Михаил Энгельгардт - Луи Пастер. Его жизнь и научная деятельность
Заподозрив в ней причину этого процесса, Пастер проверил свое предположение опытом.
Он перенес частицу сероватой слизи из осадка в жидкость, специально приготовленную, чтобы служить питательной средой для предполагаемого фермента. Посеянная в ней частица слизи немедленно начала действовать, началось брожение и образовался осадок, в котором уже легко было различить с помощью микроскопа организованный фермент в виде маленьких округлых телец – бактерий молочнокислого брожения.
Посеянный в соответственную жидкость, этот микроорганизм всякий раз вызывал в ней молочнокислое брожение, длившееся, пока он оставался живым, развивался, размножался и действовал на окружающую среду.
Эти опыты были первыми опытами искусственного изолирования и культивирования микробов, – первым шагом бактериологической техники, так далеко ушедшей в настоящее время.
Далее Пастер изучил маслянокислое брожение, при котором сахар превращается в так называемую масляную, или бутировую, кислоту, и убедился, что оно возбуждается своим особым ферментом: бактерией маслянокислого брожения.
Изучил брожение виннокислое; брожение спиртовое, при котором сахар распадается на спирт и углекислоту; брожение уксусное, при котором спирт превращается в уксусную кислоту,– оно оказалось результатом деятельности грибка Mucoderma aceti, известного уже давно: он развивается при уксуснокислом брожении, но его считали случайным паразитом, а не виновником и автором всего процесса.
“Брожение – процесс, соотносительный жизни и организации дрожжевых телец, а не разложению и гниению этих телец; равным образом это не явление соприкосновения, при котором превращение сахара совершается в присутствии фермента, ничего ему не давая, ничего от него не получая”, – так резюмировал Пастер свой первый “мемуар” о спиртовом брожении в 1857 году.
Работая над уксуснокислым брожением, он произвел знаменитый опыт, окончательно разбивший старые воззрения. Уксуснокислое брожение было главной опорой химической теории. Оно считалось наиболее исследованной формой этого процесса. “Мы-то думали, – иронически замечает Либих по поводу работ Пастера, – что сущность уксуснокислого брожения выяснена досконально и заключается в простом окислении спирта. Толчок этому окислению дает присутствие гниющего белкового вещества, а грибки и вибрионы господина Пастера являются уже в бродящей, разлагающейся жидкости. Господин Пастер перевертывает роли, смешивает причину со следствием. В вине есть белковое вещество, – и вот вино, при доступе воздуха, скисается: его спирт превращается в уксусную кислоту. Не будь в нем белкового вещества – не было бы и скисания. Вот доказательство: разведите спирт водой и держите его сколько угодно на воздухе – брожения не будет. Прибавьте в него гниющего белкового вещества – брожение начнется: спирт станет превращаться в уксус”.
Пастер доказал, что разведенный спирт превращается в уксус без всякой примеси белкового вещества: нужно только подбавить к нему аммиака и минеральных солей (необходимых для развития грибка) и внести микодерму: она начинает развиваться, разрастаться, превращая спирт в уксус.
Наоборот, если убить зародыши микодермы в вине нагреванием до 60° – брожения не происходит. Но, может быть, нагревание изменило свойства белкового вещества, находящегося в вине? Нет, потому что стоит внести в то же вино микодерму или даже просто оставить его в соприкосновении с воздухом (в котором почти всегда найдутся зародыши микодермы) – брожение начнется.
Так же и дрожжевой грибок: в сахарной воде, содержащей немного аммиака и золы, без малейших следов белкового вещества, он начинает развиваться и разлагать сахар на спирт и углекислоту. Словом, грибок должен найти в данной среде питательные вещества (азот и минеральные соли), необходимые для его развития. В какой форме – неважно: белок, клейковина, гнилое мясо или минеральные соли (аммиак и зола) – лишь бы годились в пищу микроорганизму. Без пищи он развиваться не может, и брожения не происходит, что и понятно, раз “процесс брожения – явление, вызываемое микроорганизмами, сопровождающее жизнь и деятельность микроорганизмов” (Пастер).
Луи Пастер.
Бесконечно разнообразные формы брожения, гниения, разложения вызываются бесконечно разнообразными формами грибков, бактерий, вибрионов; для каждого процесса есть свой специфический микроорганизм; но без микроба нет брожения.
До какой степени эти взгляды противоречили установившимся воззрениям и казались фантастическими, видно из замечания Либиха, высказанного уже в 1870 году в брошюре о брожении.
“Исследования Пастера, – говорит Либих, – приводят к тому, что главное, то есть явление общее всем этим процессам, упускают из вида, просматривают; исследование дробится на возню с чистейшими деталями; дошли до того, что в каждом из этих бесчисленных процессов отыскивают отдельную причину, и для большинства их в самом деле нашли особые виды грибков или даже животных, как и для болезней, для холеры и прочего, а кульминационный пункт, до которого мы благополучно добрались – тот, что становится совершенно непонятным, как еще может существовать органический мир, окруженный такой массой врагов. Когда мы спрашиваем у исследователей, вооруженных микроскопом, что же такое собственно фермент молочнокислого, масляного и других брожений, то получаем в ответ название грибка!”
Мы заглянули вперед. Не одна тысяча опытов потребовалась Пастеру, чтобы развить и незыблемо обосновать свое учение о брожении. Долго ему приходилось отбиваться от нападок и насмешек защитников старой теории, высмеивавших и вышучивавших “грибки и вибрионы господина Пастера”. Но он разбивал их шаг за шагом, не оставляя без фактического опровержения ни одного аргумента, ни одного утверждения противников. Утверждали, будто кислород – истинный агент всякого брожения; он показал, что есть брожения, которые совершаются без участия кислорода, например виннокислое; а есть и такие, которым присутствие кислорода только мешает, например маслянокислое. При этом он сделал мимоходом капитальное открытие, показав, что существуют две группы микробов: одни, аэробы, живут и развиваются при доступе воздуха, не могут обойтись без кислорода; другие, анаэробы, развиваются только в отсутствие кислорода, который действует на них как яд.
Утверждали, будто есть брожения, происходящие без всяких ферментов, – он нашел эти ферменты, не замеченные прежними исследователями.
Утверждали, будто фермент может быть заменен любым азотистым веществом; он, в упомянутых уже опытах, разбил этот сильнейший аргумент противников, показав, что если с азотистым веществом не будет внесен или из воздуха не попадет в жидкость микроб, – то брожения не будет.
