中外科学家发明家丛书:巴斯德-第3章
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自然发生说的人们把这一问题重新提了出来。在雨水中和暴露于空气中有机
物的浸出液里,都能观察到极小的生物。对这一观象,部分科学家认为只能
用自然发生说来解释。著名医生艾尔蒙甚至说:“把一些破烂的碎布和一块
干牛奶酪放在一起,不消多久,就能变成一只小老鼠。”
巴斯德反对自然发生的说法。他认为,微生物也有它们自己的父母,不
可能无中生有,自己长出来。要反驳艾尔蒙说的变小老鼠的戏法,还是比较
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容易的,你只要眼睁睁地守着那破布和牛奶酪,它就怎么也变不出小老鼠来。
可是,要反驳那种认为甜菜汁中的酵母菌是自己长出来的,却并不那么容易。
因为酵母菌这种小东西,用眼睛根本看不见。要反驳“自然发生说”的确得
动一番脑筋。
围绕自然发生说,意大利牧师斯巴兰扎尼和英国的尼达姆之间发生了论
战。尼达姆认为,经过煮沸然后密封在煮沸容器里的肉汤,可以自然地产生
微生物。而斯巴兰扎尼反对这一观点。他把肉汤在预先密封的容器煮沸,并
延长了加热时间。实验证明只要加热的温度在水的沸点以上,防止加热后外
界空气的进入,肉汤就能长久地保存,而不产生微生物。
1858年12月,法国科学院院士、里昂博物馆馆长普歇正式向法国科学
院提出一篇《人造空气和空气中自然发生的植物和动物原生体小论》的论文,
断言“生物自然发生是可能的”。他认为放在空气中的动物和植物,自己能
长出微生物。
巴斯德不同意普歇的观点,认为这些微生物不是自己长出来的,而是从
空气中进去后,在那里繁殖起来的。巴斯德没有公开反驳普歇,因为那时他
手里的证据不足,他要用实验来证实自己的见解。
恩师毕奥知道了巴斯德的想法,就想劝阻他。毕奥说:“巴斯德先生,
生物是否自然地发生,是个不可能解决的问题,你为什么想要研究这样的问
题呢?”巴斯德回答道:“因为这个问题和我至今仍在研究的发酵问题有密
切的关系。引起发酵的是叫酵母菌的微生物,我很想知道它是从那里来的。
如能彻底解决自然发生说这一问题,那么,我的发酵方面的研究就可以顺利
进行,所以,这个研究对我是绝对必要的。”恩师担心巴斯德一旦研究下去
就脱不得身,而且说不定不会有什么确实的证据,还会影响他的其他研究工
作,但固执的巴斯德还是执意回答:“总得试一试看。”
巴斯德的另一位恩师塞纳蒙听说了这件事,他深信巴斯德的才能,说道:
“巴斯德向来都耐心研究一些看来没法解决的问题,结果都解决了。说不定
这一问题也能被他解决,何不让他去试一试呢?”
巴斯德又开始了新的研究。这时他的研究室从小阁楼转移到校门口守卫
室旁边的小建筑物里面,虽然仍很简陋,但比小阁楼宽大了。巴斯德有了一
名年轻的助手名叫裘尔·罗兰。他是高等师范的毕业生,是第一个进入巴斯
德研究室当助手的人。
开始研究的时候,巴斯德使吸入到容器里的空气先经过塞有棉花的管
子,空气中的固体微粒便被棉花吸附,棉花变为黑色。结果,溶液腐败了,
长出了微生物。巴斯德将带有固体微粒的黑色棉花浸泡在易腐溶液——肉汤
中,观察其是否有微生物生长。巴斯德在另一个瓶子里也装入肉汤,他把肉
汤煮沸,然后把瓶口的玻璃烧红后,把瓶口封死。这种肉汤不论放置多久,
总也不会腐败,长不出微生物来。
经过一年的研究,巴斯德终于得出如下的结论:空气中飘浮的东西,除
了微生物的胞子,都不具有形成生命的条件。
普歇反对巴斯德的这一结论,他认为,微生物是肉汤自己长出来的;生
物的生长需要自然的空气,至于煮沸肉瓶中的空气是经过加热的,而微生物
的生长需要自然的空气。
巴斯德为了证明生物是不能自然发生的,接受了化学家兼药剂师巴拉的
建议,改进了试验的方法。巴斯德特地设计了一种玻璃烧瓶,即“天鹅颈瓶”。
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巴斯德将肉汤倒入球形瓶中,将球形瓶置于高热火焰中加热煮沸。瓶颈用火
焰加热后,拉成天鹅吃食样的小管,管口向下开着,不封死,瓶内的肉汤放
很长的时间也不会长微生物。原来肉汤在煮沸,空气膨胀,把瓶颈中的空气
排出去了,等冷却后,空气虽然又会回到瓶中去,可是因为空气中的微生物
是有重量的,(因为它们依附于尘埃之上)它就落在曲颈上,微生物没有腿,
所以跑不到瓶里去,瓶中的肉汤便没有微生物生长。但若将同样处理的烧瓶
摇动,使肉汤溅到弯曲细长的管壁,再流回烧瓶,培养后的肉汤就变得混浊,
证明了有微生物生长,它们是由于尘埃带入的。
普歇仍然不服,他认为巴斯德说的空气中附着于尘埃之上的微生物根本
不存在。巴斯德认为普歇的反驳是有道理的,怎样证明反流入瓶中的空气中
一定有微生物呢?巴斯德决定继续实验。
1860年9月10日,巴斯德做了几百个圆肚烧瓶,瓶中不用烧沸的肉汤,
只用消过毒的肉汤。巴斯德将烧瓶放在水中煮沸几分钟,把瓶中的空气赶出
去。同时用火焰烧熔瓶颈,拉成细长的小管并封住管口。如果折断小管,外
界的空气就会带着尘埃进入瓶内,再把管口封住,放在温箱中培养。
巴斯德想,如果真是空气中会自然发生微生物的话,那么,不论什么地
方的空气都应该是一样的。巴斯德把许多瓶肉汤分别放在空气很少流动的巴
黎天文台地下室和空气流动的院子里,小心地把瓶子的颈口夹破,让空气进
入瓶内,然后再用火封死。培养的结果表明:在地下室收集的10瓶,除一瓶
稍有混浊外,全都透亮澄清,没有微生物生长;在院子里收集的11瓶,都变
得混浊,都有微生物生长。
巴斯德还趁休假的机会,用同样的方法,在不同地区和在不同的海拔高
度的地方收集空气。在汝拉高原之麓,10个瓶中有8个瓶子长了微生物。在
海拔850米的汝拉山上,10个瓶中只有一个瓶子长了微生物。在海拔2000
米的蒙唐威特山上,20个瓶子中仅有一个瓶子的肉汤变混浊。
根据试验的结果,巴斯德得出结论:随着海拔的升高,尘埃数量就越少,
空气的流动也平稳,粘附在尘埃上的微生物也越少。因为漂浮于空气中的尘
埃是侵入肉汤中生物的唯一来源,是肉汤变混浊必不可少的条件。
1860年11月,巴斯德将他的试验结论正式向科学院提出报告,他写道:
“如果把总的结果互相比较,那么它们就证实:空气中包含的尘土是浸剂中
生命形成的唯一基础、首要的和必要的条件。”巴斯德终于击败生物自然发
生说,揭晓了“生物来自亲代的生物”的现象。
1862年12月,巴斯德当选为法国科学院院士。
1863年,他的《空气中出现的最小生物》的论文获奖。
五、葡萄酒的疾病
巴斯德现在已经是一个知名的微生物学家了。人们认为他是万能的神奇
人物,碰到解决不了的问题,就跑去向他请教。
这时候,法国工业遇到一个大难题,这就是葡萄酒和啤酒变酸。
巴斯德的故乡阿尔布瓦是法国著名的葡萄酒产地,因为在酿造中的葡萄
酒在桶内酸败的事情经常出现,而大受困扰。家乡的酒商们联名请求巴斯德
来调查病因,他们愿为他提供研究所需要的费用。
接到家乡父老乡亲的请求,巴斯德立刻允诺,接受了这项工作,至于研
究费用,他则拒绝了。
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1864年暑假,巴斯德来到他的家乡,调查葡萄酒腐败的原因。
巴斯德做研究用的实验室,就是家乡小镇入口处的一家老咖啡店。巴斯
德和助手们把必要的设备安排在那里。这些设备都是委托家乡的木匠、板金
工匠、铁匠等制造的,既粗糙又难看。因此,村民们对巴斯德他们显出失望
的神情。一位助手对巴斯德说:“老师,当我们走过去的时候,镇里人们常
以瞧不起人的眼光看着我们。”
巴斯德说:“不要放在心里,巴拉尔老师常常开玩笑说‘科学家的精神
是物质困难越大越发奋。’以简陋的实验设备达成完美的研究才是我们的任
务。”
当时,酿造中的葡萄酒变得酸酸、粘粘或苦苦的,以致失败的事情经常
发生。这种葡萄酒的病被称为异常发酵。巴斯德对异常发酵极为感兴趣。早
在1863年他就开始研究了。巴斯德已经在研究甜菜汁的发酵中,知道酒精变
酸是微生物捣的鬼。他想:“葡萄酒的异常发酵,很可能是由于某种微生物
落入葡萄酒中,生长繁殖引起的。”
巴斯德再次用显微镜发现酒中确实有些微生物,有的是圆形,有的是长
棍形。圆形的微生物是酵母菌,长棍形的微生物是乳酸酵母。巴斯德发现凡
是变酸的酒差不多都有乳酸酵母,它们繁殖越多,活动得越厉害,酒就越酸;
而在好酒中,就见不到乳酸酵母。根据研究巴斯德肯定地对酒商们说,酒里
面的那些小小的微生物,有的能使酒变香,有的能使酒变酸。
酒商们都不敢相信,他们认为巴斯德是在说大话。于是,他们搬来一箱
子酒,让他鉴别一下哪些是好酒,哪些是酸酒。巴斯德笑了,他对酒商们说:
“这很简单,每一瓶酒我只要一滴酒,不用闻,也不用尝,只用显微镜一看,
就能鉴别。”
对巴斯德的话,酒商们半信半疑。巴斯德把每一滴酒放在显微镜下观察,
凡是只有圆球形微生物的酒,也就是只有酵母菌的酒,巴斯德就判定为好酒;
凡是有长棍形微生物——乳酸酵母的酒,巴斯德就判定为是酸酒;乳酸酵母
越多,他就判定酒越酸。
巴斯德的实验结果与实际情况符合,酒商们都点头称赞巴斯德高明。家
乡的人对他们师徒不再持怀疑的态度了。他们请求巴斯德帮助他们解决怎么
使酒不变酸。
如何制服那些使酒变酸的乳酸酵母?巴斯德想起他曾用加热的方法抑制
醋酸菌和杂菌的活动和生长。在日常生活中,人们为了防止一些食物变坏,
总是把它们煮沸。巴斯德也想采用这一方法试试。开始时,他把酒煮沸。在
显微镜下观察,那种使酒变酸的乳酸酵母的确不活动了,但同时那种使酒变
香的酵母菌也被“煮”死了,所以,煮沸的酒没有那种酒香味了。
怎样才能既可以杀死使酒变质的微生物,却又不伤害使酒变香的微生