第十三章 巴斯德发酵研究如何移动生命与化学边界

一 产物变化并未指明原因

液体变酸、产生气体、出现沉积，这些现象很容易被共同放进“发酵”一词里。然而，产物发生变化只说明有转化，并未单独指出转化由谁承担。若显微镜下又出现微小颗粒，问题仍未解决：它们是变化的原因、结果，还是与变化同时发生的另一过程？把两种现象放在同一幅图中，不足以建立因果关系。这正是发酵研究需要跨过的门槛。

巴斯德关于乳酸发酵的论文，没有从一个完全空白的领域开始。他的历史回顾列举此前化学家已经掌握的产物性质与转化条件，并承认对含氮物质作用方式的解释仍有困难。[13-1]因此，争论并不是一方有实验、另一方只有信念。化学研究已经可以描述许多结果，新的问题是这些结果能否在不赋予微小生物特殊作用的情况下得到充分解释。

在巴斯德的重述中，李比希的解释把容易变化的含氮物质及其分解，与糖的转化联系起来；贝采里乌斯则以接触作用理解相关现象。[13-1]这里只把它们当作原文所呈现的竞争解释，尚不声称已经完整重建两人的全部著作。它们的合理力量在于，不把任何肉眼看不见的生命活动作为先决条件，而尝试让反应服从一般化学变化的说明。

这类解释面临的问题，并不是它们“太化学”，而是其范围是否足够分辨不同发酵。为什么相似的含糖材料可以产生不同主要产物？为什么微小材料的引入与随后结果相关？若一种理论只说不稳定物质引起变化，却无法解释变化的特定方向，就需要增加约束。巴斯德的研究将这种特异性推到前面，使“谁参与了过程”成为不能轻易略去的问题。

他描述乳酸发酵材料中不易与其他沉淀区分的灰色物质，并在显微观察、增长与产物变化之间建立联系。[13-1]这个细节不应被改写成显微镜一开，细菌便自动以现代分类身份出现。材料可能混杂，形态可能相近，后来所谓纯培养的严格要求也不能预先强加给他的每一步观察。新的研究单位需要在可重复关联中逐渐稳定下来。

乳酸发酵与酒精发酵的比较，尤其有助于区分“有变化”与“哪一种变化”。同样出现浑浊或沉积，并不能说明产物相同；同样含有糖，也不能保证过程相同。研究者必须把形态辨认、产物分析和材料来源联系起来。任一条线索单独使用都可能过宽，几条线索共同收窄，才使某类发酵获得较明确的身份。

SDE分析在这里追问，生物参与怎样取得可辨认的因果身份。S是特定产物与生长现象的联合显露，D是不同来源材料与不同结果的比较序列，E则表现为微小构成的可辨性质、介质状态和产物方向在实验中相互限定。某种形态只有与相应作用联系起来，才取得本章所需的因果身份；某种产物只有置于相应材料的比较中，才不只是一个终点名称。

这并不意味着凡出现同样产物就必然存在同一种生物，也不意味着一种生物只能参与一个反应。它意味着原先把发酵当作单一变化类别的研究，开始需要更细的对象划分。对象单位的生成与解释单位的生成在这里相互纠缠：不同过程促使研究者寻找不同参与者，对参与者的重新辨认又改变哪些过程被认为相同。

论文结尾还有一个不应删掉的自我限定。巴斯德承认，将这种发酵材料理解为有组织的生命体，并使其化学作用与生长相联，含有超出当时直接事实的解释。他仍认为这一路线最能组织已有结果，但没有把所有解释环节都宣称为不可争辩。[13-1]这段文字使我们能够将观察、工作假说和较强结论分层阅读，也提醒后来的作者不要把一篇探索论文修饰成从开头便知道终点的证明。

这种分层不会让科学判断变得无力。研究者可以明确选择一个假说并投入工作，同时承认它所承担的风险。真正重要的是，假说能否引导出与竞争解释不同的比较，以及结果不符时是否允许改道。若只要求科学家在掌握全部机制后才提出解释，历史中的研究便无法开始；若允许解释永不接受限制，研究又失去继续发展的理由。发酵问题正处于这种有承诺而仍可修订的张力中。

二 接种与污染控制的证据

把某种材料从一个发生转化的体系带入另一个体系，观察相应结果是否跟随，是发酵研究取得因果辨别力的重要形式。这种比较把材料的来源差异与转化结果联系起来。其关键不在于“加了东西以后发生变化”这一宽泛事实，而在于不同来源材料能否在可比条件下对应不同结果，且这种对应能够经受重复与替代解释的检查。

巴斯德在乳酸发酵论文中，以不同发酵材料引出不同结果，并讨论介质的酸碱性质会影响何种过程占优势。他还明确承认，即便预先引入某种发酵材料，也不总能保证只出现一种发酵；其他微小生物的参与会使过程复杂化。[13-1]这使原文远比“接种一次就证明唯一原因”的教科书缩写丰富。它提出的是一组条件依赖的比较，而不是一个不受介质影响的万能开关。

从因果分析看，至少要把三个命题分开。第一，某种微生物与过程相伴；第二，改变它的引入或存在状态，会改变过程；第三，它作为完整活体，在所有能够产生该结果的体系中都不可缺少。前两个命题可以通过比较逐渐获得支持，第三个则强得多。它不仅谈当时所研究的体系，还排除了尚未尝试的其他实现方式。

污染之所以成为核心问题，是因为它能够改变这三项判断之间的距离。若实验材料混有多种参与者，产物变化不能直接归给眼下最醒目的一种；若对照也受到外来参与者影响，差异可能被遮蔽。所谓控制，并不是维护实验室的整洁形象，而是维护归因关系：让某项显露能够尽可能明确地对应某类改变。

但“纯”也必须保持历史语境。巴斯德谈均一和发酵材料的纯净，不等于每次实验都达到了后来微生物分类与培养的全部标准。思想史应当考察他怎样识别混合、怎样承认并行过程，而不是借后来标准替他颁发一个绝对纯粹证书。只有保留这些未完全解决的困难，才能解释纯种与培养问题为什么还需要继续发展。

介质并非消极背景，这一点在原文中已经相当鲜明。相同的引入材料处于不同化学条件下，结果可能改变；没有预先指定参与者时，介质又会影响哪些过程更容易显露。因此，因果责任不能简单集中到一个微生物名称。微生物的作用必须在能够支持或限制它的具体条件中分析，条件也因其活动而改变。两者的相互作用使一次结果具有自己的边界。

用三方程联合审查，已有产物显露S会推动研究者改变D，去比较材料来源与介质差别；比较后形成的结果又重排E，使此前被当作一般营养的物质与活体增长、产物方向之间出现更细的依赖。这里“介质”的物理含义与SDE的E不能直接画等号。E指向的是这些特征怎样共同限定结果，介质本身只是可能参与其中的一组构成。

这种写法保留了巴斯德论证的强处，也限制其可能的过度延伸。微生物可以从偶然伴随物转变为研究中的重要因果参与者，但还需要继续追问，其什么作用承担了转化。如果把整个细胞作为不可再问的黑箱，虽然比完全忽略生物参与前进了一步，仍没有完成关于化学机制的研究。

三 生命作用与无细胞酶反应

布赫纳的无细胞发酵研究，使上述第三个命题受到直接限制。他在诺贝尔演讲中回顾，来自酵母的提取材料能够在没有完整活酵母参与的条件下表现发酵作用，并讨论怎样排除结果仍由残留活细胞或所谓活质碎片承担的解释。[13-2]本章所关心的不是制取方法，而是证据改变了哪个主张：某种转化的发生，不必在每次反应时都由一个完整、能继续生活的细胞承担。

这个结果没有让巴斯德关于酵母参与发酵的观察变成错误。酵母可以生成与维持有效的化学系统，某些有效作用又可以在分离后暂时保留。确认生物在一种过程中的因果地位，与确认完整生物体是每种实现方式的必要条件，具有不同逻辑强度。无细胞结果改变的是后一个过强限定，而不是把前一个判断全部撤销。

这里的知识继承十分具体。产物转化仍然需要解释，细胞材料仍然具有来源意义，早期实验仍然提供重要观察；被重写的是作用载体的边界。从完整细胞缩小到可分离的反应体系，使研究者能够进一步问哪些组分承担哪些步骤。这不是凭哲学偏爱把整体拆小，而是材料在缩小边界后仍保留相应能力，给出了缩界的实证理由。

与此同时，缩界并非没有条件。提取材料中的活性会变化，不同组成对结果有影响，分离过程可能破坏原来的作用。布赫纳演讲也谈到研究由此转向化学过程及其复杂组成。[13-2]所以，无细胞发酵不能被写成“一个简单酶已经解释全部发酵”。它开放了新的分析道路，尚未把道路上的每一步走完。

在本书的功能归属框架中，这个案例尤其清楚。若只按对象的外部边界判断功能，发酵能力就仿佛属于一个完整细胞，不可分离；若依据干预后能力是否保持来划分研究单位，边界便可能改变。能力迁移到较小体系，并不意味着原细胞无关，而意味着不同问题可以采用不同单位：来源与持续生活可能需要细胞，特定转化则可以在更小范围研究。

这个区分还反对另一种简单叙事，即“化学最终打败生命”。化学机制并不是在细胞被破坏后才开始存在，生命组织也不是因为某些化学作用可分离就变得多余。研究问题从是否必须调用一种无法分析的生命力，转向具体构成怎样产生、组织并维持作用。新解释的力量在于它提出了可分解的任务，而非宣布一个阵营永远获胜。

李比希的化学取向因而不能被轻率地说成全错，也不能因后来有无细胞结果就被追认完全正确。某种后来的发现与一个早期方向具有相似性，不代表早期提出的具体机制已经获得验证。把“不一定需要完整活细胞”与“某种物质分解将运动传给另一物质”混为同一解释，会再次取消机制之间的差别。历史评价必须逐项对照，而非按最终站队判胜负。

本书把巴斯德与布赫纳放在同章，是为了显示边界变化可以连续而非相互抹除。前一阶段将此前可能被忽视的生物参与纳入解释，后一阶段又证明特定作用可以在较小体系中保持。扩界与缩界都可能增加知识，前提是它们各自承担明确证据。只有“整体越大越先进”或“对象越小越科学”的标准，都无法公允描述这条道路。

从E的角度，细胞破碎并不自动取消所有与发酵相关的特征纠缠，也不自动完整保留它。某些相互依赖仍可支持特定转化，另一些与生长、自我维持有关的组织已经丢失。研究者需要检查哪些能力保留，哪些能力消失。这种按结果逐项划分的办法，比用“活”与“死”两个大词覆盖全部过程更具辨别力。

还可以从两种“失败”看出对象怎样形成。若活细胞能够使转化发生，而分离后不能，原因可能是作用确需完整组织，也可能是分离破坏了必要构成。仅有这一结果不能在两者之间裁决。若分离后仍然发生相应转化，则对“完整细胞绝对必要”的反驳要强得多；但它仍不证明分离体系保存了细胞的全部能力。这种不对称解释了为何无细胞结果具有特别力量，又为何其力量必须限于被实际保留的作用。

研究者接着还需面对产物身份。两个体系都冒气泡，不足以证明它们完成同一种反应；如果产物性质和相对关系有更细比较，才可能确认某种作用被保留。反过来，即使主要产物相近，副过程也可能不同，不能把完整细胞与分离体系视为全等。因此，“能力保留”始终要说明保留到哪个粒度。它可以从外观相似，推进到某一转化关系相同，但每前进一步都需要新的分析。

这组要求使SDE的缩界判断不流于形式。我们所检验的不是较小对象能否得到一个相同名称，而是它在规定条件下能否继续显露相关能力，并且其失去的能力是否影响当前问题。若问题只是某类化学转化，某种分离体系可能够用；若问题是生长、修复与延续，同一缩界就可能不够。边界判断因任务而异，但并不因任务而任意，因为能力的保持和消失可以受到材料约束。

四 回到生物个体

当微生物取得因果参与者身份，生物个体问题并没有结束，反而变得更具体。同样看似微小的材料可能有不同作用，同一种外观也未必足以保证所有过程相同。研究者需要把可辨形态、连续来源、增长及作用表现联系起来，才能决定何时把材料当作同一研究单位。命名只是其中一环，不能独自承担这种连续性。

培养问题由此成为对象稳定的条件之一，但不能把一切微生物知识都化约为培养成功。一个体系在特定条件下能维持某种参与者，并不证明这些条件就是它在原情境中的全部生活条件；不能维持，也不立即证明材料原来没有相关作用。思想史应当区分自然过程中的参与、研究条件下的可维持，以及分类中的判同。三者相接，却不自动重合。

从发酵走向感染研究，也需要新的证据桥梁。看到某种微生物与变化相伴，并不能直接推出所有疾病都由同一类原因造成；即便某种微生物在一种疾病中有因果作用，也还要说明对象、条件与反应之间的具体关系。发酵研究提供了可干预归因的范式，但每一新领域仍需重新承担取证任务。方法可以迁移，结论不能整批搬运。

这一点对本书的统一性同样重要。SDE强调复合体的发生，却不能把“微生物—介质—产物”不加区别地移植成任何生命问题的完整解释。感染、代谢、共生和其他研究具有不同终点与时间尺度。相同的三方程只要求联合追问，不预先保证相同边界。一个能解释短时转化的单位，未必能解释长期维持；一个能解释局部作用的单位，也未必能够承担个体延续问题。

本章因此形成了一个可以持续使用的判断原则：先明确所要解释的能力，再检查改变对象边界后该能力是否保留、改变或消失。若保持完整细胞是某项能力的条件，就不能随意缩界；若分离体系仍能承担特定转化，就不能仅凭来源于生命便坚持完整细胞绝对必要。这一原则是对本章史料的分析性总结，不能替代每个案例的专业判断。

回写也在这里取得具体含义。在本章所比较的文本中，巴斯德着重辨认参与者与混合过程，布赫纳则把可分离作用及反应组成推到研究中心。两类工作处理的实验对象与归因问题确有差别；至于这一变化怎样传播到其他实验室，仍需另有历史记录支持。科学思想的创新，既表现在提出新因果主张，也表现在使下一代研究者有理由换一种取样、比较和分解的方式。

在这条道路上，生命与化学的边界不断移动，却不是一条被谁永久占领的线。微生物作为生命单位的意义更加明确，化学作用又取得独立分析资格。两者的纠缠并没有因分析而消失，而是从笼统相伴转变为更细的依赖关系。下一章转向贝尔纳的实验医学，比较器官与内部条件怎样共同进入检验。这里按问题编排，暂时离开布赫纳较晚的研究，回看贝尔纳的方法论论述；章节承接不表示历史上的直接继承。