“لويس باستور”.. اكتشافات مذهلة في مجال الوقاية من الأمراض والصحة العامة

يقال أن قلة من الناس أنقذوا حياة أكثر من لويس باستور. على الرغم من أنه بدأ ككيميائي، إلا أن مهنة باستور تخطت عدة تخصصات، مما أكسبه شهرة في مجالات مثل علم الأحياء الدقيقة، وعلم المناعة، والطب، وتجهيز الأغذية، والتصنيع.

وهو مشهور بعمله في التخمر الميكروبي، والبسترة، ويُنسب إليه الفضل على نطاق واسع في نظرية جرثومة المرض. كما كان أول من صنع لقاحات تعتمد على الفيروسات المضعفة أو المضعفة، وطور لقاحات داء الكلب والجمرة الخبيثة، وحقق نجاحات كبيرة في مكافحة الكوليرا.

لويس باستور.. تربية تكوينية

ولد لويس باستور في 27 ديسمبر 1822 في دول، شرق فرنسا، ويعزو المؤرخون نشأة باستور الريفية إلى تأثير كبير على مساعيه اللاحقة. كانت هذه منطقة كانت فيها الفنون العملية القديمة، مثل صناعة النبيذ والدباغة، بارزة جدًا، وكانت تشتمل على ممارسات كيميائية معقدة أثارت اهتمام باستور وتعلقت به.

يقال أنه عندما كان صبيًا، لم يكن يحب المدرسة كثيرًا وكان طالبًا متوسط ​​المستوى، وبدلاً من ذلك كان يقضي الكثير من وقته في الرسم وصيد الأسماك والتلوين. 

ومع ذلك، بعد فترة أولية قصيرة قضاها في معهد باربيت في باريس، عاد إلى شرق فرنسا نتيجة للحنين إلى الوطن، وحصل على بكالوريوس الآداب في عام 1840 وبكالوريوس العلوم في عام 1842 من الكلية الملكية في بيزانسون.

في عام 1847، حصل على الدكتوراه من المدرسة العليا للأساتذة وفي عام 1848، بعد العمل لفترة وجيزة كأستاذ للفيزياء في مدرسة ديجون ليسيه الثانوية، تم تعيين باستور أستاذًا للكيمياء في جامعة ستراسبورغ.

جزيئات ذات “استخدام إحدى اليدين”

لويس باستور معروف جيدًا في مجتمع الكيمياء لاكتشافه عدم التماثل الجزيئي، أي أن الجزيء المكون من نفس الذرات المتصلة يمكن أن يوجد في اتجاهات مكانية مختلفة، وفي بعض الحالات، يمكن أن يكون صورًا مرآة لبعضها البعض – وهي خاصية معروفة كما لا شراطية.

جاء ذلك نتيجة تجاربه مع مجموعة من الجزيئات تسمى الطرطرات، والتي توجد في رواسب النبيذ المخمر.

في الكيمياء، إحدى وسائل دراسة الجزيئات هي من خلال تحليل تأثيرها على دوران الضوء المستقطب (الضوء الذي يتحرك في اتجاه واحد فقط). 

عندما تم تمرير الضوء المستقطب من خلال محلول حمض الطرطريك، تم تدوير زاوية الضوء. ومع ذلك، فإن حمض الباراتارتاريك، وهو أيزومر حمض الطرطريك، مما يعني أنه يحتوي على نفس الصيغة الكيميائية ولكن بترتيب مختلف للذرات، لم ينتج عنه أي دوران. على الرغم من أن معظم العلماء في ذلك الوقت افترضوا أن المادتين الكيميائيتين متطابقتان، إلا أن باستور استنتج أن لهما هياكل ثلاثية الأبعاد مختلفة نتيجة لهذا الاختلاف في النشاط البصري.

ورأى أن هذه الجزيئات لها بنية داخلية فريدة و”غير متماثلة” كانت مسؤولة عن التواء الضوء. لاحظ تحت المجهر نوعين مختلفين من بلورات حمض الباراتارتاريك ويبدو أنهما عبارة عن صور مرآة لبعضهما البعض.

بدأ في فرز البلورات إلى كومتين وعمل حلول لكل منهما. وعندما تم تمرير الضوء المستقطب عبر المحاليل الفردية، قام كل منهما بتدوير الضوء في اتجاهين متعاكسين، وعندما تم استخدام محلول تم فيه دمج مجموعتي البلورات، تم إلغاء التأثير نتيجة الخليط 50/50 حيث البلورات ألغى قدرات الدوران الخفيفة لبعضهم البعض.

أصبحت هذه التجربة الأولى الأساس لمجال جديد في الكيمياء العضوية يسمى الكيمياء المجسمة. كانت هذه فكرة ثورية في ذلك الوقت، لأنها أكدت أيضًا النظرية التي كان باستير يطورها: وهي أن التناظر هو مفتاح الحياة وأن جميع عمليات الحياة تنبع من الترتيب الدقيق وغير المتماثل للذرات داخل الجزيئات البيولوجية.

قال لويس باستور: “فقط المنتجات التي تنشأ تحت تأثير الحياة هي غير المتناظرة لأنها تطورت تحت تأثير القوى الكونية التي كانت في حد ذاتها غير متناظرة”، حيث كان يُعتقد أن عدم التماثل هو الخط الفاصل الرئيسي بين العالمين العضوي والمعدني – وبالتالي سر الي الحياة.

لويس باستور بين التخمير ونظرية الجراثيم

في عام 1856، عندما كان باستير يعمل عميدًا لكلية العلوم في جامعة ليل، طلب منه مصنعو النبيذ المحليون المساعدة للتغلب على مشكلة حامض الكحول.

كان الرأي السائد في ذلك الوقت هو أن التخمر – التحلل الكيميائي للمادة – كان عملية تحلل ربما بدأتها الخمائر، والتي كان من المفهوم أنها “حية”، ولكنها حدثت نتيجة لعدم الاستقرار الذي نشأ في الجزيئات في سوائل التخمير.

لكن كحول الأميل المستخرج من الكحولات المتخمرة لا يتناسب مع هذه القاعدة. ونظرًا لعدم تناسق الجزيئات الناتج من قدرتها على تدوير الضوء المستقطب، خلص باستور إلى أن الحياة تدخلت بطريقة ما أثناء عملية التخمير وساهمت في تكوينها.

لكن هذا الرأي لم يحظ بقبول أقرانه، الذين أصروا على أن العملية لم تكن بيولوجية. وهكذا بدأ باستير في إثبات أن التخمر يحدث نتيجة للكائنات الحية الدقيقة.

في تقريره عام 1857 عن التخمر اللبني، ذكر باستور تراكم المواد: «تحت المجهر تُرى على أنها تشكل كريات صغيرة أو أجسام صغيرة قصيرة جدًا أو معزولة أو في مجموعات ذات كتل غير منتظمة. وهذه الكريات أصغر بكثير من تلك الموجودة في خميرة البيرة وتتحرك بنشاط بالحركة البراونية.

بالإضافة إلى ذلك، قال إنه إذا كان التخمر اللبني تفاعلًا كيميائيًا مباشرًا، فيجب أن يؤدي فقط إلى المواد المتفاعلة ومنتجات التفاعل المذكور. ومع ذلك، فقد وجد أنه على الرغم من أن حمض اللاكتيك كان بالفعل المكون الرئيسي، إلا أنه “ليس المنتج الوحيد” الذي يحتوي دائمًا على كحولات مختلفة ومواد أخرى موجودة دائمًا في مخاليط التخمير.

نظرية التولد التلقائي

وهناك نظرية أخرى سائدة وهي نظرية “التولد التلقائي” التي ترى أن الحياة يمكن أن تنشأ تلقائيًا من مادة غير حية، والتي كانت أيضًا السبب وراء إفساد النبيذ. كانت هذه الأيام الأولى لنظرية الجراثيم، وهي نظرية تقول إن الميكروبات الحية الصغيرة جدًا التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة موجودة، بشكل أساسي، في كل مكان.

لكن العديد من معاصري باستير اختلفوا مع هذه الفكرة، وبحلول عام 1860 أصبح النقاش ساخنًا جدًا لدرجة أن أكاديمية العلوم الفرنسية عقدت مسابقة وعرضت جائزة لأي تجارب يمكن أن تثبت بشكل حاسم أو تدحض التولد التلقائي.

تم تجميع سلسلة من التجارب في مقالة بعنوان Memoire sur les corpuscles تنظم qui existent dans l’atmosphere [مذكرات عن الجسيمات المنظمة الموجودة في الغلاف الجوي]، والتي قدمها في عام 1861. وفي إحدى التجارب على وجه الخصوص، استخدم أصبحت الآن قوارير ذات رقبة بجعة مشهورة لاستبعاد الهواء من الحقن المغلية، ثم “لن تظهر أي كائنات حية دقيقة، حتى بعد أشهر من المراقبة”. ومع ذلك، إذا تم إدخال الغبار الجوي، فسوف تظهر الميكروبات الحية في غضون 2-3 أيام.

ومن خلال هذا الدليل “الحاسم والقاطع”، تمكن أخيرًا من دحض التولد التلقائي وأثبت وجود الكائنات الحية الدقيقة الصغيرة. وفي عام 1864، اخترع البسترة – وهي معالجة حرارية تقضي على الميكروبات المسببة للأمراض للحفاظ على الأطعمة مثل البيرة والحليب والقشدة دون الإضرار بالقيمة الغذائية أو المذاق.

كان هذا إنجازًا كبيرًا في حماية الصحة العامة كما حدث في أوائل القرنين التاسع عشر والعشرين، قبل البسترة، والسل، وحمى Q، والدفتيريا، والتهابات العقديات الشديدة، وحمى التيفوئيد، من بين أمور أخرى، كانت من المخاطر الشائعة المرتبطة باستهلاك الألبان. منذ ذلك الحين، انخفض تفشي الأمراض البكتيرية المرتبطة بالحليب بشكل كبير، حيث توقع العديد من الخبراء إنقاذ ملايين الأرواح نتيجة لذلك.

على مدار العشرين عامًا التالية، واصل لويس باستور المساعدة في حل المشكلات التي تواجهها صناعات الألبان ودودة القز والنبيذ والخل والبيرة، واكتسب شهرة واسعة النطاق وأصبح بطلاً فرنسيًا.

اللقاحات الأولى

بعد نجاحاته في التخمر الميكروبي وتطبيق نظرية الجراثيم، ألهم لويس باستور تطبيق هذه المعرفة في إدارة الأمراض المعدية؛ مشكلة متنامية في نهاية القرن التاسع عشر بسبب نمو المدن والتصنيع.

وكتب في عام 1878 : “إن الطريقة الوحيدة المتاحة للعلم حاليًا لإثبات تجريبيًا أن كائنًا مجهريًا هو سبب المرض نفسه وانتقاله، هي إخضاع الميكروب لثقافات متسلسلة” .

في التجارب المعملية، حاول باستير تغيير ضراوة العامل الممرض أو شدته عن طريق تمريره عبر حيوانات مختلفة. جاء أول إنجاز له في أواخر سبعينيات القرن التاسع عشر، عندما أصبح الدجاج مقاومًا للفيروس الفعلي بعد تعريض الدجاج لشكل مخفف من العامل الممرض الذي يسبب كوليرا الدجاج.

في عام 1880، قدم النتائج التي توصل إليها لأعضاء الأكاديمية، مشيرًا إلى هذه الظاهرة باسم “التطعيم” في إشارة إلى عمل إدوارد جينر قبل ما يقرب من 100 عام حيث “حتى قبل أن يثبت جينر فعالية اللقاح، كان سكان الريف حيث كان يمارسه بالفعل كان يعلم أن جدري البقر يحمي من الجدري.

قام بتوسيع نظريته، مشيراً إلى أنه يعتقد أن جميع الميكروبات يمكن إضعافها من خلال “طريقة التوهين الجوي” الخاصة به والتي يتم فيها إضعاف الميكروب نتيجة التعرض لأكسجين الغلاف الجوي خلال فترات استزراع مدتها 2-3 أشهر على الرغم من أنه لم يشرح أبدًا سبب ضعف الأكسجين الميكروبات. ثم تم استخدام هذه الميكروبات الحية الضعيفة لمساعدة المضيف على بناء المقاومة، وهو مفهوم معروف الآن باسم المناعة.

على هذا النحو، حول انتباهه إلى الجمرة الخبيثة، وهو مرض مدمر يصيب الماشية والماشية الأخرى تسببه بكتيريا عصيات الجمرة الخبيثة . وكان الطبيب الألماني روبرت كوخ قد عمل بالفعل في هذا المجال وأثبت أن البكتيريا، التي يمكن ملاحظتها تحت المجهر على أنها قضبان خاملة، لها دورة حياة وخضعت للانقسام. بناءً على هذا العمل وعلى مدار عدة سنوات، طور باستور أشكالًا مخففة من مسببات الأمراض لاستخدامها في اللقاحات وقلل بشكل كبير من وفيات الماشية.

هناك بعض الجدل حول الادعاء بأن باستير هو الذي طور أول لقاح للجمرة الخبيثة . من الواضح أن باستور كان متكتما للغاية بشأن تحضيره واستخدامه في تجربته الشهيرة على الحيوانات عام 1881، متهربًا من أنه استخدم الأساليب التي أبلغ عنها بالفعل في لقاح كوليرا الدجاج الذي استخدم فيه فيروسًا حيًا مضعفًا.

لم يتبين حتى عام 1995، بعد فحص دفاتر ملاحظات باستور من قبل جيرالد جيسون، أستاذ التاريخ في جامعة برينستون وكاتب سيرة باستور، أنه لم يستخدم في الواقع اللقاح الحي، ولكن بدلاً من ذلك، استخدم لقاحًا طوره منافسه. ، الطبيب البيطري جان جوزيف هنري توسان، الذي ابتكر لقاحه ببساطة عن طريق قتل البكتيريا بالحرارة قبل تناوله.

لسوء الحظ، لم يحظ توسان بأي تقدير لعمله وتوفي عام 1890 بسبب انهيار عقلي. ولكن في عام 1998، اعترفت الحكومة الفرنسية رسميًا وبحق بلقاح توسان باعتباره أول لقاح فعال ضد الجمرة الخبيثة.

لقاح داء الكلب

بعد فترة وجيزة من نجاحه العلني مع لقاح الجمرة الخبيثة، تحدث إلى المؤتمر الدولي لمديري المحطات الزراعية في فرساي وأعرب عن نيته تطبيق طريقة التوهين الخاصة به على ميكروب غير معروف تم العثور عليه في لعاب طفل مات بسبب داء الكلب.

داء الكلب هو عدوى فيروسية، وفي مطلع القرن التاسع عشر، بلغ معدل الوفيات حوالي 100٪. التحدي الذي يواجه الفيروس مقابل البكتيريا هو عدم القدرة على استزراعها وعزلها بنفس الطريقة. كان مفهوم الفيروسات لا يزال غير معروف في ذلك الوقت، ولم يتم ملاحظة أول فيروس إلا في ثلاثينيات القرن العشرين. وهذا يعني أيضًا أن طريقة التوهين الجوي التي استخدمها لا يمكن استخدامها لإضعاف الفيروس من أجل التلقيح.

على مدى السنوات القليلة التالية، جرب باستور طرقًا للمرور التسلسلي لفيروس داء الكلب عبر أنواع مختلفة لتحديد ما إذا كان بإمكانه تخفيف ضراوته. في عام 1884، ذكر أن انتقال الفيروس من الكلاب عبر القرود أضعفه عندما أعيد إعطاؤه للكلاب، وأظهر في النهاية أنه يستطيع تحصين الكلاب ضد داء الكلب.

في يوليو من عام 1885، تولى باستور قضية جوزيف ميسيتر، وهو صبي يبلغ من العمر تسع سنوات تعرض للعض من كلب مسعور. سمعت والدته عن عمل باستور في تطوير علاج لداء الكلب فأخذته إلى باريس حيث نجا ميسيتر بعد سلسلة من الحقن المكونة من أنسجة عصبية تشريحية على مدى عدة أسابيع.

وقد أرسل هذا موجة من الصدمة ليس فقط في عالم الطب، بل في الجمهور بشكل عام، حيث وصل هذا الإنجاز إلى الصفحة الأولى للعديد من الصحف الفرنسية. في عام 1885، أصبحت لقاحات داء الكلب التي ابتكرها باستير مستخدمة على نطاق واسع، حيث ورد أن الناس يسافرون من مناطق بعيدة مثل الهند لتلقي العلاج.

بعد تقديمه للأكاديمية، انسحب باستير تدريجيًا من التجارب النشطة، حتى وفاته عام 1895 عن عمر يناهز 73 عامًا. وكانت مساهماته في المجتمع بعيدة المدى، مما يدل على تطبيق العلم في أفضل حالاته.

“العلم لا يعرف بلدًا، لأن المعرفة ملك للإنسانية، وهي الشعلة التي تنير العالم” – لويس باستور.