Louis Pasteur (1822-1895) Archives Photographiques, Paris

Louis Pasteur sinh ngày 27 tháng 12 năm 1822 tại Dole, Pháp - mất ngày 28 tháng 9 năm 1895, tại Saint-Cloud. Louis Pasteur là một nhà hóa học và vi sinh học người Pháp, là một trong những người sáng lập quan trọng nhất của ngành vi sinh y học.Những đóng góp của Pasteur cho khoa học, công nghệ và y học gần như chưa có tiền lệ.Ông đã đi tiên phong trong nghiên cứu sự bất đối xứng phân tử;phát hiện rằng vi sinh vật gây ra quá trình lên men và bệnh tật;phát minh ra phương pháp tiệt trùng; cứu ngành công nghiệp bia, rượu và tơ lụa ở Pháp và phát triển vắc-xin phòng bệnh than và bệnh dại.

Các vị trí học thuật của Pasteur rất nhiều, và những thành tựu khoa học của ông đã giúp ông đạt huân chương cao nhất của Pháp, Bắc đẩu bội tinh, cũng như được bầu vào Viện Hàn Lâm Khoa học Pháp (Académie des Sciences) và nhiều danh hiệu khác.Ngày nay có khoảng 30 viện nghiên cứu và vô số các bệnh viện, trường học, tòa nhà và đường phố mang tên ông, và tên ông cũng được chọn làm giải thưởng để vinh danh cho các nhà khoa học.

Nền giáo dục sớm

Cha của Pasteur, Jean-Joseph Pasteur, là một thợ thuộc da và là mộtthượng sĩ được trao huân chương Bắc đẩu Bội tinhtrong Chiến tranh thời Napoleon.Điều này có lẽ đã truyền cho Pasteur trẻ lòng yêu nước mạnh mẽ và là yếu tố xác định con người của ông về sau.Louis Pasteur là một học sinh trung bình trong những năm đầu đi học, nhưng ông có năng khiếu vẽ và hội họa. Những bức tranh vẽ bằng phấn màu và chân dung về cha mẹ và bạn bè của ông được thực hiện khi ông 15 tuổi, sau này được lưu trữ tại bảo tàng của Viện Pasteur ở Paris. Sau khi học trường tiểu học ở Arbois, nơi gia đình ông đã chuyển đến, và trường trung học ở Besançon gần đó, ông đã nhận bằng cử nhân nghệ thuật (1840) và bằng cử nhân khoa học (1842) tại Đại học Hoàng gia Besançon.

Sự nghiệp nghiên cứu

Vào năm 1843, Pasteur được nhận vào Trường Sư phạm Paris (École Normale Supérieure), nơi ông đã tham dự các bài giảng của nhà hóa học người Pháp Jean-Baptiste-André Dumas và đã trở thành trợ giảng của Dumas. Pasteur đã nhận được bằng thạc sĩ khoa học trong năm 1845 và sau đó nhận thêm một bằng cấp cao về khoa học vật lý. Vào năm 1847 ông nhận bằng tiến sĩ khoa học. Pasteur đã được bổ nhiệm làm giáo sư vật lý tại trường Dijon Lycée (trường trung học) vào năm 1848 nhưng không lâu sau đó ông đã chấp nhận một vị trí giáo sư hóa học tại Đại học Strasbourg. Vào ngày 29 tháng Năm năm 1849, ông kết hôn với bà Marie Laurent, con gái của hiệu trưởng trường này. Hai người đã có năm người con; tuy nhiên chỉ có hai đứa trẻ sống sót.

Louis Pasteur và quá trình lên men-Nhà hóa học và vi sinh vật học người Pháp Louis Pasteur đã có nhiều đóng góp
quan trọng cho khoa học, bao gồm việc khám phá ra các vi sinh vật trong quá trình lên men và gây bệnh.
World Photos/Alamy

Tính bất đối xứng phân tử

Không lâu sau khi tốt nghiệp trường École Normale Supérieure, Pasteur cảm thấy khó hiểu với những phát hiện của nhà hóa học người Đức Eilhardt Mitscherlich, người đã chứng minh rằng các tartrate và paratartrate phản ứng khác nhau đối với ánh sáng phân cực: tartrates quay mặt phẳng ánh sáng phân cực trong khi paratartrates thì không. Điều này là bất thường vì hai hợp chất này biểu thị các tính chất hóa học giống nhau. Pasteur đã phát hiện rằng các tinh thể tartrate có các hình dạng bất đối xứng tương ứng với tính bất đối xứng quang học của chúng. Ông đã quan sát và phát hiện rằng paratartrate dạng tinh thể bao gồm một hỗn hợp các tinh thể sắp xếp chiều quay phải. Tuy nhiên, khi các tinh thể này được tách ra thủ công, ông phát hiện rằng chúng có tính bất đối xứng quay trái và quay phải. Nói một cách khác, một hỗn hợp cân bằng các tinh thể quay trái và quay phải thì không có hoạt tính quang học. Do đó, Pasteur đã khám phá ra sự tồn tại của tính bất đối xứng phân tử, nền tảng của ngành hóa học lập thể, sau khi hoạt tính quang học được phát hiện. Trong hơn 10 năm tiếp theo, Pasteur đã nghiên cứu sâu hơn về khả năng của các chất hữu cơ trong việc làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực. Ông cũng đã nghiên cứu mối quan hệ liên quan giữa cấu trúc tinh thể và hình dạng phân tử. Các nghiên cứu của ông đã thuyết phục ông rằng tính bất đối xứng là một trong các đặc điểm cơ bản của vật chất sống.

Lý thuyết mầm bệnh của quá trình lên men

Năm 1854, Pasteur đã được bổ nhiệm làm giáo sư hóa học và là chủ nhiệm khoa khoa học tại Đại học Lille. Trong khi làm việc tại Lille, ông đã được kêu gọi giúp sức trong việc giải quyết các vấn đề lên quan đến việc sản xuất rượu tại một xưởng sản xuất rượu địa phương, và do đó ông đã bắt đầu một chuỗi các nghiên cứu về lên men rượu. Công trình nghiên cứu của ông trong việc giải quyết các vấn đề này khiến ông tham gia vào việc xử lý nhiều vấn đề kinh tế và thực tiễn khác có liên quan đến quá trình lên men. Các nỗ lực của ông đã giúp làm sáng tỏ hầu hết các vấn đề này, và từ công việc này ông đã rút ra các nhận định lý thuyết mới. Pasteur đã nghiên cứu một phạm vi rộng các khía cạnh của quá trình lên men, bao gồm việc sản xuất các hợp chất như là axit lactic có vai trò làm chua sữa. Ông cũng nghiên cứu quá trình lên men axit butyric.

Năm 1857, Pasteur rời Lille và quay trở lại Paris để nhận vai trò quản lý và giám đốc các nghiên cứu khoa học tại École Normale Supérieure. Cùng năm này ông đã trình bày các bằng chứng thí nghiệm của việc có mặt các vi sinh vật sống trong tất cả các quá trình lên men và đã chứng minh rằng một vi sinh vật cụ thể có liên quan đến mỗi quá trình liên men riêng. Chứng minh này của ông đã củng cố mạnh hơn lý thuyết mầm bệnh của quá trình lên men.

Hiệu ứng Pasteur

Các nghiên cứu của Pasteur về lên men axit butyric đã chứng minh thuyết phục hơn nữa về sự có mặt các vi sinh vật cụ thể trong quá trình lên men. Các nghiên cứu này đã dẫn dắt Pasteur đi tới sự khám phá bất ngờ rằng quá trình lên men có thể được dừng lại bằng cách truyền không khí (đó là ô-xi) vào chất dịch lên men, một quá trình mà ngày này gọi là hiệu ứng Pasteur. Ông đã kết luận điều này là do sự có mặt của một dạng sống chỉ hoạt động trong điều kiện thiếu khí ô-xi. Điều này đã giúp ông đưa ra các thuật ngữ ưa khí (aerobic) và kỵ khí (anaerobic) để phân định rõ các vi sinh vật sống trong môi trường có khí ô-xi hoặc thiếu khí ô-xi. Sau này ông đã trình bày hiện tượng xảy ra trong quá trình thối rữa là do các vi sinh vật cụ thể hoạt động trong các điều kiện thiếu ô-xi.

Tiệt trùng theo phương pháp Pasteur

Pasteur dễ dàng áp dụng các kiến thức về vi khuẩn và lên men của mình vào ngành công nghiệp bia và rượu tại Pháp, nhờ đó ông đã cứu ngành công nghiệp này khỏi sụp đổ do các vấn đề lên quan đến khâu sản xuất và nhiễm khuẩn xảy ra trong quá trình xuất khẩu. Năm 1863, theo yêu cầu của hoàng đế Pháp, Napoleon III, Pasteur đã nghiên cứu sự nhiễm khuẩn trong quá trình lên men rượu và đã chứng minh là do các vi khuẩn gây ra. Để tránh sự nhiễm khuẩn, Pasteur đã sử dụng một quy trình đơn giản: đun nóng rượu lên 50–60°C (120–140°F), một quá trình mà giở đây được biết rộng rãi là phương pháp tiệt trùng Pasteur (pasteurization). Ngày nay biện pháp tiệt trùng này ít khi được sử dụng đối với các loại rượu tăng giá trị theo thời gian, vì nó tiêu diệt các vi sinh vật có ích cho quá trình lão hóa rượu, nhưng lại được áp dụng cho nhiều loại thực phẩm và đồ uống, đặc biệt là sữa.

Sau thành công của Pasteur đối với rượu, ông đã tập trung các nghiên cứu của mình vào bia. Từ việc phát triển các kỹ thuật thiết thực vào việc kiểm soát lên men bia, ông đã có thể cung cấp một phương pháp luận hợp lý cho ngành công nghiệp chế biến bia. Ông đã sáng chế ra một biện pháp sản xuất bia có thể ngăn ngừa sự hư hỏng bia trong quá trình vận chuyển lâu dài trên các con tàu.

Louis Pasteur trong phòng làm việc. Tranh: A.Edelfeldt

Thuyết tự sinh

Sự lên men và thối rữa đã được coi là hiện tượng tự phát, đây là một nhận thức đã bắt nguồn từ niềm tin xa xưa rằng sự sống có thể tự sinh. Trong suốt thế kỷ 18 cuộc tranh luận đã tiếp tục được châm ngòi bởi nhà tự nhiên học người Anh và tu sĩ Thiên chúa giáo La Mã John Turberville Needham và nhà tự nhiên học người Pháp Georges-Louis Leclerc, count de Buffon. Trong khi hai người này đều ủng hộ quan niệm thuyết tự sinh, thì cha trưởng tu viện người Ý và nhà sinh lý học Lazzaro Spallanzani giữ vững quan điểm rằng sự sống chẳng bao giờ có thể tự sinh từ vật chất đã chết. Vào năm 1859, nhà tự nhiên học người Anh Charles Darwin đã xuất bản cuốn sách Nguồn gốc các loài (On the Origin of Species), Pasteur đã quyết định hòa giải cuộc tranh luận này. Ông từ lâu đã biết rằng lý thuyết mầm bệnh của mình sẽ không thể được duy trì bền vững nếu niềm tin vào thuyết tự sinh vẫn tồn tại. Pasteur đã đi thẳng vào vấn đề này bằng cách sử dụng một quy trình thí nghiệm đơn giản. Ông đã cho thấy nước súp bò có thể được tiệt trùng bằng việc đun sôi trong một “bình cổ cong thiên nga”, bình này có một phần cổ cong dài có thể giữ lại các hạt bụi và các tạp chất khác trước khi chúng đi tới được phần thân của bình này. Tuy nhiên, nếu nước súp này đã được đun sôi và phần cổ của chiếc bình bị hở sau khi đun sôi, phần nước dùng sẽ được tiếp xúc với không khí, và cuối cùng bị vẩn đục, cho thấy đã bị nhiễm khuẩn. Thí nghiệm này chứng minh rằng không hề có thuyết tự sinh, vì phần nước súp đã đun sôi, nếu không bao giờ tiếp xúc với không khí, sẽ vẫn ở trạng thái vô trùng. Điều này không chỉ giải quyết vấn đề triết học về nguồn gốc sự sống lúc đó mà còn đặt nền móng vững chắc cho ngành khoa học mới là vi khuẩn học, ngành khoa học phụ thuộc vào các kỹ thuật tiệt trùng và thao tác vô trùng đã được chứng minh.

Nghiên cứu về nhộng tằm

Năm 1862, Pasteur đã được bầu vào Viện Hàn lâm Khoa học Pháp (Académie des Sciences), và năm tiếp theo ông đã được bổ nhiệm là giáo sư địa chất, vật lý và hóa học tại Trường Mỹ thuật Paris (École des Beaux-Arts). Không lâu sau khi bổ nhiệm, Pasteur đã hướng sự quan tâm của mình vào khủng hoảng nhộng tằm tại Pháp. Vào giữa thế kỷ 19, một căn bệnh bí ẩn đã tấn công các vườn ươm nhộng tằm. Trứng nhộng tằm không thể được sản xuất tại Pháp, và cũng không thể nhập về từ các nước khác, vì căn bệnh đã lây lan ra khắp châu Âu và đã xâm nhập vùng Caucasus của lục địa Á-Âu, cũng như là Trung Quốc và Nhật Bản. Đến năm 1865, ngành công nghiệp lụa tơ tằm đã hoàn toàn bị phá hủy tại Pháp và, phần nào đó, tại phần còn lại của Tây Âu. Pasteur hầu như không biết gì về nhộng tằm, nhưng, theo yêu cầu của người thầy trước đây là Dumas, Pasteur đã nhận nhiệm vụ, chấp nhận thách thức và nắm bắt cơ hội này để học hỏi thêm về các bệnh truyền nhiễm. Ông đã sớm trở thành một chuyên gia nhân giống nhộng tằm và đã xác định các vi sinh vật gây ra bệnh ở nhộng tằm. Sau năm năm nghiên cứu, ông đã thành công trong việc cứu ngành công nghiệp lụa tơ tằm bằng một biện pháp cho phép bảo quản trứng nhộng tằm khỏe mạnh và ngăn ngừa nhiễm khuẩn gây ra bởi các vi sinh vật gây bệnh. Trong vòng vài năm, biện pháp này đã được thừa nhận trên khắp châu Âu, và ngày nay nó vẫn được sử dụng ở các nước sản xuất lụa tơ tằm.

          Năm 1867, Pasteur đã thôi làm nhiệm vụ quản lý tại École Normale Supérieure và đã được bổ nhiệm làm giáo sư hóa học tại Sorbonne, một trường đại học tại Paris. Mặc dù ông đã bị liệt một phần (chứng liệt nửa người bên trái) trong năm 1868, ông vẫn tiếp tục công việc nghiên cứu của mình. Đối với ông, việc nghiên cứu nhộng tằm đã dẫn dắt ông đến các vấn đề của bệnh truyền nhiễm, và đây chính là lúc ông bắt đầu nhận thức về sự phức tạp của các quá trình nhiễm trùng. Chính vì đã quen với tính bất biến và chính xác của các quy trình phòng thí nghiệm, ông đã bị lúng túng với sự biến đổi của sự sống động vật, nhưng sau khi đã quen với sự biến đổi này, ông đã quan sát và nhận ra rằng mỗi cá thể nhộng tằm có đáp ứng khác nhau đối với căn bệnh phụ thuộc vào các yếu tố môi trường và sinh lý. Và khi tìm hiểu các vấn đề này, Pasteur đã phát triển các thói quen thực hành dịch tễ học nhất định mà sau này chúng đã giúp ích cho ông khi xử lý các căn bệnh trên người và động vật.

Phát triển Vắc-xin

Vào đầu những năm 1870, Pasteur đã có danh tiếng và được kính trọng ở Pháp, và vào năm 1873, ông được bầu làm thành viên củaAcadémie de Médecine.Cơ quan y tế dù saocũng đã miễn cưỡng chấp nhận lý thuyết bệnh truyền nhiễm do vi sinh vật trong cơ thể của ông, chủ yếu làdo nó bắt nguồn từ một nhà hóa học.Tuy nhiên, trong suốt thập kỷ tiếp theo, Pasteur đã nghiên cứu nguyên tắc chung của tiêm chủng và góp phần vào nghiên cứu miễn dịch học.

Louis Pasteur, nhà hóa học, vi sinh vật học, đang thử nghiệm trên một con thỏ đã gây mê, 1885.
National Library of Medicine, Bethesda, Maryland

Phát minh quan trọng đầu tiên của Pasteur trong nghiên cứu vắc-xin vào năm 1879 liên quan đến căn bệnh có tên là bệnh dịch tả gà.(Ngày nay vi khuẩn gây bệnh này được phân loại vào nhóm giống Pasteurella.) Pasteur cho biết: “Cơ hội chỉ đến cho những người có kiến thức được chuẩn bị”, và nhờ có sự quan sát mà ông phát hiện ra rằng việc cấy vi khuẩn dịch tả gà làm mất khả năng gây bệnh và giữ lại các yếu tố mầm bệnh “yếu” qua các quá trình phát triển của nhiều thế hệ.Ông đã cấy vào gà dạng vi khuẩn giảm độc lực và chứng minh rằng gà có khả năng kháng lại chủng vi-rút hoàn toàn.Từ đó trở đi, Pasteur chuyển hướng tất cả các thử nghiệm của mình đến tiêm chủng và áp dụng nguyên tắc này cho nhiều bệnh khác.

Pasteur bắt đầu nghiên cứu về bệnh than vào năm 1879. Vào thời điểm đó, dịch bệnh than ở Pháp và một số nơi ở châu Âu đã giết chết một số lượng lớn cừu, và căn bệnh này cũng lây sang người.Bác sĩ người Đức, Robert Koch, đã tuyên bố phân lập được vi khuẩn bệnh than bacillus mà Pasteur đã khẳng định.Koch và Pasteur đã cung cấp một cách độc lập bằng chứng thử nghiệm chính xác vi khuẩn bệnh than bacillus thực sự là nguyên nhân gây ra bệnh nhiễm trùng.Điều này đã hình thành lý thuyết mầm bệnh, sau đó đưa ra như một khái niệm cơ bản cho vi sinh vật học y học.

Pasteur muốn áp dụng nguyên tắc tiêm chủng đối với bệnh than. Ông đã chuẩn bị các mẫu cấy vi khuẩn giảm độc lực sau khi xác định các điều kiện dẫn đến mất độc lực của chúng. Vào mùa xuân năm 1881, ông đã nhận được hỗ trợ tài chính, hầu hết từ những người nông dân, để tiến hành một cuộc thử nghiệm tiêm chủng bệnh than trên quy mô rộng lớn. Thí nghiệm diễn ra ở Pouilly-le-Fort, nằm ở ngoại ô phía nam của Paris. Pasteur đã tiêm chủng cho 70 con gia súc, và cuộc thử nghiệm đã thành công hoàn toàn. Quy trình tiêm chủng bao gồm hai lần tiêm chủng cách nhau 12 ngày với các loại vắc xin có hiệu lực khác nhau. Một loại vắc xin, từ môi trường nuôi cấy có độc lực thấp, đã được tiêm cho một nửa số lượng cừu và tiếp theo là vắc xin thứ hai từ môi trường nuôi cấy độc lực cao hơn so với loại đầu tiên. Hai tuần sau lần tiêm chủng ban đầu, cả cừu được tiêm chủng và cừu đối chứng đều được tiêm chủng vi-rút bệnh than. Trong một vài ngày, tất cả những con cừu đối chứng đều chết, trong khi tất cả những con được tiêm chủng đều sống sót. Điều này thuyết phục nhiều người rằng nghiên cứu của Pasteur thực sự có giá trị.

Sau thành công của thử nghiệm tiêm phòng bệnh than, Pasteur tập trung vào nguồn gốc vi khuẩn của bệnh.Các nghiên cứu của ông trên động vật bị nhiễm vi khuẩn gây bệnh và nghiên cứu cơ chế vi khuẩn gây ra các tác động sinh lý có hại ở động vật đã giúp ông trở thành người tiên phong trong lĩnh vực bệnh truyền nhiễm.Người ta thường nói rằng bác sĩ phẫu thuật người Anh Edward Jenner đã khám phá ra tiêm chủng và Pasteur đã phát minh ra vắc-xin.Thật vậy, gần 90 năm sau khi Jenner bắt đầu tiêm chủng phòng ngừa bệnh đậu mùa, Pasteur đã phát triển một loại vắc-xin khác — vắc-xin đầu tiên phòng bệnh dại.Ông quyết định nghiên cứu về bệnh dại vào năm 1882, năm ông được nhận vào Viện Hàn Lâm Pháp Académie Française.Bệnh dại là một căn bệnh đáng sợ và khủng khiếp, nó đã tác động lên trí tưởng tượng của người dân trong nhiều thế kỷ vì nguồn gốc bí ẩn và nỗi sợ hãi mà nó tạo ra.Chinh phục được căn bệnh này sẽ là nỗ lực cuối cùng của Pasteur.

Pasteur nghi ngờ rằng tác nhân gây ra bệnh dại là một vi khuẩn (tác nhân này sau đó được phát hiện là một loại vi rút, một thực thể không sống). Nó quá nhỏ để có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi, vì vậy việc thử nghiệm căn bệnh này đòi hỏi sự phát triển các phương pháp luận hoàn toàn mới. Pasteur đã chọn thực hiện các thí nghiệm của mình bằng cách sử dụng thỏ và truyền tác nhân lây nhiễm từ động vật sang động vật bằng cách cấy vào não. Để làm giảm tác nhân vô hình, ông đã làm khô tủy sống của những con vật bị nhiễm bệnh cho đến khi chúng gần như không còn độc lực. Sau đó, ông nhận ra rằng, thay vì tạo ra một dạng tác nhân giảm độc lực, phương pháp điều trị của ông đã thực sự vô hiệu hóa nó. Vì vậy, vô tình thay, ông đã tạo ra, thay vì làm suy yếu các vi sinh vật sống, một tác nhân trung hòa và mở đường cho phát triển thế hệ vắc xin thứ hai, được gọi là vắc xin bất hoạt.

Louis Pasteur, bản in thạch màu từ Vanity Fair (1887) .
National Library of Medicine, Bethesda, Maryland

Ngày 6 tháng 7 năm 1885, Pasteur tiêm vắc xin cho Joseph Meister, một cậu bé chín tuổi bị chó dại cắn.Vắc-xin này đã thành công đến mức ngay lập tức nó mang lại vinh quang và danh tiếng cho Pasteur.Hàng trăm nạn nhân bị vết cắn khác trên khắp thế giới đã được cứu sống nhờ vắc-xin của Pasteur và kỷ nguyên y tế dự phòng đã bắt đầu.Một chiến dịch gây quỹ quốc tế đã được phát động để xây dựng Viện Pasteur tại Paris, lễ khánh thành diễn ra vào ngày 14 tháng 11 năm 1888.

Các nội dung khác »

---