Н Хоровиц - Поиски жизни в Солнечной системе
Появилась благоприятная возможность для проверки утверждения Батиста Порты относительно зарождения жаб из гниющего мяса, валяющегося в навозной куче. Три опыта с этим материалом нс дали никаких результатов, и это убедило меня в том, что Порта проявлял здесь излишнюю доверчивость, бу дучи в других случаях очень интересным и глубоким писателем.
Книга Реди в течение 20 лет переиздавалась пять раз. и в результате знакомства с ней все более широкого круга образованных людей вера в возможность самозарождения животных постепенно исчезла. Однако этот вопрос снова возник, хотя уже на другом уровне, примерно в 1675 г.. вслед за открытием микроорганизмов голландцем Антони ван Левенгуком (1632-1723). Это открытие стало возможным благодаря усовершенствованию в XVII в. техники изготов ления линз. Сам Левенгук был одновременно и опытным мастером по изготовлению линз, и исследователем, увле ченно работающим с микроскопом. Ряд важных открытий, сделанных Левенгуком в течение его долгой жизни, создали ему известность, и он по праву считается одним из осново положников научной микроскопии.
Микроорганизмы настолько малы и, кажется, так просто организованы, что с самого их открытия широко распро странилось мнение, будто они представляют собой продукты распада, принадлежащие к нечетко обозначенной промежу точной области между живым и неживым. Таким образом, вопрос о самозарождении вновь оказался в центре внимания в знаменитой полемике XVIII в.. разгоревшейся между английским священником Дж.Т.Нидхемом (17131781) и итальянским натуралистом аббатом Ладзаро Спаллаппани (1729-1799). Нидхем утверждал, что если баранью подливку и подобные ей настои сначала нагреть, а затем герметически закрыть в сосуде с небольшим количеством воздуха, то в течение нескольких дней они обязательно порождают микро организмы и разлагаются. Он полагал, что раз нагревание исследуемого объекта убивает все ранее существовавшие в нем организмы, то, следовательно, полученный результат
служит доказательством самозарождения. Повторяя экспе рименты Нидхема, Спалланцани показал, что если колбы нагреть после закупоривания, то в них не возникает никаких организмов и не происходит гниения, как долго бы они ни хранились. (В одном из своих опытов Спалланцани герме тично закупорил в стеклянном сосуде зеленый горох с водой, после чего в течение 45 мин держал его в кипящей воде. Позже, в 1804 г., парижский шеф-повар Франсуа Аппер использовал этот метод для получения первых консерви рованных продуктов. Таким образом, консервная промыш ленность явилась одним из побочных результатов дискуссии о самозарождении.)
Нидхем заявил в ответ, что чрезмерное нагревание разру шило внутри закрытого сосуда содержащийся в воздухе жизненно важный элемент, без которого самозарождение невозможно. Методы газового анализа в то время были еще недостаточно развиты, чтобы разрешить этот спор. В дейст вительности оказалось, что результат, полученный Нидхе мом, был следствием скрытой ошибки, обнаружить которую не удалось в течение целого столетия. Известнейшие ученые XIX в., включая Жозефа Луи Гей-Люссака, Теодора Шванна. Германа фон Гельмгольца, Луи Пастера и Джона Тиндаля, были вовлечены в этот спор. Великий французский химик Гей-Люссак поддержал точку зрения Нидхема, обнаружив, что из нагретого в присутствии органического вещества воздуха кислород исчезает, а его отсутствие, как показали дальнейшие опыты,-необходимое условие консервирования продуктов. Однако решающий эксперимент, т. е. экспери мент Реди, по проделанный с микроорганизмами, остался невыполненным.
Вопрос, казалось бы, прост: будут ли расти в стери лизованном органическом настое микроорганизмы в при сутствии воздуха, из которого удалены все микробы? Не смотря на кажущуюся простоту вопроса, существовавшая в то время экспериментальная техника не позволяла дать на него убедительный ответ. Было поставлено множество хитроумных экспериментов, но каждый раз исследователи давали неточные или лишь отчасти правильные и проти воречивые объяснения наблюдаемого. Поскольку проблема самозарождения имела большое общемировоззренческое и практическое значение, разгорелись бурные дискуссии.
Страсти достигли кульминации в 1859 г., когда Феликс Пуше (1800-1872), директор Музея естественной истории в Руане, опубликовал книгу, где вновь сообщалось об экспе
риментальном подтверждении самозарождения. Свое пре дисловие Пуше начал так: "Когда в результате размышлений мне стало ясно, что самозарождение представляет собой еще один способ, который природа использует для воспроиз ведения живых существ, я сосредоточил все внимание на том, чтобы экспериментально продемонстрировать соответству ющее явление. Английский физик Джон Тиндаль (1820 1893), принимавший активное участие в дискуссии, так про комментировал появление на арене Пуше:
Никогда еще ни один предмет спора не требовал столь холодного и критического ума, как этот, спокойствия в позна нии столь сложного явления, тщательности в постановке и исполнении опытов, умелого подбора условий и постоянного сомнения в результатах, пока строгая повторяемость не убедит вас в их безупречности. Для человека с темпераментом Пуше подобный предмет таил в себе опасность, которую еще более усиливало его предвзятое отношение к проблеме.
В это время в исследования включился Луи Пастер (1822-1895). Изучая с точки зрения химии процесс спир тового брожения, он вопреки многочисленным возражениям пришел к выводу, что этот процесс вызывается живыми организмами. Проведенные эксперименты послужили хоро шей подготовкой для решения последующей задачи. Ис следования Пастера-это в методическом отношении без упречно поставленная серия опытов, ознаменовавших собой одно из величайших достижений экспериментальной био логии. В сущности они привели к закрытию долгого спора о самозарождении. Пастер разрешил все трудности, пугавшие его предшественников. Он недвусмысленно показал, что загадочной "первопричиной", витавшей в воздухе и вызы вающей в стерильном бульоне рост микроорганизмов, яв ляются те же самые микроорганизмы, которые переносятся частицами пыли.
Рассмотрим вкратце один из самых простых и изящных экспериментов Пастера, убедительность которого поразила даже самого ученого. Нужную питательную среду, например дрожжевой экстракт с сахаром, Пастер помещал в колбы: затем, нагревая их горло в пламени, оттягивал его так, что получились узкие, но тем не менее открытые трубки, изогну тые различным образом (рис. 5). Далее он доводил пи тательную среду в колбе до кипения и поддерживал ее в таком состоянии в течение нескольких минут, после чего давал ей остыть. Обработанная таким образом среда оста валась в колбах стерильной неограниченно долго даже при контакте с воздухом. К удивлению Пастера, колбы можно
было даже перемещать с места на место, не опасаясь заражения среды. Пытаясь объяснить этот эффект, ученый предположил, что воздушный столб в длинном горле действует как своего рода подушка, препятствуя быстрому движению воздуха; в результате проникающая в горло кол бы пыль оседает на его стенках раньше, чем достигает питательной среды. Чтобы доказать, что заключенная в колбе питательная среда, будучи инфицированной, способна поддерживать рост микроорганизмов, Пастер обрезал у некоторых колб горло-и вскоре процесс размножения действительно начинался.
Таким образом, Пастеру удалось повторить опыты Реди на уровне одноклеточных организмов. Он продемонстри ровал, что в мире микробов, как и среди высших видов, любая форма жизни ведет свое существование от "роди тельской". Результаты, полученные Пастером, не вызывали сомнений, но тем не менее в течение ряда лет высказывались
различного рода контрдоводы и возражения. Особенно ин тересный случай произошел в 1870-х годах в Англии, когда Джон Тиндаль защищал точку зрения Пастера от нападок одного врача по имени Г. Чарлтон Бастиан. Исследования Тиндаля по рассеянию света на частицах пыли в атмосфере позволили ему осуществить новые опыты, свидетельствую щие о роли пыли в переносе инфекции. Он показал, что способная к гниению среда, заключенная в открытых (контрольных) пробирках, остается стерильной, пока воздух над ними свободен от пыли. Далее рассказывается, каким способом Тиндалю удалось обнаружить присутствие пыли в воздухе. Его изобретательность создала ему славу выдаю щегося популяризатора науки викторианской эпохи.
Вернемся в Лондон времен королевы Виктории и обратим внимание на плавающую в воздухе пыль. Представим себе комнату, где только что произведена уборка. Окна в ней плотно закрыты, и лишь через узкое отверстие в ставне проникает пересекающий комнату солнечный луч. Плавающая в воздухе пыль позволяет увидеть путь света. Чтобы сфокусировать пучок параллельных световых лучей, поместим в отверстие линзу. Теперь лучи образуют конус, в вершине которого освещенность настолько велика, что пыль кажется почти белой. В темноте глаз особенно чувствителен к такому освещению. Пыль, на сыщающая лондонский воздух,-это органическое вещество, ко торое можно сжечь без остатка. Действие пламени спиртовки на плавающее в воздухе вещество Тиндаль описывал следующим образом:
