1850. Пипетка Пастера
Мы редко считаем отвагу неотъемлемым признаком учёных, в особенности – химиков. Конечно же, есть химики, предмет исследования которых представляет высокоэнергетические вещества различного типа (проще говоря, взрывчатые вещества), есть те, которые не обращают внимания на взрывы в собственной лаборатории.
Есть студенты-химики, которые регулярно игнорируют лекции своих научных руководителей (хотя последние проходят по разряду «слабоумие и отвага»). Однако, если не принимать в расчёт такие экстремальные проявления отваги, которые видно невооружённым глазом, всё же по большей части отвага учёных преимущественно ограничивается отстаиванием идей, противоречащих изложенному в учебниках и ставших при жизни классическими статей «отцов-основателей» (заметим, что и в наше время порой для этого требуется смелость не меньшая, чем для работы с взрывчатыми веществами). Тем не менее, если бы меня попросили назвать учёного, отвагу которого можно было бы привести в качестве примера для подражания, скорее всего я бы назвал Луи Пастера, работы которого изменили не только химию, но и медицину.
Луи Пастер родился в 1822 году на второй день после Рождества в семье кожевенников в городе Доль в Бургундии. Учась в школе, он проявлял мало интереса к наукам, предпочитая часами рыбачить и рисовать. Однако когда в школьном расписании Пастера появились первые уроки по естественным наукам, Пастеру показалось, что наука интереснее живописи и рыбной ловли. Он окончил школу, получил учёную степень в Университете Безансона, после чего был принят в Высшую нормальную школу в Париже, где его учителями были открывший бром миру и открытый для мира бромом Антуан Жером Балар, химик-органик Жан-Батист Дюма и энциклопедист Жан-Батист Био, который первым описал вращение плоскополяризованного света жидкостями.
Окончив Высшую нормальную школу в 1848 году, Пастер нашёл работу учителя физики в Дижоне, но для амбициозного молодого человека, конечно же, это не было пределом мечтаний. Поработав в школе три года, Пастер успел не только сменить школьный кабинет на должность ассистента профессора в Страсбургском университете, но и познакомиться с Мари Лорен, дочерью ректора этого университета. В течение года Луи и Лорен поженились. Забегая вперед, можно сказать, что они стали родителями пяти детей, лишь двое из которых дожили до совершеннолетия (трое умерли от брюшного тифа, что, возможно, также оказало своё влияние на попытки Пастера понять суть болезней и разработать способы борьбы с ними).
В начале своей работы в Страсбурге Пастер работал над исследовательской задачей, которая не давала покоя его учителю, Био. Био обнаружил, что винная кислота, кристаллическое соединение, которое можно было обнаружить в винном осадке, вращало плоскость поляризации света только в том случае, если для эксперимента брали вещество именно из винного камня. Другими словами, винная кислота природного происхождения вращала плоскость поляризации света, а синтетические образцы той же винной кислоты, имевшие тот же состав, ту же температуру плавления и те же химические свойства, что и, говоря современными псевдотерминами «натуральная», «органическая» кислота, на плоскость света влияния не оказывали. Чтобы понять, в чём дело, Пастер многократно перекристаллизовывал синтезированные образцы винной кислоты, пока, в конце концов, не обнаружил, что полученные кристаллы образуются в виде двух форм, представляющих зеркальное отражение друг друга. Разделив эти кристаллы, Пастер установил, что раствор, приготовленный из каждой индивидуальной формы кристаллов, вращает плоскость поляризованного света, причем отличавшиеся друг от друга кристаллы вращали свет в противоположном направлении. До сих пор такой ручной или автоматизированный способ разделения кристаллов, различающихся по форме, называется «методом Пастера».
Пастер быстро пришёл к выводу о том, что синтетическая винная кислота содержит равные количества двух зеркальных форм (сейчас мы называем это «рацемат»), каждая из этих форм компенсирует влияние другой, и в итоге вращения не наблюдается. В конечном итоге наблюдения позволили Пастеру предположить, что молекулы, образующие кристаллы, также представляют собой зеркальное отражение друг друга: можно сказать, что именно с этого вывода началось осознание того, что окружающий нас мир трёхмерен не только в макропроявлениях, но и на микроуровне, и это безусловно оказало влияние на создание теории строения химических веществ.
В последующие три года после удачных экспериментов по разделению кристаллов Пастер успел стать полным профессором и вскоре вернулся в alma mater – Высшую нормальную школу – уже в качестве её директора по учебной работе. За открытие гемидермизма кристаллов Королевское научное общество в 1856 году наградило его медалью Румфорда – наградой, которую Королевское общество по чётным годам присуждает за «выдающееся по важности недавнее открытие в области тепловых или оптических свойств вещества, сделанное учёным, работающим в Европе». Однако в момент получения награды Пастер уже оставил научные изыскания, связанные с изучением хиральности, занявшись изучением причин заболеваний людей и животных. Первые работы Пастера были посвящены родильной горячке – раневым болезням родильниц, тем заболеваниям, которые обуславливаются проникновением микроорганизмов в вызванные родами раны. Родильная горячка, она же послеродовой сепсис, в те времена в Европе носила характер эпидемии. Пастер обнаружил микроорганизм, являвшийся возбудителем этого заболевания. С помощью микроскопа он увидел, что микроорганизм похож на гроздь винограда, назвал его «стафилококком» (Staphylococcus, от σταφυλή – «виноград» и κόκκος – «зерно»). Увы, но и сейчас стафилококк, в особенности его штаммы, выработавшие устойчивость к действию антибиотиков, является причиной «внутрибольничных инфекций» – болезней, которые, как и во времена Пастера, появляются в результате инфицирования послеоперационных ран.
После обнаружения стафилококка Пастер продолжил эксперименты с выделением и идентификацией патогенных микроорганизмов. Новообнаруженные бактерии прививались животным, чтобы посмотреть, появится ли у них иммунитет. В какой-то момент работа Пастера чуть было не остановилась из-за, казалось бы, мелочи – нехватки инструментов для дозирования проб с микроорганизмами. В те времена пробы отбирались шприцами, которые работали медленно, их штоки были изготовлены из кожи, которая не обеспечивала герметичность, и после каждого применения шприца с таким штоком его нужно было заново переоснащать, что замедляло и делало более дорогим отбор проб. Не менее важной проблемой, чем скорость и цена эксплуатации шприца, было то, что при многоразовом использовании от шприцов редко удавалось добиться стерильности. В конечном итоге Пастера посетила простая и тем более гениальная идея: он попросил одного из помощников, своего племянника Андриана Луара нарезать стеклянные трубочки и вытянуть их с одного конца. Именно так появились пипетки – до идеи Пастера этот несложный стеклянный прибор, без которого сейчас мы уже не можем представить работу в лаборатории, не применялся ни в биологии, ни в химии. Современникам идея понравилась, и пипетки сначала начали использоваться для отбора проб в микробиологии и иммунологии, а затем привычку отбирать свои растворы с помощью пипеток переняли и химики.
Эксперименты Пастера по иммунологии позволили ему разработать ряд вакцин, в том числе от сибирской язвы и птичьей холеры (получается, что 19-й век был не чета нашему в плане опасности – даже птицы в нём болели не гриппом, а холерой, так что не стоит переживать о том, что промышленные революции сделали мир более опасным). Сам же Пастер поставил перед собой цель разобраться с Врагом № 1 – бешенством или водобоязнью. Нельзя сказать, что даже в те времена смертность от водобоязни была высока, бешенства боялись из-за того, что независимо от возраста и социального положения заболевший бешенством терял рассудок, а это пугало людей во все времена. Здесь уместно вспомнить Александра Сергеевича, из стихов которого, вероятно, можно подобрать цитату практически по любому поводу:
Не дай мне бог сойти с ума.
Нет, легче посох и сума;
….
….сойди с ума,
И страшен будешь как чума,
Как раз тебя запрут,
Посадят на цепь дурака,
И сквозь решетку как зверка
Дразнить тебя придут.
Пастер решил разобраться с бешенством, смело атаковав его, фактически, с открытым забралом. Он голыми руками бесстрашно отбирал образцы слюны у бешеных собак, которых держали не столь бесстрашные ассистенты в плотных рукавицах. Немаловажно и то, что в тот момент Пастер относился к людям, которых мы сейчас называем «людьми с ограниченными возможностями»: после инсульта, который учёный перенес в 1868 году, левые рука и нога Пастера практически бездействовали, даже после длительных попыток восстановления и лечебных упражнений.
Бесстрашие помогло – первая прививка от бешенства была сделана 6 июля 1885 года девятилетнему мальчику по просьбе его матери. Мальчик выжил, более того – лечение закончилось успешно, симптомы бешенства не проявились. Признание значимости работ Пастера (включая предложенное им обеззараживание продуктов питания с помощью нагревания, которое мы сейчас называем «пастеризацией») привели к тому, что после его смерти в 1895 году организацию похорон взяло на себя государство. В честь учёного назвали открытый при его участии в 1888 году частный институт микробиологии, директором которого Пастер успел поработать в последние годы жизни. Луи Пастер, член французской академии наук, кавалер 200 орденов, жалованных ему практическими всеми государствами, существовавшими в то время на политической карте мира, нашел последний приют в склепе на территории института своего имени. Человек удивительной судьбы, Пастер не рассматривал трудности или опасности как поводы, достаточные для отказа от проверки собственных идей, и поэтому хочется, чтобы мои коллеги-химики, беря в руки пипетку, вспоминали Луи Пастера и брали бы пример с его настойчивости и целеустремлённости. Конечно же, брать пример в нарушении норм охраны труда не стоит – с опасными препаратами, равно как и с бешеными собаками, всё же стоит работать, соблюдая соответствующие меры предосторожности.
