巴士德＜細菌學之祖＞ 江銘輝 五夢網
前言
圖1：巴士德是微生物學的奠基人之一。他否定自然發生說並倡導細菌說和發明預防接種方法。（取自Louis Pasteur From Wikipedia, the free encyclopedia）
巴士德（Louis Pasteur：圖1）是法國微生物學家、化學家，微生物學的奠基人之一。他否定自然發生說並倡導細菌說和發明預防接種方法，亦是第發明狂犬病和碳疽病疫苗的科學家。被世人稱頌為「進入科學王國的最完美無缺的人」，被視為細菌學之祖。
小時候
西元1822年12月27日，巴斯德誕生在法國東部裘拉（Jura）省的洛爾鎮（Dole），鎮中有一條清澈的溪流，巴斯德的家就在溪邊的小路旁。父親是拿破崙軍騎兵隊的一名退伍軍人，退伍後當鞣革工人，母親是農家女，他有一個姊姊和二個妹妹。四歲那年，全家遷往阿爾布瓦（Arbois）。法國的中學通常是7年制，最後一學年分為哲學科和數學科。巴斯德在阿爾布瓦中學讀6年，第7年轉入布山松中學理科。中學時，他在學校表現普通，但很愛問問題，凡事追根究底，甚至因此成為某些老師的眼中釘。就這樣不斷地發問、學習，對化學、物理和藝術都有深厚興趣的巴斯德漸漸變成優秀的學生。
大學時期
1840年8月，他中學畢業，10月被聘為布山松中學的助教。他邊任教邊準備大學入學考試。當時法國有兩座大名鼎鼎的學校，那就是高等師範學校（Ecole Normale superieure）和高等理工科學校。1843年8月，巴斯德考人高等師範學校，攻讀化學和物理的教學法。課堂上學來的知識，他都要用實驗來驗證。他整天埋頭在實驗室裡，因此被稱為實驗室的蛀蟲。1846年，23歲的巴斯德從高等師範學校畢業，並通過了物理教授資格考試。考官發現他有教授化學和物理的能力，甚至還說：「這屆畢業生中只有巴斯德有教育上的才華。」他很快就收到圖爾農中學（le Lycée de Tournon）物理教師的約聘書。但他想在巴黎作科學研究。於是他盡可能拖延赴職時間，計畫在高等師範學校多待一年，並寫信給巴黎中央理工學院（l’École centrale）的創辦人之一杜瑪（Jean-Baptiste Dumas）尋求在巴黎任教職的機會。杜瑪終究沒有幫助巴斯德。不過這件事被巴萊（Antoine Jérôme Balard，1802-1876）知道了。巴萊年輕時發現溴元素，名氣很大，他決定幫助巴斯德留在巴黎。就這樣，巴斯德在二十六歲那年，進入巴萊的實驗室當一方面當助手，一方面成為博士班研究生，也暫時不用去圖爾農中學擔任物理教師。
巴萊認為自己的研究生涯已告一段落，想把所有的精神放在學生上，也給予他的學生很大的自由，任憑他們選擇學習的方法和方向。他注重學生的原創力和想像力，不希望他們使用既有的實驗器材，如果他們必須使用器材，只能自行設計。為了待在巴萊的實驗室，巴斯德欣然接受這個特別的要求。一年以後（1847），巴斯德論文獲通過，巴斯德取得理學博士學位。他陸續擔任過物理和化學課程的教授工作。
酒石酸晶體研究
巴斯德在巴萊的實驗室確認自己想成為化學家。1848年，當時晶體的研究開始蓬勃發展，巴斯德也很有興趣，認為晶體的研究是「有用的科學」。
巴斯德喜歡酒，他注意到製酒時酒石酸的晶體會在醱酵過程中沉積，於是選擇酒石酸鹽當研究題材。其實在醱酵桶槽沉積的不只酒石酸，還有在當時被稱為「類酒石酸」。這時酒石酸和類酒石酸的分子式已被定出，成分是相同！但酒石酸溶液和類酒石酸溶液特性大不相同，「極化光」通過酒石酸溶液時會產生右旋光，通過類酒石酸溶液則什麼事也不會發生。為什麼分子式相同的化合物會有截然不同的光學特性？很多化學家都研究不出來，巴斯德想：研究不出來，其中一定有被大家忽略的地方。
巴斯德決定運用他化學和物理的知識，來解決這個問題。他直覺認為它們結晶的結構有可能不同，然後用鑷子慢慢挑出酒石酸鹽類結晶。細心的觀察結果發現：酒石酸鹽類結晶有一面較長，不是完全對稱的，也因此通過酒石酸溶液的極化光會產生右旋現象。
巴斯德接著假設：類酒石酸鹽類晶體應該是對稱的，也因此通過類酒石酸溶液的極化光才不會改變。然而當他將類酒石酸鹽類結晶挑出來觀察，卻嚇一大跳！類酒石酸鹽類結晶和酒石酸鹽類結晶一樣，都有一個較長的、不對稱的晶面。
原以為解開謎底的巴斯德再次陷入困惑之中。為什麼酒石酸鹽類結晶和類酒石酸鹽類結晶都有不對稱的晶面，但前者有光學活性，後者卻沒有？他想了想，只能更大膽地假設：某些結晶較長的晶面在左邊，某些結晶較長的晶面在右邊，只有這樣，才可能解釋為什麼類酒石酸鹽類結晶具有不對稱的晶面，卻沒有光學活性。
想到這裡，巴斯德興奮地重新檢視類酒石酸鹽類結晶。果然！他發現類酒石酸鹽類結晶有二種，其中有些晶體較長的晶面在左邊，另外一些則在右邊，就像左手和右手。當他把所有較長的晶面在左邊的晶體挑出、溶解，然後將溶液通過極化光，即產生左旋現象；而若將所有較長的晶面在右邊的晶體挑出、溶解，然後將溶液通過極化光後，即產生右旋現象。換句話說，類酒石酸溶液不具有光學活性，是因為它是二種晶體的混合物，它同時具有左旋和右旋的光學特性，互相消弭所致（圖2）。
圖2：巴斯德從兩堆中分離左、右晶體形狀的晶體，在溶液中某種形式的晶體是左旋光，其他的是右旋光，二者混合則相互抵消。（取自Louis Pasteur From Wikipedia, the free encyclopedia）
巴斯德以他極其細心的觀察力，小心實驗、大膽假設，發現酒石酸鹽、類酒石酸鹽的晶體結構不同後，謹慎的畢歐知道巴斯德的實驗後，決定親自重複這個實驗。當他最終獲得相同的結論，激動地對巴斯德說：「親愛的孩子，我這一生熱愛科學，這個結果撼動我的心。」從此，畢歐屢屢給予巴斯德實驗上的建議，也成為他重要的良師摯友。
結婚
按當時的規定，高等師範的畢業生必須要在中學教一次書。1848年11月，巴斯德心懷遠離研究工作的遺憾，赴第戎萊西（Dijon lycée）的中學當老師。他的導師巴拉爾和皮歐同教育部交涉，不久巴斯德被任命為斯特拉斯堡大學（University of Strasbourg）的副教授。在斯特拉斯堡大學，巴斯德見到了教務長的女兒瑪麗.羅蘭（Marie Laurent：圖3）。他對瑪麗一見傾心。1849年5月29日，巴斯德和瑪麗結婚。瑪麗很理解丈夫對工作的興趣，全心操持家務，幫助丈夫，他們有五個孩子，三個孩子死於傷寒，可能驅使巴斯德致力以疾病救人。婚後，巴斯德重又投入對結晶化學的所究。
圖3：瑪麗.羅蘭和巴斯德夫婦
1854年9月，巴斯德被任命為新創立的裡爾大學化學教授兼總務長（the Lille Faculty of Sciences）。在職時，裡爾地方的葡萄酒釀酒業到大學找他，請他替他們找出葡萄酒片變酸的原因。
高溫滅菌法
當時，法國的啤酒、葡萄酒業在歐洲是很有名的，但啤酒、葡萄酒常常會變酸，整桶的芳香可口啤酒，變成了酸得讓人不敢聞的粘液，只得倒掉，這使酒商叫苦不已，有的甚至因此而破產。1856年，里爾一家釀酒廠廠主請求巴斯德幫助尋找原因，看看能否防止葡萄酒變酸。
巴斯德答應研究這個問題，他在顯微鏡下觀察，發現未變質的陳年葡萄酒，其液體中有一種圓球狀的酵母細胞，當葡萄酒和啤酒變酸後，酒液裡有一根根細棍似的乳酸桿菌，就是這種“壞蛋”在營養豐富的葡萄酒裡繁殖，使葡萄酒 “變酸”。他把封閉的酒瓶放在鐵絲籃子裡，泡在水裡加熱到不同的溫度，試圖即殺死這乳酸桿菌，而又不把葡萄酒煮壞，經過反復多次的試驗，他終於找到了一個簡便有效的方法：只要把酒放在攝氏五六十度的環境裡，保持半小時，就可殺死酒裡的乳酸桿菌，這就是著名的“巴斯德殺菌法”（又稱高溫滅菌法），這個方法至今仍在使用，市場上出售的消毒牛奶就是用這種辦法消毒的。
自然發生論的否定
研究了發酵現象，發現了酵母菌、乳酸菌。這是以前的人不知道的，但這些小東西是從那裡來的？古老的傳說：破布可悶出小老鼠、腐草生螢的傳說，說明許多生命是自然產生的。1859年自然發生論終於被巴斯德推翻了，原來在有些「生物是否自然發生」爭辯的時候，達爾文的「物種原始」發表了，這給巴斯德一個重要的啟示，生命是逐漸進化的，現代的生物是以前的生物演變來的。那末古代的這些傳說可能有問題？他一方面想著，一方面著手實驗。他取出二種瓶子（曲頸瓶、直頸瓶），裡面放著肉汁，在分別用火加熱，將肉汁及瓶子殺菌，結果放在曲頸瓶裡煮過的肉汁，由於不再和空氣中的細菌接觸，結果肉汁經過4年，還沒有腐敗（圖4），另一放在直頸瓶的肉汁，很快就變壞了，這些都可以解釋萬物都不是自然會發生的，即使細菌亦如此。巴斯德的實驗與見解，很快得到大眾的信服。也因為巴斯德的這個發現，人們才知道傷口的腐爛和疾病的傳染，都是細菌在作怪。消毒與預防的方法就在醫界盛行起來。
圖4：利用曲頸瓶可使煮熟的肉保持數年
1862年，巴斯德當選為法國科學院院士。使他成為院士是恩師皮歐長期以來的願望。巴斯德正式成為科學院院士的第二天清晨，巴斯德夫人手捧鮮花，來到皮歐墓前，獻花默禱，向長眠於地下的恩師報告喜訊。巴斯德高溫滅菌法，沒有申請專利，而把它公開了。利用研究結果獲利是學者的恥辱，這種信念，終其一生都沒有改變。就在取得一次次成功的同時，在1959年到1965內，他失去四位親人:父親和兩個女兒，一個兒子，令他悲痛欲絕。但好消息傳來，1867年5月，在「萬國博覽會」中他在巴斯德高溫滅菌法的成就，獲得傑出獎，也被聘為索邦大學（Sorbonne Univ）的化學教授。
蠶醫生
1860年代，歐陸的蠶卵都感染了疾病。法國的蠶絲工業亦同遭厄運。全國三千六百個市長、議長、及養蠶者上書上議院求助，因而成了一個研究蠶疫的委員會。巴斯德的老師杜馬（J. B. Dumas）擔任委員會主席，杜馬馬上挑選巴斯德去迎戰這個棘手的難題。巴斯德自認對蠶一無所知，甚至連蠶的形態也不清楚，不肯貿然接受老師的差使。想到法國每年因蠶病要損失1億法郎時，最後勉強答應。1865年7月，巴斯德抵達阿拉斯（Alais；養蠶重鎮），親身參與蠶病的研究。
病蠶的身上長滿棕黑的斑點，就像粘了一身胡椒粉。法國人稱這種病為“胡椒病”，得了病的蠶，有的孵化出來不久就死了，有的掙扎著活到第3齡、4齡後也挺不住了死了。極少數的蠶結成繭子，可鑽出來的蠶蛾卻殘缺不全，它們的後代也是病蠶。當地的養蠶人想盡了一切辦法，仍然治不好蠶病。
巴斯德用顯微鏡觀察，發現一種很小的、橢圓形的棕色微粒，是它感染到絲蠶和桑葉，巴斯德強調所有被感染的蠶及污染的食物必須毀掉，必須用健康的絲蠶從頭做起。為了證明“胡椒病”的傳染性，他把桑葉刷上這種致病的微粒，健康的蠶吃了，立刻染上病。他還指出，放在蠶架上面格子裡的蠶的病原體，可通過落下的蠶糞傳染給下面格子裡的蠶。
巴斯德還發現蠶的另一種疾病「腸管病」。造成這種蠶病的細菌，寄生在蠶的腸管裡，它使整條蠶發黑而死，屍體像氣囊一樣軟，很容易腐爛。巴斯德告訴人們消滅蠶病的方法很簡單，通過檢查淘汰病蛾，遏止病害的蔓延，不用病蛾的卵來孵蠶。這個辦法挽救了法國的養蠶業。
研究啤酒
1870年普法戰爭開打，法國戰敗投降。面對普魯士軍隊的暴行，巴斯德憤慨地將德國波昂大學頒發給他的醫學博士學位證書退還，以示抗議。戰爭毀壞了城市、學校，家鄉也給德國佔領了。他想，他還能做什麼？這時義大利願意給他一棟住宅，一個實驗室和豐富的薪酬，請他到義大利研究。但卻巴斯德拒絕他覺得國家在受難中，不能因為個人生活的舒適，便離開苦難的故鄉。
當時法國的啤酒比不上德國，他攜家去法國南部的庫列爾蒙，在那裡的啤酒廠，從事啤酒防腐研究。他決心使法國啤酒超過德國啤酒，因此他從啤酒的酵母菌開始研究。他發現啤酒裡如果參雜有其他細菌，就會使啤酒變壞。原因找出後，法國的啤酒就做得比德國的啤酒好。
巴斯德試圖探討一個醫學奧秘：人和動物的某些疾病，是否也有微生物參與。這1873年，他50歲，被選為醫學科學院的院士（the Academie de Medicine）。當時的醫學很落後，施行的外科手術，患者常因敗血症而死亡。醫生格蘭懷疑傷口化膿與空氣中的微生物有關。他邀請巴斯德一同研究。巴斯德用實驗證明傳染病和化膿症的真正原因是微生物。他建議將外科手術器具放在火焰上燒灼，以殺滅微生物。但當時大多數醫生仍不承認巴斯德的學說。
巴斯德因對蠶病和發酵的研究而獲國民議會的國民獎， 1876年9月，他代表法國出席在義大利米蘭舉行的國際養蠶大會，巴斯德的理論釉實驗，得到大會的一致肯定。回國後，他拖著不太靈便的病體，又開始對炭疽病的研究。
炭疽病的疫苗
炭疽病主要是對牛、羊牲畜的感染，偶而人類也會感染，特別有95%會遭受到皮膚性炭疽病，此時感染的傷口上會呈現1-3公分直徑的無痛潰瘍，中央有黑色壞死的焦痂故稱炭疽病。1877年，法國東部炭疽病蔓延。巴斯德這時是索邦大學教授，他在調查雞霍亂時，偶然發現與空氣接觸的舊培養菌的毒性會變弱，根據他的經驗，這種菌可能有免疫作用，可解決法國正在流行的炭疽病。
他於是在得炭疽病病已死亡的動物身上，抽出這種細菌，且在試管培養這些細菌，使它們的毒性減得很弱。他嘗試著把這些毒性減弱的細菌注射到健康動物的身上。然後過些時候，又把毒性強的細菌注射到同一隻動物身上，結果發現，這隻東動物居然沒有得病。而跟這隻東動物同在一群的其他動物，卻有不少得到炭疽病死亡。這證明注射過的那隻動物得到了抵抗這種病的能力。
到這個時候，很多人還不相信牛、羊注射毒性弱的炭疽病菌，就是不會得炭疽病這件事。為了證明自己是對的，巴斯德舉行一次公開實驗，對象是50隻健康的羊，他把弱的炭疽病菌注射到25隻羊體內，2週後又將強的炭疽病菌注射到全部的50隻羊體內。他向大家預測說：「起初注射弱的炭疽病菌的25隻羊，不會生病，但另外那25隻先前沒注射弱的炭疽病菌的，會死掉。」2天以後，一群人聚在草原觀看實驗結果，結果有25隻羊活得好好的，另外25隻羊死了。巴斯德發明了預防注射的方法，成功的打敗炭疽病。
1881年，他因為這個貢獻，得到傑出十字獎章。
1881年8月，巴斯德在國際醫學會議上提出了關於雞霍亂相炭疽疫苗的報告。與會代表用經久不息的掌聲表達對這位不知疲倦的科學家衷心的敬意。1882年巴斯德被選為法國研究院院士（Academie Francaise），當選研究院院士是學者的最高榮譽。
狂犬病疫苗
狂犬病是一種可怕的傳染病。人和家畜被病犬咬傷之後，也會患狂犬病。它每年要奪走數以百計法國人的生命，當時沒有疫苗，也沒有免疫球蛋白，對付狂犬病，人們只能使用燒紅的鐵棍，19世紀的歐洲人相信，火焰與高溫可以淨化任一切事物，包括肉眼所看不見的細菌。當時只要是被動物咬傷的人們，都會被村莊中的壯漢們強壓至打鐵鋪，請鐵匠用燒紅的鐵棍去烙燙傷口，想藉此「燒」死看不見的病原，但如此原始、殘酷的作法，並沒有辦法治療狂犬病，常常只是加速死亡的來臨。
1880年底，一位獸醫帶著兩隻病犬來拜訪巴斯德，請求幫助。能不能製成狂犬疫苗呢？
巴斯德和助理們，冒著危險採集狂犬的唾液，然後注射到健康犬隻的腦中，健康的犬隻果然馬上發病死亡，歷經過數次的動物實驗，巴斯德推論出狂犬病病毒應該都集中於神經系統，因此他大膽地從病死的兔子身上取出一小段脊髓，懸掛在一支無菌燒瓶中，使其「乾燥」。他發現，沒有經過乾燥的脊髓，是極為致命的，如果將脊髓研磨後將其和蒸餾水混合，注入健康的犬隻體內，狗必死無疑；相反的，將乾燥後脊髓和蒸餾水混合注入狗的身上，卻都神奇的活了下來。巴斯德於是推斷乾燥後脊髓的病毒已經死了，至少已經非常微弱。因此他把乾燥的脊髓組織磨碎加水製成疫苗，注射到犬隻腦中，再讓打過疫苗的狗，接觸致命的病毒。經過反覆實驗後，接種疫苗的狗，即使腦中被注入狂犬病毒，也都不會發病了！巴斯德高興的宣佈狂犬疫苗研發成功！
1885年，一位幾乎絕望的母親，帶著被狂犬咬傷的9歲小男孩約瑟芬(Joseph Meister)，來到了巴斯德實驗室門口，哀求巴斯德救救她的孩子。為了不要眼睜睜看著男童死去，天人交戰的巴斯德，決定為約瑟芬打下人類的第一針，這時距離約瑟芬被狗咬傷已經四、五天了；巴斯德在1 0天中連續給少年注射了十幾針不同毒性的疫苗。每天晚上，焦慮的巴斯德徹夜不眠的等待，5天、10天、1個月過去了，少年健朗如常，終於安然返回家鄉。消息傳開，國內外絡繹不絕的患者蜂擁而至。巴斯德和助手日夜忙碌。長年的過度工作，嚴重損害巴斯德的健康（圖5）。 1887年10月23日上午，他腦溢血又發作了，倒在寫字臺上，舌頭麻痹，說不出話來。1888年，"巴斯德研究所"竣工，法國總統和各界人士都出席了隆重的落成典禮。望著寬敞的實驗室和良好的設備，夢寐以求的願望終於實現了，不能言語的巴斯德感到莫大的喜悅。
圖5：牧羊童接受狂犬病疫苗的預防注射
巴斯德70歲的生日，法國舉行了盛大的慶祝會，巴黎索邦大學的大禮堂，座無虛席，約瑟夫.李士德上前向巴斯德道賀，巴斯德由法國總統摻扶。巴斯德在人群熱烈走向主席台，受到人們的敬仰，大會送給他一枚紀念章，上面刻著：「紀念巴斯德70歲的生日，一個感謝你的法蘭西，一個感謝你的人類。」
1895年9月28日，也就是他72歲時，他在親友及學生的環繞中在維倫紐夫.勒伊丹（Villeneuve L’Etang）去世。
差不多有半個世紀，科學世界是由他主宰，其中有四分之一，是在他半身不遂的情況下，往前衝的，現在他已經與世長眠，他的精神、遺留的知識和照福人群，永存在人間。