Открытия Луи Пастера

Луи Пастер (1822 – 1895 г.)

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.

Открытия Пастера

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.

Вакцина против сибирской язвы

Пастер принялся отыскивать вакцину против сибирской язвы. Прежде всего он убедился на опыте, что животные, перенесшие болезнь, становятся невосприимчивыми: если им привить смертельный яд, они переносят прививку благополучно. Эта болезнь того же типа, что и куриная холера: ее микроб или убивает животное, или, если не убьет, то послужит предохранительной прививкой. Значит, можно быть уверенным, что, ослабив ядовитость микроба, превратишь его в противоядие.

Пастер искал способ ослабления (аттенуации) заразительности бактерий. Под влиянием кислорода бактерии сибирской язвы распадаются на мельчайшие крупинки – споры, на которые кислород уже не действует: они сохраняют свою ядовитость неослабленной. Пастер решил найти такие условия, при которых бактерии не распадаются на споры. Началась работа. После многочисленных опытов, сопровождавшихся варьированием условий культуры, он нашел наконец способ ослаблять "сибиреязвенных" бактерий действием высокой температуры воздуха.

5 мая 1881 г. на ферме Пуй ле Фор под Парижем начался невиданный в истории медицины публичный эксперимент: 27 животных (главным образом – овцы) были привиты полученной Пастером вакциной против сибирской язвы. 17 мая им была сделана прививка повторно, но уже менее ослабленной вакциной, а 31 мая наступил решающий момент: всех вакцинированных животных и столько же невакцинированных заразили смертельной дозой палочки сибирской язвы. Перед этим опытом Пастер уверенно заявил, что все вакцинированные животные устоят перед инфекцией, а невакцинированные – умрут. Так и получилось. Блестящий успех этого эксперимента показал, что человечество получило надежное оружие борьбы против инфекционных болезней.

Вакцина против бешенства

В 1885 г. работы Пастера и его учеников Ру и Шамберлана открыли новую страницу в борьбе с бешенством. В 1982 г., после избрания его членом Французской академии, Пастер занялся исследованием возможности профилактики заболевания бешенством. Нужно было создать вакцину для прививок против бешенства. Задача была крайне трудной, поскольку несмертельных разновидностей заболевания нет. В отличие от Дженнера Пастер работал с вирулентным возбудителем, способным вызвать заболевание и смерть. Необходимо было как-то ослабить возбудитель.

Поскольку бешенство передается со слюной при укусе, ученые, естественно, предположили, что возбудитель находится в слюне. С этого и начали исследования. В пасть корчившейся в муках бешеной собаке Пастер вставлял стеклянную трубочку и ртом всасывал в нее слюну животного. Смерть витала на кончике трубки, и только крохотный комочек ваты защищал ученого от контакта со слюной бешеного животного.

Ученые упорно продолжали поиски, но им не удалось обнаружить возбудителя бешенства в слюне укушенного животного. Значительно позже он был найден в мозге. Но, не зная природы возбудителя и места его нахождения, Пастер и его сотрудники, тем не менее, создали вакцину против бешенства.

Продолжая экспериментировать, ученые обнаружили, что одни собаки заболевали после инкубационного периода в 14 дней, другие – через 60 дней, третьи – через несколько месяцев после заражения. Но были и собаки, которые не заболевали. Исследователи пришли к выводу, что развитие заболевания зависит от количества возбудителя, попавшего в рану, от его вирулентности, от обширности и глубины ран при укусах, от мест укусов и других причин.

Основываясь на мнении французского ученого Галтье о том, что бешенство – болезнь нервной системы, Пастер решил использовать мозг больного животного. Опыт работы подсказывал, что растертый мозг в виде взвеси в бульоне или физиологическом растворе можно вводить под кожу или непосредственно в мозг животного. Ру – ученик Пастера – выработал для этого надежную экспериментальную методику: при помощи трепана (инструмента для просверливания кости) вырезается кусочек из теменной кости животного и через образовавшееся отверстие под твердую оболочку вводится несколько капель взвеси из продолговатого мозга бешеного животного. Этим способом, во-первых, достигались всегда одинаковые результаты, кроме того, он оказался надежным для постановки диагноза бешенства, которое не оставляет типичных изменений на трупе.

Со временем собак заменили кролики. Пастер, заражая кроликов мозгом бешеного животного, вначале вызывал у них заболевание через 12 дней. Путем длительных исследований, перевивая клетки головного и спинного мозга бешеных кроликов сотни раз, ученый добился сокращения инкубационного периода. Теперь экспериментальное бешенство у кроликов обычно наступало через 5–6 дней после заражения. За счет сокращения скрытого периода ученый повысил вирулентность возбудителя бешенства у кроликов.

Материал для создания вакцины был найден, хотя это была и не чистая культура возбудителя, выращенная на искусственной питательной среде.

Для ослабления возбудителя Пастер со своими учениками высушивали мозг зараженного бешенством кролика. При 5–6-дневной сушке мозга в банке над едким натром вирулентность его сильно ослабевала. Теперь возбудитель вызывал бешенство только после увеличения периода инкубации. Полученные результаты позволили предположить, что высушенный мозг кроликов можно использовать как ослабленную вакцину.

Для первой прививки использовали мозг 14-дневной сушки (период максимальной безопасности), затем продолжали последовательно вводить суспензию мозга 13-, 12-, 11-дневной и т.д. вплоть до однодневной сушки. Животные оставались здоровыми. Прививки оказались безопасными. Но нужны были доказательства их эффективности.

Вакцинированные собаки после введения возбудителя бешенства в смертельной дозе выжили и были совершенно здоровы. В то же время невакцинированные собаки (контрольные) после инкубационного периода заболели и все погибли.

Но нужно было проверить, как вакцина будет "работать" в организме человека, укушенного бешеным животным? Окажет ли вакцина предохранительное действие?

Пастер не мог сразу решиться начать вакцинацию людей, хотя многое было уже изучено. Ру и Шамберлан, его верные ученики, в этот период также отказались вакцинировать людей, считая прививки преждевременными.

Но неожиданный случай изменил ситуацию. К Пастеру привели девятилетнего мальчика, Жозефа Мейстера, сильно искусанного бешеной собакой (раны на руке, голенях, бедрах, некоторые настолько глубокие, что мешали ходить). Смерть ребенка была неизбежна. Несчастная мать умоляла ученого вакцинировать сына. Пришлось сделать ребенку прививку, всегда удававшуюся на собаках. Мальчик был спасен. Это произошло 6 июля 1885 г. и стало знаменательной датой в истории пастеровских прививок против бешенства.

Вторым пациентом ученого оказался 15-летний пастух Жюпиль, искусанный бешеным волком. Курс прививок спас жизнь и ему.

Весть о спасении Мейстера и Жюпеля разнеслась по всему миру. Из разных стран к Пастеру стали приезжать искусанные бешеными животными люди. Так, из далекой России, из Смоленска, в Париж приехало 19 крестьян, искусанных бешеным волком. Прошло 20 дней после нападения на них зверя. Люди были так истерзаны, что не могли ходить. Их поместили в больницу.

Вакцина спасла всех, кроме трех из обреченных крестьян. Без вакцинирования же они все бы погибли, поскольку прошло слишком много времени с момента укуса.

За полтора года (к концу 1886 г.) 2,5 тыс. человек избежали мучительной и в прошлом неминуемой гибели от бешенства.

Скептики, даже среди ученых и врачей, еще в самом начале работы были против вакцин Пастера. А позже, когда появились сообщения о смертельных исходах, развернулась кампания против ученого, началась травля старого Пастера. Его называли шарлатаном, виновником смерти людей. Требовали прекращения вакцинации. Его незаслуженно обвиняли в гибели отдельных больных, умерших не в результате вакцинации.

Использованная литература

1. Домшлак М. Г. "Путешествие в невидимый мир". Общая биология. 2003 г., №4, 5

2. Поль де Крайф "Охотники за микробами"

3. Имшенецкий А. А. "Луи Пастер. Жизнь и творчество". М., 1961 г.