Микробиология

Изучение брожения [править]

Колба «с лебединой шеей»  — бродильный аппарат, используемый Пастером

 Портрет Луи Пастера,  выполненный А. Эдельфельтом

Дополнительные сведения: Брожение

 

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 году Пастер показал, что образование спирта, глицерина и янтарной кислоты при брожении может происходить только в присутствии микроорганизмов, зачастую специфичных.

 

Луи Пастер доказал, что брожение есть процесс, тесно связанный с  жизнедеятельностью дрожжевых грибков, которые питаются и размножаются за счёт 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  «организованного фермента» (как в  то время называли живые клетки микробов), 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 ещё одно важное открытие. Он нашёл, что существуют организмы, которые  могут жить без кислорода. Для  некоторых из них кислород не только не нужен, но и ядовит. Такие организмы  называются строгими (или облигатными) анаэробами. Их представители —  микробы, вызывающие маслянокислое брожение. Размножение таких микробов вызывает прогорклость вина и пива. Брожение, таким образом, оказалось анаэробным процессом, «жизнью без кислорода», потому что на него отрицательно воздействует 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 и  того же количества органического субстрата  аэробные организмы способны извлечь  почти в 20 раз больше энергии, чем  анаэробные.

Изучение самозарождения микробов [править]

Дополнительные сведения: Самозарождение

 

В 1860—1862 годах Пастер изучал возможность самозарождения микроорганизмов. Он провёл элегантный опыт, доказавший невозможность самозарождения микробов (в современных условиях, хотя тогда  не поднимался вопрос возможности самозарождения в прошлые эпохи), взяв термически стерилизованную питательную среду  и поместив её в открытый сосуд  с длинным изогнутым горлышком. Сколько бы сосуд ни стоял на воздухе, никаких признаков жизни в  нём не наблюдалось, поскольку содержащиеся в воздухе споры бактерий оседали  на изгибах горлышка. Но стоило отломить его или сполоснуть жидкой средой изгибы, как вскоре в среде начинали размножаться микроорганизмы, вышедшие из спор. В 1862 году Парижская Академия присудила Пастеру премию за разрешение вопроса о самозарождении жизни[12].

 

 

 Скульптурная группа  у подножия памятника Луи Пастеру,  Париж, Place de Breteuil

Изучение инфекционных заболеваний [править]

 

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 году Пастер был приглашен  своим бывшим учителем на юг Франции, чтобы найти причину болезни  шелковичных червей. После публикации в 1876 году 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), привлекая специалистов других медицинских специальностей (например, хирурга О. Ланнелонга).

 

Первая прививка против бешенства  была сделана 6 июля 1885 года 9-летнему  Йозефу Майстеру по просьбе его матери. Лечение закончилось успешно, симптомы бешенства у мальчика не появились.

Пастеризация [править]

Основная статья: Пастеризация

 

Пастериза́ция — процесс одноразового нагревания чаще всего жидких продуктов или веществ до 60 °C в течение 60 минут или при температуре 70—80 °C в течение 30 мин[13]. Технология была предложена в середине XIX века французским микробиологом Луи Пастером. Применяется для обеззараживания пищевых продуктов, а также для продления срока их хранения.

 

В процессе такой обработки  в продукте погибают вегетативные формы  микроорганизмов, однако споры сохраняются  в жизнеспособном состоянии и  при возникновении благоприятных  условий начинают интенсивно развиваться. Поэтому пастеризованные продукты (молоко, пиво и другие) хранят при  пониженных температурах в течение  ограниченного периода времени. Считается, что пищевая ценность продуктов при пастеризации практически  не изменяется, так как сохраняются  вкусовые качества и ценные компоненты (витамины, ферменты)[14].

Интересные факты [править]

Пастер всю жизнь занимался  биологией и лечил людей, не получив  ни медицинского, ни биологического образования.

Также Пастер в детстве  занимался живописью. Когда Ж.- Л. Жером увидел спустя годы его работы, он сказал, как хорошо, что Луи выбрал науку, так как он был бы нам большой конкурент.[15]

В 1868 году (в возрасте 45 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 значительные открытия: создал вакцину против сибирской  язвы и прививки против бешенства[16]. Когда учёный умер, оказалось, что  огромная часть мозга была у него разрушена. Скончался Пастер от уремии.

По словам И. И. Мечникова, Пастер был страстный патриот  и ненавистник немцев. Когда ему  приносили с почты немецкую книгу  или брошюру, он брал её двумя пальцами и отбрасывал с чувством великого отвращения[17].

Позднее его именем был  назван род бактерий — пастерелла (Pasteurella), вызывающих септические заболевания, к открытию которых он, по-видимому, не имел отношения.

Пастер был награждён  орденами почти всех стран мира. Всего у него было около 200 наград.

К тому моменту, когда французский  учёный Луи Пастер (1822—1895) приступил  к решению вопроса о происхождении  микроорганизмов, он уже успел совершить  ряд открытий в химии и микробиологии. В частности, ему принадлежит  открытие пространственной изомерии, процесса брожения и пастеризации. На протяжении всей жизни его научная  деятельность была так или иначе  связана с промышленным производством, и именно ему Пастер был обязан большинством своих достижений.

 

Пастера, как и большинство  учёных того времени, волновал вопрос о происхождении живых существ, изучению деятельности которых он отдал  столько времени и сил. Он повторял опыты Спалланцани, но сторонники теории самозарождения утверждали, что для самозарождения микроскопических животных необходим натуральный, не нагретый воздух, так как по мнению виталистов нагревание убивало «животворящую» или «плодотворную» силу. Ко всему прочему они утверждали (впрочем, Пастер и сам это понимал), что для чистоты эксперимента необходимо, чтобы в сосуд, содержащий не нагретый воздух, не проникли дрожжевые грибки и вибрионы. Задача показалась Пастеру невыполнимой.

Опыт Пастера

Но вскоре, заручившись  помощью французского учёного Антуана  Балара, известного на весь мир открытием брома, он сумел найти выход из этой затруднительной ситуации. Пастер поручил своим помощникам приготовить весьма необычные колбы — их горлышки были вытянуты и загнуты к низу наподобие лебединых шей (S-образно), Балар подсказал эту идею и выдул на огне первый экземпляр. В эти колбы он наливал отвар, кипятил его, не закупоривая сосуд, и оставлял в таком виде на несколько дней. По прошествии этого времени в отваре не оказывалось ни одного живого микроорганизма, несмотря на то, что не нагретый воздух свободно проникал в открытое горлышко колбы. Пастер объяснял это тем, что все микробы, содержащиеся в воздухе, просто-напросто оседают на стенках узкого горлышка и не добираются до питательной среды. Свои слова он подтвердил, хорошенько встряхнув колбу, так чтобы бульон ополоснул стенки изогнутого горлышка, и обнаружив на этот раз в капле отвара микроскопических животных.[2]