厌氧微生物研究序幕——巴斯德发现厌氧菌

学术   2022-08-31 19:30  



路易斯·巴斯德(Louis Pasteur),法国微生物学家、化学家,近代微生物学的奠基人。像牛顿开辟出经典力学一样,巴斯德开辟了微生物领域,创立了一整套独特的微生物学基本研究方法,用“实践—理论—实践”的方法开始研究。



巴斯德用一生的精力证明了三个科学问题:

1

每一种发酵作用都是因为一种“微菌”的发展—这位法国化学家发现用加热的方法可以杀灭那些让啤酒变苦的恼人的微生物。很快,“巴氏杀菌法”便应用在各种食物和饮料上。

2

每一种传染病都是一种“微菌”在生物体内的发展—由于发现并根除了一种侵害蚕卵的细菌,巴斯德拯救了法国的丝绸工业。

3

传染病的“微菌”在特殊的培养之下可以减轻毒力,使他们从病菌变成防病的疫苗—他将鸡霍乱培养物暴露在空气中,发现培养物毒性减弱,同时让鸡产生对霍乱的抵抗力。根据这一现象开发出了减毒霍乱疫苗和炭疽疫苗。



1861年,在研究黄油变质的原因时,巴斯德观察到了丁酸弧菌(Butyrivibrio),这是他在发酵研究中遇到的第一种会移动的微生物。这似乎与形成“弧菌”的游动孢子有关,所述弧菌能够在没有游离氧的情况下在含有氨、磷酸盐和糖的简单培养基上无限生长。巴斯德写道,“无氧生存和发酵是弧菌与其他已知生物不同的两个特性”

经过持续的观测和耐心的化学分析,他发现丁酸弧菌是一种厌氧微生物,这种会运动的微生物在液体边缘处会停止移动,经仔细分析后,巴斯德猜测这是由于氧浓度的不同导致的结果。假设-实验的过程使巴斯德发现了第一种厌氧微生物。



这种新认识促使巴斯德回头研究酵母,他发现某些酵母显然具有双重生存能力,即有氧和无氧生存,而多数时候发酵正是酵母无氧生存的结果。厌氧微生物的发现,给巴斯德打开了一扇新的自然之门。



1863年,他将微生物区分、并命名为需氧菌(Aerobes)和厌氧菌(Anaerobes),这取决于它们是否能够在游离氧的存在下生长。1878 年,巴斯德清楚地将生物区分为“要么是完全有氧,要么是有氧和厌氧,要么是完全厌氧”



巴斯德对厌氧微生物学的第二个贡献是发现了有史以来第一种致病性厌氧菌,即腐败梭菌(Clostridium septicum)。巴斯德于1865年首次在一只被认为死于炭疽热的羊的血液中发现这种细菌,并与朱伯特在1877年成功分离培养,从此拉开了厌氧微生物研究的序幕。



在当时他研究厌氧菌的过程中,使用了很多方法去分离、培养厌氧菌,他使用了物理程序,如煮沸介质或制作真空。他还在一个封闭的装置中煮沸培养基,同时向培养基中通入CO2,这被认为是第一次尝试使用预还原厌氧灭菌 (PRAS)培养基和技术。


此外,巴斯德还进行了连续培养,首先接种一种代谢氧气的细菌,然后接种厌氧细菌。巴斯德在显微镜观察中特别注意到,气泡刺激了需氧菌的运动,抑制了厌氧菌的运动,甚至开发了一种在厌氧条件下使用并连接到发酵瓶的平板透镜。



丁酸弧菌和腐败梭菌是目前超过500多种厌氧菌的原型,其特征是栖息地、代谢途径和致病性的极端多样性。与此同时,一些最初开发的技术也被改进,包括平板培养和非常严格的厌氧菌的培养。在巴斯德去世之前,许多重要的厌氧菌已经被发现,如丁酸梭菌、乔沃梭菌、诺氏梭菌、巴氏梭菌、产气荚膜梭菌、破伤风梭菌、脆弱拟杆菌等。



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