Пастер: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Почти неприметно для себя он уже перешел с пути химика на путь физиолога. По-настоящему он понял это, когда 30 января 1860 года Академия наук присудила ему премию по экспериментальной физиологии. Премия была присуждена за работы по брожению винной кислоты и ее изомеров, по спиртовому и молочнокислому брожению. Докладчик — Клод Бернар — подчеркнул громадный физиологический интерес полученных результатов и в заключение сказал: «Именно благодаря этой физиологической тенденции в работах Пастера комиссия и пришла к единодушному решению присудить ему в 1859 году премию по экспериментальной физиологии».

Это было признанием его заслуг как биолога. Это было поощрение биологического направления в его работах. То, что он наметил для себя на будущее, то, что ему еще предстояло сделать…

Впрочем, чтобы понять, что ему предстояло сделать, нужно разобраться в теориях, господствовавших в те времена.

Явления брожения стары как мир. И бесконечно разноообразны. Квасится в квашне тесто для хлеба; бродит в чане свекольный сок, превращаясь в вино; киснет в кружке молоко; горкнет масло, плесневеет хлеб, тлеет навоз, прокисает вино, превращаясь в уксус, портится уксус, в свою очередь превращаясь в мутную воду. Болеют и умирают люди, животные, а через некоторое время в месте их захоронения остается один только прах. Ежегодно цветут цветы, и ежегодно они вянут, а на следующий год на том же месте расцветают новые цветы.

Брожение, гниение, разложение… Трудно провести между ними грань, как трудно провести грань между жизнью и смертью. Почему на разлагающихся останках животных и растений возобновляется цветение и жизнь? И куда деваются самые останки? Почему земля до сих пор не усеяна трупами, сколько их должно было скопиться за миллионы лет?! Множество живых организмов и продуктов их жизнедеятельности заполняют мир, потом все это исчезает, превращаясь в гниющий прах, а потом сноза возникает новая жизнь.

Бесконечны и разнообразны явления жизни и смерти, но что-то есть в них общее. Что же? Какие законы управляют всеми этими превращениями? В чем суть их?

За разрешение этих вопросов еще в глубокой древности прежде всего взялись философы. Они высказывали множество догадок, оспаривали их правильность, делали ни на чем не основанные умозрительные выводы и ничем не подтвержденные заключения. Состояние наук не позволяло в те далекие времена сколько-нибудь вразумительно ответить на эти вопросы.

Потом попытки разобраться в тайнах брожения и гниения перешли от философов к алхимикам. Нельзя ли превращать железо в золото при помощи процесса, подобного превращению теста в хлеб? — спрашивали они. Нет ли такого порошка, который превратит неблагородный металл в благородный, как превращается при помощи дрожжей сусло в пиво?

Алхимики бесславно закончили свой век, и на сцену вышли химики.

Ученик Парацельса, голландец Ван-Гельмонт уже не рассуждает, выискивая в голове забавные мысли. Он ставит опыты и говорит: есть общее в явлениях гниения, брожения вина, дыхания и пищеварения — во всех этих процессах обязательно присутствует углекислый газ. Этому присутствию углекислоты обязан процесс брожения своим названием — при выделении углекислого газа бродящее вещество находится в состоянии, напоминающем кипение, оно бурлит, «бродит» по сосуду. Его частицы как бы движутся, вовлекая в это движение все больше и больше вещества.

На этом основании возникла теория, что всякое тело, находящееся в состоянии гниения, легко передает это состояние другому, еще не гниющему телу; таким образом, подобное тело, представляющее внутреннее движение, может весьма легко увлечь за собой другое тело, находящееся еще в состоянии покоя, но по своей природе способное к движению.

Этот чисто динамический подход к процессу явился прообразом будущей химической теории Либиха.

А химия в те времена становилась все более мощной наукой. Ее развитие шло достаточно быстро по сравнению с другими науками. К восьмисотым годам химикам был уже не только известен метод, как делать газы видимыми и отличать один газ от другого, — ими были определены свойства углекислого газа и открыто, что углекислый газ и спирт — единственные продукты превращения сахара в спиртовом брожении.

К этому времени появился во Франции великий химик Лавуазье. Он открыл новые законы, многое внес в учение о строении вещества, изучил неизученные до него явления. Но своей славой он обязан введению в химию весов. Только после этого химия стала по праву называться точной наукой. С помощью весов занялся Лавуазье и выяснением вопроса о брожении.

Лавуазье взвешивал воду, сахар и дрожжи, помещал эту взвесь в сосуд с водой. Когда процесс брожения заканчивался, он снова взвешивал содержимое сосуда и, высчитав разницу до и после брожения, устанавливал количество выделенного углекислого газа. Затем он перегонял в другой сосуд алкоголь и также взвешивал его. Получалось, что выделенная углекислота и полученный алкоголь весят ровно столько, сколько весил первоначально сахар. Таким же образом, при помощи весов, Лавуазье установил, что углерод, находившийся в сахаре, полностью переместился в алкоголь и выделился в виде углекислого газа. То же он проделал по отношению к кислороду и водороду. И в результате сделал вывод:

«Действие винного брожения заключается в том, чтобы разделить на две части сахар, который есть окисел, окислить одну половину за счет другой, чтоб образовалась угольная кислота, раскислить другую половину за счет первой и получить сгораемое вещество, которое будет алкоголь. Так что, если возможно было воссоединить алкоголь и угольную кислоту, то вновь образовался бы сахар».

Это было исчерпывающее решение вопроса, с доказательствами и точными опытами. Впрочем, не совсем точными: Лавуазье принял во внимание все — и сахар, и алкоголь, и угольную кислоту, и кислород, и водород — то есть воду; но куда у него девались дрожжи? Ведь он добавлял их по весу к первоначальной смеси и совершенно сбросил со счетов при подведении итогов.

Дрожжи как-то непонятно исчезли из выводов и последующих ученых. Собственно, не самые дрожжи — они то присутствовали при всяких опытах брожения, но их почему-то никто не упоминал при заключительных выводах.

Обходили молчанием дрожжи и Гей-Люссак и Дюма, которые установили обязательное участие кислорода в процессе брожения.

Никто не оспаривал, что дрожжи участвуют в брожении. Всем было известно, что они в виде пены или мутного осадка встречаются на поверхности жидкости или на дне сосуда. Сахарные растворы в их присутствии начинали бродить, а дрожжей при этом становилось как будто даже больше. Было также известно, что если взять со дна чана, в котором перебродило сусло, немного дрожжевого осадка и по капле добавить его в другие чаны с совершенно свежим прокипяченным суслом — через несколько часов оно начнет бродить. С другой стороны, знали, что если и не положить в сахарный раствор дрожжи или осадок бродящей жидкости, то они появятся сами по себе. В 1803 году Тенар обнаружил, что в каждом таком случае, когда сахарный раствор начинает бродить, сам собой появляется осадок, по виду и свойствам похожий на дрожжи. Как тут было не сделать вывод, что дрожжи — продукт брожения?

Так или иначе, они были неотъемлемой частью процессов. И, конечно, никому в голову не приходило, что дрожжи могут представлять собой что-либо другое, кроме чисто химического соединения, называемого ферментом.

А тут еще в 1828 году химик Колин объявил, что ему удалось вызвать спиртовое брожение без участия чего-либо похожего на дрожжи; он просто брал азотистое органическое вещество, решительно ничем, даже отдаленно не напоминающее дрожжи, вводил его в сахарный раствор и получал алкоголь. Правда, при этом необходимо было соблюдать одно-единственное условие: это азотистое органическое вещество должно было находиться в состоянии разложения.

И вдруг в 1837 году сразу три ученых в разных странах — Каньяр-Латур — во Франции, Шванн и Кютцинг — в Германии — совершенно независимо друг от друга провозглашают: дрожжи вовсе не химические вещества, они живые, эти дрожжи, они растут, питаются и размножаются.

Скромный французский физик Каньяр-Латур, изучая брожение пива, выудил из огромного чана немного пены, плавающей на поверхности, и посмотрел на нее в микроскоп. После того как прошло первое изумление при виде картины, развернувшейся перед его глазами, Каньяр-Латур, просидев много часов перед микроскопом и много раз побывав на пивном заводе, написал статью, в которой утверждал: ни одна варка хмеля и ячменя не может превратиться в пиво без участия дрожжей, и они, эти дрожжи, безусловно, организованные существа, «способные размножаться почкованием, действующие на сахар в силу своего разрастания».

Оба других ученых — немцы Кютцинг и Шванн — сделали те же наблюдения: они увидели, что дрожжи состоят из яйцевидных или сферических вполне организованных телец. Но Каньяр-Латур написал статью и перестал интересоваться пивными дрожжами. Шванн же пошел дальше: он довел исследования до конца, проделав для этого множество интереснейших опытов. Он опроверг выводы Гей-Люссака, утверждавшего, что достаточно в герметически закупоренный сосуд с виноградной лозой запустить несколько пузырьков кислорода, как виноградный сок немедленно начнет бродить. Шванн пропускал согретый воздух над сахарным раствором и убедился, что ни дрожжи не появляются, ни брожение не начинается, хотя кислорода в воздухе было сколько угодно. Стало быть, резонно заявил Шванн, дело не в кислороде, а в том, что нагревание воздуха уничтожило нечто необходимое для процесса брожения. Что же оно такое, это нечто? — спрашивал Шванн. И определенно отвечал: зародыши дрожжей. Более того, Шванн сказал, что эти зародыши — растения, потому что, как он убедился при помощи опыта, они чувствительны к действию мышьяка, как и многие другие растения. Затем он проделал еще несколько опытов, после которых окончательно убедился, что брожение начинается только в присутствии дрожжей и останавливается, когда дрожжи перестают размножаться. Он определил, что кажущееся движение дрожжей — это не что иное, как их размножение. И после всего этого сделал вывод: эти растительные существа питаются за счет сахара и выбрасывают в виде алкоголя то, что не могут утилизировать.

В своей статье, опубликованной в тот же год, что и статья Каньяр-Латура, Шванн сообщил еще одну потрясающую новость: гниение мяса тоже начинается только после того, как в него проникают микроскопические живые организмы. Он говорил, что если хорошо проваренное мясо положить в какой-нибудь сосуд и пропустить в него воздух, проходящий через раскаленные трубки, мясо может оставаться совершенно свежим в течение нескольких месяцев. Но стоит только убрать эти трубки и открыть доступ обыкновенному воздуху, мясо начнет гнить. Потому что в воздухе, очевидно, содержатся зародыши микроорганизмов. Именно они, стало быть, разлагают мясо, вызывая в нем процесс гниения.

Эти почти современные нам выводы, однако же, никого из современников Шванна не убедили. То ли потому, что многие из них, пытавшиеся повторить его опыты, не обладали еще достаточной техникой эксперимента и опыты у них не получались; то ли потому, что слишком укоренилась в их представлениях химическая идея. А скорее всего потому, что Шванн, опубликовав свою интереснейшую статью, больше не возвращался в печати к своим исследованиям, и можно было думать, что он бросил их за недоказательностью.

Нет, теория Шванна не пошатнула прежних воззрений. Только один ученый — немецкий физик Гельмгольц, успешно повторив опыт Шванна, подтвердил, что в спиртовом брожении действительно замешаны микроскопические существа. Но зато к гниению мяса, заявил Гельмгольц, они никакого отношения не имеют — здесь играют роль исключительно гнилостные выделения, находящиеся в воздухе. И Гельмгольц приходит к половинчатому решению: существуют два способа превращения органической материи — один с участием микроскопических существ, другой — без их участия.

И тогда на весь ученый мир прозвучал трубный глас короля химии — Либиха.

Как могут столь крохотные, невидимые существа проделывать такую гигантскую работу? — вопрошал Либих и иронически добавлял: придерживаться такого мнения все равно, что уподобляться ребенку, который вообразил бы, что быстрое течение Рейна зависит от движения многочисленных колес мельницы в Майнце… Для того чтобы признать, что дрожжи — причина брожения, нужно предварительно установить, каким образом эти грибки или инфузории могут вызвать действие, которое им приписывают. Между тем этого никто не сделал, да и не может сделать. Так что, если верить этой гипотезе, процессы гниения или брожения остаются столь же непонятными и темными, какими они были и без нее. И, наконец, почему живые существа находят только при одном виде брожения — спиртовом? А как же с остальными? «Если бы брожение было следствием жизнедеятельности, то бродильные организмы должны бы находиться во всех случаях брожения». И наконец: «Возможно ли рассматривать растения и животные как причину разрушения других организмов в то время, когда их собственные элементы обречены на тот же ряд явлений разложения? Если грибок есть причина разрушения дуба, если микроскопическое животное есть причина гниения мертвого слона, то я, в свою очередь, спрошу, какова причина, обусловливающая гниение грибка и микроскопического животного, когда жизнь удаляется из этих двух организованных существ?»