安德烈·杜马。杜马是法国科学院院士，杜马蒸气密度的测定法和氮的燃烧定量分析的发明人，在化学领域做出了诸多令人瞩目的成绩。

大学时期的巴斯德（图源：参考资料4）

在大学时代，巴斯德做的是化学结晶体形态和结构的研究，研究的对象是酒石酸。当时的酒石酸有两种来源：生物合成和化学合成。两种来源的酒石酸在元素构成上一样，但令人不解的是两者在旋光性上却完全不同：生物合成的酒石酸会令平面偏振光右旋，而化学合成的酒石酸却没有旋光性。

巴斯德用显微镜对化学合成的酒石酸进行了观察，发现里面其实含有两种晶体，一种是常见的右旋酒石酸，另一种则是左旋的。他猜想正是因为两者混合在了一起，才使化学合成的酒石酸没有了旋光性。

猜想只是一个假设，更关键是去证明。年轻的巴斯德这时显露出了他的实验天赋。他在显微镜下把化学合成酒石酸里的右旋和左旋两种晶体分开。接下来再将它们分别溶解，证明了两者各自的旋光性。最后将两者以一比一的比例混合，旋光性正如假设的那样消失了。

这项实验在今天听起来非常简单，但在巴斯德的时代却并不容易，它首次证实了旋光异构体的设想，成为了结构化学领域的一个里程碑。因为这项研究，巴斯德获得了博士学位，更获得了当时巴黎高等师范学院里几位法国科学院院士的青睐，他得到了一份体面的工作，从此开始了精彩纷呈的研究生涯。

1848年，大学毕业的巴斯德照例到中学当了一年的物理学老师，然后转到了斯特拉斯堡大学的化学教授岗位。在斯特拉斯堡，巴斯德认识了当时大学校长的女儿，两人在1849年结婚。受过良好教育的巴斯德夫人，成了痴迷于科研的巴斯德的贤内助。

在化学教授岗位上的巴斯德继续在化学晶体方面的研究，提出了分子不对称理论。他还观察到生物体对这两种不对称性的晶体具有明显的选择性，从而想到了化学和生命存在某种关联，这也为他以后转向生命科学的研究埋下伏笔。

酿酒行业的救星

法国是葡萄酒大国，而十九世纪的酿酒行业有着各种各样的问题。

1854年，在化学领域已经颇有名望的巴斯德被任命为法国里尔科技大学理学院的院长和化学教授。1855年，一位是葡萄酒商的学生家长请求巴斯德研究为什么葡萄酒会变酸的问题。利用这个契机，巴斯德的研究进入了生命科学领域，也同时完成了基础研究到应用研究的跨越[3]。

在巴斯德的年代，虽然显微镜的应用发现了微生物的普遍存在，但发酵和酸腐还是被认为是一种化学现象，这也是作为化学家的巴斯德被邀请去研究葡萄酒发酸问题的理由。但与当时的主流观点不同，巴斯德认为，发酵和酸腐是一种生物学现象，而在其中起到关键作用的就是微生物。

利用强大的实验能力和化学背景，巴斯德勇敢地挑战了当时的教条。他成功证明了葡萄酒的发酵是因为酵母的生长将糖分解成了酒精，而葡萄酒变酸则是另外一种微生物——细菌——的生长的结果。1857年，巴斯德发表了相关的论文。

1857年的巴斯德（图源：参考资料4）

将教条中的“化学现象”纠正到真实世界的“生物学现象”，这一发现的应用价值是巨大的，因为凭借这个知识，人们就可以通过控制微生物的生长来控制发酵和酸腐。一个代表性的例子就是巴斯德消毒法，只要对牛奶做短暂的高温处理，就可以让它长期保鲜。

关于巴斯德这一时期的研究，可以用一句话来总结：他以一己之力提升了法国的饮料行业。

自然发生学说的掘墓人

1857年，巴斯德被任命为巴黎高等师范学院科学研究部的主任。毕业10年后回到母校，作为主管科研的主任，巴斯德推出了一系列的提高学校科研水平的改革措施，而他自己迎来了个人研究的下一个高峰。尽管之前关于发酵和酸腐的研究有着巨大的应用价值，但巴斯德没有在这一领域逗留。1859年，37岁的巴斯德决心挑战自然发生学说。

自然发生学说是一种关于物种起源的思想，认为有些物种可以从非生命物质中产生。这一现在看来荒唐的理论在历史上很有市场，在人们无法做细致观察的古代，微生物甚至一些肉眼可见的小生命的产生都被用这种学说来解释，比如腐肉上的蛆虫、衣服上的跳蚤，当然还有后来发现无处不在的微生物。这一决定得到了很多关心他的师长的反对，包括他博士导师杜马教授。反对的主要理由是因为其中的难度——17、18世纪不断有科学家尝试着去用实验推翻这一学说，但没有一个人取得了成功。另外，源自于古希腊的自然发生学说在之前的两千多年里一直都被认为是正确的，有着深厚的群众基础，去挑战它意味着还将面对科学界以外的压力[3]。

但师长们的意见没能阻挡住巴斯德，他马上就开展了实验。

在实验室里工作的巴斯德（图源：参考资料2）

巴斯德之所以勇往直前，并不是像有人猜测的那样是因为他想捍卫宗教，因为作为造物主的上帝不允许其他创造生命形式的存在。真正的原因有两点：一是当年他在研究化学晶体的时候曾经意识到了化学和生命的关联，思考过生命的起源并开展了一些实验，期待从非生命的化学物质里产生生命，但他在这方面的实验没有成功；二是当他研究葡萄酒的发酵和酸化的时候，对酵母和细菌这些微生物的生长和繁殖有了深入的了解，知道了这些微生物只能以生命传承的方式繁衍[3]。

最后，巴斯德用两个著名的实验推翻了自然发生学说，这两个实验至今依然让人津津乐道。

第一个是曲颈瓶实验。在这个实验里，巴斯德将肉汤在玻璃曲颈瓶中加热，然后静置不动，在这样的条件下肉汤不会长细菌。要是在同样的实验里将玻璃瓶的曲颈折断，那么加热后的肉汤却会长出细菌来。这两者的差异说明，日常生活中看到的肉汤里生长的细菌很可能是来源于空气，而曲颈瓶的特殊结构阻止了空气中的细菌掉落到肉汤里。

为了验证这一点，巴斯德将实验的过程再做了一些修改。在加热肉汤后将曲颈倾斜，以便让肉汤能接触到曲颈部的灰尘。结果正如他所料，肉汤里长出了细菌。

凭借这一实验，巴斯德成功地证明了肉汤里不会自发地长出细菌来，而日常生活中肉汤总会长菌是因为空气中有细菌的存在。

曲颈瓶实验示意图（图源：参考资料2）

另外一个实验同样至今让人耳熟能详。在这个实验里，巴斯德和他的助手将煮过的装有细菌培养液的烧瓶分放在不同的地方打开，然后观察其中细菌的生长情况。结果他们发现在空气越是不干净的地方打开的培养瓶，其中培养液长菌变质的速度就越快。

这一实验说明让培养液变质的细菌不是培养液中自生的，而是来自于空气，而且不同地方空气中的细菌含量也不相同。

凭借这两个优雅的实验，巴斯德成为了自然发生学说的掘墓人。在推翻了自然发生学说的同时，巴斯德还提出了生源学说，意思是生命只能从另一个生命那里产生。

传染病的狩猎者

生源学说是巴斯德一生中提出的最重要的理论，它的应用价值难以估量，尤其是在医学领域。因为受到巴斯德的生源学说的影响，英国医生约瑟夫·李斯特在1864年左右开创了无菌手术的先河，挽救了无数的生命。1874年，已经因无菌手术而名扬天下的李斯特给巴斯德的信中这样写道[3]：

“请允许我在此表示最诚挚的感激，感谢您在腐烂和发酵领域的杰出研究，它揭示了生源学说的真相，这一理论让我深受启迪，从而开创了无菌手术这一领域……”

李斯特医生颇有绅士风度，主动把自己的成功归功于巴斯德的理论。实际上，在李斯特开创无菌手术的1864年，巴斯德的研究依然停留在发酵和酸腐领域，并没有涉及任何疾病。

当然，作为生源学说的提出者，巴斯德意识到了这一理论对控制传染病的巨大价值。早在1860年，巴斯德就曾经预言：调查传染病发生地的空气，将有助于疾病的控制。之后他也表示，自己已经做好了研究传染病的准备。

1865年，巴斯德终于迎来了传染病的研究，也因此将自己的科研带入又一个全新的领域。

那年，法国南部南部的蚕场遭遇致死性的蚕病的侵袭，当地养蚕业受到重创。巴斯德的博士导师杜马教授当时的身份是参议员和前农业部长，他把这项挽救法国养蚕业的任务交给了巴斯德。让周围人惊讶的是，之前从来没有接触过疾病的巴斯德毫不犹豫地接受了这项任务，并在法国南部的阿莱斯开展了前后近五年的研究。

没有生物学和医学背景的巴斯德对蚕病的研究并不顺利，起初是因为他先入为主的错误，后来是因为这种蚕病的复杂性，它实际上包含两种疾病：原生小孢子虫寄生引起的“胡椒病”和病毒引起的“死扁病”。在经历了多年的挫折后，巴斯德意识到了这两点，也找到了对付“胡椒病”的方法（通过显微镜筛选没有感染的卵），但对病毒感染的“死扁病”却没有提出彻底的解决方案。

从农业的角度上来说，巴斯德的研究并不算完全成功，因为没能控制住“死扁病”，法国的养蚕业依然有着不小的损失。作为曾经被给予厚望的巴斯德，也因此承受了不少农民和从业人员的谩骂。但在巴斯德看来，这一段研究经历依然算是成功，因为他认识到了其中的两种疾病和它们各自的特点，并且也找到了部分有效的疾病预防办法。所以这段研究经历不仅没有打消他的积极性，反而让他在传染病的研究上变得更加坚定。

之后巴斯德研究了更多的疾病，从动物的禽霍乱、炭疽病、猪红皮病到人的贫血、分娩热和狂犬病，而且几乎在每一种疾病的研究中都取得了大小不一的成功。对这些疾病的研究让他找到了对付传染病的终极武器：疫苗。

实验室疫苗的发明人

1879年，在研究禽霍乱的过程中，巴斯德和他的助手们发现，导致该疾病的巴氏杆菌在体外长时间的培养后致病性减弱了，再次注射到鸡的体内不再会导致鸡的死亡，只是引起轻微的病症；更让巴斯德兴奋的是，注射了这种体外培养的巴氏杆菌的鸡再感染后就不会再得病[3]。

这一发现让巴斯德想起了爱德华·詹纳的天花疫苗。沿着这个思路，巴斯德在实验室里制备出了减毒禽霍乱疫苗。这是巴斯德研究的又一个高峰，也让他进入了一个全新的领域：用疫苗预防疾病。

1881年，巴斯德开发出了牛炭疽病疫苗。

1883年，巴斯德开发出了猪红皮病疫苗。

无论是研究禽霍乱、牛炭疽病还是猪红皮病的疫苗，对畜牧业都产生了巨大的影响，但真正让巴斯德的声誉达到顶峰的，还是开发出狂犬病的疫苗。

1880年，巴斯德开始了对狂犬病的研究。和禽霍乱、牛炭疽的病原体是细菌不同，导致狂犬病的是普通显微镜下看不到的病毒，而且病毒不能在体外单独培养。这不仅让鉴定病原体变得艰难，也让在实验室制备减毒活疫苗成了一个巨大的挑战。

但巴斯德还是成功了，他利用兔子作为狂犬病毒的培养载体，在病毒进行多次传递之后取出兔子的大脑，干燥并制成粉末进行接种。这样制备的疫苗在狗身上取得了初步成功之后，巴斯德在1895年迎来了第一次为人接种的机会。

狂犬病是一种致死率极高的传染病，在被携带有狂犬病毒的疯狗咬伤之后，通常有1到3个月的潜伏期，但病人一旦发病就基本意味着死亡。1885年7月6日，一个9岁的男孩约瑟夫·迈斯特被一只疯狗咬伤，家人把他带到了巴斯德的实验室请求救治。

不是医生的巴斯德并没有为人治病的资格，但他在一位医生的帮助下完成了这一救治。在接下来的11天，梅斯特先后接受了13次疫苗接种。三个月后，巴斯德再次对梅斯特进行了检查，发现他身体状况良好，没有患上狂犬病。

在实验室研究狂犬疫苗的巴斯德（图源：参考资料4）

虽然后来有人认为咬伤男孩梅斯特的那条狗可能并没有携带狂犬病毒，从而质疑巴斯德的狂犬疫苗的有效性。这样的质疑无法被证实或证伪，也就没有意义。但在接下来的1886年，巴斯德的实验室为350名被疯狗咬伤的人做了疫苗的接种，只有一人后来患上了狂犬病。

在这样的数据面前，狂犬病疫苗的效果变得毫无疑问。从此这个致死率几乎100%的疾病找到了救治的办法，狂犬病疫苗也慢慢走向了世界。

现在回头看，在疫苗的发明历史上，詹纳和巴斯德的工作起到了划时代的作用。

詹纳发明的天花疫苗是天然的牛痘病毒，利用了牛痘病毒和天花病在免疫原性上的相似和致病性上的不同。换句话说，天花疫苗是自然界的馈赠，但这样的馈赠极为稀有。詹纳的发明更确切地应该称为发现，这样的发现难以复制。但巴斯德不同，他所制备的疫苗直接来自于病原体，在实验室里对病原体做减毒处理。这样的疫苗制备方法可以复制，也因此是真正的发明。

因为巴斯德的这项发明，人类真正进入了大规模制备疫苗的时代。

生前与身后

因为狂犬病疫苗的极大成功，巴斯德为自己也为法国赢得了巨大的声誉。1887年7月4日，第一家以巴斯德命名的研究所在巴黎成立，如今几十家巴斯德研究所遍布世界各地，包括中国的上海和香港[5]。

1892年12月27日，法国为巴斯德70岁举行了盛大的庆祝活动。当时已经半身瘫痪的巴斯德在法国总统的搀扶下走向领奖台，接受了来自世界各地来宾的敬意。法国政府还为这一活动发行了一个铜镀银的的纪念章，上面写着如下文字：“纪念巴斯德70岁生日，感恩科学和人文；为了科学、祖国和人类。”

纪念巴斯德70岁生日的场景油画 (作者：让-安德烈·里克森斯，图源：参考资料6)

三年后的1895年9月28日，巴斯德在法国巴黎附近的小镇维伦纽夫·勒伊丹去世。

因为在化学、微生物学、免疫学等诸多领域所取得的卓越成就，巴斯德在去世后被称颂为 “进入科学王国的最完美无缺的人”。2005年，法国国家二台举行了“最伟大的法国人”的评选活动，结果巴斯德名列第二位，仅次于军事家、政治家夏尔·戴高乐。

但另一方面，巴斯德的身后饱受质疑。尤其是在他去世100年个人实验记录被公开之后。1995年，美国普林斯顿大学科学史教授拉尔德•盖森在研究巴斯德的实验记录后，出版了《巴斯德的隐秘科学》一书，书中指控巴斯德这位“最完美无缺的科学家”有着诸多的欺骗行为[7]。比如，盖森指出亨利·杜桑才是开发出牛炭疽病疫苗的第一人，而且巴斯德在研发牛炭疽病疫苗的过程中还借鉴了杜桑的方法，但巴斯德对此从来不提。另外，关于令人瞩目的狂犬病疫苗，巴斯德声称在为人接种前已经在50只狗身上做了实验，但实验记录上却只有11只。对于盖森的指控，尽管立即有人站出来为巴斯德辩护，但这还是让巴斯德的形象蒙上了阴影。

抛开巴斯德身后的荣誉和诋毁，我们来回顾他的一生：年轻的化学家，通过研究葡萄酒的发酵和酸化进入了微生物领域，随后以一己之力推翻了自然发生学说，并提出了生源学说，接下来以病原微生物为契机转向传染病的研究，最终发明了防治传染病的疫苗。

这一系列的杰出成就难免让人惊叹，多么精彩的人生。但如果我们换个角度，或许会有另外一种解读。人类对自然的探索和科学认知，大致的顺序是数学、物理、化学、生命科学。十九世纪，正是连接化学和生命科学的年代。而巴斯德的一生，完美地诠释了这个时代。

从这个意义上来说，巴斯德的一生就是史诗。

后记

因为自己的研究领域是免疫和遗传，所以想为这两个领域的开创者撰写中文传记，包括遗传学之父孟德尔和两位免疫学先驱詹纳和巴斯德。可能是觉得自己能较好地理解这几位学者的经历和成就，因此能写出一些有意义的文本，这样的想法在脑海里久了，就慢慢变成了一项使命。

在今年7月20日孟德尔诞辰200周年之际，《孟德尔传：被忽视的巨人》终于如愿在“赛先生阅读”的策划下出版。因为效果还算不错，编辑问我是否能接着写《巴斯德传》并在今年12月27日出版，因为今年也是巴斯德诞辰200周年。

其时我正重拾中断了两年多的《詹纳传：疫苗的使者》的写作，于是又放了下来，去阅读巴斯德。几天后，我回复编辑说，几个月的时间写不出巴斯德精彩缤纷的一生，即使是全职写作。

于是用来纪念巴斯德200周年诞辰的不是一部中文传记，而是上面这篇小文。

参考资料：

1.Rene Vallery-Radot. The life of Pasteur

2.https://en.wikipedia.org/wiki/Louis_Pasteur

3.Rene Dubos. Louis Pasteur: Free Lance of Science.

4.https://de.wikipedia.org/wiki/Louis_Pasteur

5.https://en.wikipedia.org/wiki/Pasteur_Institute

6.https://www.pasteurbrewing.com

7.Gerald L. Geison. The Private Science of Louis Pasteur

商周著作《孟德尔：被忽视的巨人》，由赛先生阅读策划，湖南科学技术出版社已于2022年7月出版，赛先生书店有售。

制版编辑 | 小毛

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来源: qq

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