لویی پاستور، (زاده ۲۷ دسامبر ۱۸۲۲، دول، فرانسه – درگذشت ۲۸ سپتامبر ۱۸۹۵، سن کلود)، شیمیدان و میکروبیولوژیست فرانسوی که یکی از مهم‌ترین بنیان‌گذاران میکروبیولوژی پزشکی بود. مشارکت پاستور در علم، فناوری و پزشکی تقریباً بی سابقه است. او پیشگام مطالعه عدم تقارن مولکولی بود. برای مطالعه کامل مقاله با مجله علمی آندرومدامگ همراه باشید.
کشف کرد که میکروارگانیسم ها باعث تخمیر و بیماری می شوند. فرآیند پاستوریزاسیون را آغاز کرد. صنایع نوشیدنی و ابریشم در فرانسه را نجات داد. و واکسن هایی را علیه سیاه زخم و هاری ساخت.
موقعیت‌های آکادمیک پاستور متعدد بود، و دستاوردهای علمی او بالاترین نشان فرانسه، لژیون افتخار، و همچنین انتخاب به آکادمی علوم و بسیاری دیگر از ممتازها را برای او به ارمغان آورد. امروزه حدود 30 مؤسسه و تعداد قابل توجهی بیمارستان، مدرسه، ساختمان و خیابان وجود دارد که نام او را به خود اختصاص داده‌اند – مجموعه‌ای از افتخارات که برای دانشمندان معدودی اعطا شده است.
تحصیلات اولیه
پدر پاستور، ژان ژوزف پاستور، دباغ‌گر و گروهبان بود که در طول جنگ‌های ناپلئون به لژیون افتخار مفتخر شد. این واقعیت احتمالاً میهن پرستی قوی را در پاستور جوان القا کرد که بعدها عنصر تعیین کننده شخصیت او بود. لویی پاستور در سال‌های ابتدایی دانش‌آموز متوسطی بود، اما در طراحی و نقاشی استعداد داشت.طرح های پاستل و پرتره های او از والدین و دوستانش که در 15 سالگی ساخته شده بود، بعداً در موزه انستیتو پاستور در پاریس نگهداری می شد. پس از گذراندن مدرسه ابتدایی در آربوآ، جایی که خانواده‌اش به آنجا نقل مکان کرده بودند، و دبیرستان در نزدیکی بزانسون، مدرک لیسانس هنر (1840) و مدرک لیسانس علوم (1842) را در کالج سلطنتی بزانسون به دست آورد.
حرفه تحقیقاتی لوئی پاستور
در سال 1843 پاستور در École Normale Supérieure (یک کالج معلمان در پاریس) پذیرفته شد، جایی که در سخنرانی‌های شیمیدان فرانسوی ژان باتیست آندره دوما شرکت کرد و دستیار آموزشی دوما شد. پاستور مدرک کارشناسی ارشد خود را در سال 1845 دریافت کرد و سپس مدرک پیشرفته ای را در علوم فیزیکی دریافت کرد. او بعداً در سال 1847 دکترای خود را در علوم به دست آورد. پاستور در سال 1848 به عنوان استاد فیزیک در لیسه دیژون (مدرسه متوسطه) منصوب شد، اما اندکی پس از آن سمتی را به عنوان استاد شیمی در دانشگاه استراسبورگ پذیرفت. در 29 مه 1849 با ماری لوران، دختر رئیس دانشگاه ازدواج کرد. این زوج پنج فرزند داشتند. با این حال، تنها دو نفر از دوران کودکی جان سالم به در بردند.
عدم تقارن مولکولی
پاستور بلافاصله پس از فارغ التحصیلی از اکول نرمال سوپریور، با کشف شیمیدان آلمانی ایلارد میتشرلیخ، که نشان داده بود تارترات و پاراتارترات ها نسبت به نور قطبی شده رفتار متفاوتی دارند، متحیر شد: تارترات ها صفحه نور قطبی شده را می چرخانند، در حالی که پاراترها چنین نمی کردند. این غیرعادی بود زیرا ترکیبات دارای خواص شیمیایی یکسانی بودند. پاستور خاطرنشان کرد که کریستال های تارترات اشکال نامتقارن را نشان می دهند که با عدم تقارن نوری آنها مطابقت دارد. او مشاهدات شگفت‌آوری انجام داد که پارترترات کریستالی از مخلوطی از کریستال‌ها در پیکربندی سمت راست تشکیل شده است. با این حال، هنگامی که این کریستال ها به صورت دستی جدا شدند، او متوجه شد که آنها عدم تقارن راست و چپ را نشان می دهند. به عبارت دیگر، مخلوط متعادلی از هر دو کریستال راست و چپ از نظر نوری غیر فعال بود. بنابراین، پاستور وجود عدم تقارن مولکولی، پایه و اساس استریوشیمی را کشف کرد، به طوری که این امر توسط فعالیت نوری آشکار گشت در طول 10 سال آینده، پاستور توانایی مواد آلی برای چرخش صفحه نور قطبی شده را بیشتر بررسی کرد. او همچنین رابطه ای را که بین ساختار بلوری و پیکربندی مولکولی وجود داشت را مطالعه کرد. مطالعات او او را متقاعد کرد که عدم تقارن یکی از ویژگی های اساسی ماده زنده است.
نظریه تخمیر جوانه
در سال 1854 پاستور به عنوان استاد شیمی و رئیس دانشکده علوم در دانشگاه لیل منصوب شد. زمانی که در لیل کار می کرد، از او خواسته شد تا در حل مشکلات مربوط به تولید الکل در یک کارخانه تقطیر محلی کمک کند و به این ترتیب او یک سری مطالعات در مورد تخمیر الکلی را آغاز کرد. کار او بر روی این مشکلات منجر به مشارکت او در مقابله با انواع دیگر مشکلات عملی و اقتصادی مربوط به تخمیر شد. تلاش های او در حل بیشتر این مشکلات موفقیت آمیز بود و مفاهیم نظری جدیدی از کار او پدیدار شد. پاستور طیف گسترده ای از جنبه های تخمیر را بررسی کرد، از جمله تولید ترکیباتی مانند اسید لاکتیک که مسئول ترش کردن شیر هستند. او همچنین تخمیر اسید بوتیریک را مطالعه کرد.
در سال 1857 پاستور لیل را ترک کرد و به پاریس بازگشت و به عنوان مدیر و مدیر مطالعات علمی در École Normale Supérieure منصوب شد. در همان سال او شواهد تجربی برای مشارکت موجودات زنده در تمام فرآیندهای تخمیر ارائه کرد و نشان داد که ارگانیسم خاصی با هر تخمیر خاص مرتبط است. این شواهد باعث ایجاد نظریه تخمیر میکروب شد.
اثر پاستور
درک اینکه ارگانیسم‌های خاصی در تخمیر نقش دارند، توسط مطالعات پاستور در مورد تخمیر اسید بوتیریک حمایت شد. این مطالعات پاستور را به کشف غیرمنتظره ای رساند که فرآیند تخمیر را می توان با عبور هوا (یعنی اکسیژن) از مایع تخمیر متوقف کرد، فرآیندی که امروزه به عنوان اثر پاستور شناخته می شود. او نتیجه گرفت که این به دلیل وجود شکل حیاتی است که تنها در غیاب اکسیژن می تواند عمل کند. این منجر به معرفی او از اصطلاحات هوازی و بی هوازی برای تعیین موجوداتی شد که به ترتیب در حضور یا عدم حضور اکسیژن زندگی می کنند. او همچنین پیشنهاد کرد که پدیده‌هایی که در طول پوسیدگی رخ می‌دهند به دلیل میکروب‌های خاصی است که در شرایط بی‌هوازی عمل می‌کنند.
پاستوریزاسیون
پاستور به آسانی دانش خود را در مورد میکروب ها و تخمیر در صنایع نوشیدنی در فرانسه به کار برد و به طور موثر صنایع را از سقوط به دلیل مشکلات مربوط به تولید و آلودگی ناشی از صادرات نجات داد. در سال 1863، به درخواست امپراتور فرانسه، ناپلئون سوم، پاستور آلودگی شراب را مطالعه کرد و نشان داد که این آلودگی توسط میکروب ها ایجاد می شود. پاستور برای جلوگیری از آلودگی از یک روش ساده استفاده کرد: او شراب را در دمای 50 تا 60 درجه سانتیگراد (120 تا 140 درجه فارنهایت) گرم کرد، فرآیندی که امروزه به عنوان پاستوریزه شناخته می شود. امروزه پاستوریزه کردن به ندرت برای شراب هایی که از پیری سود می برند استفاده می شود، زیرا ارگانیسم هایی را که در روند پیری نقش دارند را از بین می برد، اما برای بسیاری از غذاها و نوشیدنی ها، به ویژه شیر استفاده می شود.
پس از موفقیت پاستور در شراب، او مطالعات خود را روی آبجو متمرکز کرد. با توسعه تکنیک های عملی برای کنترل تخمیر آبجو، او توانست یک روش منطقی برای صنعت آبجو ارائه کند. او همچنین روشی برای تولید آبجو ابداع کرد که از خراب شدن محصول در طول دوره های طولانی حمل و نقل در کشتی ها جلوگیری می کرد.
نسل خود به خود
تخمیر و پوسیدگی اغلب به عنوان پدیده های خود به خودی تلقی می شدند، تصوری که از این باور باستانی ناشی می شد که زندگی می تواند خود به خود ایجاد کند. در طول قرن هجدهم، این بحث توسط جان توربرویل نیدهام، طبیعت‌شناس انگلیسی و الهی کاتولیک رومی و ژرژ لوئیس لکلرک، طبیعت‌شناس فرانسوی، کنت دو بوفون، دنبال شد. در حالی که هر دو از ایده تولید خودبه‌خودی حمایت می‌کردند، لازارو اسپالانزانی، راهب‌دان ایتالیایی و فیزیولوژیست معتقد بود که زندگی هرگز نمی‌تواند خود به خود از ماده مرده ایجاد شود. در سال 1859، سالی که چارلز داروین طبیعت‌شناس انگلیسی کتاب «درباره منشأ گونه‌ها» را منتشر کرد، پاستور تصمیم گرفت این اختلاف را حل و فصل کند. او متقاعد شده بود که تا زمانی که اعتقاد به تولید خودبه‌خودی وجود داشته باشد، نمی‌توان نظریه میکروب‌اش را به‌طور محکم اثبات کرد. پاستور با استفاده از یک روش آزمایشی ساده به مشکل حمله کرد. او نشان داد که آب گوشت گاو را می توان با جوشاندن آن در یک فلاسک «گردن قو» استریل کرد، که دارای یک گردن خمیده بلند است که ذرات گرد و غبار و سایر آلاینده ها را قبل از رسیدن به بدنه فلاسک به دام می اندازد. با این حال، اگر آبگوشت جوشانده شود و پس از جوشیدن، گردن فلاسک جدا شود، آبگوشت که دوباره در معرض هوا قرار می گیرد، در نهایت کدر می شود که نشان دهنده آلودگی میکروبی است. این آزمایشات ثابت کرد که هیچ تولید خود به خودی وجود ندارد، زیرا آبگوشت آب پز، اگر هرگز در معرض هوا قرار نگیرد، استریل می ماند. این نه تنها مشکل فلسفی منشأ حیات در آن زمان را حل کرد، بلکه علم جدید باکتری شناسی را که بر تکنیک های اثبات شده عقیم سازی و دستکاری آسپتیک تکیه داشت، روی زمین محکمی قرار داد.
در سال 1862 پاستور به عضویت آکادمی علوم انتخاب شد و سال بعد به عنوان استاد زمین شناسی، فیزیک و شیمی در مدرسه هنرهای زیبا (مدرسه هنرهای زیبا) منصوب شد. اندکی پس از آن، پاستور توجه خود را به بحران کرم ابریشم فرانسه معطوف کرد. در اواسط قرن نوزدهم، یک بیماری مرموز به مهد کودک های کرم ابریشم فرانسوی حمله کرده بود. تخم کرم ابریشم دیگر نمی‌توان در فرانسه تولید کرد و نمی‌توان آن را از کشورهای دیگر وارد کرد، زیرا این بیماری در سراسر اروپا گسترش یافته بود و به منطقه قفقاز اوراسیا و همچنین چین و ژاپن حمله کرده بود. تا سال 1865 صنعت کرم ابریشم تقریباً به طور کامل در فرانسه و تا حدی در بقیه اروپای غربی نابود شد. پاستور تقریباً چیزی در مورد کرم ابریشم نمی‌دانست، اما به درخواست مربی سابقش دوما، پاستور این مشکل را پذیرفت و از فرصت استفاده کرد تا درباره بیماری‌های عفونی بیشتر بیاموزد. او خیلی زود به یک پرورش دهنده متخصص کرم ابریشم تبدیل شد و ارگانیسم هایی را که باعث بیماری کرم ابریشم می شدند را شناسایی کرد. پس از پنج سال تحقیق، او موفق شد صنعت ابریشم را از طریق روشی نجات دهد که امکان حفظ تخم‌های کرم ابریشم سالم و جلوگیری از آلودگی آنها توسط ارگانیسم‌های بیماری‌زا را فراهم کرد. در عرض چند سال، این روش در سراسر اروپا به رسمیت شناخته شد. امروزه نیز در کشورهای تولید کننده ابریشم استفاده می شود.
در سال 1867 پاستور از وظایف اداری خود در École Normale Supérieure استعفا داد و به عنوان استاد شیمی در دانشگاه سوربن در پاریس منصوب شد. اگرچه او در سال 1868 تا حدی فلج شد (همی پلژی چپ)، اما به تحقیقات خود ادامه داد. برای پاستور، مطالعه کرم‌های ابریشم شروعی برای مشکل بیماری‌های عفونی بود و در آن زمان بود که او برای اولین بار از پیچیدگی‌های فرآیندهای عفونی آگاه شد. از آنجایی که او به ثبات و دقت روش های آزمایشگاهی عادت داشت، از تغییرپذیری زندگی حیوانات متحیر شده بود، که از طریق مشاهدات خود متوجه شده بود که کرم های ابریشم در واکنش به بیماری بسته به عوامل فیزیولوژیکی و محیطی متفاوت هستند. پاستور با بررسی این مشکلات، شیوه های خاصی از اپیدمیولوژی را توسعه داد که چند سال بعد، زمانی که با بیماری های حیوانی و انسانی سروکار داشت، به خوبی به او خدمت کرد.
ساخت واکسن لوئی پاستور
در اوایل دهه 1870 پاستور قبلاً شهرت و احترام قابل توجهی در فرانسه پیدا کرده بود و در سال 1873 به عنوان عضو وابسته آکادمی پزشکی انتخاب شد. با این وجود، سازمان پزشکی تمایلی به پذیرش نظریه میکروب بیماری او نداشت، عمدتاً به این دلیل که از یک شیمیدان سرچشمه می گرفت. با این حال، در طول دهه بعد، پاستور اصل کلی واکسیناسیون را توسعه داد و به پایه و اساس ایمونولوژی کمک کرد.
اولین کشف مهم پاستور در مطالعه واکسیناسیون در سال 1879 انجام شد و مربوط به بیماری به نام وبا مرغ بود. (امروزه باکتری‌هایی که باعث بیماری می‌شوند در جنس پاستورلا طبقه‌بندی می‌شوند.) پاستور گفت: “شانس فقط به نفع ذهن آماده است” و این مشاهده تصادفی بود که از طریق آن کشف کرد که کشت‌های وبا مرغ بیماری‌زایی خود را از دست داده و “تضعیف” باقی می‌مانند. ویژگی های بیماری زا در طول چندین نسل او جوجه ها را با فرم ضعیف شده تلقیح کرد و نشان داد که جوجه ها به سویه کاملاً بدخیم مقاوم هستند. از آن پس پاستور تمام کارهای تجربی خود را به سمت مشکل ایمن سازی هدایت کرد و این اصل را در بسیاری از بیماری های دیگر به کار برد.
پاستور در سال 1879 تحقیق در مورد سیاه زخم را آغاز کرد. در آن زمان اپیدمی سیاه زخم در فرانسه و برخی دیگر از نقاط اروپا تعداد زیادی گوسفند را کشته بود و این بیماری به انسان ها نیز حمله می کرد. رابرت کخ، پزشک آلمانی، جداسازی باسیل سیاه زخم را اعلام کرد که پاستور آن را تایید کرد. کخ و پاستور به طور مستقل شواهد تجربی قطعی ارائه کردند مبنی بر اینکه باسیل سیاه زخم واقعاً مسئول عفونت است. این به طور محکم نظریه میکروب بیماری را ایجاد کرد، که سپس به عنوان مفهوم اساسی زیربنای میکروبیولوژی پزشکی ظاهر شد.
پاستور می خواست اصل واکسیناسیون را در مورد سیاه زخم اعمال کند. او پس از تعیین شرایطی که منجر به از دست دادن حدت ارگانیسم شد، کشت های ضعیف شده باسیل را تهیه کرد. در بهار 1881، او حمایت مالی، عمدتاً از کشاورزان، برای انجام یک آزمایش عمومی در مقیاس بزرگ برای ایمن سازی سیاه زخم دریافت کرد. این آزمایش در Pouilly-le-Fort واقع در حومه جنوبی پاریس انجام شد. پاستور 70 حیوان مزرعه را ایمن کرد و این آزمایش با موفقیت کامل انجام شد. روش واکسیناسیون شامل دو تلقیح در فواصل 12 روزه با واکسن هایی با قدرت های مختلف بود. یک واکسن، از یک کشت کم حدت، به نیمی از گوسفندها داده شد و پس از آن واکسن دوم از یک کشت بدخیم تر از اولی انجام شد. دو هفته پس از این تلقیح اولیه، هر دو گوسفند واکسینه شده و گوسفند شاهد با یک سویه خطرناک سیاه زخم تلقیح شدند. در عرض چند روز همه گوسفندان شاهد مردند، در حالی که همه حیوانات واکسینه شده زنده ماندند. این امر بسیاری از مردم را متقاعد کرد که کار پاستور واقعا معتبر است.
پس از موفقیت آزمایش واکسیناسیون سیاه زخم، پاستور بر ریشه های میکروبی بیماری تمرکز کرد. تحقیقات او در مورد حیوانات آلوده به میکروب های بیماری زا و مطالعات او در مورد مکانیسم های میکروبی که باعث اثرات مضر فیزیولوژیکی در حیوانات می شود، او را در زمینه آسیب شناسی عفونی پیشگام ساخت. اغلب گفته می شود که جراح انگلیسی ادوارد جنر واکسیناسیون را کشف کرد و پاستور واکسن ها را اختراع کرد. در واقع، تقریباً 90 سال پس از اینکه جنر ایمن سازی را علیه آبله آغاز کرد، پاستور واکسن دیگری را تولید کرد – اولین واکسن علیه هاری. او تصمیم گرفته بود در سال 1882، سال پذیرشش در آکادمی فرانسه، به مشکل هاری حمله کند. هاری یک بیماری مخوف و هولناک بود که به دلیل منشأ اسرارآمیز و ترسی که ایجاد می کرد، برای قرن ها تخیل عمومی را مجذوب خود کرده بود. فتح آن آخرین تلاش پاستور خواهد بود.
پاستور مشکوک بود که عامل ایجاد هاری یک میکروب است (این عامل بعداً کشف شد که یک ویروس است، یک موجود غیر زنده). آنقدر کوچک بود که زیر میکروسکوپ پاستور دیده نمی شد، بنابراین آزمایش با این بیماری مستلزم توسعه روش های کاملاً جدیدی بود. پاستور آزمایش‌های خود را با استفاده از خرگوش انتخاب کرد و عامل عفونی را از حیوانی به حیوان دیگر با تلقیح‌های داخل مغزی منتقل کرد تا زمانی که یک آماده‌سازی پایدار به دست آورد. به منظور تضعیف عامل نامرئی، او طناب نخاعی حیوانات آلوده را خشک کرد تا زمانی که این دارو تقریباً بدون بیماری شد. او بعداً متوجه شد که به جای ایجاد یک شکل ضعیف شده از عامل، درمان او در واقع آن را خنثی کرده است. (پاستور اثر خنثی کننده را به عنوان یک اثر کشنده بر عامل درک می کرد، زیرا گمان می برد که عامل یک موجود زنده است.) بنابراین، به طور ناآگاهانه، به جای میکروارگانیسم های زنده ضعیف شده، یک عامل خنثی شده تولید کرده بود و راه را برای این موجودات زنده باز کرد. توسعه دسته دوم واکسن ها که به عنوان واکسن های غیرفعال شناخته می شوند.
پاستور در 6 ژوئیه 1885، جوزف مایستر، پسر نه ساله ای را که توسط سگی هار گاز گرفته شده بود، واکسینه کرد. این واکسن به قدری موفق بود که بلافاصله برای پاستور شکوه و شهرت به ارمغان آورد. متعاقباً صدها قربانی گاز گرفتگی دیگر در سراسر جهان با واکسن پاستور نجات یافتند و دوران پزشکی پیشگیرانه آغاز شده بود. یک کمپین بین المللی جمع آوری کمک مالی برای ساخت انستیتو پاستور در پاریس راه اندازی شد که افتتاحیه آن در 14 نوامبر 1888 انجام شد.
مفاهیم کار پاستور
مفاهیم نظری و اهمیت عملی کار پاستور بسیار زیاد بود. پاستور یک بار گفت: «هیچ چیزهایی به نام علم ناب و کاربردی وجود ندارد. فقط علم و کاربرد علم وجود دارد.» بنابراین، هنگامی که او مبنای نظری یک فرآیند معین را ایجاد کرد، راه هایی را برای توسعه بیشتر کاربردهای صنعتی بررسی کرد. (در نتیجه او تعدادی اختراع ثبت کرد.)
با این حال، پاستور زمان کافی برای بررسی تمام جنبه های عملی نظریه های متعدد خود را نداشت. یکی از مهم‌ترین پیامدهای نظری تحقیقات بعدی او، که از روش تضعیف واکسن‌ها پدیدار شد، این مفهوم است که حدت یک ویژگی ثابت نیست، بلکه یک ویژگی متغیر است – خاصیتی که می‌تواند از بین برود و بعداً بازیابی شود.
پاستور اولین کسی بود که تنوع در حدت را تشخیص داد. امروزه این مفهوم برای مطالعه بیماری های عفونی، به ویژه با توجه به درک ظهور بیماری هایی مانند آنسفالوپاتی اسفنجی شکل گاوی (BSE)، سندرم حاد تنفسی شدید (SARS)، و سندرم نقص ایمنی اکتسابی (ایدز) مرتبط باقی مانده است.
پس از هفتادمین سالگرد تولد پاستور، که با جشن بزرگ اما رسمی در سوربن که با حضور چندین دانشمند برجسته، از جمله جراح بریتانیایی جوزف لیستر برگزار شد، تایید شد، سلامت پاستور همچنان رو به وخامت گذاشت. فلج او بدتر شد و در 28 سپتامبر 1895 درگذشت. او در کلیسای جامع نوتردام پاریس به خاک سپرده شد، اما بقایای او در سال 1896 به سردابی نئو-بیزانسی در انستیتو پاستور منتقل شد.
دانشگاه استراسبورگ
در طول دوران حرفه ای پاستور، او مشکلات زیادی را لمس کرد، اما توصیف ساده دستاوردهای او عدالت و شدت زندگی او را برآورده نمی کند. او هرگز شکست را نپذیرفت و همیشه سعی می‌کرد شکاکان را متقاعد کند، اگرچه بی‌شکیبایی و عدم تحمل او زمانی که معتقد بود حقیقت با اوست بدنام بود. او در طول زندگی خود یک ناظر بسیار مؤثر بود و مشاهدات مرتبط را به راحتی در طرح های مفهومی ادغام می کرد.