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巨人光環下的幕後英雄–魯克斯

微生物大師巴斯德有一位得力助手–魯克斯,他協助巴斯德從事了無數的重要實驗,把巴斯德推向巔峰,但卻甘心隱身幕後。他謙沖的人品與在科學上的傑出貢獻值得我們緬懷。
 
 
 
幼年與求學經過

皮耶‧保羅‧伊密‧魯克斯(Pierre-Paul-Emile Roux, 1853-1933)於1853年12月17日出生在法國康佛倫斯。康佛倫斯是位於法國夏朗德省維埃納河谷一個風景優美的小鎮,具有悠久歷史。他的父親是當地一所學院的校長,但是英年早逝,留下9個子女。歷史文獻上對魯克斯家人的記載不多,僅知他有2位兄弟曾加入軍隊,參加1870~1871年的普法戰爭,但都不幸死於戰場。

魯克斯幼年在家鄉就學,修習一般傳統的課業。及長,赴法國中央高原康塔勒省的首府奧里亞克,進入勒佩中學求學。1872年,他進入奧佛涅省的克萊蒙費朗醫藥預科學院就讀,並遇到對他一生有重要影響的伊密‧杜克勞斯博士(Dr. Emile Duclaux, 1840-1904)。杜克勞斯曾擔任過法國微生物學大師巴斯德(Louis Pasteur, 1822-1895)的助手,當時是克萊蒙費朗學院的科學教師兼化學系系主任的助理。魯克斯進入杜克勞斯的實驗室接受指導及從事研究,並且在1873年發表了一篇關於咖啡對健康影響的論文。

之後,魯克斯轉赴巴黎繼續他的醫科學業,不久因獲得一筆軍方獎學金而加入軍隊,在瓦德‧格哈斯軍事醫院跟隨拉佛朗(Alphonse Laveran, 1845-1922)學習。拉佛朗是研究原生動物的學者,首先發現瘧疾原蟲是導致瘧疾的病原,並於1907年獲得諾貝爾生理醫學獎。

但是魯克斯並不喜歡軍隊生活,因此在1874~1877年間,轉而追隨當時在巴黎天主醫院著名的比海(L. J. Behier, 1818-1876)教授學習,擔任臨床助手。1877年魯克斯重新加入杜克勞斯博士的實驗室,這時杜克勞斯已經是巴黎農學院的教授了。

加入巴斯德研究團隊

巴黎農學院並沒有提供實驗室給杜克勞斯,但是卻安排他使用巴黎高等師範學院的巴斯德實驗室,因此使得魯克斯有機會見到鼎鼎大名的巴斯德教授。1878年,杜克勞斯在巴黎索邦大學(即巴黎第四大學)開設一門微生物發酵的課程,並請魯克斯擔任課程的助手,魯克斯的表現極為優異,很快就引起巴斯德的注意。

巴斯德非常欣賞魯克斯的才華和實驗技巧,於是把他與尚伯朗(Charles E. Chamberland, 1851-1908)、朱伯特(Jules Joubert, 1834-1910)一同收為實驗室的成員。從此魯克斯與巴斯德成為親密的工作伙伴,並展開他們二人廣受後人傳頌的合作關係,一直到1895年巴斯德去世為止。

巴斯德是名震歐洲的法國微生物學大師,他先前已經在科學上有許多重大發現,如發現酒石酸的旋光性(1846年)、微生物的發酵作用(1857年)、以鵝頸瓶實驗推翻生物自然發生說(1861年)、發明巴氏滅菌法(1864年)、找出蠶球蟲病的病原微生物(1869年)等。而當魯克斯加入實驗室時,他正在進行家畜炭疽病的研究。

巴斯德是一位充滿創意的科學家,由於在1868年曾經輕微中風,造成左半身麻痺,行動不便,於是魯克斯便成為他最得力的助手,忠實地替他執行各項實驗。由於巴斯德是研究化學起家的,而尚伯朗等人又是物理學家,因此具有醫學與人體生理學方面專長的魯克斯,便成為團隊中不可或缺的關鍵人物。

研究炭疽病疫苗

魯克斯與巴斯德首先合作進行的研究主題,便是當時歐洲極為普遍流行的炭疽病。炭疽病是一種家畜常見的傳染病,往往造成畜牧業的極大損失,有時也會傳染給人類,是一種人畜共通疾病。從1879年開始,他們團隊陸續發表了10篇有關炭疽病的論文,詳細描述了這個疾病的病因、傳遞途徑、以及這個病原菌的內孢子特性和傳染的關係。魯克斯還研究如何弱化這個病原菌,以便發展出預防疾病的疫苗。他們用加熱的方法弱化菌株,使其不具致病力,當注射到牛和羊隻身上時,便可以使牛羊產生免疫的效果。

1881年,巴斯德接受了一位獸醫師羅西格諾的挑戰,承諾在大庭廣眾的見證下,用他們的炭疽病疫苗公開進行實驗,來證明疫苗的有效性。這可是前無古人的大膽創舉,因為一旦失敗,巴斯德的一生名譽便要付諸流水了!

這項公開實驗是在巴黎南端莫崙的普利堡農場進行,當地的農業學會準備了48隻綿羊,2頭山羊及數頭牛給巴斯德進行實驗。條件是其中半數注射巴斯德與魯克斯研發出來的炭疽病疫苗,另外半數則不予注射疫苗,做為對照組。當免疫過程完成後,所有的羊隻都同時注射致命的新鮮炭疽病細菌,挑戰的條件是最終免疫組所有的羊隻都必須存活,而對照組的羊隻必須全部死亡。

當魯克斯得知巴斯德接受了這項條件嚴苛的挑戰時,不禁嚇出一身冷汗,因為這個疫苗還只是研發初期的產品,許多細節還不完全清楚。但是固執的巴斯德不顧魯克斯與尚柏朗的勸阻,堅持要這二位忠實的助手立刻進行準備工作。他大聲地說:「既然在我們實驗室中能成功地免疫14隻羊,那麼在莫崙的50隻羊也必然能成功!」

魯克斯與尚柏朗後來還是決定支持巴斯德,二人親手準備及進行了所有的實驗。5月5日進行第一次疫苗注射,5月17日進行第二次疫苗追加注射,5月31日接種新鮮的致病炭疽菌,接下來就是難熬的等待了。魯克斯留在莫崙觀察羊隻,剛開始所有的羊似乎都病懨懨的。當晚魯克斯回到巴黎向巴斯德報告這件事,面對可能的失敗,巴斯德突然退縮了,把責任全歸咎給魯克斯,要魯克斯與尚柏朗二人對這事件負責並去面對公眾。但是次日卻傳來好消息,接種過疫苗的羊都恢復了健康。

6月2日是檢驗成果的大日子,實驗是成功的,24隻注射過疫苗的綿羊仍健康地吃著飼料。但對照組的綿羊就沒這麼幸運了,22具羊屍躺在地上,另外2隻倖存的羊則口鼻流血,奄奄一息。見證委員會在6月4日正式宣布這次實驗是成功的,巴斯德接受各界的祝賀,他的聲望也達到前所未有的新高峰。而在接下來的一年中,隱身幕後的魯克斯與尚柏朗,辛勤地在小小的實驗室中賣命製造疫苗,並遠赴法國各地,替成千上萬的牲畜接種疫苗。困擾畜牧業多年的炭疽病,終於找到了預防的方法。

研究狂犬病

狂犬病是當時歐洲普遍流行的一種人畜共通疾病,由於病原體是一種濾過性病毒,因此無法以一般的細菌培養方式加以培養和分離。當被帶病原的野生動物(如野狼)或狂犬咬傷後,病毒會逐漸向腦部蔓延,而導致痙攣死亡。由於病人看到水時會引發喉部肌肉收縮,吞嚥困難,因此又常被稱為「恐水症」。

1881年,巴斯德與魯克斯開始對狂犬病展開研究,希望找出致病的原因與治療的方法。他們首先嘗試把狂犬的唾液注射到健康的動物身上,以便建立動物的染病模式,卻發現發病的反應差異很大,動物有時經過一段很長的潛伏期才會發病。於是魯克斯改把狂犬的脊髓抽出液直接注射到動物腦中,實驗動物果然很快便發病了。接下來要做的,便是開發出可以預防狂犬病的疫苗。以微生物做為疫苗的首要之務,就是要先殺死或弱化病原生物,使其不能導致疾病,但仍能誘發免疫反應。

在研發疫苗的過程中,魯克斯充分發揮了他的創意。他把感染狂犬病病兔的脊髓取出,懸吊在一個大玻璃瓶中,利用風乾的過程弱化狂犬病病毒。除了瓶口外,他在瓶子靠近底端處再開一孔,分別用棉花把瓶口和這個開孔塞住,然後透過棉花從底端吹入空氣,加速風乾的過程,塞棉花的用意是避免空氣中的微生物污染脊髓組織。這個精巧的設計果然能有效地弱化脊髓中的病原體,14天後,就完全沒有致病力了。這種瓶子因而被暱稱為「魯克斯瓶」。

魯克斯與巴斯德所發展出來的狂犬病疫苗注射程序是,在第一天把弱化14天的脊髓抽出液注射到狗的皮下,第二天注射弱化13天的抽出液,第三天則注射弱化12天的抽出液,依此類推,直到最後注射毒性最強的新鮮抽出液為止,這時狗就對狂犬病完全免疫了。為求謹慎,他們前後共對40隻狗進行了相同實驗,結果都是成功的。由於動物被狂犬咬傷後,潛伏期很長(從數個星期到1個月左右),所以他們發明的疫苗不但可以做為預防性的注射之用,同時也可以做為剛被咬傷後的治療之用。

1883年,30歲的魯克斯終於獲得他的醫學博士學位,畢業論文便是有關狂犬病的研究。論文中詳細記載了自1881年以來,他與巴斯德發展出狂犬病疫苗的經過,而世人也終於有了對抗這個可怕疾病的預防與治療方法。

有關這個狂犬病疫苗最廣為人傳頌的,當屬發生在9歲男孩約瑟夫‧麥斯特身上的傳奇故事了。1885年7月6日,麥斯特被他的母親送到巴斯德的實驗室,他在二天前被一隻狂犬瘋狂攻擊,渾身是傷,好幾位專家一致判定麥斯特必會死於狂犬病。在麥斯特母親不斷懇求之下,巴斯德命令魯克斯用他們的狂犬病疫苗,依前述的程序施用在麥斯特身上,幾個星期之後,健康如昔的麥斯特快樂地回家了。數年之後,視巴斯德為救命恩人的麥斯特重回到巴斯德實驗室,終生擔任巴斯德研究所的守門工。

1940年,德軍攻占巴黎,入侵的納粹命令麥斯特打開巴斯德的棺柩(巴斯德於1895年去世,墓穴設在巴斯德研究所的地下室),忠心耿耿的麥斯特不忍見到敵人侮辱巴斯德的遺體,竟然自殺於巴斯德的墓前,令人不勝感佩與唏噓!

開發白喉血清療法

白喉是一種常感染2~5歲兒童的嚴重疾病,侵入人體後在咽、喉頭、懸垂體處繁殖,產生白色的假膜,所以稱為白喉。這白色的假膜會阻塞呼吸道,引發窒息死亡,但是最嚴重的症狀卻往往由細菌所分泌的外毒素所引起。外毒素經由血液運送到全身組織,首先是神經受損,進而引發相關的肌肉無法收縮,而造成全身中毒症狀,包括視力無法集中、說話含混不清、喝水時從鼻孔外流、無法抬頭、心肌與其他臟器受損、以及呼吸困難等。

1888年,魯克斯開始與耶爾辛(Alexandre Yersin, 1863-1943)合作研究白喉病。耶爾辛是一位瑞士籍微生物學家,在巴黎醫科學院習醫時,因解剖狂犬病人屍體時不小心割傷了手,曾受魯克斯的協助,以狂犬病疫苗救治過。魯克斯非常欣賞耶爾辛的才華,因此引他進入巴斯德實驗室成為助理。耶爾辛果然不負厚望,在1894年首先發現了鼠疫菌,之後並擔任越南芽庄巴斯德研究分所的所長,成為一位著名的微生物學家。

由於耶爾辛先前曾訪問過德國微生物學大師科霍(Robert Koch, 1843-1910)的實驗室,並在那兒觀察過羅夫勒(Friedrich Loffler, 1852-1915)如何分離白喉菌,所以魯克斯與耶爾辛在巴黎也很順利地從病童身上分離出相同的白喉菌。魯克斯把白喉菌培養在液體的培養基中,然後注射到兔子身上,成功地誘發出典型的白喉症狀。而先前羅夫勒也曾嘗試把培養在固態培養基上的白喉菌注射到實驗動物身上,卻無法誘發出白喉的症狀,這是因為白喉菌只有在液態的培養基中才能產生足夠外毒素的緣故。

魯克斯也解剖死亡的兔屍,發現從許多產生症狀的組織分離不出細菌,而白喉菌大多集中在喉部。因此他推測白喉菌可能藉由一種毒素,來影響遠處的組織。

為了證實這個推測,他與耶爾辛培養了大量的白喉菌液,再利用高壓空氣使菌液通過濾膜,去除細菌細胞。接下來,他們便把這種過濾液注射到實驗動物體中。起初一直無法誘導出典型的白喉症狀,經過許多次實驗才發現,菌液一定要培養42天以上才有效果。換言之,白喉菌確實是經由毒素造成人的疾病,而且這毒素必須長時間培養才會產生。魯克斯發現這個毒素的毒性非常強,他估計一盎司(約28.35公克)純化的毒素可殺死60萬隻天竺鼠,或是7萬5千隻狗。

1890年,遠在柏林的范貝林(Emil von Behring, 1854-1917 )和北里柴三郎(Shibasaburo Kitasato, 1852-1931)則發現了感染白喉而倖存的老鼠血液中,含有一種可以中和白喉毒素的物質,他們把它命名為「抗毒素」。這種老鼠產生的抗毒素血清,可以用來治療其他感染白喉的動物,自此開啟了利用血清治療的大門。

魯克斯在實驗室中也證實了范貝林的發現,對一位人道主義者的他而言,更關心如何用這種抗毒素血清治療人類的白喉病。他發現馬匹非常適合用來大量生產抗白喉毒素血清,而且品質與效果都比老鼠和兔子的血清好。

1894年,他製造了一大批血清準備用人類來做實驗。原本的計畫是把巴黎兒童醫院的300個病童分成二組,一組以抗毒素血清治療,另一組則做為對照組(不注射血清),以便觀察血清治療的效果。可是他實在不忍心看到對照組的病童受苦,於是便對所有的病童都注射了抗毒素血清。這一舉動雖然破壞了最佳的實驗設計,但是全院的死亡率果然大幅降低,且遠低於同時間附近另一所醫院的白喉病童死亡率。魯克斯成功的實驗,為人類的抗毒素血清治療法鋪陳了一條康莊大道。

在醫學上的其他貢獻

1883年,非洲爆發嚴重的霍亂,巴斯德指派史特勞斯(Isidore Straus, 1845-1898)領隊前往埃及進行研究。魯克斯暫時放下手中正在進行的狂犬病研究,和另一位助理舒利爾(Louis F. Thuillier, 1856-1883)隨行前往。當時,德國的微生物學大師科霍也率隊正在當地進行研究。

由於環境衛生太差,史特勞斯、魯克斯和舒利爾先後都感染了霍亂,其中舒利爾的病情最嚴重,不幸病逝於埃及的亞歷山大,這種為人類福祉而不惜犧牲生命的高貴情操,真是令人動容。就連一向與巴斯德互相競爭的德國微生物學大師科霍,也前來護送舒利爾的靈柩入土,並獻上花圈致敬。

除了前述的炭疽病、狂犬病、白喉、以及霍亂外,魯克斯也與其他研究人員合作,從事許多人類疾病的研究。例如他與諾卡德(Edward Nocard, 1850-1903)共同研究結核菌,發現甘油是培養這種菌的重要營養成分;與波瑞爾(Amedee Borrel, 1867-1936)合作研究破傷風;與諾卡德、波瑞爾、撒林貝尼(Alexandre Salimbeni, 1867-1942)、以及杜賈定-包梅斯(Edouard Dujaardin-Beaumetz, 1868-1947)等人合作研究牛隻肺炎黴漿菌等。

魯克斯也與巴斯德研究所的梅契尼科夫(Elie Metchnikoff, 1845-1916)密切合作,研究梅毒螺旋體。梅契尼科夫原籍俄國,是一位著名的微生物學與免疫學家,以倡導細胞免疫學說而出名。

梅毒是當時歐洲重要的傳染病,據估計那個時代約10%的巴黎人口罹患梅毒。而研究梅毒最大的困難,在於梅毒螺旋體非常難培養,無法在一般的細菌培養基上繁殖。魯克斯與梅契尼科夫用梅毒螺旋體成功地感染了猿猴,使人類首次可以利用動物進行梅毒的研究,這在當時是一項重大的突破。魯克斯也因此於1906年獲頒法國研究院的歐西里斯獎。

卓越的教學與領導能力

魯克斯除了在研究上具有天分外,也是一位優秀的老師和卓越的領導人。從1888年起,他每年都在巴斯德研究所開設微生物訓練課程,傳授各種研究微生物學所需的基本知識與技巧。光是魯克斯親自指導過的學生就超過3千人,這些學生來自世界各地,結業後回到原來的實驗室,從事微生物學與免疫學相關的研究,對科學界產生了巨大的貢獻與影響。他被形容是一位充滿熱忱又優雅的老師,深受學生愛戴。

1904年巴斯德研究所的杜克勞斯所長去世之後,魯克斯接任第三任所長,在位長達29年,一直到1933年去世為止。這期間,他以堅強的意志推動所內的各項工作,並協助所有的研究人員,所靠的不僅是豐富的學識,更因為他具有無比的熱忱。而巴斯德研究所也成為當時世界上最有名的微生物學與醫學研究中心。在他領導期間,巴黎的巴斯德研究所共有3位研究人員獲頒諾貝爾獎。

晚年與榮耀

在第一次世界大戰期間(1916~1918年),歐洲遍地烽火,生靈塗炭。魯克斯動員了所內所有人員,為法國軍隊提供醫療服務,贏取戰爭。戰後,他的身體感到不適,變得虛弱怕冷,經常披著一件長披肩,用圍巾層層繞在頸上,在所中拖著腳步躑躅而行。日子一天天過去,他的身體更加虛弱了,但是他的精神意志仍然昂揚,繼續領導著巴斯德研究所向前行。

魯克斯終身未娶,全心貢獻給科學。自1916年起,他就一直住在巴斯德研究所的一間小小公寓中,過著修道院苦行僧般的生活,並由他的一位妹妹照顧日常起居。

1933年,臨終前的數個月,他臥病在床無法起身,以前的一位學生卡密特(Albert Calmette, 1863-1933)前來探視他。卡密特因發明卡介苗而譽滿全球,當時正擔任巴斯德研究所的副所長。雖然卡密特來訪時仍然健康,但是卻不幸染病先一步於10月29日病逝。魯克斯聞訊,極為震驚與感傷。他僅多撐了5天,11月3日也與世長辭。魯克斯臨終時仍念念不忘地說著:「有人在實驗室中工作嗎?一定要工作呀!」

雖然魯克斯的遺願是身後葬在他的故鄉康佛倫斯,但是社會輿論與媒體一致強烈要求法國政府給予國葬,以示尊崇。法國總統與各級政府高官都出席了在巴黎聖母大教堂舉行的葬禮,世界各地的科學家也紛紛致上哀悼。他的靈柩最後被安葬在他工作了近半個世紀的巴斯德研究所的花園內,供人憑弔。

魯克斯一生中獲得了許多的榮譽,包括二次法國研究院桂冠獎(1884,1896)、二次國家醫學院桂冠獎(1886,1896)、以及法國研究院的歐西里斯獎(1906)等。他也榮膺法國國家科學院院士、法國國家醫學院院士,應邀赴英國皇家學會演講(1889),並獲選為皇家學會海外院士(1913),以及榮獲科普利獎章(1917)等。魯克斯本身雖然沒有得過諾貝爾獎,但是他在科學及醫學上的貢獻,已經遠遠超過諾貝爾獎所能表彰的了。

1933年11月13日出版的《時代》雜誌上,有一篇紀念魯克斯的文章,文中說:「他寬大的胸懷永遠為每一個人的痛苦而敞開,那些無數爭取為他舉行國葬的人民,許多是他曾救援過的窮苦寡婦、沒有工作的女性、以及失去子女的母親。」或許我們更可以從他如何恭敬又忠心耿耿地對待他的二位老師—巴斯德與杜克勞斯,如何體諒與鼓舞同僚,以及如何循循善誘和提攜他的學生,來了解他的為人吧!他是全人類的瑰寶,值得所有後人感恩和永誌不忘。
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