上周,中国抗击新冠肺炎疫情迎来了一个重大利好消息——国务院联防联控机制31日发布,国药集团中国生物的新冠病毒灭活疫苗已获国家药监局批准附条件上市,保护效力达到世界卫生组织及国家药监局相关标准要求,未来将为全民免费提供。
今天,我们就来聊聊疫苗的历史。
01
人类在应对传染性疾病的防控和救治中,疫苗的研制和使用是其中一项重要的措施。说到疫苗的发现和使用,我们自然会想到世界上第一支疫苗的诞生。
年,英国医生琴纳将正在出牛痘的挤乳女工手上牛痘痂里的脓液,接种到一个健康男孩身上,孩子患了牛痘,但很快就恢复。随后再给男孩接种天花痘,男孩却没有出现天花病症。由此发明了预防天花病的接种疫苗法。琴纳也因此被后人誉为免疫学之父。
不过,人类有意识地培养制造成功免疫疫苗,并且广泛应用于多种疾病的预防,那是从法国著名的微生物学家路易斯·巴斯德开始的。
年,巴斯德出生于法国东部裘拉省的洛尔镇。他的父亲曾经是拿破仑骑兵队的*人,退伍后当了一名制革工人。
巴斯德小时候读书成绩并不好,就像爱迪生一样被老师认为是班上难以有出息的学生。但是他却表现出一种与众不同的好奇心,对于每个问题都喜欢寻根究底。
到了中学,巴斯德对化学、物理和艺术都产生了深厚的兴趣。他依然爱提问,以至于有的老师都被问得不耐烦了。可是巴斯德在执着的探索学习中,渐渐变成一名优秀的学生。
年中学毕业后,他留在学校一边当助教,一边准备考大学。3年后,巴斯德考取了著名的巴黎高等师范学院,攻读化学和物理的教学法。
巴斯德对于科学的探究具有坚韧的毅力,学习非常勤奋刻苦,喜欢整天埋头在实验室里验证所学到的知识。因此被同学称为“实验室的蛀虫”。可是巴斯德认为“没有实验室,自然科学就会枯萎。”
02
年,23岁的巴斯德从大学毕业,并且收到一所中学的聘书。但是巴斯德向往的是做一名化学家,希望留在巴黎作科学研究。于是他设法留在高等师范学校,同时寻求在巴黎任教的机会。
功夫不负有心人,巴斯德的努力打动了化学家巴拉尔。巴斯德得以进入巴拉尔的实验室,一面当助手,一面攻读博士学位。巴拉尔的名气很大,是溴元素的发现者,他很注重学生原创力和想象力的培养,给予他们在学习方法和方向上很大的自由。
巴斯德在巴拉尔的实验室里如鱼得水,不放过任何做实验研究的机会。一年后,巴斯德获得理学博士学位,当时他为了多做一些研究,竟然写了两篇论文。
年,巴斯德来到斯特拉斯堡大学任化学教授。在这里他取得了科学道路上的第一项成绩,就是关于酒石酸同质异晶体问题的研究。
葡萄酒在酿造过程中会产生酒石酸和类酒石酸,两种物质的成分相同,但是偏振光在通过酒石酸溶液时会产生右旋光,通过类酒石酸溶液时却不会。就是说,后者不像前者那样具有光学活性。
这个问题让很多科学家都感到费解。巴斯德为了解开这个谜,不辞劳苦地远赴葡萄酒厂实地观察和实验。他终于发现,虽然酒石酸和类酒石酸的盐类结晶都有一个较长的不对称晶面,但是因为类酒石酸盐类结晶的这个不对称长晶面有的长在左边,有的长在右边。
类酒石酸溶液是两种晶体的混合物,它同时具有左旋和右旋的光学特性,互相抵消了。这就是它没有光学活性的原因。而如果将类酒石酸溶液的两种不同晶体分开,再分别溶解,它们的溶液就会在偏振光下分别产生左旋光和右旋光。
不要小看这个发现,这项研究开创了化学史上研究物质光学活动性的新起点。是当时兴起的晶体研究中的一个重要成果。
03
当时,法国酿酒业遇到一个棘手的问题。葡萄酒酿出后常会变酸,根本无法饮用只能倒掉,有的酒商因此而破产。有人请巴斯德去解决这个难题。
巴斯德经过长时间的实验观察,在显微镜下发现变质的酒液中有大量的杆状微生物。他明白这些杆菌正是使葡萄酒变酸的罪魁祸首。消灭这些微生物就能阻止葡萄酒变酸,可是经过简单的高温加热后,葡萄酒也就被煮坏而失去饮用价值。
于是,巴斯德把封闭的酒瓶放在铁丝篮子里,泡在水中尝试使用不同的温度来杀死有害的乳酸杆菌,而又不会破坏葡萄酒本身的品质。进行反复的试验后,他终于找到一个最佳的处理方案:就是把酒放在摄氏五六十度的环境里,加热半小时。他的发明挽救了法国酿酒业。
通过控制温度来消灭不同的微生物,利用较低的温度既可杀死有害细菌,又能保持物品中营养物质风味不变的消毒法--巴氏灭菌法就此诞生,并且使用至今。此后,巴斯德又通过大量试验,用巴氏灭菌法解决了牛奶发酵变质的问题。
如今人们使用巴氏灭菌法,发现在摄氏七八十度下,极短时间内恒温加热处理鲜牛奶的效果最好。经过这种方法灭菌的就是的巴氏奶,它既杀死了引起人类疾病的微生物,又保存了绝大部分的营养和口感。巴氏奶广受消费者欢迎,巴斯德功不可没。
04
19世纪中叶,人们对于生命起源的认识仍然是含混不清的。宗教的神创论自不待说,古老的自然发生说也还在大行其道,人们认为生命是由无生命的物质中自发产生的,生物从某自然环境中自然衍变。
巴斯德进行了很多试验,向这种传统迷信观念发起挑战。为了证明菌类是从空气中的胚种发育而来,巴斯德带着一个科学考察队来到阿尔卑斯山,用驴子驮着许多装着有机物的封闭玻璃瓶往山上攀爬。
在半山腰打开20个瓶子,其中5瓶发生了腐败,而在山顶相对纯净空气中打开的20瓶,只有1瓶发生腐败。说明是空气中含有微生物孢子的尘埃,使得有机物受到污染并发生腐败。证明微生物不是自然发生的。
年法国科学院举行了一次辩论会,结果支持了巴斯德的观点,做出“只有生命才能产生出生命”的结论。
第二年,一种奇怪的蚕种疾病席卷欧洲,法国的丝织业面临灭顶之灾。巴斯德作为法国科学院院士﹑著名生物学家接受了控制蚕病这一棘手工作。凭着坚韧的意志,经过艰苦的研究,他终于发现了附着在病蚕和桑叶上的病原微生物,找到了防止蚕种感染的方法。
在此期间,他有三个孩子相继死于伤寒,他都没有停止研究工作。巴斯德在对蚕病的研究中,产生了一个疑问:人类的某些疾病是否也是有毒的微生物或者细菌造成的?
当时的医学很落后,外科手术的死亡率高得惊人,患者常因败血症而死亡。巴斯德认为,病人的伤口暴露在空气中﹑医生手上﹑手术刀和医疗器具上的细菌面前,是伤口化脓感染的原因。
尽管大多数医生不愿相信这个观点,可是当英国医生约瑟夫·李斯特接受巴斯德的意见,将手术中可能接触病人伤口的所有物体进行彻底消毒,杀灭微生物,从而将手术后的死亡率从45%降到15%时,人们信服了。
05
年,巴斯德发表了传染病预防接种法,这是他对人类的一项重大贡献。
早先他在研究鸡霍乱病菌的时候,将病菌培养物的浓缩液注射到鸡的身上,鸡当天就死掉了。后来他将菌液放置一段时间再注射,鸡却没有任何问题。经过反复试验,巴斯德发现病菌放置一段时间后毒性大为降低。
由此制成的低毒性鸡霍乱疫苗,给健康的鸡注射后可以增强鸡的抵抗力,防止传染鸡霍乱。
这个试验的成功,让巴斯德产生了制造抗炭疽疫苗的设想。
当时,法国东部牛羊牲畜炭疽病蔓延。巴斯德采用之前制作鸡霍乱疫苗的方法,在得炭疽病死亡的动物身上,抽出这种细菌,在试管中放置一段时间后,作为疫苗注射到羊的身体,没想到羊很快就窒息而死。巴斯德陷入苦苦思索。
后来他挖开几年前埋葬死羊的地方,发现泥土中还有毒性很强的炭疽菌孢子。于是他尝试用高温减毒来培养炭疽菌疫苗,终于获得成功。在世界上最早研制出炭疽病减毒活性疫苗。
掌握了疫苗的制造方法后,巴斯德开始研究人类疾病的免疫方法。
狂犬病是一种可怕的传染病,人和家畜被狂犬咬伤后都会患上狂犬病。在19世纪,欧洲人治疗被狂犬咬伤的人,会将其弄到铁匠铺,让铁匠用烧红的铁棍烙烫伤口,以为可以烧死细菌。可是往往狂犬病没治好,反而加快了患者的死亡。
巴斯德最初利用狂犬的唾液制作狂犬疫苗,后来历经无数次的动物实验,他推断出狂犬病毒集中于神经系统。于是他在显微镜下观察狂犬的脑髓液,却没有发现病菌。但经过这种脑髓液注射的正常犬很快就得病了。巴斯德意识到狂犬病的传染病原是比病菌还要小的病毒。
巴斯德取出一小段患狂犬病死亡兔子的脊髓,悬挂在一个无菌烧瓶中干燥。14天后把它加水磨成髓液注射进正常犬体内,结果没有发病。随后,他每天用比前一天新鲜的髓液注射,试验犬一直没发病。
直到第14天注入刚死狂犬毒性最强的脑髓液,结果试验犬仍然一切正常。这意味着一种医治狂犬病的疫苗产生了。
年7月,在一位妇女的苦苦哀求下,巴斯德为她被狂犬严重咬伤﹑面临死亡的9岁儿子约瑟夫做了同样的狂犬疫苗接种。结果获得成功,约瑟夫安然无恙地活了下来。巴斯德发明的用动物脑组织培养狂犬病减毒活疫苗,开创了人类防治传染病的新时代。
如今我们知道当动物体接触到不具伤害力的低毒疫苗后,免疫系统便会产生一定的保护物质,当再次接触到这种病原体时,动物体的免疫系统便会依循原有的记忆,制造更多的保护物质来阻止病原的伤害。
现代也已经有了更为先进和安全的疫苗制备方法,比如用细胞培养的狂犬病灭活疫苗。这一切都是在巴斯德一百多年前奠定的基础上发展起来的。
年,巴斯德在巴黎成立了研究所,他一直不停地忘我工作直到6年后病逝。他领导助手和学生们相继制成伤寒﹑霍乱﹑白喉﹑鼠疫等多种疫苗,为人类抵抗传染病的威胁做出了杰出的贡献。
巴斯德是化学家﹑微生物学家,细菌学的创始者之一。他不是医生,却奠定了医学微生物学和免疫学的基础,他被世人称为“进入科学王国的最完美无缺的人”。
年,在法国举行的“最伟大的法国人”评选活动中,巴斯德名列第2位,仅次于戴高乐。美国学者所著《影响人类历史进程的名人排行榜》中,巴斯德名列第12位。
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本文作者:眠眠,旅加华人,
《男人装》杂志专栏作者,
网易新闻·网易号“各有态度”签约作者,
知乎历史科技类达人,豆瓣签约作者
著有新书《人类学+:科学的B面》。
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