A nagy földrajzi felfedezések kora egyben a középkor végét, és az újkor eljövetelét is jelentette, vagyis egy olyan valóban „újnak” nevezhető gazdasági, társadalmi és ideológiai berendezkedés alakult ki Európában, mely gyökeresen és alapjaiban változtatta meg a korábbi korszakok mindennapjait. A változás történelmi léptékkel nézve gyorsan következett be, ám eljöveteléhez több tényező együttes hatására volt szükség.
A XV. században a pestisjárvány és a nagy háborúk (pl: százéves háború, Angliában a rózsák háborúja, a cseh területeken a huszita háborúk) után ugrásszerűen megnőtt Európa népessége, és egy egész Európára kiterjedő, de elsősorban Nyugat-Európában érezhető nagy gazdasági fellendülés kezdődött. Kialakult egy kontinentális munkamegosztás, mely szerint Kelet-Európa élelmiszer előállítóként, a nyugat pedig iparcikkek gyártójaként cserélte ki egymással áruit. Flandria lett a posztógyártás és az atlanti kereskedelem központja, azaz jelentős pénzforgalmat bonyolított. A pénzérmék alapanyaga továbbra is az értéküket meghatározó nemesfém maradt, így egyre több aranyat és ezüstöt igényelt a gazdaság. Emellett a keresztes hadjáratok során Európa megismerte és megszerette a indiai és kínai termékeket (fűszereket, porcelánt, selymet, illatszereket, borsot, vaníliát) amelyekért szintén arannyal és ezüsttel fizetett. A kereskedelem a levantei útvonalon keresztül folyt - a mai Irán, Irak, Szíria területén át egészen a libanoni (főníciai) partokig s ahonnan itáliai hajósok vitték az árukat Európa kikötőibe. A század végére az európai nemesfémkészletek elkezdtek kimerülni, ugyanis kitermelték már a könnyen kiaknázható, talajszint feletti rétegeket, és nem voltak még szivattyúk, hogy mélyebbre hatolhassanak. Ez vezetett ahhoz, hogy a magyar és cseh bányákban (pl. Besztercebánya, Selmecbánya, Enyed, az erdélyi Beszterce, Rozsnyó) visszaesett a termelés; Európában „aranyéhség” alakult ki, hiszen a megnövekedett kontinentális kereskedelemhez, és az Ázsia felé létrejött levantei kereskedelemhez is aranyra, ezüstre lett volna szükség! Mivel az arany és ezüst Európában már kifogyóban volt, új lelőhelyek felkutatására volt szükség.
Az oszmán terjeszkedés is bonyolította a helyzetet. 1453. május 29-én a törökök II. Mehmed vezetésével bevették Konstantinápolyt, és végleg eltiporták a Bizánci Birodalmat. Néhány évtizeddel később pedig terjeszkedésükkel meghódították mindazon területeket, melyeken keresztül addig a levantei útvonal karavánjai szállították az ázsiai árukat Föníciába, majd onnan Európába. A törökök kezükbe akarták kaparintani a levantei kereskedelem irányítását és hasznát, így vámokat vetettek ki az Európába áramló termékekre. A vámok miatt az Indiával és Kínával folyó kereskedelem megdrágult. Mindezek mellett a Földközi-tenger partvidéke a török kalózok miatt veszélyes, és kereskedelemre szinte alkalmatlan területté változott.
Az aranyéhség és az új kereskedelmi útvonalak felfedezésének igénye önmagában még nem lett volna elegendő a nagy földrajzi felfedezések sikeréhez. A XIV. század során Petrarca és Dante Alighieri munkái nyomán megjelenő reneszánsz nyitottabbá tette az embereket, és ráébresztette a népességet arra, hogy az egyház nem minden kérdésre tud adni megfelelő választ. Az ókori bölcsek munkái a tudományos megfigyelések talaján azonban megnyithatják a természetes kíváncsiság kielégítésének kapuját. Az antik műveltség újjászületésével ismertté váltak Ptolemaiosz elgondolásai, aki a Földet gömb alakúnak képzelte. Több európai állam fejlett gazdasággal rendelkezett, ami lehetővé tette az egyes tudományágak, technológiák fejlődését. Így került sor arra, hogy új hajótípus váltotta fel az addig elterjedt karakkót. A karavellák nagy vitorlafelületű, hátsókormányos hajók voltak, ami alkalmas volt a nyíltvízi hajózásra, eltávolodhatott a partoktól, óceánon alkalmasabb szállítóeszköznek bizonyult elődjénél. A tájékozódást segítette az araboktól átvett iránytű, továbbá az új találmányok: a gnomon, a Jákob-pálca és az asztrolábium.
A felfedezőutak ötlete nem volt új, már korábban is történtek kisebb-nagyobb felfedezések: a XI. század folyamán viking hajók elérik Amerikát; a XIII. században pedig Marco Polo bejárta és megismerte a szárazföldi utat Európából India és Kína felé. Azonban az első igazán jelentős felfedező utakat az a két állam kezdte támogatni, melyek katonai erejük, flottájuk, tengerpartjuk, és legfőképp központosított berendezkedésük folytán a legkedvezőbb helyzetben voltak a hatalmas és költséges vállalkozásokhoz.
Az Ibériai-félszigetet 711 -ben a mórok vették birtokukba, ám a félszigetet lakó keresztények az északi Pireneusok hegyláncai közé menekülve átvészelték az arabok megjelenését. Krisztus után 1000 -re a hegyek közt élők délebbre merészkedtek, és apró, de önálló keresztény királyságokat hoztak létre: Leon, Kasztília, Navarra és Aragónia néven. A királyságok szinte megalakulásuktól kezdve állandó harcban álltak az arabokkal. A harc 1000 és 1250 közt a reconquista néven ismertté vált háborúkban végül a félsziget nagyobb részének felszabadítását hozta. Közben jött létre - 1386 körül - a terület ötödik királysága Portugália néven. A győzelmeket követően a királyságok egymás ellen is hadat viseltek, mígnem végül három nagyhatalmú királyság, Kasztília, Aragónia és Portugália osztotta fel egymás között az egész Ibériai-félszigetet.
A XV. században az európai gazdaság fejlődése miatt egyre több aranyra és ezüstre volt szükség, ugyanakkor az európai (pl. a török terjeszkedés (1453 Konstantinápoly elfoglalása) miatt a Kelettel folytatott kereskedelem drágább lett (a törökök emelik a vámokat) - az európaiak a törökök megkerülésével, közvetlen kapcsolatot kerestek Indiával és Kínával (fűszer, selyem stb.). A XV. században a reneszánsz térképészet fejlődése: a Földet már egyértelműen gömb alakúnak képzelték (pl. Ptolemaiosz elgondolásai).
Az egységes spanyol állam 1479 -re jött létre, mikor Aragónia és Kasztília uralkodói - Aragóniai Ferdinánd és Kasztíliai Izabella - összeházasodtak. Az egyesült, hatalmas területű ország kiűzte Grenadából a maradék mór seregeket (1492). Ezt követően Spanyolország világhatalommá kezdett válni.
A portugálok a XV. század folyamán felfedező expedíciókat indítottak Afrika partjai mentén aranyban és fűszerekben gazdag területek keresésére. Ezeket az utakat nagyban elősegítette az ország kedvező (Atlanti-óceáni partvidéki) fekvése is. A század első felében I. János király egyik fia, Tengerész Henrik herceg (1394-1460.) Sagresban megfigyelőtornyot és hajógyárat építtetett, majd létrehozta Európa első tengerészeti akadémiáját, ahol összegyűjtötték és lejegyezték a délről visszatérő hajósok tapasztalatait, és ezek alapján térképeket készítettek. Tengerész Henrik lovagrendjének jövedelmeit fejlesztésekre fordította, illetve kereskedelmi társaságokat alapított, hogy legyen pénze a kutatásokra. Portugál hajósok hajózták körbe először a Kanári-szigetektől délre fekvő Bajador-fokot (1434.), érték el a Blanco-fokot (1441. 1471-ben portugál hajósok átlépték az Egyenlítőt (1473. Lopo Goncalves visszatérése Portugáliába). Bartolomeu Diaz 1478-ban messzebb hajózott, mint addig bárki: egy vihar elsodorta hajóját egészen Afrika legdélibb csücskéig, de a legénység nyomására nem mentek tovább, hanem visszafordultak. Diaz ezt a területet a Viharok fokának nevezte, de II. János király (aki szintén lelkes pártfogója volt a felfedezőutaknak) átkeresztelte Jóreménység fokának. 1497-1498. Vasco da Gama négy hajójával megkerülte Afrikát, és az Indiai-óceánt átszelve megérkezett az indiai Kálikutba. A portugálok ezen útjaik nyomán kereskedelmi telepeket és gyarmatvárosokat hoztak létre végig Afrika partvonalain: 1503 - 1505 közt a Guineai öböltől délre Angolában, majd megkerülve Afrikát Mozambikban, Tanzániában, Kenyában is kialakítottak telepeket. Aztán 1510 -ben elérték az Arab-félszigetet (Ománi gyarmat) Indiában a partokon 1510 és 1535 közt 8 jelentős várost hoztak létre. A három legjelentősebb - Goa, Diu, Sri-Lanka - közül Goa lett a portugálok Ázsiai birodalmának központja.
Spanyolországban Kasztíliai Izabella és Aragóniai Ferdinánd voltak a felfedezőutak fő támogatói. Szükség volt azonban egy vállalkozó kedvű, és hajós tapasztalattal is rendelkező személyre, aki képes elhajózni Indiába, és spanyol érdekeltségeket kialakítani a területen. Kolumbusz Kristóf apja genovai posztótakács volt. A takácsok helyzete azonban ezidőtájt nehéz volt, hiszen az Oszmán Birodalom terjeszkedésével párhuzamosan a Genovai Köztársaság keleti piacainak jelentős részét elveszítette. Kolumbusz apja 1470 -re eladósodott, fiát munkára kellett fognia, így a 20 éves Kolumbusz utazó ügynökként tevékenykedett, Liguria part menti falvait járta hajón. 1476-ban kihajózott a Földközi-tengerről az Atlanti-óceánra. Hajója kalóztámadás áldozata lett. Portugáliába vetődött és az év augusztusának végén vagy szeptemberének elején érkezett meg Lisszabonba, ahol 10 évet maradt. Itt érlelődött meg nagy terve, hogy nyugatról érje el Indiát úgy, hogy az Atlanti-óceánon átkel, eljut Kínába, onnan a mai Japánba és végül Indiába. 1485-ben meghalt felesége, anyagi helyzete egyre rosszabbodott. 1485 nyarán - miután kapcsolata felesége családjával teljesen megszakadt - elhagyta Portugáliát és Kasztíliába utazott. Kolumbusz Córdobába utazott Kasztíliai Izabella királynő és Aragóniai Ferdinánd udvarába. A királyi pár sokat váratta Kolumbuszt, míg végül kb. 5 hónap után egy Madrid melletti kisvárosban, 1486. január 20-án fogadták őt, de nagyszabású útja támogatásáról nem hoztak döntést. Anyagi helyzetük nagyon rossz volt, ezért Kolumbusz életjelt küldött magáról II. János portugál királynak. A spanyol királyi pár 1486 és 1491 közt Granada elfoglalásával és a mórok kiűzésével volt elfoglalva, így Kolumbusz öt évnyi huza-vona és halogatás után, csak 1491-ben találkozhatott újra velük. Még 1492 januárjában meghozták a döntést, az expedícióval kapcsolatos szerződés azonban csak 1492. április 17-én került aláírásra. A teljes expedíció összesen 2 000 000 maravédibe került. 1492. Így indult el három hajójával (Santa Maria, Nina, Pinta) Indiába 1492 augusztusában Kolombusz Kristóf genovai hajóskapitány. 1492. október 12-én kikötöttek Guanahani (San Salvador) földjén, a Bahama-szigetek egyikén. 1504-ig Kolombusz még háromszor kelt át az óceánon, elérte Kubát, Hispaniola szigetét (Haitit és Dominicát), Puerto Ricót, Panamát és Jamaicát. Útjairól nemesfémet, drágaköveket, Európában addig ismeretlen növényeket és indiánokat hozott.
1501-1504. Amerigo Vespucci Dél-Amerika partja mentén hajózva elérkezett a La Plata torkolatához. Azt hitte, elérte a kontinens legdélibb csücskét. Ő fedezte fel, hogy a szárazföld, amelyről Kolumbusz haláláig azt hitte, hogy India, egy önálló, és addig ismeretlen földrész.
Cabral portugál hajós 1500-ban a portugál király nevében birtokba vette Brazília területét, ami a két állam állandó vetélkedését, versenyét eredményezte. Végül pápai közvetítéssel megállapodott a két ország. 1494-ben a tordesillasi szerződésben kimondták, hogy a Zöldfoki-szigetektől 370 legna (kb. 2035 km) távolságra nyugat felé északról délre húznak egy egyenest a térképen (nyugati hosszúság 46° 37’), és azok a területek, amelyek ettől a vonaltól keletre esnek, portugál, ami nyugatra, spanyol fennhatóság alá kerülnek.
1519-ben Spanyolország megbízásából Magellán útra kel, azzal a céllal, hogy a fűszertermelő szigeteket és Európa között közvetlen hajózási útvonalat teremtsen. Magellán igazolta Vespucci tézisét, az ő expedíciója volt az első, ami körüljárta a Földet. Felfedezte a délnyugati átjárót: áthajózott Dél-Amerika és Tűzföld között, így találta meg az átjárót az Atlanti-, és a Csendes-óceán között. A hazatérést azonban már nem élhette meg, 1521-ben megölték a bennszülöttek a Fülöp-szigeteken.
A felfedezők kereskedelmi telepeket hoztak létre, az újonnan megismert népeket és területeket pedig megszállták, gyarmatosították. Ezt nem tehették meg a már népes és fejlett kultúrákkal, államszervezetekkel rendelkező Ázsiában, ahol jól jövedelmező kereskedőtelepek létesítésével próbálták kiszorítani a portugálok az arabokat az Indiai-óceánról. Ilyen kereskedelmi támaszpontok voltak Indiában (Goa), Kínában (Macao), Indonéziában és Japánban. Amerika azonban kitűnő lehetőséget nyújtott a gyarmatosításra: a hegyek hatalmas mennyiségű, könnyen kibányászható nemesfémet rejtettek, a trópusi területek pedig alkalmasak voltak ültetvények létesítésére.
Az amerikai őslakos civilizációk
Amerikában több bennszülött nép is élt szétszórva a kontinensen. Közép-Amerikában, a Yukatán-félszigeten volt a maják központja. Városállamokban éltek, amely egy-egy helyi főnök közvetlen vallási és politikai vezetése alatt állt. A városállamokat összekötő kapocs volt a közös vallás, a nyelv és a kultúra. A majákat nagy műveltség, gazdag művészeti értékek, fejlett matematikai és csillagászati ismeretek jellemezték. Húszas számrendszert használtak, tőlük származik a fokok, a naptár beosztása, pontosan meg tudták határozni a napév és holdhónapok váltakozását.
Közép-Amerika másik bennszülött népe, az aztékok 1325-ben alapították fővárosukat, Tenochtitlánt, és 1428-ban hozták létre a Közép-Amerika nagy részét egyesítő független államukat. Intenzív földművelést folytattak: mocsarakban „úszókerteket”, mesterséges szigeteket építettek ki, így évente többször is be tudták takarítani a termést (kukorica, bab, tök, paradicsom, kakaó, gyapot és dohány). Élénk kereskedelmet folytattak, kézműiparuk és építészetük sokszínű volt. Államukat megtervezett városok sokasága, rabszolgaság és a helyi arisztokrácia öröklődő és szilárd hatalma jellemezte. A főpapok tömeges emberáldozatokat mutattak be isteneiknek az áldozati célokra épített piramistemplom csúcsán, ami egyben a városok központja is volt. 1502-1520. Montezuma volt az azték uralkodó.
A spanyol hódítók (konkvisztádorok) kis seregei néhány évtized alatt lerombolták az őslakos amerikai civilizációkat: 1521-ben Hernán Cortés meghódította az Azték Birodalmat, 1532-ben Francisco Pizarro az Inka Birodalmat.
Louis Pasteur és a tudomány
Louis Pasteur (Dole, 1822. december 27. - Villeneuve-l’Étang, 1895.) egy kémiai felfedezéssel kezdte karrierjét: a borkősav sóinak optikai aktivitása alapján következtetett molekuláris szerkezetük aszimmetriájára; ezáltal ő vált sztereokémia egyik megalapítójává. Úgy vélte, hogy az optikai aktivitás az élőlények molekuláira jellemző, így amikor elkezdte tanulmányozni az erjedés folyamatát, az ott keletkező, polarizált fényt forgató anyagok alapján feltételezte, majd bebizonyította, hogy a fermentációt mikroorganizmusok végzik. Ezzel eldöntötte az ókor óta vitatott kérdést is, hogy keletkezhet-e élet spontán módon a mai környezetben. Fermentációs kutatásai során felfedezte, hogy léteznek oxigén nélkül élő mikroorganizmusok, és ő találta az első példát az anyagcsere szabályozására, amikor megfigyelte, hogy az élesztő oxigénmentes környezetben több cukrot fogyaszt. Pasteur leírta a fermentáció különböző formáit, és felismerte, hogy ezekhez különböző mikroorganizmusok szükségesek.
A francia kormány felkérésére kutatta a selyemhernyók betegségeit és felfedezte kórokozóikat. 1876-tól teljes mértékben az orvostudományi kérdéseknek szentelte magát. Legyengített kórokozókból oltóanyagot fejlesztett ki a baromfikolera elleni védelemre, és ezzel megnyitotta az utat a védőoltások - amelyre a gyógyászatban addig csak a feketehimlő ellen volt példa - általános alkalmazására. Vakcinát fejlesztett ki a lépfene, a sertésorbánc, a veszettség ellen, bizonyítva, hogy -legalább elvben - bármely fertőző betegség megelőzhető.
Louis Pasteur tímárcsaládból származott, apja Jean-Joseph Pasteur is tímár volt. A kelet-franciaországbeli Dole kisvárosában született 1822. december 27-én, szülei öt gyermeke közül a harmadikként. A család több költözése után Arbois-ban nőtt fel, itt járt gimnáziumba is. Az iskolában sokáig csak művészi tehetségével tűnt ki, az 1837/38-as tanévben azonban több iskolai díjat elnyert és azt javasolták neki, hogy a legjobb francia pedagógusképzőben, a párizsi École normale supérieure-ön tanuljon tovább. Első kísérlete erős honvágya miatt kudarcba fulladt. 1840-ben humán profilú érettségit (baccalauréat) tett, két évvel később pedig megismételte, ezúttal a matematikára koncentrálva (kémiajegye: „közepes”). Felvették az École normale-ba, de elutasította a felvételt, mert nem volt elégedett a helyezésével (15. lett a 22 jelölt közül). Még egy évi felkészülést követően a negyedik helyet érte el. Az elkövetkező öt évben Pasteur az École normale-ban fizikát és kémiát tanult, különösen a krisztallográfiába vetette bele magát. 1848 végén rövid ideig a dijoni líceumban tanított fizikát, majd 1849 januárjától a Strasbourgi Egyetem kémia tanszékének adjunktusa (professeur suppléant) lett. Három évvel később címzetes professzorrá léptették elő. Strasbourgban beleszeretett Marie Laurent-ba, a strasbourgi Académie (regionális oktatási hatóság) rektorának lányába. 1849. május 29-én összeházasodtak. Öt gyermekük született, közülük azonban hárman fiatalon meghaltak. 1853-ra jelentős tudományos hírnevet szerzett, a Gyógyszerészeti Társaság (Société de Pharmacie) 1500 frank díjat ítélt meg neki és megkapta a Becsületrendet. 1854-ben kinevezték a Lille-i Egyetem újonnan alapított természettudományi karának kémiaprofesszorává és dékánjává. 1857-ben, 34 éves korában Pasteurt kinevezték a párizsi École normale tudományos igazgatójának és adminisztrátorának (ami megfelel a gazdasági vezető kancellári tisztségnek). Megnövelte a diplomás laborasszisztensek számát, de ugyanakkor a szerződésük időtartamát hét-nyolc évről két évre csökkentette, hogy a hallgatókat a doktori fokozat megszerzésére ösztönözze. Megalapította az Annales scientifiques de l’École Normale Supérieure folyóiratot, amely az egyetem kutatási eredményeinek fórumaként szolgált. A folyóiratot 1871-ig személyesen szerkesztette. Pasteur vezetése alatt az École normale hírneve jelentősen gyarapodott. Míg korábban évente 50-70-en jelentkeztek a 15 tanulmányi helyre, végül már 200-230 jelentkező is pályázott. Bár az École normale-ban betöltött két pozíciója nem írta elő a kutatási tevékenységet, Pasteur két tetőtéri szobában laboratóriumot alakított ki, ahol folytatta Lille-ben megkezdett fermentációs tanulmányait. III. Napóleon császárral való ismeretsége lehetővé tette, hogy tevékenységét egyre inkább a kutatásra összpontosítsa. 1862-ben a Tudományos Akadémia tagjává választották. 1865-ben a kormány kérésére elkezdte a selyemhernyók betegségeit tanulmányozni, ami idejének nagy részét lekötötte és 1870-ig minden nyarat egy dél-franciaországi terepi laboratóriumban töltött. Az egyetemen Pasteur felelt a hallgatók fegyelmezéséért is, ami jelentős munkaterhelést jelentett számára és az 1867-ben kitört diáklázadásokat követően felmondott az École normale-ban.
1868-ban részt vett az École pratique des hautes études (EPHE), egy kutatásorientált posztgraduális főiskola alapításában, ahol a II. szekción (fizika és kémia) belül a fiziológiai kémia laboratóriumának vezetését vette át. A császár támogatásának köszönhetően engedélyt kapott egy új laboratórium építésére, amely azonban a porosz-francia háború miatt késedelmet szenvedett. Pasteur a háborút szülőföldjén, a Jura-hegységben töltötte, ahol a sörgyártást tanulmányozta; azt az iparágat, amelyben véleménye szerint Németország túlszárnyalta hazáját. 1872-ben visszatért Párizsba (ahol kikiáltották a harmadik köztársaságot és a politikai viszonyok alaposan megváltoztak), kérte hogy mentesítsék minden oktatási kötelezettsége alól és érvényesítette a császár által neki ígért 12 ezer frankos életjáradékot. 1876-ban az 54 éves vegyész új kutatási területre váltott, a háziállatok és ember fertőző betegségeit kezdte tanulmányozni. Szinte teljesen kívülállóként kezdte el kutatni a lépfenét, amely ellen kifejlesztett egy oltóanyagot. Ennek gyártására építettek egy laboratóriumot - így indult meg az oltóanyaggyártás. Pasteur ezután a veszettség elleni vakcinát kezdte fejleszteni, amihez megkapta a Párizs melletti saint-cloud-i kastély istállóit (maga a kastély a porosz háborúban leégett). Tanítványaival és munkatársaival szemben Pasteur autoriter módon viselkedett és azt tartották róla, hogy teljesen híján van a humorérzéknek. Laboratóriumát családfőként vezette és ügyelt arra, hogy alkalmazottai rokonságban álljanak. Bár fiatalkorában rövid ideig részt vett az 1848-as februári forradalomban, később politikai álláspontja konzervatívra, sőt reakciósra változott. Üdvözölte III. Napóleon 1851-es puccsát és szoros kapcsolatot ápolt a császárral, még lemondását követően sem titkolta, mennyire lekötelezettjének érzi magát. 1875-ben Pasteur a konzervatívok színeiben indult a szenátusi választásokon szülővárosa, Arbois képviselőválasztásán, de nagyon kevés szavazatot kapott, mert bonapartistának tartották. Pasteur lelkes francia hazafi volt. A porosz-francia háború alatt egy levelezőtársának azt írta, hogy ezentúl minden művét Gyűlöljük Poroszországot! Bosszút! Bosszút! mottóval fogja ellátni. 1870-ben visszaadta a Bonni Egyetem tiszteletbeli doktori címét. Leghevesebb szócsatáit, amelyeket mindkét oldalon erős nacionalista felhangok kísértek, német tudósokkal - köztük Justus Liebiggel és Robert Kochhal - vívta. Tudományos teljesítményét számos hazai és nemzetközi díjjal ismerték el, köztük a Becsületrend nagykeresztjével. 1882-ben a francia állam 25 ezer frankra emelte életjáradékát, amelyet feleségére és gyermekeire hagyhatott (az összeg egy egyetemi professzor fizetésének kétszeresének felelt meg). Ugyanebben az évben Pasteurt az Académie française "halhatatlanjai" (tagjai) közé választották. A veszettség elleni oltás kifejlesztése után számos adományban részesült. A Pasteur Intézet építésekor mintegy kétmillió frank összegű adomány gyűlt össze. Az intézetet 1888 novemberében, Pasteur 65. születésnapján avatták fel. Ekkorra azonban több agyvérzést követően egészségi állapota annyira megromlott, hogy már nem tudott jelentős módon hozzájárulni az intézet kutatómunkájához. Halála előtt már gyakorlatilag teljesen megbénult.
A borkősav izomerjei kristályszerkezetükben egymás tükörképei. Frédéric de la Provostaye már 1841-ben leírta a fényt jobbra forgató borkősav-sók (tartarátok) kristályformáit. Pasteur Eilhard Mitscherlich felfedezéséből indult ki, miszerint a borkősav és a szőlősav nátrium-ammónium sói minden tulajdonságukban azonosnak tűntek, csakhogy a borkősav oldata a polarizált fény síkját jobbra forgatta, míg a szőlősav oldata optikailag inaktív maradt. Pasteurnek sikerült megcáfolnia Mitscherlich azon állítását, hogy a borkősav és a szőlősav kristályszerkezete teljesen azonos lenne. Mikroszkóp alatt sikerült két különböző kristályformát azonosítania, amelyek egymás tükörképei voltak. Fáradságos kézimunkával szétválogatta a két formát. Amikor vízben feloldotta őket, kiderült hogy ugyanolyan mértékben, de ellentétes irányba forgatják a polarizált fény síkját. A jobbra forgó forma (L-(+)-borkősav) megegyezett az addig is ismert borkősavval, a balra forgató forma (D-(−)-borkősav) azonban addig ismeretlen volt. A két anyag azonos térfogatú és koncentrációjú oldatát összekeverve az ellenkező optikai aktivitások kioltották egymást és az oldat optikailag inertnek tűnt (ún. racém elegy). Ezt a felfedezést a 25 éves Pasteur 1848. A kutatómunka fenti összegző leírása Pasteur 1860-as előadásából származik. Laboratóriumi naplóinak tanulmányozása további részletekre derített fényt. Pasteurra nagy hatással volt kollégája, Auguste Laurent az Ecole normale-ból, aki úgy vélte, hogy a kristályok alakját a belső (molekula-) szerkezet határozza meg. Ismertek voltak továbbá az ún. „dimorfizmus” példái, olyan anyagok, amelyek kémiai összegképlete azonos, de kristályformájuk eltérő, mint például a kalcit és az aragonit esetében. Pasteur összesen nyolc különböző borkősav-sót vizsgált meg, hogy kristályosodnak-e egymással. Laurent hatására különös figyelmet fordított a kristályvíztartalomra és a kristályszerkezet minimális változásaira. Pasteur a későbbiekben két másik módszert is talált a racém elegyek szétválasztására.
Mikor Pasteur 1854-ben Lille-be költözött, azzal az elvárással szembesült, hogy kutatásainak eredménye az iparban is használható legyen. Pasteur meg volt győződve arról, hogy az optikai aktivitás és a szerves vegyületek molekuláris aszimmetriája valamilyen módon összefügg az életfolyamatokkal; intuícióját a későbbi felfedezések sok szempontból igazolták (pl. az aminosavak és cukrok kiralitása). Más vegyészek, mint Jöns Jakob Berzelius vagy Justus Liebig, tagadták az élőlények szerepét az erjedés folyamatában. Különösen Liebig jelentett sok gondot Pasteurnak. „Az elmúlt 23 évben ennek az Akadémiának benyújtott minden kísérletem közvetlenül vagy közvetve arra irányult, hogy rámutasson Liebig nézeteinek pontatlanságára.” - mondta 1880. Pasteur a tejsavas erjedés (amelynek során a cukor tejsavvá bomlik, és savanyú sör vagy aludttej keletkezik) tanulmányozásával kezdte meg a fermentációval kapcsolatos kutatásait. Lehetséges, hogy az amil-alkohol iránti érdeklődése révén bukkant rá erre a speciális erjedési formára, mivel ez nagy mennyiségben keletkezik a folyamat során. Pasteur sörrel, borral és ecettel kapcsolatos kutatásai két időszakra, 1857-1865 és 1871-1876 közöttre tehetők. Az alkoholos erjedés biológiai eredetét nem ő fedezte fel, mint azt néhol olvasni lehet, hanem már 1837-ben egymástól függetlenül Charles Cagniard-Latour, Theodor Schwann és Friedrich Kützing is publikált hasonló teóriát. Pasteur viszont kimutatta, hogy az alkoholos erjedés során nemcsak etanol és szén-dioxid keletkezik, hanem számos melléktermék is, például glicerin, borostyánkősav, cellulóz és zsírok. Ennek ellenére a tudósok többsége továbbra is az abiotikus erjedés elméletét vallotta. Liebig feltételezte, hogy egy „instabil szerves anyag” feltétlenül szükséges az elindításához. Pasteur ezt az elméletet azzal cáfolta, hogy alkoholos erjedést indított el egy mesterséges, szerves nitrogéntől mentes közegben. Nádcukor oldatához ammónium-tartarátot és hamvasztott élesztőből nyert ásványi anyagokat adott, majd egy kis sörélesztővel elindította az erjedést. 1858-ban Moritz Traube 1860-ban pedig Marcellin Berthelot olyan elméletet javasoltak, amely kompromisszumot jelentett Pasteur és Liebig szélsőséges álláspontjai között: szerintük a fermentáció nem közvetlenül az élőlények terméke volt, hanem az élőlények által kiválasztott, de nem élő „fermentumok” (enzimek) produkálták. Liebig sokáig nem reagált, majd 1868-ban és 1869-ben két előadást tartott a témáról, amelyeket a porosz-francia háború miatt csak 1871-ben fordítottak le franciára. Utolsó előadásában Liebig elismerte, hogy az alkoholos erjedés a fent vázolt értelemben a élesztő aktivitásának köszönhető. Pasteur nem akarta teljesen kizárni a „oldható fermentumok” létezését, de még nem is akarta elfogadni, amikor a kérdés Claude Bernard hagyatékából származó publikációjában újra felmerült.
Sörrel kapcsolatos kutatásai során Pasteur 1861-ben elsőként fedezte fel az anyagcsere szabályozását. Felismerte, hogy oxigénhiány esetén az élesztőgombák több cukrot fogyasztanak. Ennek oka, hogy ilyenkor energiaigényüket a szénhidrátok anaerob lebontásával (glikolízis) fedezik; elegendő oxigénellátás esetén pedig a jóval hatékonyabb oxidatív foszforilációra térnek át. 1861-től Pasteur számos cikket publikált az „ecetsavfermentációról” (mai szemmel nézve ez nem fermentáció), amelyeket 1864-ben egy hosszú értekezésben foglalt össze. Amikor elkezdte kutatásait, az ecetsavas erjedést a vegyészek többsége abiotikus folyamatnak tekintette, ahhoz hasonlónak, mint amikor az alkoholt platina katalizátorral acetaldehiddé és ecetsavvá oxidálják. Pasteur azonban biztos volt abban, hogy az ecetsavas erjedés biológiai folyamat eredménye, és ezt bebizonyítandó megvizsgálta az ecet felületén található finom réteget, az ún. ecetanyát. Friedrich Kützing már 1837-ben felvetette az ecetanyában élő mikroorganizmusok és az ecet keletkezése közötti összefüggést. Pasteur, akárcsak az alkoholos erjedéssel kapcsolatos kísérletében, ecetet állított elő hígított alkohol, ammónium, ásványi sók és az ecetanyából származó organizmus (az akkori nomenklatúra szerint Mycoderma aceti) keverékéből. Ez a mikroorganizmus csak oxigénben gazdag környezetben, a folyadékfelszínen termelt ecetet. Pasteur kísérleti eredményeit az ecetgyártók közvetlenül tudták hasznosítani, ezáltal szabályozni tudták a termelést. Pasteur 1861-ben leírt egy addig ismeretlen erjedési típust, a vajsavas fermentációt. Ennek okozói mozgékony mikroorganizmusok voltak, amelyeket Pasteur ezért az állatvilághoz sorolt.
tags: #felfedezok #szor #franc