Different Faces of the Famous Discoverer in Memory of Louis Pasteur on the 200,Anniversary of his Birthday

Nazywany „ojcem mikrobiologii” i „dobroczyńcą ludzkości”, Ludwik Pasteur (1822–1895) należy bez wątpienia do najwybitniejszych umysłów nauki i jest jedną z najważniejszych postaci w historii Francji. Jego odkrycia legły u podstaw współczesnej stereochemii i medycyny. W ramach tej ostatniej dały początek nowym dziedzinom, takim jak mikrobiologia i immunologia, a także przyspieszyły rozwój innych dyscyplin – chirurgii oraz medycyny wewnętrznej, z których wyodrębniły się choroby zakaźne. Swoiste kalendarium badań, którym poświęcił swoje życie francuski uczony można zobaczyć w jego mauzoleum, które mieści się w Instytucie Pasteura w Paryżu:

1848 – Dyssymétrie moléculaire (asymetria cząsteczkowa);

Co ciekawe, na temat zarówno samego uczonego, jak i jego osiągnieć, istnieją różne, czasem sprzeczne, a nawet zaskakujące, informacje. Cavillon i Legout mierzący się w swojej pracy z legendą i prawdą o dokonaniach Pasteura, cytują francuskiego lekarza immunologa Patrice’a Debré, autora uważanej za bardzo wyważoną biografii Pasteura. Debré przedstawia obraz człowieka posiadającego wiele negatywnych cech, takich jak arogancja, wyniosłość, chciwość, a nawet bezwzględność wobec swoich oponentów. We wspomnianej biografii pojawia się też chyba najpoważniejszy zarzut, jaki można postawić badaczowi: „czasami sprawia wrażenie, że po prostu sprawdza wyniki opisane przez innych, a następnie czyni je własnymi” [2].

Ryc. 1

Zatem jaki był naprawdę Ludwik Pasteur? Jakich odkryć rzeczywiście jest autorem? Szukaniem ostatecznej odpowiedzi na te pytania zajmują się jego biografowie i historycy nauki. Jest to o tyle skomplikowane, że Pasteur działał na różnych polach podejmując wyzwania z różnych dziedzin. Niniejszy artykuł ma na celu przywołanie, tylko po krótce, najważniejszych dokonań francuskiego uczonego, których waga i znaczenie w pełni bronią jego miana „dobroczyńcy ludzkości”, bez względu na formułowane z różnych stron zarzuty i okoliczności „obciążające”.

Wiele źródeł podaje, że Pasteur był przeciętnym uczniem i nic nie wskazywało na jego zainteresowanie przedmiotami ścisłymi. Odznaczał się jednak zdolnościami plastycznymi i miał na swoim koncie kilka udanych prac, które nawet współcześni krytycy sztuki oceniają, jako zdradzające talent [4].

Po raz pierwszy jego zdolności naukowe dały znać o sobie w momencie, kiedy postanowił zweryfikować twierdzenie niemieckiego chemika Eilharda Mitscherlicha o tym, że istnieją dwie formy kwasu winowego o identycznych właściwościach fizykochemicznych, ale jedna skręca światło spolaryzowane w prawo, a druga jest optycznie nieaktywna. Dla Francuza był to impuls do wykonania szeregu doświadczeń, za pomocą których chciał udowodnić, że musi istnieć jakaś różnica chemiczna tłumacząca to zjawisko. Dzięki swemu uporowi i dociekliwości, pracując za pomocą mikroskopu oraz zwykłej pęsety, udało mu się rozdzielić formę optycznie nieczynną na dwa rodzaje kryształów skręcających światło – enancjomery prawoskrętny i lewoskrętny. Równomolowa mieszanina obu form – racemat rzeczywiście dawała efekt znoszenia zjawiska polaryzacji [1]. Doświadczalny dowód na istnienie dwóch różnych form kwasu winowego oraz odkrycie jego lewoskrętnego izomeru przyniosło Pasteurowi rozgłos i popchnęło go do dalszych badań. Kilka lat później, analizując wzrost grzybów w racemacie kwasu winowego i odkrywając, że związek ten stawał się optycznie aktywny (bo ubywało przyswajanej przez drożdże formy prawoskrętnej), sformułował teorię mówiącą o tym, że tylko żywe organizmy mogą wytwarzać optycznie aktywne związki asymetryczne [1].

Wyniki studiów nad chemią winianu skłoniły go do badań procesu fermentacji. W połowie XIX w. powszechnie uważano, że istnieją substancje chemiczne, które są katalizatorami przemiany jednych związków w inne. I tak, główną rolę w powstawaniu alkoholu z cukru przypisywano mistycznej sile życiowej (łac. vis vitalis) zawartej w komórkach drożdży. Gorącym zwolennikiem teorii witalistycznej był niemiecki chemik Justus von Liebig [1, 4]. Pasteur, głównie dzięki długotrwałym i żmudnym obserwacjom mikroskopowym osadu z kadzi „zepsutego” piwa, potwierdził to, co podejrzewali już wcześniej inni badacze, tacy jak Theodor Schwann i Friedrich Kützing, a zrozumiał na kilka lat przed Pasteurem Antoine Béchamp: fermentację piwną (alkoholową) powodują okrągłe drobiny („kuleczki”), czyli mikroorganizmy (drożdże). Obserwowane również w brzeczce piwnej, inne mikroskopijne organizmy w kształcie podłużnych pałeczek (bakterie) Pasteur powiązał z niekorzystną dla produkcji piwa fermentacją mlekową [1, 2]. Z kolei badając fermentację masłową Pasteur dowiódł „życia bez tlenu”, a więc istnienia mikroorganizmów ściśle beztlenowych. Na podstawie swoich badań, spopularyzował proponowaną już wcześniej przez winiarza Alfreda de Vergnette de Lamotte’a, metodę zabezpieczenia napojów alkoholowych przed „psuciem się”, czyli zanieczyszczeniem niepożądanymi drobnoustrojami, poprzez odpowiednio dobraną obróbkę termiczną [2]. Później zaczęto określać ją mianem „pasteryzacji”, mimo, że istota tej metody nie była dziełem francuskiego uczonego. Pasteur znalazł dla niej naukowe potwierdzenie, zdołał przekonać świat o jej skuteczności i zachęcić do jej powszechnego stosowania. Badając rolę fermentujących drobnoustrojów Pasteur powoli stawał się mikrobiologiem.

Dzięki konsekwentnej i wytrwałej pracy, a także zdolności odpierania ataków sceptyków i naukowych przeciwników, Pasteur doprowadził do obalenia panującej od stuleci teorii samorództwa, zgodnie z którą życie ma swoje źródło w materii nieożywionej. Mimo, że już wcześniej co najmniej kilkoro uczonych, w tym wspomniany T. Schwann, Lazzaro Spallanzani, czy Franz Schulze, podważało ten pogląd, wskazując na powietrze jako źródło drobnoustrojów [2], dopiero Pasteur przeprowadził najbardziej przekonujący dowód na fałszywość teorii abiogenezy. Pomogło tu stałe i cierpliwe doskonalenie warsztatu eksperymentalnego, czego świadectwem są liczne słynne kolby z łabędzimi szyjami, które pozwalały zachować jałowość medium hodowlanego (bulionu) i w ten sposób kontrolować napływ do niego mikroorganizmów z powietrza (kolby te można nadal podziwiać w Muzeum Pasteura w Paryżu). Obalenie dogmatu samorództwa, stanowiącego nie tylko problem biologiczny, ale także religijny i filozoficzny wywołało niemałą wrzawę w środowisku naukowym, a wielu uczonych jeszcze długi czas atakowało Pasteura. Wśród najbardziej nieprzejednanych polemistów byli Hermann Pidoux, Lionel Beal oraz Félix Archimède Pouchet [2, 3]. Odporność na niepowodzenia i krytyczne uwagi, gotowość do debaty na gruncie eksperymentalnym, a nie tylko dialektycznym, pozwoliły Pasteurowi ostatecznie przekonać świat nauki do swoich racji.

Wyniki badań nad fermentacją oraz obalenie doktryny o samorództwie stały się dla francuskiego uczonego impulsem do podjęcia badań nad etiologią chorób zwierząt i człowieka. Pierwszy ważny problem, z jakim Pasteur miał się zmierzyć stanowiła tajemnicza choroba jedwabników znana pod nazwą pebryny (pieprzycy, plamicy). Sam badacz nie ustalił przyczyny choroby (etiologię pasożytniczą sugerował Antoine Béchamp, co potwierdzili potem inni, m.in. Édouard-Gérard Balbiani, czy Désiré Gernez), ale wykazał, że ma ona charakter zakaźny. Co więcej, opracował skuteczną metodę zapobiegania jej rozprzestrzenianiu poprzez kontrolę składanych przez dorosłe owady jaj [2]. Okazało się przy tym, że przyczyną utraty jedwabników była w tamtym czasie również nieco inna choroba – flacherie (flaccidness), za której przyczynę uważa się obecnie wirusa z towarzyszącym bakteryjnym nadkażeniem owadzich jelit. Pasteur, który początkowo utożsamiał chorobę z pebryną i tu wprowadził kilka zasad profilaktyki, m.in. kwarantannę podejrzanych osobników [1].

Kolejnym wyzwaniem dla Pasteura była cholera drobiu. Z sukcesem wyhodował czynnik etiologiczny choroby i zaobserwował zjawisko „starzenia się” bakterii i słabnięcia jej zjadliwości, co wykorzystał w opracowaniu szczepionek [1]. To na jego cześć bakterię nazwano Pasteurella multocida, choć należy pamiętać, że jako pierwsi opisali ją dwaj Włosi – Sebastiano Rivolta i Edoardo Perroncito, a we Francji po raz pierwszy wyizolował ją Jean-Joseph Toussaint [2].

W latach 70. XIX w. Pasteur podjął badania nad wąglikiem u zwierząt gospodarskich (gł. owiec i bydła). Potwierdził ustalenia poprzedników, w tym przede wszystkim Roberta Kocha, wywodzące źródło choroby od sporujących bakterii, nazwanych później Bacillus anthracis. Nie obyło się przy tym bez, gwałtownej miejscami, dyskusji między Pasteurem a Kochem o palmę pierwszeństwa w odkryciu zarazka wąglika. Ostatecznie przypadła ona Niemcowi, a główną zasługą Pasteura było opracowanie skutecznej szczepionki przeciwko wąglikowi [1, 4].

Przedmiotem zainteresowania Pasteura były również infekcyjne choroby u ludzi, w tym gorączka połogowa, której zwalczanie, jeszcze bez wiedzy mikrobiologicznej, rozpoczął w Wiedniu wiele lat wcześniej Ignacy Semmelweis. Dzięki pracom dwóch lekarzy z Alzacji – Victora Feltza i Léona Coze’a, Pasteur dowiedział się, że przyczyną choroby są bakterie, nazwane potem przez Theodora Billrotha Coccobacteria septica (ob. Streptococcus pyogenes) [2]. Pasteur badał także przyczyny i możliwości zapobiegania cholerze i dżumie, wysyłając na tereny objęte epidemią, swoich współpracowników, ale to im oraz innym badaczom zawdzięcza się główne odkrycia dotyczące tych chorób.

Odkrycia Pasteura są wynikiem jego wyjątkowej dociekliwości, pracowitości i systematyczności. Są też efektem otwartości i krytycznej oceny dokonań innych, niekiedy bez należytej skrupulatności w uznaniu ich wkładu, jak choćby w wypadku prac Béchampa wokół chorób jedwabników, czy Toussainta, autora pierwszej metody atenuacji pałeczki wąglika. Rzadko wspomina się też Charlesa Chamberlanda, asystenta Pasteura, który skonstruował pierwszy parowy sterylizator ciśnieniowy, a także opracował filtr mikrobiologiczny do jałowienia roztworów (tzw. filtr Chamberlanda lub Pasteura-Chamblerlanda).

Podobnie jak Pasteur korzystał z osiągnięć swoich poprzedników i współpracowników, także jego prace inspirowały i stymulowały do działań innych. Wystarczy wspomnieć choćby Josepha Listera, który zapoznawszy się z badaniami Pasteura, ukazującymi rolę mikroorganizmów w powstawaniu zakażeń, wprowadził do praktyki klinicznej zasady antyspetyki [2, 3].

Najbardziej znaczące dla medycyny są prace Pasteura nad odpornością w chorobach zakaźnych i opracowanie pierwszych szczepionek skonstruowanych na bazie atenuowanych drobnoustrojów

Jedyna znana wcześniej szczepionka przeciwko ospie, opracowana przez Edwarda Jennera, zawierała limfę z pęcherzy ospy krowiej (variola vaccinia).

Doświadczenia wyniesione z pracy nad cholerą drobiu, Pasteur wykorzystał w badaniach nad wąglikiem. Opracowana przez Pasteura szczepionka przeciwko tej chorobie, której testowanie odbiło się szerokim echem, bo zostało zorganizowane jako swoisty rodzaj publicznego pokazu w podparyskiej miejscowości Pouilly-le-Fort, miała swoją dramatyczną historię. W myśl zasady, jaką forsował Pasteur, bakterie wąglika miały być atenuowane za pomocą powietrza. Niestety, ten sposób okazał się niewystarczający i współpracownicy badacza (Émile Roux i Ch. Chamberland) musieli szybko, w ostatniej chwili przed pokazem, zaproponować nową, skuteczną metodę atenuacji. Użyli w tym celu dwuchromianu potasu, wzorując się na metodzie opracowanej wcześniej przez weterynarza Jean’a-Joseph’a Toussainta [1, 2]. Ostatecznie pokaz był wielkim sukcesem Pasteura, bo dzięki spektakularnej, choć dość ryzykownej akcji z nie do końca pewną szczepionką, Francuz zyskał wielkie uznanie nie tylko w kraju, ale też za granicą.

Jednak największy triumf przyniosła Pasteurowi szczepionka przeciwko wściekliźnie. To wtedy zaczęto o nim mówić jako „dobroczyńcy ludzkości”. Do tej pory ta, jak dziś już wiemy, wirusowa choroba jest uznawana za najbardziej śmiertelną chorobę zakaźną. Pojawienie się szczepionki, która mogła zapobiec rozwojowi choroby u osób pogryzionych, czasem bardzo dotkliwie, przez wściekłe zwierzęta było rzeczywiście wydarzeniem na skalę światową. Dzięki Pierre’owi Victorowi Galtierowi, profesorowi weterynarii z Lyonu, wiadomo już było, że choroba może być przeniesiona na królika ze śliną zakażonego psa. Natomiast Pierre-Henri Duboué, lekarz i członek Akademii Medycznej w Paryżu, odkrył, że przemieszczanie się wirusa wścieklizny do ośrodkowego układu nerwowego odbywa się drogą nerwów obwodowych, a nie z krwią [2]. Pasteur wykorzystał te informacje aby po pierwsze skrócić czas inkubacji choroby z kilku tygodni do kilku dni, po drugie aby uzyskać osłabiony patogen nadający się do podania jako szczepionka. Postanowił więc wraz ze swoimi współpracownikami, a przede wszystkim lekarzem E. Roux (to on był pomysłodawcą opisywanej procedury), wprowadzać bezpośrednio do mózgu królików ekstrakt mózgu padniętych na wściekliznę zwierząt. Szybko uzyskiwał wysoko wirulentny szczep patogenu (tzw. virus fixé). Jego atenuację uzyskiwał susząc, przez różną długość czasu, zakażony, króliczy rdzeń kręgowy w strumieniu powietrza. Podawanie zdrowym zwierzętom, sukcesywnie przez 14 dni, ekstraktu rdzeniowego o rosnącym potencjale zakaźnym (co odpowiadało coraz krótszej ekspozycji materiału zakaźnego na suche powietrze) sprawiało, że 15. dnia zwierzęta stawały się odporne na szczep virus fixé [1, 3]

Patogen wywołujący wściekliznę nazywano wirusem (virus, łac. jad, trucizna), bo w tamtym czasie często określano tak bakterie chorobotwórcze.

Kontrowersyjne są okoliczności podania pierwszej dawki szczepionki człowiekowi. Z punktu widzenia współczesnych zasad bioetycznych było to całkowicie niedopuszczalne. Preparat nie był jeszcze dopracowany, a stopień atenuacji patogenu, a więc bezpieczeństwo szczepionki były niepewne. Dodatkowo istnieją wątpliwości, czy dziewięcioletni chłopiec, Joseph Meister, który miał być poddany zabiegowi na rozpaczliwą prośbę matki, został rzeczywiście pogryziony przez wściekłego psa [2]. Sytuacja była na tyle skomplikowana, że najwierniejszy współpracownik Pasteura – E. Roux odmówił podania zastrzyku pacjentowi. Ostatecznie szczepienie przeprowadził Joseph Grancher ze szpitala dziecięcego w Paryżu, który konsultował wcześniej chłopca [1]. Cała operacja zakończyła się sukcesem, a Ludwik Pasteur dla współczesnych sobie stał się rzeczywiście „wybawcą” ludzkości. Mimo, że nie zdołano uniknąć niepowodzeń i szczepionka potrafiła być zawodna, ostatecznie pasteurowska metoda szczepienia przeciwko wściekliźnie zyskała powszechną akceptację, a samemu Pasteurowi przyniosła nieśmiertelną sławę. Ciekawe, że już w 1886 r., szczepionka przeciwko wściekliźnie dotarła na ziemie polskie. Stało się to za sprawą Odona Bujwida, ucznia Pasteura i prekursora polskiej mikrobiologii, który powołał w Warszawie, drugą po Instytucie paryskim, stację szczepień przeciwko wściekliźnie na świecie [3].

Mimo coraz śmielej pojawiających się krytycznych opinii o zachowaniu i charakterze Pasteura, jego niełatwym, apodyktycznym usposobieniu, skłonności do megalomanii, umiłowaniu świateł jupiterów i wydawałoby się lekceważącym stosunku do osób, które jeszcze przed nim obserwowały zjawiska, stanowiące podstawę jego dalszych przedsięwzięć, to bez wątpienia był on człowiekiem wyjątkowym. Obdarzony niezwykłą ciekawością i intuicją badawczą, wyposażony w umysł nieprzeciętnie wnikliwy i analityczny, a przy tym cechujący się tytaniczną pracowitością, niesłabnącym uporem i odwagą, graniczącą z brawurą reprezentował typ naukowca „przygotowanego” na sukces. Bo jak sam mówił – przypadek sprzyja umysłom przygotowanym. A fakt otaczania się współpracownikami posiadającymi różne umiejętności i specjalizacje (wśród nich byli chemicy, fizycy, lekarze oraz weterynarze) świadczy o tym, że pokora jednak nie była mu obca.

Wśród wielu aforyzmów przypisywanych Pasteurowi jest także zdanie C’est les microbes qui auront le dernier mot (To mikroorganizmy będą miały ostatnie słowo). Jak bardzo profetycznie te słowa brzmią dzisiaj, w dobie coraz szybciej pojawiających się nowych chorób zakaźnych, w tym pandemii COVID-19.

Wspomniane słowa są mottem tegorocznej międzynarodowej konferencji naukowej poświęconej jubileuszowi 200-lecia urodzin Ludwika Pasteura. Konferencja pt. „The last word belongs to microbes” organizowana jest w dniach 29–30 listopada br. w Warszawie.