人类与微生物的战争:消毒

2020-02-27 14:54:56 2点赞 9收藏 2评论
人类与微生物的战争:消毒

▲ 今天,消毒已经成为了生活的常识,尤其在疫情期间,消毒更是防疫工作中的重中之重。图/视觉中国

每一个常识背后,都有大咖为我们护航。

“今日已消毒”。
 

消毒,是日常生活中司空见惯的事情。给剩饭加热,是消毒;擦破了皮儿涂上碘伏,是消毒;往电梯里喷84,也是消毒。 

但你知道么?现代意义上的消毒,直到一百多年前,才慢慢被世人所接受。

人类与微生物的战争:消毒

毒是什么?消它有用么?  

古代人并非没有消毒的概念,黑死病时鸟嘴医生的尖嘴里,就装满了香料和药材,用来过滤病人的臭味。他们认为,这种臭气就是引发疾病的原因,他们还给臭气起了个学名:瘴气

人类与微生物的战争:消毒

▲ 中世纪专门应对黑死病的鸟嘴医生,因为怕病人的臭气传染自己,他们带上了塞满香料和药材的面具,因为怕碰触病人,所以他们穿上了厚厚的防护服,并用木棍、而非手去碰触病人。图/Wikipedia 

1647年,荷兰的科学家列文虎克首次发现了微生物,但是在瘴气理论深入人心的时代,很少有人会把疾病和微生物挂上钩,所以,在你跟一个200年前的欧洲人讨论消毒的时候,你们实际上在聊的,是熏香。 

时间来到了十九世纪四十年代,一位叫巴斯德的法国化学家对瘴气的理论产生了怀疑,为什么呢?因为在他的脑子里,有了一个微生物致病的新奇假想。

人类与微生物的战争:消毒

▲ 巴斯德。图/Wikipedia

 

巴斯德这个人,头脑很活。他曾受法国里尔市的一家酒厂邀请,去研究葡萄酒变酸的原因。在他之前,人们一直以为果汁变成酒,就是单纯的化学反应,然而,巴斯德却发现,这一切都是酵母的功劳。但是,在变酸的酒里,原本是圆形酵母,都变成长形的了。 

为什么同样一批酒,在相同的发酵环境中,有的就会出现长形酵母(其实是醋酸杆菌),有的就是圆的呢?酒厂里并没有人往这些酒里单独加过任何东西,唯一的解释就是:这些长形“酵母”原本漂浮在空气中,所以只要酒桶没密封,它们就有可能侵入酒中

人类与微生物的战争:消毒

▲ 实验中的巴斯德。图/Wikipedia

 

那把这些长形酵母消灭掉不就好了?不好意思,这个方法在当时人看来,纯属违背常识。 

千百年来,欧洲人一直坚信着由亚里士多德提出的自然发生说,该学说认为,生命可以来源于没有生命的东西:衣服脏了,会生出跳蚤,污水中会飞出蚊子,所以,跳蚤和蚊子就诞生于衣服和污水这样的载体中。这种因果关系我们看起来会觉得十分荒谬,但对古人来说,这就是铁证如山。

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▲ 电子显微镜下的酵母菌。图/视觉中国 

在微生物被发现后,有位叫尼德姆的牧师设计了一个实验,他把过滤过的鸡汤煮沸,然后再放到室温下观察,没过几天,鸡汤就变浑浊了。因为那时人们已经知道加热能够杀死微生物,所以尼德姆得出了结论,微生物是从鸡汤中自然发生的。 

既然如此,你为酒消毒还有什么意义呢?就算你密封了环境,它们还是会从酒里“自然发生”出来啊! 

尼德姆的实验结果,让巴斯德很不高兴,你把鸡汤敞着口放着,太不严谨了!为了证明鸡汤变质是因为空气中的微生物,而不是自然发生,巴斯德制作了很多鹅颈烧瓶,并灌上了新鲜的肉汁。

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▲ 巴斯德设计的鹅颈瓶。图/Wikipedia 

鹅颈的结构,能让烧瓶内的空气保持静止,微生物在重力的作用下无法在那段朝上走的玻璃管里攀升,也就无法接触到肉汁。 

在巴斯德彻底煮沸烧瓶里的肉汁后,一个星期过去了,肉汁没有浑浊,两个星期过去,肉汁仍然没有浑浊,直到今天,在巴黎的巴斯德学院里公开展览的鹅颈烧瓶中,肉汁依然清亮。当巴斯德把其中一些烧瓶的瓶颈打破,里面的肉汁在几天后就变浑浊了。

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▲ 我们熟悉的课本上的巴斯德照片。图/Wikipedia

巴斯德的实验,让自然发生论逐渐失去了市场,可没想到的是,消毒的有效性找到了但人们却对他所提出的微生物是毒的理论不屑一顾,医学界的事情,怎么能容忍一个化学家在一旁指手画脚? 

消毒的接力棒,传到了一位医生——科赫的手里。

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▲ 罗伯特·科赫,1905年荣获诺贝尔医学和生理学奖。图/Wikipedia

 

科赫通过一系列严谨的逻辑和严格的实验,证明了牛羊炭疽病与人结核病都是由微生物引发的疾病,并提出了研究微生物致病的科赫法则。1882年,当科赫向德国生理学会全体专家介绍完他的研究成果后,一向以苛刻闻名的教授们,竟然一个问题都提不出来,真正的毒,终于被人类找到了

科赫法则

1. 一种病原微生物必然存在于患病动物体内,但不应出现在健康动物体内。

2. 此病原微生物可从患病动物分离得到纯培养物。

3. 将分离出的纯培养物人工接种敏感动物时,必定出现该疾病所特有的症状。

4. 从人工接种的动物可以再次分离出性状与原有病原微生物相同的纯培养物。

 

巴斯德是世界公认的微生物学的奠基人,而科赫则是诺贝尔奖得主、“杆菌之父”,两位世界上最伟大的科学家的研究,才让人们最终认清了毒是微生物,以及消毒确有意义这两个今天的基本常识。

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感谢巴斯德赐予我安全的牛奶

在巴斯德发现葡萄酒变酸的原理后,他并没有拍拍屁股走人,而是以微生物来源于空气中这一假想为基础,尝试给酒消毒,并发明了沿用至今的巴氏消毒法,让法国的酿酒业恢复了元气。

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▲ 贮存葡萄酒的木桶。图/视觉中国 

酒是饮料,发酵是基础,不变酸只是前提,好喝才是重点。巴斯德起初直接把果汁煮沸然后密封,结果酵母都烫死了,果汁放了很久还是果汁;巴斯德又尝试在酿成酒后再加热,可是酒中的芳香烃禁不住折腾,口感一落千丈。最终,巴斯德发现,如果把酒加热到50-60度之间,只需要很短时间就能杀死那些有害细菌,而酒的口感却不受影响。 

真正把巴氏消毒法传播到全世界的,不是酒的消毒,而是牛奶的消毒。牛奶,是人类重要的营养来源,但人们对于牛奶的喝法一直存在着误解。欧洲人认为天然的就是好的,高温会破坏牛奶中的营养物质,所以,生着喝一直被认为是唯一可取的饮用方式

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▲ 牛奶自古就是人类重要的营养来源,图中为埃及人挤牛奶的壁画。图/Wikipedia 

欧洲人说得没错,给牛奶加热的确会导致一些营养的流失,但是,生牛奶里含有大量的致病细菌和寄生虫,喝它就跟喝毒药差不多。有人做过一项统计,在十九世纪的欧洲,单纯用生牛奶喂养的婴儿头三个月的死亡率高达92%。但是,传统思维的禁锢,让人们对这样的事实视而不见。 

直到1897年,事情才有了转机,一位叫做内森·斯特劳斯的美国商人,因为自己的孩子喝生牛奶后早夭,于是决定自掏腰包,为纽约兰道尔岛上的一家孤儿院提供巴氏消毒设备,做起了牛奶消毒的试点。一年后,这家孤儿院的儿童死亡率,下降了55%,而他们唯一做出的改变,就是喝了消毒的牛奶。从此,巴氏消毒法名扬天下。

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▲ 美国俄亥俄州波默罗伊市,当地奶制品制造商工人测量巴氏消毒法过程中工作温度。图/视觉中国 

直到今天,巴氏消毒法,依然被广泛用于乳制品、酒制品行业,为食物消毒的意识,也成为了理所应当

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外科手术不消毒?

在巴氏消毒法刚刚被发明的年代,医院的外科医生们,还在被术后感染的问题所困扰。 

那时,病人出现术后伤口感染、引发败血症并导致死亡的案例经常出现。感染的问题若不能解决,很多时候,外科手术的结局就是让病人换一种方法死去。 

英国的外科医生约瑟夫·李斯特在工作中发现了一个规律:开放性骨折(也就是骨头刺破了皮肤,有了伤口)几乎就意味着死亡判决,而那些没有伤口的骨折患者,在接受了固定治疗后,很快就都痊愈了。

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▲ 外科医生李斯特。图/Wikipedia

1864年,当李斯特阅读到了巴斯德关于微生物致病以及巴氏消毒法的文章后,当即感觉茅塞顿开,开放的伤口之所以会感染溃烂,是不是因为空气中的微生物在搞鬼呢? 

巴斯德在论文中,提出了三种“消毒”方法:过滤,加热和化学杀菌。考虑到病人的伤口很难过滤,加热又太残忍,学过化学的李斯特就想到了那时被用于下水道污水防臭、防腐处理的石碳酸。如果酒的腐败是微生物惹的祸,那下水道污水的腐臭是否也是同一机制呢?如果石碳酸能杀死微生物,那我就用它来为伤口消毒

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▲ 石碳酸又称苯酚,不仅可以杀菌,还能防腐,阿司匹林的主要成分也是石碳酸,图中为一管石碳酸晶体。图/Wikipedia 

李斯特先谨慎地将少量的石碳酸涂在病人伤口的表面,结果术后感染率发生了明显的下降,有了些许把握的他,开始用浸了石碳酸的纱布为患者包扎伤口,奇迹发生了,大部分的术后病人都痊愈了。 

实验效果鼓舞了李斯特,他在自己的病房里制定了制度,所有外科器械都要用石碳酸浸泡消毒,做手术前要用5%石碳酸溶液洗手,手术室里也要用石碳酸喷雾处理(后来证明喷雾处理无效),这些改革让他病房里的术后死亡率从接近50%下降到了15%。

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▲ 医务工作者在用碘伏浸泡纱布,在手术时,医生会在开刀前用这种纱布为开刀位置消毒。图/视觉中国 

李斯特在消毒领域的成就被广泛流传,很多人都不远千里来听他的讲座,然后再把消毒的方法和微生物致病的理念带回到世界各地,声名鹊起的李斯特,也被尊称为“现代消毒之父”。 

如今,人们早已不再用石碳酸,而是用醇类作为医用消毒的首选。例如,此次疫情中所推荐的75%酒精(乙醇),就能有效地杀死大多数细菌与病毒。李斯特所提倡的为伤口消毒和洗手理念,也同样成为了生活常识。 

没错,如果你不好好洗手,可就是辜负了李斯特医生的努力哦!

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消毒还未结束

消毒的故事,还没有结束。
 

还在科赫做细菌实验的时候,他就发现了细菌拥有一个抗打击神技——芽孢。他用当时能想到的所有灭菌方法,甚至是用沸水煮了1个多小时,都没能消灭这些小家伙。 

芽孢是细菌在恶劣环境下,生出的一个休眠体,高温、紫外线、干燥以及很多有毒的化学物质都无法奈它何,上面提到的巴氏消毒法和醇类消毒,也通通失去了效果。这时候,就要轮到我们所熟知的84消毒液上场了!

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▲ 84消毒液的发明者金耀光在实验室。图/《“84”消毒液发明人——金耀光》

84消毒液,并不是“巴氏消毒”的谐音,也跟巴斯德没有半点关系,之所以叫这个名字,仅仅是因为它是在1984年研发成功的。最初制造这种消毒液的目的,是为了迅速消灭各类肝炎病毒。但由于它对各种细菌和病毒都具有很好的消杀作用,所以直接成了畅销产品。 

84消毒液的有效成分是次氯酸钠(NaClO),这种物质溶于水后,可以分解出一种叫做新生态氧的超强氧化剂,它不仅可以直接氧化病毒的核酸,还能消灭芽孢,战斗力简直爆表。 

在历史上,次氯酸钠也曾多次崭露头角,法国的科学家曾用它处理路易十八的尸体,一战时亨利·达金发明的为战士消毒伤口的达金溶液,成份就是4%含量的次氯酸钠。

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▲ 法国皇帝路易十八在去世前患有严重的坏疽,为了防止皇帝的尸体迅速腐败,法国科学家拉巴拉克让人找来一个床单,裹住尸体再往上喷涂次氯酸钠防腐。图/Wikipedia

 

这次新冠肺炎疫情期间,84消毒液再次不负众望。公共场所或室内环境,不可能高温蒸煮,买紫外线灯又很麻烦,用酒精擦拭又浪费又容易着火,而价格低廉、使用简单、效果可靠的84消毒液,简直是我们最有效的消毒武器。 

但是,84消毒液实在是太强了,使用过的人都知道,那个刺鼻的味道久久不能散去,用它消毒过的家居、地板,不免会留下腐蚀的印记,而且,84消毒液不能和洁厕灵一同使用,否则会产生有毒的氯气,第一次世界大战中毒气战就用的这种气体。所以,大多数时候,84消毒液还是被用于公共场所的消毒。 

百万年来,人类在与微生物的战争中,终于占据了上风,这毒,消起来可真难啊!

- END - 

文丨张雨晨

封图丨Wikipedia



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