Прежде чем приступить к изучению вклада Бешана и Пастера в научные проблемы их века, стоит познакомиться с полной неразберихой идей, царившей тогда в научном мире в отношении загадок жизни, смерти и явления ферментации. В данной главе мы лишь надеемся продемонстрировать полное отсутствие ясности по этим важным вопросам. Хотя работы более ранних ученых неизбежно вели к открытию, но к моменту начала научной деятельности Антуана Бешана и Луи Пастера понимание этих вопросов было в состоянии совершенной неразберихи.
Три основных вопроса стояли тогда перед наукой:
1. Что такое живая материя или протоплазма, берущая свое название от двух греческих слов – «первый» и «формирующий»? Обычное ли это химическое соединение?
2. Как она появляется? Может ли она возникать спонтанно или всегда происходит из ранее существовавшей жизни?
3. Что заставляет материю претерпевать изменение, известное как ферментация?
В многочисленных работах Бешана можно обнаружить целую историю путаницы теорий по этим вопросам.
Начнем с первого вопроса: в то время имелось лишь туманное объяснение, что протоплазма – это живая материя, из которой формируются все виды живого, и со свойствами которой все они в итоге связаны. Считалось, что вещество, называемое альбумин, примером которого лучше всего служит яичный белок, при смешивании с определенными минеральными и другими веществами не меняет свою природу. Ж. Б. Дюма продемонстрировал, что такие «альбуминоиды» неоднородны по составу и включают в себя много различных составляющих, однако преобладало противоположное мнение, и для таких веществ в качестве подходящего термина было принято название «протоплазма». Это была, согласно Гексли, «физическая основа жизни», но едва ли это что-либо проясняло, т. к. объявить протоплазму живой материей per se еще не значило разгадать, почему это так, или объяснить ее происхождение и состав. Правда, Гексли провозгласил далее, что вся живая материя более или менее подобна альбумину, или яичному белку, но это тоже не приняли ни биологи, ни химики. Чарльз Робин рассматривал ее как разновидность мукоида, т. е. некоей слизи, которая была настолько таинственной, что Окен (Oken) назвал ее Urschleim (первичная слизь), а ботаник Гуго Моль (Hugo Mohl) признал в ней протоплазму, тем самым удостоив слизь статуса физической основы всего живого!
Клод Бернар попытался определить связь между протоплазмой и организованной материей, или жизнью, и выступил против самой идеи, что каждый живой организм должен быть морфологически организован, т. е. иметь структуру. Он говорил, что сама протоплазма опровергает эту теорию отсутствием собственной структуры. Чарльз Робин придерживался той же точки зрения, и назвал возможный первичный источник живых форм бластемой, от греческого «давать ростки».
Это была все та же старая теория живой материи, будь то протоплазма или бластема. Клетка, волокно, ткань – любой анатомический элемент признавался живым лишь только потому, что был сформирован этой первичной субстанцией. Организованная форма считалась ее самой совершенной модификацией. Другими словами, предполагалось, что бесформенное вещество было источником всех организованных живых форм. Название для гипотетической субстанции, непонятным образом и живой, и бесструктурной, было изобретено в некоем отчаянии хоть как-то экспериментально продемонстрировать организацию или жизнь. Воображение сыграло здесь бóльшую роль, чем выводы из фактов. Мы знаем, что врач Биша (Bichat), прославившийся в науке незадолго до своей смерти в 1802 г. в возрасте всего 31 года, тоже не мог принять такого объяснения и считал живые части живого существа органами, сформированными из тканей.
Огромный шаг был сделан, когда Вирхов увидел клетку в процессе ее построения, то есть структуризации, и сделал из этого вывод, что клетка самостоятельна и является единицей жизни, от которой происходят все организованные формы развитых существ.
Но здесь возникло затруднение, так как клетка оказалась таким же переходным элементом, как любой другой анатомический элемент. Поэтому многие ученые вернулись к теории первичной бесструктурной материи, и по мере появления противоположных лагерей научной мысли, мнение общественности стало колебаться между взглядами целлюляристов и протоплазмистов. Еще бóльшая неразбериха царила среди конфликтующих теорий, боровшихся за объяснение, почему чисто химические соединения или их смеси могут считаться живыми, и им стали приписывать всевозможные способности видоизменяться и трансформироваться, но нам нет необходимости знакомиться здесь с этими теориями.
Вместо этого, давайте рассмотрим вторую проблему, которая стояла перед начинающими учеными Бешаном и Пастером, а именно: могла ли эта загадочная живая субстанция, претерпевшая столько названий, возникать самопроизвольно, или же только из ранее существовавшей жизни. В наши дни трудно понять горячие споры, которые разгорались в прошлом вокруг этой трудной загадки. Противоборствующие научные лагери в основном были разделены на последователей двух священников восемнадцатого века – Нидхема (Needham), провозгласившего, что достаточно нагреть разлагающееся вещество, чтобы получить из него живые микроорганизмы, и Спалланцани (Spallanzani), отрицавшего их появление в герметически закрытом сосуде. Первые получили название спонтепаристов, верящих, что организованная жизнь постоянно высвобождается из химических источников, а другие получили название панспермистов за теорию всеобщей диффузии микробов жизни, изначально зародившихся в некую первобытную эпоху.
На взгляды последних главным образом повлияло учение Бонне (Bonnet), последователя Бюффона (Buffon); в свою очередь, идеи Бюффона проистекали из древней системы знаний, приписываемой Анаксагору. Согласно последнему, Вселенная состояла из различных элементов, столь же многочисленных, как и ее вещества. Считалось, что золото состоит из частиц золота; мышцы, кости, сердце состоит из частиц мышц, костей и сердца соответственно. Бюффон учил, что крупинка морской соли – это кристалл, состоящий из бесконечного числа других кристаллов, и не может быть сомнений в том, что первичные составные части этой соли – также кристаллы, но они находятся за пределом возможностей нашего зрения и даже нашего воображения.
Это был экспериментально установленный факт, говорит Бешан[8], и он лег в основу системы кристаллографии Гаюи (Hauy).
Бюффон утверждал в том же духе:
…Подобно тому, как мы видим, что кристалл морской соли состоит из других кристаллов, так и вяз обязательно состоит из других маленьких вязов.
Идеи Бонне[9] представляли из себя нечто подобное, причем центральной темой его учения была диффузия живых микробов,
способных развиваться только при встрече с подходящими матриксами (неклеточными структурами ткани. – Прим. перев.) или организмами такого же вида, способными содержать микробы, заботиться о них и выращивать их – то есть повсеместное распространение или панспермия микробов, превращающая воздух, воду, землю и все твердые тела в обширные и многочисленные хранилища, где Природа запасает свои главные богатства.
Он утверждал, что
чрезвычайная малость микробов защищает их от атаки причин, приводящих к распаду. Они проникают внутрь растений и животных, они даже становятся их частью, и когда ткани начинают разлагаться, микробы выходят из них неизменными, чтобы парить в воздухе или в воде, или проникать в другие организмы.
С таким оригинальным учением Бонне выступал против доктрины спонтанного зарождения. Когда дело коснулось экспериментального доказательства, одна сторона пыталась продемонстрировать происхождение живых организмов из разлагающегося вещества в запечатанных сосудах; другая сторона отрицала такую возможность, если воздух был абсолютно исключен, а тем временем некий кондитер Аппер (Appert) применил последнее утверждение на практике и начал консервировать таким способом фрукты и другие съедобные продукты.
И здесь мы подошли к третьей головоломке: что заставляет материю претерпевать изменение, известное под названием ферментация?
С этой проблемой, вероятно, сталкивалась каждая домохозяйка, далекая от научных проблем. Почему молоко обязательно скисает к утру, если его оставить в кладовой на ночь? Подобные изменения, включая разложение, происходящее после смерти организма, были настолько загадочны, что причины, их вызывающие, долго считались мистическими. Ньютон рассуждал, что этот эффект имеет ту же природу, что и катализ – процесс, в котором вещество, называемое катализатор, способствует химической реакции, при этом само остается неизменным. Мириады мельчайших организмов, открытых позднее с помощью микроскопа в бродящих и разлагающихся веществах, поначалу считались просто результатом обычного процесса брожения и разложения.
Новую идею привнес Каньяр де Латур (Cagniard de Latour), который утверждал, что ферментация это явление, сопровождающее рост фермента. Иначе говоря, он рассматривал фермент как нечто живое и организованное, а ферментацию – как процесс его жизнедеятельности. Предпринятое приблизительно в 1836 г. изучение пивных дрожжей привело его к мнению, что овальные клетки, которые он наблюдал, были действительно живые, и в процессе производства пива разлагали сахар на угольную кислоту и спирт. Ботаник Торпен (Turpin) объяснял это тем, что частица дрожжей разлагает сахар в процессе питания. Ж. Б. Дюма утверждал, что для питания дрожжевых клеток наравне с сахаром необходимо азотированное альбуминоидное вещество. Немец Шванн (Schwann) пошел дальше других, провозгласив, что вся ферментация вызывается живыми организмами, и провел эксперименты, чтобы доказать, что они переносятся по воздуху. Но, несмотря на другие эксперименты, подтверждающие работу Шванна, его учение на время было забыто, вытесненное идеей, что вещества растений и животных могут изменяться сами. В частности, существовала теория, что при растворении в воде сахароза превращается в виноградный сахар или глюкозу, или, говоря технически, сахароза претерпевает спонтанное превращение[10].
Приблизительно такими были научные идеи середины девятнадцатого века, когда на сцену вышли Антуан Бешан и Луи Пастер с описанием своих экспериментов. Поскольку Пастер считается первым, объяснившим явление ферментации, и к тому же признан одним из тех, кто опроверг теорию спонтанного зарождения, давайте не будем принимать это на веру, а обратимся к старым французским научным документам и убедимся сами, чтó он говорил в 1857 г.
Луи Пастер, сын кожевника, родился в Доле в 1822 г. Упорная воля, острая житейская мудрость и неослабевающее честолюбие были яркими чертами его характера. Впервые о Пастере услышали в связи с кристаллографией, когда он открыл, что кристаллы тартратов (солей винной кислоты. – Прим. перев.) имеют гемиэдрическую (полугранную. – Прим. перев.) форму. Его зять описал ликование Пастера по поводу этого раннего открытия и рассказал нам, как тот, прервав эксперимент, выскочил из лаборатории, бросился на шею случайно встретившемуся куратору и тут же потащил ошеломленного человека в Люксембургский сад, чтобы рассказать ему об открытии[11].
Столь хорошо разрекламированная работа не преминула стать темой разговоров и вскоре достигла ушей Био (Biot). Узнав об этом, Пастер тотчас же направил знаменитому ученому просьбу о встрече. Незнакомый с ним раньше, Пастер теперь окружил его своим вниманием, вероятно с целью заслужить авторитет у старого мизантропа, чье влиятельное покровительство, без сомнения, стало первым вкладом в триумфальную карьеру молодого амбициозного химика. И все же уговоры г-на Био так и не помогли Пастеру получить место в Академии наук. Он получил его позже, уже после смерти Био, когда номинировался в области минералогии, и что довольно странно, именно тогда сразу возникли возражения против его ранних выводов по кристаллографии[12].
Однако это произошло лишь в конце 1862 г. А пока что в 1854 г. Пастер был назначен профессором и деканом нового факультета наук в Лилле. В 1856 г. просьба местного производителя свекольного спирта оказать ему помощь советом обратила внимание Пастера на проблему ферментации, занимавшей в то время умы ученых. Его наблюдения были прерваны поездкой в Париж для сбора голосов в поддержку избрания в Академию наук. Получив лишь шестнадцать голосов и полностью провалив попытку войти в круг избранных академиков, Пастер вернулся в Лилль к своим исследованиям ферментации.
Несмотря на работу, проделанную Каньяром де Латуром, Шванном и другими, преобладало мнение, что животные и растительные вещества способны изменяться спонтанно. В то же время, заявление знаменитого немецкого химика Либиха (Liebig) о том, что дрожжи вызывают ферментацию благодаря своему прогрессирующему изменению в воде при контакте с воздухом[13], подняло его авторитет на новую высоту. Другой немец, Людерсдорф (Lüdersdorff), как мы узнаём у Бешана[14], провел эксперименты, чтобы доказать, что дрожжи вызывают брожение сахара потому, что они живые и организованные. Отчет был опубликован в четвертом томе «Трудов по органической химии» (Traité de Chimie Organique), изданном в 1856 г.
Теперь давайте изучим вклад Пастера в этот вопрос в следующем году, поскольку именно в том году популярные сведения приписывают ему полное объяснение ферментации.
В 1857 г. Пастер уехал из Лилля работать в «Эколь Нормаль» в Париже, но нас интересуют не его перемещения, а его открытия в загадочном вопросе ферментации.
Его зять рассказывает нам[15], что в августе 1857 г., после экспериментов (в частности, со скисшим молоком), Пастер впервые делает сообщение о «молочном брожении» научному обществу в Лилле. Как бы то ни было, мы находим отрывок из его записок по этому вопросу в Comptes rendus (протоколах. – прим. перев.) Французской Академии наук от 30 ноября 1857 г.[16] Полностью мемуары были опубликованы в апреле 1858 г. в «Анналах химии и физики» (Annales de Chimie et de Physique)[17], и оттуда мы узнали все подробности.
Эксперимент состоял в том, что Пастер брал вещество, полученное при обычной ферментации с добавлением сахара, мела, казеина или фибрина и глютена (органического вещества, встречающегося в злаках) и помещал его в дрожжевой бульон (смешанный раствор из альбуминоидных и минеральных веществ), в котором он растворял немного сахара и куда добавлял немного мела.
В процедуре не было ничего нового, подчеркивает Бешан[18]; это был всего лишь тот же самый эксперимент, который провел Либих примерно за шестнадцать или семнадцать лет до Пастера. В отличие от Либиха, Пастер не игнорировал микроскопические исследования и сделал наблюдения, которые упустил немецкий химик. Так, Пастер смог сообщить нам, что под микроскопом полученный молочный фермент имеет вид маленьких шариков – глобул, которые он назвал «молочными дрожжами», наверняка из-за их сходства с дрожжами, хотя в этом случае глобулы были значительно меньше. Короче, он увидел микроскопический организм, известный сегодня как возбудитель молочно-кислого брожения.
Теперь давайте обратимся к его замечательному объяснению явления. Он говорит, что не обязательно вводить молочный фермент, чтобы запустить процесс, поскольку «он [фермент. – прим. перев.] зарождается спонтанно столь же легко, как пивные дрожжи, всякий раз при благоприятных условиях»[19]. Несомненно, это утверждение демонстрирует веру Пастера в спонтанное происхождение как пивных дрожжей, так и того, что он называл «молочными дрожжами». Остается узнать, чтó означают «благоприятные условия» согласно Пастеру. Вскоре он говорит об этом:
Эти глобулы молочных дрожжей зарождаются спонтанно в альбуминоидной жидкости с добавлением растворимой части [пивных] дрожжей[20].
Определенно, здесь нет ничего, что опровергало бы общепринятую веру в самозарождение. Но справедливости ради, мы не можем опустить примечание, которое он добавил к полному изданию своих записок, и которое можно обнаружить в «Анналах химии и физики»[21]. До того, как этот отчет появился в апреле 1858 г., профессор Бешан, как мы увидим, дал Французской Академии наук блестящее объяснение происхождения ферментов. Перед лицом неоспоримых доказательств Бешана, Пастер, вероятно, посчитал разумным добавить оговорку к своим запискам, на всем протяжении которых так и не было предложено никакого объяснения происхождения плесени, кроме спонтанного. Поэтому возле предложения «они [молочные дрожжи] зарождаются спонтанно и так же легко, как и пивные дрожжи» мы видим звездочку, а внизу сноску, в которой Пастер говорит, что употребляет слово «спонтанно» для «описания факта», но само спонтанное происхождение при этом оставляет под вопросом[22]. Но утверждение в записках о спонтанном появлении пивных дрожжей и «молочных дрожжей» сводит на нет любое отрицание этого там. От других спонтепаристов Пастер отличался лишь тем, что никак не попытался объяснить чудо спонтанного происхождения.
Последователи Пастера, игнорируя путаницу в его взглядах, ухватились за вывод в записках как триумфальное подтверждение правильности его учения, поскольку он сказал:
«Ферментация соответствует жизни, организации глобул, а не смерти и разложению этих глобул, тем более, что она не является феноменом контакта»[23].
Но это было лишь то, что сказали другие, пройдя определенный путь доказательств за годы до Пастера. У Пастера же настолько не хватало доказательств, что он вынужден был сделать допущение в отношении своей гипотезы об «организованности и жизни новых дрожжей», а именно:
Если кто-нибудь скажет мне, что в своих выводах я выхожу за рамки фактов, я отвечу, что это правда, в том смысле, что я действительно следую идеям, которые, строго говоря, невозможно неопровержимо доказать.
Таким образом, Пастер сам признается в непонимании проблемы, которая, как мы вскоре увидим, уже была решена, что неопровержимо продемонстрировали строгие эксперименты другого ученого, профессора Бешана. Причина, по которой Пастеру воздается честь за доказательство того, что, по его собственному признанию, он не мог доказать, остается такой же загадкой для поклонника исторической точности, как и явление ферментации для Пастера.
Давайте не будем, однако, отказываться от тщательного изучения его работ, и теперь рассмотрим пастеровские «Записки о спиртовом брожении», о которых рассказывает нам его зять, Валлери-Радо, передавая слова Пастера:
Результаты этих трудов [по молочному и спиртовому брожению] должны быть поставлены в один ряд, т. к. они объясняют и дополняют друг друга.
Мы находим этот авторский отрывок из его записок среди отчетов Французской Академии наук от 21 декабря 1857 г.
Действия Пастера в этом эксперименте были следующими: он брал две равных доли свежих дрожжей, промытых водой. Одну оставлял бродить в чистой воде с сахаром, а из второй полностью получал ее растворимую часть кипячением в большом количестве воды и фильтрацией для избавления от глобул, после чего он добавлял к прозрачному раствору столько же сахара, сколько использовал для брожения первой доли, и еще немного свежих дрожжей.
Свои выводы он изложил следующим образом:
Я установил, что в пивных дрожжах главную роль играют не глобулы, а превращение растворимой части в глобулы, поскольку я убедился, что можно подавлять формирующиеся глобулы, и общий эффект от сахара остается при этом практически неизменным. Таким образом, не играет большой роли, как подавлять их: фильтровать, отделяя их растворимую часть, или убить их доведением до 100° и оставить смешанными с этой растворимой частью[24].
Поскольку предполагалось, что он должен был подтвердить гипотезу о живых и организованных дрожжах, в этом высказывании было столько необычного, что он прерывается, чтобы ответить на неизбежную критику:
Но как, спросят, может забродить сахар, когда используемые дрожжи нагреты до 100°, если это происходит благодаря организованности растворимой части глобул, парализованных температурой в 100°? В этом случае брожение происходит так же, как и в от природы сладких жидкостях – виноградном соке, соке тростникового сахара и т. д., то есть спонтанно…
Мы видим здесь преобладающую идею спонтанного превращения, хотя Пастер продолжает, что
в любом случае, несмотря даже на самые надежные свидетельства отсутствия организованности в явлениях ферментации, химический процесс, сопровождающий их, всегда связан с формированием глобул.
Его финальные выводы достойны восхищения:
Расщепление сахара на спирт и угольную кислоту есть явление, связанное с жизнедеятельностью, с организацией глобул; организацией, в которой сахар обеспечивает непосредственное питание некоторой части элементов вещества этих глобул.
Но, будучи далек от понимания процесса, Пастер признаётся через три года, в 1860 г.:
И в чем состоит суть процесса разложения, изменения сахара? Что является причиной? Признаюсь, я нахожусь в полном неведении относительно этого.
В любом случае, пытливый ум сразу же задается вопросом: как можно объяснить ферментацию – процессом жизнедеятельности мертвых организмов? превращением растворимой части в глобулы, что бы это ни означало? спонтанным превращением? Неудивительно, что Бешан комментирует[25]:
Эксперименты Пастера были столь бессистемными, что он, признавший вместе с Каньяром де Латуром факт организации и жизни дрожжей, кипятил эти живые существа, чтобы изучить их растворимую часть!
Несомненно, стоит прочитать мнение Бешана о тесно взаимосвязанных работах Либиха и Пастера на стр. 56–65 «Les Grands Problèmes Médicaux».
Важно отметить, что для своих экспериментов Пастер использовал вещества, заключающие в себе жизнь, такие как дрожжевой бульон и т. д., поэтому они никак не могли дать убедительный ответ на главный вопрос, поставленный на карту, а именно: может ли жизнь зародиться в химически чистой среде. Еще никогда проблема не была столь острой, как в 1857 г., когда ее затронул Пастер. Если бы у нас было только пастеровское объяснение ферментации, данное им в том году, мы имели бы довольно странное представление о явлении. Нам пришлось бы поверить в спонтанное зарождение спиртовых, молочных и других ферментов. Нам было бы трудно понять, как ферментация, являясь процессом жизнедеятельности, тем не менее, производится мертвыми организмами. Мы бы не имели понятия о воздушном источнике ферментов, поскольку Пастер либо не знал, либо игнорировал истину, уже предложенную другими, в частности, немцем Шванном. Пастер лишь вкратце упомянул о контактах с воздухом в своих экспериментах, поскольку его целью было только опровергнуть теорию Либиха о том, что изменение дрожжевого бульона было вызвано воздушным окислением, и похоже, Пастер не имел представления о том, какую важную роль в действительности играет воздух, хотя и по другой причине, нежели Либих.
Очевидно, что в 1857 г. Пастер был спонтепаристом, не добавившим, однако, ясности в спорах. Домохозяйка, не понимающая, отчего скисает молоко, могла бы узнать от него лишь то, что живые глобулы возникают спонтанно – объяснение, которое в течение многих лет уже существовало в отношении личинок, обнаруживаемых в испорченном мясе, пока итальянцу Франческо Реди (Francesco Redi) не пришло в голову изолировать мясо от мух.
Читатель может здесь возразить, что взгляды Пастера, хотя еще неопределенные, постепенно все же рассеивали туман загадки. Но случилось так, что к тому времени туман был рассеян: «сигнальный эксперимент» уже пролил свет на проблему. В 1855 и 1857 гг. во Французскую Академию наук были представлены записки, которые оказались путеводной звездой будущей науки, и теперь, спустя почти век (последняя редакция книги была сделана в 1944 г. – Прим. перев.), наступило время воздать должное этим запискам. Давайте теперь обратимся к результатам работы, проведенной в тихой лаборатории человеком, который, возможно ко всеобщему несчастью, не владел искусством рекламы и был слишком погружен в свои открытия, чтобы беспокоиться о своих правах на них. Давайте снова откроем старые французские документы и узнаем, чтó говорил профессор Антуан Бешан по поводу наболевшего вопроса о ферментации.
Мы уже упоминали о первых научных успехах профессора Бешана в Страсбурге, столице Эльзаса. Именно тогда, во время ряда химических исследований, у него возникла идея проверить популярную теорию о спонтанном превращении тростникового сахара (сахарозы. – Прим. перев.) в виноградный[26], поставив строгий эксперимент. В те времена органическое вещество, полученное из живых организмов, растительных или животных, считалось мертвым и вследствие этого, как полагали, было подвержено спонтанным изменениям. Пастер выступал против этой теории спонтанного превращения, но его методы мы уже критиковали. Бешан опередил Пастера, применив гораздо более строгий научный подход и получив, как мы увидим, значительно более ясные результаты.
Эксперимент с крахмалом заставил Бешана усомниться в справедливости популярной теории о том, что растворенная в воде сахароза при обычной температуре спонтанно превращается в инвертный сахар (смесь глюкозы и фруктозы в равных частях) – изменение, технически известное как инверсия сахара. Эта загадка требовала исследования, но приступая к решению этой химической задачи, профессор и не подозревал, какие биологические результаты последуют из ответов Природы.
В мае 1854 г. он начал серию наблюдений, которой позже дал название «Эксперимент хозяйки» («Expérience Maîtresse»), а в конце концов согласился на «Сигнальный эксперимент».
16 мая 1854 г. была начата первая серия опытов в лаборатории фармацевтического факультета в Страсбурге. Эксперимент был завершен 3 февраля 1855 г.
В этом эксперименте совершенно чистая сахароза была растворена в дистиллированной воде и закупорена воздухонепроницаемой пробкой в стеклянной бутылке с небольшим количеством воздуха внутри. Бутылка была оставлена стоять на лабораторном столе при обычной температуре и в рассеянном свете.
В то же время были приготовлены контрольные эксперименты. Они состояли из растворов такой же дистиллированной воды и сахарозы, но к одному из растворов было добавлено немного хлорида цинка, а к остальным – небольшое количество хлорида кальция; в каждой бутылке было оставлено небольшое количество воздуха, как и в бутылке с первым, тестовым раствором. Эти бутылки были закупорены так же, как и первая, и все были оставлены стоять рядом друг с другом в лаборатории.
В течение нескольких месяцев сахароза в дистиллированной воде частично превратилась в виноградный сахар, а поляриметр показал, что среда изменилась, поскольку изменился угол вращения плоскости поляризации. Словом, изменение действительно произошло, но скорее всего не спонтанно, поскольку 15 июня появилась плесень, и с этого момента изменение значительно ускорилось.
В таблице 1 дана краткая сводка результатов экспериментов Бешана.
Таблица 1. Сигнальный эксперимент Бешана[27]
Бешан приготовил растворы 16,365 грамм сахарозы в 100 см3 различных растворителей и несколько раз провел поляриметрические измерения каждого из растворов через различные интервалы времени, получив в результате определенные изменения угла вращения [плоскости поляризации – Прим. перев.]
1 В оригинале написано: «Solution de chlorure de calcium équivalente au poids du chlorure de zinc». Отсюда следует, что концентрация CaCl2 была эквивалентна по молекулярному весу, т. е. 25 % × молекулярный вес CaCl2 / молекулярный вес ZnCl2, отсюда 25 % × 111,0 / 136,3 = 20 %.
Профессор Бешан уделил особое внимание плесени и счел важным тот факт, что она вообще не появилась в растворах, куда он добавил хлорид цинка и хлорид кальция; кроме того, изменение угла вращения в этих растворах было настолько мало, что им можно было пренебречь или, как говорит сам Бешан, «Плоскость поляризации не изменялась, если не считать случайных отклонений»[28].
Бешан опубликовал этот эксперимент в отчете Французской Академии наук 19 февраля 1855 г.[29] Там он упомянул о плесени, но не дал объяснения причин ее появления. Он отложил этот важный вопрос до будущих экспериментов, чувствуя, что объяснение может стать ключом к разгадке причин того, что в то время считалась спонтанным зарождением. Ему не терпелось понять химический механизм превращения сахара и причину отсутствия этих изменений в растворах с хлоридами.
Тем временем другой исследователь, Момене (Maumené), также провел эксперименты, и хотя Бешан не был согласен с его выводами, он был поражен наблюдениями Момене, которые тот представил в Академию наук 7 апреля 1856 г. и опубликовал в «Анналах химии и физики» в сентябре 1856 г.
Эксперименты Момене тоже были связаны с поляриметрическими измерениями. В таблице 2 вкратце приведены его основные результаты:
Таблица 2. Эксперимент Момене[30]
Бешан увидел в этом подтверждение своих собственных результатов. На страницах 50 и 51 книги «Микрозимы» он формулирует два вопроса, которые возникли у него в результате собственных экспериментов и экспериментов Момене:
Наделена ли плесень химической активностью?
Каково происхождение плесени, которая появляется в сладкой воде?
С намерением найти ответ на эти вопросы, 25 июня 1856 г. он начал в Страсбурге новую серию экспериментов, которая была завершена 5 декабря 1857 г. в Монпелье. В процессе выполнения этой работы он уехал из Страсбурга и начал свою удачную и счастливую карьеру в знаменитом южном университете.
В следующей таблице 3 на стр. 47 книги продемонстрированы его новые наблюдения:
Таблица 3. Сигнальный эксперимент Бешана[31]
Результаты ясно говорят о различном влиянии солей в среде, и Бешан подчеркивал это во второй главе своей работы «Микрозимы». Как показали и предыдущие эксперименты, хлорид цинка и хлорид кальция предотвращали изменение сахарозы; креозот (или дихлорид ртути) в очень малых количествах оказывал такое же защитное действие. Совершенно иначе дело обстояло с мышьяковой кислотой в маленьких пропорциях, а также с некоторыми другими солями, которые не мешали появлению плесени и превращению сахарозы. Некоторые соли, очевидно, даже способствовали появлению плесени, в то время как креозот, который лишь к моменту этих экспериментов стали различать с карболовой кислотой, напротив, оказался особенно эффективен в предупреждении плесени и изменений сахара.
С присущей ему любовью к точности, профессор Бешан решил тщательно исследовать роль креозота и с этой целью 27 марта приступил к серии новых экспериментов, которые продолжились до 5 декабря того же года.
Вот как он сам описывал процедуру[32]. Он приготовил несколько сахарных растворов согласно технике антигетерогенистов, а именно: вода кипятилась, а затем охлаждалась таким образом, что воздух к ней поступал лишь через трубки с серной кислотой. Эта вода очень быстро растворила сахар, и несколько сосудов были доверху заполнены тщательно отфильтрованным раствором, так что в них не оставалось воздуха. Другая часть раствора, без креозота, была разлита по сосудам в контакте с достаточным количеством обычного воздуха, без особых мер предосторожности, кроме чистоты. Один из этих сосудов содержал некоторое количество мышьяковой кислоты. Два сосуда – один с креозотом в растворе, другой без креозота – были поставлены отдельно и не открывались в течение всего эксперимента.
В таблице 4 приведены результаты наблюдений:
Таблица 4. Сигнальный эксперимент Бешана[33]
Вот как Бешан сам объяснил результаты.
Сосуды 1 и 2 потеряли немного жидкости во время манипуляций с ними и поэтому оказались заполнены не доверху. Из-за этого жидкость в сосудах соприкасалась с воздухом – в них появилась плесень и произошли изменения в среде, причем в разное время: более быстрыми изменения оказались в сосуде, где плесень была обильнее.
В противоположность этому, сахарная вода, защищенная от контактов с воздухом в течение всех восьми месяцев наблюдения, не подверглась изменениям, хотя содержалась в теплом климате Монпелье в течение июня, июля, августа и сентября. Это было особенно примечательным, потому что воде ничто не мешало действовать, существуй в природе спонтанное зарождение, как тогда считалось. К тому же, хотя растворы с креозотом с самого начала соприкасались с воздухом и были оставлены в открытых сосудах, в них не произошли изменения, не появилось и следов плесени, даже в растворе с мышьяковой кислотой.
Теперь вернемся к раствору № 2, в котором плесень появилась до 30 мая, а данные поляриметра на эту дату свидетельствовали об уменьшении угла вращения, продолжавшемуся несмотря на добавление капли креозота 30 июня.
Великий труженник пишет в предисловии к своей книге «Кровь» («Le Sang»), что различия в этих наблюдениях поразили его не меньше, чем раскачивание кафедральной люстры поразило Галилея в шестнадцатом веке.
В то время, когда Бешан проводил свои исследования, считалось, что ферментация может происходить только в присутствии альбуминоидного вещества. Мы уже видели, что Пастер использовал дрожжевой бульон (сложный альбуминоидный раствор). В растворах, приготовленных Бешаном, напротив, не было альбуминоидных веществ. Он использовал тщательно дистиллированную воду и чистую сахарозу, которая, по словам Бешана, не выделяла аммиак при нагревании со свежегашеной известью. Тем не менее, в его химических растворах появилась плесень – несомненно живой организм, содержащий альбуминоидное вещество.
Гений Бешана подсказывал ему, что эта поразительная находка таила в себе много открытий. Будь он Пастером, эта новость уже гремела бы на всю страну, а подробности были бы уже рассказаны в письмах ко всем знакомым. Но Бешан, не думая о себе, погрузился в тайны, которые открывала перед ним природа. Ему не терпелось приступить к новым экспериментам с учетом своих недавних открытий.
Результаты наблюдений он изложил в своих записках, которые сразу же, в декабре 1857 г., выслал в Академию наук. Выдержки из них были опубликованы 4 января 1858 г., среди прочих отчетов Академии[34]. Публикация полной версии этого важнейшего документа была по неизвестной причине отложена на восемь месяцев – до сентября 1858 г., когда она появилась в «Анналах химии и физики»[35].
Этим запискам было дано название «О влиянии холодной воды, чистой и с различными солями, на сахарозу».
Вот как Бешан сам комментирует его:
Из названия следует, что это чисто химическая работа, целью которой было выяснить, способна ли холодная вода превращать сахарозу, и влияют ли соли на превращение. Однако вскоре, как я и предвидел, вопрос усложнился: из чисто химического он превратился в физиологический, и одновременно оказался связан с явлением ферментации и вопросом спонтанного зарождения. Таким образом, изучение простого химического факта привело меня, вслед за другими, к исследованию причин ферментации, природы и происхождения ферментов[36].
Главным радикальным результатом всех экспериментов стало то, что «холодная вода изменяет сахарозу лишь пропорционально развитию плесени, этой примитивной формы растительной жизни, которая выступает в роли фермента»[37].
Так одним ударом он опроверг теорию превращения под действием воды, а изменение, известное как ферментация, объяснил ростом живых организмов.
Более того, он доказал, что «плесень не образуется, если нет контакта с воздухом, и в этом случае вращающая сила остается без изменений»; а также, что «растворы, контактировавшие с воздухом, изменялись пропорционально развитию плесени». Таким образом, необходимость присутствия этих живых организмов для осуществления ферментации стала очевидной.
Далее Бешан объясняет роль плесени:
Она действует подобно ферменту.
Откуда берется фермент?
В этих растворах не было альбуминоидного вещества; они были приготовлены на чистой сахарозе, которая при нагревании со свежегашеной известью не выделяла аммиак. Это значит, что сахарный раствор оказался подходящей средой для развития микроорганизмов, содержащихся в воздухе, и необходимо признать, что этот фермент был произведен грибками.
Здесь, в полную противоположность мнению Пастера о спонтанном происхождении пивных дрожжей и других организмов, Бешан подтверждает справедливость учения Шванна о микробах воздушного происхождения и даже устанавливает принадлежность дрожжей к отряду грибов. Удивительно, что в эпоху полного хаоса научных идей великий ученый сделал такое ясное заявление и настолько опередил время своими наблюдениями.
Кроме того, он заявил:
Вещество, развивающееся в сахарной воде, иногда бывает в виде маленьких отдельных тел, а иногда в виде объемистых бесцветных пленок, которые выливаются единой массой из сосудов. Нагретые с едким кали, эти пленки в изобилии выделяют аммиак.
Это наблюдение о многообразии форм плесени впоследствии привело его к глубокому проникновению в жизнь клетки и первому верному пониманию цитологии.
Бешан предложил еще одно точное объяснение действия плесени:
«Превращение сахарозы в присутствии плесени можно сравнить с воздействием диастазы на крахмал».
Именно этот вывод, по словам Бешана[38], оказал огромное влияние на проблему и был настолько новаторским для той эпохи, что Пастер даже впоследствии игнорировал и отрицал его.
Далее Бешан объясняет, что
холодная вода оказывает воздействие на сахарозу, только если в этой воде способна развиваться плесень; иначе говоря, превращение происходит благодаря ферментации и благодаря образованию кислоты вслед за появлением фермента.
Именно кислотой, которую производит плесень, он и объяснил процесс ферментации.
На основании разнообразного влияния солей в растворах, он сделал еще множество выводов. Если бы лорд Листер последовал учению Бешана, а не Пастера, ему бы не пришлось впоследствии отказываться от своего изобретения – карболового спрея, который оказался смертельным для многих пациентов.
Бешан учил, что
креозот, предупреждая развитие плесени, тем самым контролирует превращение сахарозы.
Он учил также, что
креозот, при длительном контакте с воздухом или без него, не дает образовываться плесени и одновременно предупреждает превращение сахарозы. Но из наблюдений следует, что если плесень уже появилась, то креозот не останавливает ее действие.
Он сделал множество выводов на основании влияния различных солей и обобщил их следующим образом:
Влияние солевых растворов разнообразно, и зависит не только от вида и типа соли, но в большей степени от насыщенности и нейтральности этих солей. Соли, не позволяющие сахарозе превращаться в глюкозу (виноградный сахар), в основном известны как антисептики. В любом случае, требуется определенная минимальная температура, чтобы произошло превращение.
Итак, мы видим, что уже в 1857 г., когда ферментация была еще настолько загадочной, что Пастер, экспериментировавший с альбуминоидными веществами (в том числе с мертвыми дрожжами), считал эти дрожжи и другие организмы продуктами спонтанного зарождения, всеобъемлющее объяснение Бешана оказалось настоящим прожектором, луч которого рассеял темноту этого вопроса на все времена.
Если вкратце обобщить, он учил, что сахароза является природным веществом, которое не изменяется при растворении в воде. Он учил, что воздух сам по себе не оказывает действия на сахарозу, но благодаря поступающим из воздуха живым организмам, его влияние приобретает решающее значение. Он показал, что эти организмы сами нерастворимы, но вызывают процесс ферментации при помощи так называемого растворимого фермента – кислоты, которую они выделяют. Он учил, что предотвратить вторжение организмов в сахарный раствор можно путем добавления туда небольшого количества креозота, но показал, что если организмы появились раньше, добавление креозота не остановит их развитие и дальнейшее превращение сахара.
Для полноты картины лучше всего процитировать два-три параграфа из собственных выводов Бешана об этом открытии в предисловии к его последней работе – «Кровь»[39].
Он пишет:
В результате было установлено, что растворимый фермент связан с нерастворимым отношениями продукта с продуцентом, причем, растворимый фермент невозможен без организованного фермента, который обязательно нерастворим.
Далее, растворимый фермент и альбуминоидное вещество, являющееся азотным, могли формироваться только при помощи азота из оставшегося в сосудах ограниченного объема воздуха. Это означает, что свободный азот в воздухе непосредственно способствует синтезу азотистых веществ в растениях; что до сих пор было спорным вопросом[40].
Вещество, образующее структуру плесени и дрожжей, вырабатывается организмом. А значит, растворимые ферменты с продуктами ферментации тоже должны вырабатываться там, как и растворимый фермент, который преобразовывает сахарозу. Это убедило меня в том, что, на самом деле, ферментация – процесс питания, ассимиляции, диссимиляции и выделения продуктов диссимиляции[41].
Итак, мы видим, что уже в 1857 году Бешан предложил полное и ясное объяснение процесса ферментации. Он доказал, что ферментация происходит благодаря процессу жизнедеятельности живых организмов, столь маленьких, что увидеть их можно только в микроскоп, а в случае с сахарными растворами они имеют воздушное происхождение. Вне всяких сомнений, он не только первым решил проблему, но и пошел дальше, благодаря своему первоначальному открытию – увы, значительно дальше границ понимания тех, кто не обладал его гениальной проницательностью и был попросту напуган теорией атмосферных организмов. Однако, прежде чем мы продолжим погружаться в учение Бешана, давайте вернемся к Пастеру и посмотрим, как повлиял на его работу великий Сигнальный эксперимент соперника, осветивший путь науке.
Бешан
Эксперименты с идеально чистой сахарозой и дистиллированной водой, с добавлением различных солей и без них, при этом воздух в некоторых случаях исключен, а в некоторых допущен.
Выводы
Своей инверсией сахароза обязана плесени, которая представляет собой живые организмы, попавшие из воздуха, и их влияние на сахарозу можно сравнить с влиянием, которое диастаза оказывает на крахмал.
Креозот предупреждает инвазию плесени, но не останавливает ее развитие, если плесень уже есть.
Заключение
Это стало первым точным объяснением и доказательством разгадки ферментации, а также теоретической базой науки об антисептиках.
Пастер
1857 – Молочное брожение[44]
Эксперимент с ферментом, полученным из смеси сахара, мела, казеина или фибрина, и глютена, и помещенным в дрожжевой бульон (сложный раствор из альбуминоидных и минеральных веществ), в котором был растворен сахар с добавлением мела.
Выводы
Молочный фермент зарождается спонтанно так же легко, как и пивные дрожжи, в альбуминоидной жидкости с добавлением растворимой части дрожжей. Молочный фермент является живым организмом, хотя этот вывод из разряда тех, что нельзя неопровержимо доказать.
Спиртовое брожение[45]
Эксперимент с двумя равными долями свежих дрожжей, промытых водой. Одни были оставлены для ферментации в чистой сахарной воде, а к другим, после полного извлечения их растворимой части с помощью кипячения в большом количестве воды и фильтрации для избавления от глобул, было добавлено столько же сахара, сколько и в первой ферментации, и затем еще очень маленькое количество свежих дрожжей.
Выводы
В пивных дрожжах главную роль играют не глобулы, а превращение растворимой части дрожжей в глобулы, поскольку глобулы погибают при температуре в 100°, в то время как ферментация происходит спонтанно. Расщепление сахара на спирт и угольную кислоту связано с процессами жизнедеятельности.
Заключение
Применение альбуминоидных веществ в этих экспериментах обесценило попытку разгадать причину изменений в чистой химической среде. Происхождение ферментов было признано спонтанным; ферментация была объявлена проявлением жизнедеятельности, но в качестве главного материала были использованы мертвые дрожжи, и общие выводы были признаны недоказуемыми.
Большая серия экспериментов профессора Бешана, заслуженно получившая название «Сигнального эксперимента», наглядно продемонстрировала способность ферментов появляться в среде без альбуминоидного вещества. Очевидно, что Бешан был первым, кто установил этот факт, поскольку до того такое считалось невозможным. Среди старых научных документов того времени ни у кого нельзя найти подобных доказательств. Из записей очевидно, что процедура экспериментов Пастера в 1857 г. сильно отличалась от экспериментов Бешана: под влиянием преобладавшей в то время теории, Пастер добавлял к дрожжевому бульону (сложному раствору альбуминоидных и минеральных веществ) фермент, полученный при обычном брожении. Таким способом он добивался молочного брожения, как он его сам называл. Похоже, выводы Пастера из этих наблюдений тоже были не слишком успешны. Он заявлял, что молочные глобулы «зарождаются спонтанно в альбуминоидной жидкости при добавлении растворимой части дрожжей», а также, что «они зарождаются спонтанно с легкостью пивных дрожжей». Такие спонтепаристские взгляды разительно отличались от ясного и простого объяснения Бешана! Внимательный читатель не может не заметить потрясающей разницы между оригинальными документами двух ученых.
И все же, один эксперимент Пастера был похож на работы Бешана: он был записан среди отчетов Французской Академии наук в феврале 1859 г., то есть больше года спустя после публикации Сигнального эксперимента Бешана. Судя по дате, ясно, что эта работа Пастера не может претендовать на первенство в точном объяснении ферментации. Скорее всего, она была проведена под влиянием наблюдений профессора Бешана, поскольку на этот раз Пастер не стал использовать дрожжевой бульон в качестве среды, а происхождение молочных дрожжей приписал атмосферному воздуху.
Согласно его собственному описанию[46], Пастер смешал чистую сахарную воду с небольшим количеством соли аммиака, фосфатами и осадком карбоната извести, но при этом фактически выразил сомнение, что животные и растительные вещества смогут появиться в такой среде. Ничто так не контрастирует со строгими выводами Бешана, как крайняя неопределенность в выводах Пастера, у которого мы читаем:
«Что касается молочных дрожжей в этих экспериментах, то своим происхождением они обязаны исключительно атмосферному воздуху, и мы возвращаемся здесь к фактам спонтанного зарождения».
После признания факта, что образование организмов и ферментацию можно полностью предупредить исключением контакта с обычным воздухом или кипячением раствора, он подытоживает: «Тем самым вопрос спонтанного зарождения сдвинулся с мертвой точки». Если он имел в виду, что вопрос сдвинулся с мертвой точки в сторону опровержения этой теории, то почему он не сказал этого?
В своих следующих записках, опубликованных в «Анналах химии и физики»[47] в апреле 1860 г., он постоянно говорит о спонтанном происхождении дрожжей и брожения. Любой, кто действительно знал об атмосферном происхождении дрожжевых микроорганизмов, постарался бы тщательно избегать выражений, которые в те времена имели диаметрально противоположный смысл.
Большинство экспериментов, изложенных в этих записках Пастера, были начаты лишь 10 декабря 1858 г. Однако, Бешан впервые представил свой Сигнальный эксперимент в Академию наук уже в декабре 1857 г., а полная версия этой работы была опубликована в сентябре 1858 г. – за три месяца до начала серии новых наблюдений Пастера. Конечно, эксперименты Бешана повлияли на новую работу Пастера, которую тот провозгласил «новым днем, озарившим феномен ферментации».
Бешан критикует эту работу в предисловии к своей книге «Кровь». Он объясняет, что образование молочной кислоты вслед за первоначальным спиртовым брожением обязано вторжению атмосферных микробов, в данном случае – молочных дрожжей, а их последующий рост приводит к голоданию пивных дрожжей, введенных в начале эксперимента. Он утверждает, что выводы Пастера говорят об отсутствии истинного понимания «химико-физиологических процессов превращения, т. е. процессов ферментации, в действительности являющихся процессами питания (или поглощения), затем всасывания, усвоения, выделения и т. д.», а также о недостаточном понимании живого организма и того, как этот живой организм, «в конце концов, воспроизводит себя, если он обеспечен всеми необходимыми условиями питания»[48].
Помимо Бешана и его научной критики этих записок, любой был бы поражен неточностью описываемых у Пастера подробностей. Например, если мы обратимся к третьей части записок, то обнаружим, что в этих экспериментах Пастер добавлял в раствор золу дрожжей, а также упоминал о добавлении свежих дрожжей. Тем не менее, заглавием к одному из этих экспериментов он делает дезориентирующее описание: «Образование дрожжей в растворе с сахаром, солями аммония и с фосфатами»[49]. Все упоминания на стр. 383 о первоначальном добавлении дрожжей опущены как в этом заглавии, так и в финальном резюме:
«Несмотря на то, что в основном работа велась с очень малыми количествами вещества, все полученные результаты предельно точны и доказывают образование спиртовых и молочных дрожжей, а также соответствующих им специфических ферментаций в среде, которая содержит лишь сахар, соль аммония и минеральные элементы»[50].
В действительности же эта среда, описанная всего за пару страниц до того, включала в себя:
10 граммов сахара.
100 кубических сантиметров воды.
0,100 г тартрата аммония.
Зола 1 грамма пивных дрожжей.
Ничтожное количество свежих дрожжей, размером с булавочную головку[51].
Совершенно очевидно, что даже к 1860 году Пастер еще не мог предложить такой же ясной теории, какая была в наблюдениях эпохального значения, сделанных Бешаном. А теперь давайте посмотрим, как проявлялись личности двух ученых. Бешан не мог не знать, что превосходит Пастера в знаниях, и все же в его лекциях перед студентами мы встречаем лишь уважительные ссылки на соперников. Достаточно вспомнить работу профессора «Лекции о винном брожении», опубликованную в 1863 г., еще до его наглядного объяснения причин этого явления.
Из этой книги мы узнаём о принципиальных взглядах Бешана, которым он всегда тщательно следовал в жизни – об уважении к научным открытиям, которые этого заслуживали.
Идеи могут быть, – говорит он[52], – лишь навеянными или заимствованными, новые же идеи возникают только в процессе работы над первыми и вторыми. Поэтому в поиске истины необходимо воздавать должное идеям предшественников, великих или малоизвестных, ведь каждый из них внес свой посильный вклад в познание истины, и в этом их заслуга. Я не знаю права выше, чем право [интеллектуальной] собственности, поскольку именно в нем заключается наша индивидуальность и часто наш гений, если и вправду эта величайшая прерогатива и эта редкая привилегия есть не что иное, как долготерпение, оплодотворенное Божьей искрой в нас. Такое право необходимо уважать, тем более, что это единственное богатство, единственная собственность, которой мы можем щедро делиться, не становясь беднее. Я хочу сказать, что подобные траты делают нас лишь еще богаче.
К сожалению, Пастер представлял собой полную противоположность. Согласно старым документам (и этого нельзя отрицать), он с самого начала неоднократно приписывал себе открытия Бешана, начиная с тех, что были сделаны в 1857 г.
Сигнальный эксперимент был яркой вспышкой в темноте спонтепаристских взглядов как раз в то время, когда споры о спонтанном зарождении собирались разгореться вновь. В конце декабря 1858 г. Пуше (Pouchet), директор Музея естественной истории Руана, представил в Академию наук «Заметки о растительных и животных протоорганизмах, спонтанно зарождающихся в искусственном воздухе и в газообразном кислороде». Вопрос опять приковал к себе интерес публики. Профессор Бешан, пользующийся любым свободным моментом для продолжения исследований, был слишком занят, чтобы принимать участие в обсуждениях. Пастер же, напротив, посвятил всех в свои намерения провести эксперименты. Чтобы убедиться, что в атмосфере есть живые организмы, микробы, он решил изучить воздух под микроскопом. Это можно было сделать с помощью фильтрации в стеклянные сосуды – способом, который изобрели немецкие ученые Шрёдер и Душ. Используя этот метод, Пастер сравнивал содержимое различных флаконов, которое, как он считал, изменялось в зависимости от попадавшей в них атмосферной пыли и оставалось неизменным в образцах, куда атмосферная пыль не попадала. Но его не удовлетворяли эксперименты в лаборатории или подвале, и он планировал сделать более впечатляющие и красочные наблюдения. Оповестив всех о своих планах, в сентябре 1860 г. он предпринял путешествие, вооруженный семьюдесятью тремя флаконами, которые он открывал и затем быстро запечатывал в различных местах и на различных высотах. Последние двадцать сосудов он приберег для Мер-де-Гляс подле Шамони, и в результате лишь в одном из этих двадцати было обнаружено изменение содержимого. С этого момента – с осени 1860 г. – Пастер, бывший спонтепарист, поменял свои взгляды на диаметрально противоположные и стал приписывать почти все явления действию атмосферных микробов.
Его непосредственный оппонент тем временем проводил эксперименты с горным, равнинным и морским воздухом, но, как известно, Пастеру так и не удалось переубедить М. Пуше.
Об этих экспериментах Пастера Бешан писал[53]:
На основе микроскопических анализов он, как и Пуше, не смог сделать точных выводов (sans rien préciser). В собранной им пыли есть организованные частицы, однако он не может сказать с уверенностью: «Вот яйцо, а вот спора». Тем не менее, он утверждает, что этих частиц достаточно много, чтобы объяснить все случаи размножения инфузорий. Таким образом, теперь Пастер объясняет микробами воздуха все то, что раньше он объяснял спонтанным зарождением.
Естественно, Пастер имел право придерживаться любых мнений, которые выбирал, будь они поверхностными или нет, а также изменять свою точку зрения, но мы полагаем, что все согласятся: он не имел права приписывать себе открытия, сделанные другим ученым. Тем не менее, в дискуссии о спонтанном зарождении, проведенной в Сорбонне во время конференции научных обществ 22 ноября 1861 г., непосредственно в присутствии профессора Бешана Пастер присвоил себе доказательство существования живых организмов в среде, не содержащей альбуминоидного вещества. Бешан, с присущей интеллигентнейшим людям неприязнью к саморекламе, слушал в молчаливом удивлении, пока не пришла его очередь, и тогда он, вместо предъявления законных прав на приоритет своей работы, просто прочел доклад об экспериментах из своих великих записок, а также о выводах из них. Вернувшись на свое место, которое по случайному совпадению оказалось рядом с местом Пастера, он попросил последнего признать свое знакомство с только что описанной работой. В отчете о конференции рассказано, каким образом Пастер выразил свое согласие[54]:
Г-н Бешан процитировал свои эксперименты [из записок 1857 г.], в которых превращение сахарозы в виноградный сахар под воздействием воздуха всегда происходило в сопровождении плесени. Эти эксперименты совпадают с результатами, полученными г-ном Пастером, который поспешил признать, что факт, предложенный нашему вниманию г-ном Бешаном, является одним из самых научно строгих.
Вслед за этими словами Пастер вероятнее всего признал и то, что коллега его опередил. Необходимо отметить позднейшее противоречие Пастера самому себе: эту же работу Бешана, которую он здесь назвал научно строгой, Пастер позднее обвинил в «нелепости».
Обратимся к его «Исследованиям пива» («Êtudes sur la Biére»)[55]:
Я должен оспорить претензию г-на Бешана на приоритет. Как известно, я первым доказал, что живые ферменты могут образовываться целиком из соответствующих им микробов, находящихся в чистой воде, в которую добавлены сахар, аммиак и фосфаты, и которая защищена от света и зеленого вещества (хлорофилла. – Прим. перев.). Г-н Бешан, опираясь на известный факт, что плесень появляется в сахарной воде и, по его словам, преобразует сахар, претендует на доказательство способности живых ферментов появляться в среде, лишенной альбуминоидных веществ. Если следовать его логике, г-н Бешан с таким же успехом мог бы утверждать, что доказал появление плесени в чистой сахарной воде без азота, без фосфатов или других минеральных веществ, поскольку именно такая нелепость вытекает из его работы, в которой не выражено ни малейшего удивления по поводу того, что плесень может расти в чистой воде с чистым сахаром, без других минеральных или органических элементов.
Как могло случиться, что Пастер, очерняющий здесь работу Бешана, мог ту же самую работу, как мы уже видели, назвать «научно строгой»? Возможно, она превратилась в «нелепость» только потому, что грозила затмить работу Пастера? И как мог Пастер не заметить в работе Бешана все упоминания контактов с воздухом, без которого образование плесени было бы невозможным?
В то время как Пастер использовал дрожжевой бульон и другие альбуминоидные вещества в своих экспериментах, Бешан, напротив, ясно показал, что плесень появляется в среде, лишенной альбуминоидных веществ, и при нагревании с едким кали высвобождает аммиак. В этой же серии экспериментов профессор доказал, что плесень (живые организмы, выполняющие роль ферментов) поступает из воздуха и появляется в чистой воде, в которую не добавлено ничего, кроме сахара или сахара с некоторыми солями. Поэтому своей критикой («если следовать его логике, г-н Бешан с таким же успехом мог бы утверждать, что доказал появление плесени в чистой сахарной воде без азота, без фосфатов или других минеральных веществ, поскольку именно такая нелепость вытекает из его работы») г-н Пастер, скорее, сам допустил нелепость столь очевидным непониманием фактов, которые доказал Бешан! Последний отмечал, что в сосудах, целиком заполненных раствором сахара и дистиллированной воды, куда вообще не поступал воздух, плесень не появлялась, и сахар не превращался; но в сосудах, где воздух был оставлен, или в тех, куда ему было позволено проникать, образовывалась плесень, несмотря на отсутствие альбуминоидных веществ, которые Пастер включал в свои эксперименты. Более того, Бешан обнаружил, что плесень была обильнее при добавлении определенных солей, таких как нитраты, фосфаты и т. д.
Проф. Бешан в своей великой работе «Микрозимы»[56] не удержался от саркастического замечания по поводу этой странной пастеровской критики:
Ученый, знакомый с этой наукой, не должен удивляться, что при контакте с воздухом плесень развивается в стеклянном сосуде с подслащенной водой. Удивление г-на Пастера не может не удивлять!
В словесной полемике Пастер не мог сравниться с Бешаном и вскоре понял, что в его собственных интересах будет как можно дольше обходить молчанием работу последнего. Такая человеческая слабость как зависть, без сомнения стала одной из причин, почему были преданы забвению важные открытия, приписанные впоследствии Бюхнеру в 1897 г.[57], но в действительности совершенные Бешаном до 1864 г. Именно в том году он впервые публично использовал термин «зимаза» для растворимого фермента дрожжей и плесени. И теперь нам лучше всего будет обратиться к этим исследованиям Бешана.
Для того, чтобы оценить по достоинству значение открытий Бешана, необходимо представить всю отсталость научных взглядов того времени. Считалось, что спонтанное происхождение растительной и животной жизни обязано физическим и химическим процессам. Более того, полагали, что ферментация предшествует появлению микроорганизмов, а физиологическая теория ферментации Дюма была оставлена без внимания.
Сигнальный эксперимент Бешана, как мы знаем, оказался лучом света в темном царстве. Давайте познакомимся с теорией, которую профессор вывел из своих наблюдений.
К моменту публикации его записок ученые были совершенно не готовы принять идею, что плесень может появляться без взаимодействия с каким-либо альбуминоидным веществом, и сначала даже настаивали, что Бешан в своих экспериментах, скорее всего, использовал сахар с примесями. Тем не менее, леденцовый сахар, применяемый Бешаном, был совершенно чистым и при нагревании с натровой известью не выделял аммиак. Критиков не убеждал даже тот факт, что количество аммиака, высвобождаемого плесенью, намного превышало его возможное содержание в предполагаемых примесях. Дополнительное доказательство Бешан получил в ходе опытов, продемонстрировавших, что микроорганизмы могут развиваться в минеральной среде (которую невозможно заподозрить в принадлежности к альбуминоидам).
Конечно, Бешан не был первым, кто проводил наблюдения и заметил микроорганизмы плесени, это было сделано и до него. Бешан был первым, кто неопровержимо доказал их атмосферное происхождение, и, помимо прочего, объяснил их функцию. Для любого, кто интересуется этим важным вопросом, лучше всего будет изучить вторую конференцию, или главу, его великой работы «Микрозимы» (Les Microzymas), где дается полное объяснение предмета. Здесь же мы можем лишь вкратце передать небольшую часть его учения.
Выдающимся доказательством, с которым профессор столкнулся в ходе своих наблюдений, стал тот факт, что плесень, появлявшаяся в подслащенной воде (контактирующей с воздухом), при нагревании с едким кали высвобождала аммиак. Это свидетельствовало об образовании азотистого органического вещества, возможно, альбуминоида, служившего одним из тех материалов, которые необходимы для развития организованной материи. Откуда оно появлялось? Профессор находит ответ, изучая природу. Он описывает, как из семени цветущего растения прорастает побег, который затем растет и развивается, всегда превосходя по весу семя, из которого вырастает. Откуда берутся необходимые для семени химические соединения? Бешан говорит, что ответ элементарен, и объясняет, что органы молодого растения работают как химическая фабрика, в которой вещества из окружающей среды (например, вода из почвы, в которую растение пускает свои корни, и которая снабжает их азотными солями; атмосфера, которая обеспечивает листья растения угольной кислотой и кислородом) могут вступать в реакцию согласно химическим законам и синтезировать соединения, которыми растение питается и с помощью которых оно строит свои клетки, а, значит, и все свои органы. Так же ведет себя и мукоровая спора, которую воздух доставляет в подслащенный раствор. Она развивается, а воздух, содержащий питательные материалы, вода и растворенные в сладком растворе вещества вступают в реакцию в организме этого микроскопического растения. Таким образом, создается необходимый органический материал, и получаются соединения, которых не было в первоначальной среде. Он продолжает объяснять, что мукор – это растение, способное производить органическое вещество, и что оно способно развиваться в среде, не содержащей ничего организованного. Для производства такого органического материала жизненно необходимы определенные минералы. Здесь Бешан обращается к объяснению Лавуазье о том, что вода атакует стекло и частично растворяет его. В свою очередь, Бешан показывает, что благодаря этому плесень получает необходимые земельные и щелочные вещества. Добытые таким способом количества очень невелики, поэтому и урожай плесени ограничен. Однако, если в подслащенную воду добавить определенные соли, такие как сернокислый алюминий, азотнокислый калий или фосфат натрия, то образуется много плесени, и инверсия сахара ускоряется пропорционально.
Это означает, – говорит Бешан, – что каждая из этих солей создает специфические благоприятные условия и, возможно, способствует воздействию на стекло, которое в результате отдает больше своего вещества[58].
Тем не менее, загадка ферментации остается не совсем понятной без объяснения непосредственных причин изменения сахара, то есть, причин превращения сахарозы в глюкозу.
И тут Бешан снова прибегает к аналогии. Он сравнивает влияние плесени с воздействием, которое оказывает на крахмал диастаза, способная при нагревании в растворенном виде расщеплять крахмал, превращая его сначала в декстрин, а затем в сахар.
Справедливость такого сравнения Бешан доказал строгими экспериментами. Измельчая плесень, появившуюся в растворах, он обнаружил, что ее клетки выделяли растворимый фермент, являющийся прямым агентом превращения сахара. То же самое он наглядно продемонстрировал в отношении пивных дрожжей. Желудок, например, тем же способом воздействует на пищу: не напрямую, а с помощью выделяемого секрета – желудочного сока, который содержит пепсин (вещество, более или менее аналогичное диастазе) и который является прямым агентом химических изменений, происходящих в этом пищеварительном органе. Таким образом, именно при помощи своего растворимого продукта пивные дрожжи и некоторые другие виды плесени вызывают химическую реакцию, изменяющую тип сахара. Так же, как желудок не смог бы переваривать пищу без выделяемого им сока, так и дрожжи не могли бы изменять сахар без растворимого фермента, который выделяют их клетки.
На стр. 70 «Микрозимов» профессор Бешан приступает к описанию некоторых экспериментов, которые он предпринял в этой связи. Среди прочих, здесь есть описание опыта с тщательно промытыми и высушенными пивными дрожжами, которые были смешаны с чуть превышавшей их по весу сахарозой. После тщательного перемешивания с креозотом смесь становилась мягкой, а затем, при нагревании, абсолютно жидкой. Бешан дает исчерпывающее объяснение этому явлению. Он говорит, что дрожжевая клетка подобна закрытому пузырьку или контейнеру с содержимым, и что ее объем в пространстве ограничивается мембранной оболочкой. В высушенном состоянии (а именно в таком состоянии он использовал дрожжи для этого эксперимента) она по-прежнему сохраняла более 70 % воды, что не более ощутимо на ощупь, чем количество, содержащееся в человеческом организме (в среднем восемьдесят процентов веса тела). Он объясняет, что в обычном состоянии живые дрожжи при контакте с водой ничего не выделяют, кроме экскреторных продуктов, но при контакте с сахаром клетки дрожжей воспринимают раздражение и мембрана оболочки позволяет выделяться воде с некоторыми другими содержащимися в растворе веществами, и это та самая жидкость, которая разжижает смесь дрожжей с сахаром. Бешан объясняет, что выделение жидкости происходит благодаря физическому процессу осмосу, во время которого раствор проходит через проницаемую мембрану. Получив этот жидкий продукт, профессор растворяет его водой и оставляет фильтроваться.
Тем временем, Бешан выполняет другой опыт: он растворяет маленький кусочек сахарозы в воде и обнаруживает, что при нагревании с щелочным тартратом меди не происходит никаких изменений. Затем он берет другой маленький кусочек сахара и нагревает его до кипения с сильно разбавленной соляной кислотой. Нейтрализовав кислоту едким кали, он делает раствор щелочным. Затем добавляет свой медный реагент и нагревает его, при этом происходит восстановление и выпадает желтый осадок, который потом становится красным. Под действием кислоты сахар подвергается инверсии, то есть превращается в смесь глюкозы и фруктозы (компонент фруктового сахара), которая восстанавливает двухвалентную медь синего реагента до одновалентной меди, выпадающей в осадок в виде красной окиси.
Затем Бешан возвращается к жидкости, которая была оставлена фильтроваться, и обнаруживает, что при малейшем нагревании с реагентом (щелочным тартратом меди) происходит изменение в сахаре. Это является для него доказательством того, что дрожжи, помимо воды, выделяют нечто, что даже на холоде обладает способностью быстро превращать сахар.
Здесь профессор Бешан отмечает[59] два факта, которые необходимо четко выделить. Во-первых, что без выделяемого элемента дрожжи сами по себе не действуют, так как при погружении в воду с добавлением реагента, щелочного тартрата меди, восстановления не происходит. Во-вторых, что тепло разрушает активность выделяемого элемента, так как дрожжи, доведенные до кипения в небольшом количестве воды с сахаром, не вызывают инверсию даже спустя время, дополнительно отведенное для получения эффекта, а реагент щелочного тартрата меди не восстанавливается. Если вкратце, то он открыл, что нагревание разрушает активность фермента, выделяемого дрожжами и плесенью любых видов, так же, как нагревание разрушает активность проросшего ячменя – активность диастазы, и других растворимых ферментов, то есть ферментов, способных растворяться в жидкости.
Бешан обнаружил, что ацетат натрия особенно эффективно способствует просачиванию растворимого содержимого клетки сквозь ее стенки. Экспериментируя с достаточно большим количеством материала, он добавил кристаллы этой соли к высушенным дрожжам. Смесь стала жидкой и после этого была отброшена на фильтр. Он обнаружил, что одной части ацетата натрия достаточно для разжижения десяти или более частей дрожжей. Затем он взял отфильтрованную жидкость и добавил к ней спирт – появился белый осадок. Он собрал его с помощью фильтра и промыл спиртом, чтобы освободить от ацетата натрия. После сливания спирта он высушил осадок между листами фильтровальной бумаги и затем соединил его с водой. В результате получился раствор с нерастворимым осадком. Это был свернувшийся белок, полученный из дрожжей и ставший нерастворимым в результате свертывающего действия спирта.
Что касается растворившейся части осадка, то ее можно снова осадить при помощи спирта, – говорит Бешан[60]. – Этот новый осадок по отношению к пивным дрожжам – то же самое, что диастаза по отношению к проросшему ячменю или синаптаза – к миндалю; это и есть тот элемент в дрожжах, который вызывает инверсию сахара. Если некоторое количество его растворить в воде, добавить сахарозу и несколько минут подержать раствор на водяной бане при 40 °C, то с помощью щелочного тартрата меди можно убедиться, что произошла инверсия сахара. При обычной температуре инверсия тоже происходит очень быстро, но скорость инверсии тем меньше, чем меньше количество активного продукта, что объясняет замедленную реакцию с некоторыми видами плесени, которые я мог применять только в маленьких количествах. Все это доказывает, что причина инверсии сахара формируется заранее в плесени и дрожжах, а поскольку изолированное активное вещество действует и без кислоты, значит, я был прав, сравнивая его с диастазой.
Уже после установления этих фактов профессор Бешан дал активному веществу название зимаза, от греческого зиме – фермент. Сначала это слово он применил к активному веществу дрожжей и плесени, но впоследствии оно стало общим термином, а зимазам дрожжей и плесени он дал более узкое определение – цитозимазы.
Впервые название зимаза для растворимых ферментов Бешан публично упоминает в своих «Записках о ферментации организованными ферментами», которые он зачитал в Академии наук 4 апреля 1864 г.[61]
В следующем году он вновь возвращается к этому вопросу и показывает, что зимазы есть в микрозоаэробах и микрофитах, изолировав их, как Пайя и Персо изолировали диастазу из проросшего ячменя. Он обнаружил, что эти зимазы обладают общей способностью быстро превращать сахарозу в глюкозу, или виноградный сахар. Он открыл антрозимы в цветах, морозимы в белой тутовой ягоде и нефрозимы в почках животных. И наконец, в следующем 1866 г. он дает название микрозима своему главному открытию, которое стало для него фундаментальным объяснением вопроса в целом, но которое еще не было очевидным для него во время написания записок 1857 г., сделавших бессмертными его предыдущие эксперименты. Но мы вынуждены оставить это для рассмотрения в будущем. Эти даты приведены здесь лишь для того, чтобы продемонстрировать, насколько давно профессор Бешан сделал полноценное открытие формирующегося в клетках дрожжей азотистого вещества, которому он дал название зимаза.
Помимо справедливого признания, простая историческая точность требует, чтобы его собственное изобретение было официально присвоено ему. Вместо этого, в «Энциклопедии Британике»[62], в статье члена Института химии (FIC) Джулиана Левета Бейкера «Ферментация» мы обнаруживаем утверждение, что «в 1897 г. Бюхнер подверг дрожжи большому давлению и выделил азотистое вещество, ферментативное по свойствам, которое он назвал зимаза». Также в «Руководстве по бактериологии»[63] Р. Таннета Хьюлетта, доктора медицины, члена Королевской коллегии врачей, доктора философии (Лонд.), члена Королевского микроскопического общества, мы читаем:
До 1897 г. не был получен энзим, который мог бы вызывать такое изменение [спиртовое брожение]; это происходило только в присутствии живых дрожжевых клеток, но в этом году, измельчив живые клетки дрожжей, Бюхнер получил сок, который разлагал декстрозу с образованием спирта и угольной кислоты. Он объявил, что эта «зимаза» является спиртовым ферментом дрожжей.
И еще, профессор Франкланд и миссис Франкланд в своей книге «Пастер»[64], прощая ошибочность некоторых взглядов Пастеру, пишут следующее:
В этом году [1897] Бюхнер открыл, что растворимый элемент, вызывающий спиртовое брожение сахара, может быть извлечен из дрожжевых клеток, и для него предлагается название зимаза. Это важное открытие должно пролить новый свет на теорию ферментации.
Но, как мы видели, это «важное открытие» было сделано почти на полвека раньше французским ученым!
Правда, Пастер обвинил Бешана в заимствовании идей у Мичерлиха. Однако Бешан не просто опроверг это, но и показал, что Пастер сам следовал взглядам немецкого ученого, причем в той их части, где эти взгляды были ошибочными[65].
Теперь ясно, что Бешан первым дал убедительное доказательство воздушного происхождения дрожжей и плесени, а также причин их физиологической и химической активности. Когда он начинал работать, не существовало такого учения, которое он мог бы приписать себе, если допустить, что плагиат вообще мыслим для столь глубоко сведущего и честного исследователя в истории науки, который шаг за шагом отслеживал любые наблюдения, предшествовавшие его собственным. К несчастью, он сам оказался жертвой плагиата. Опередив всех, он был, увы, излишне скромным, но был единственным, кто действительно заслуживал всемирной славы Пастера! Давайте остановимся ненадолго, чтобы проследить за карьерой последнего и увидеть, каким образом он присвоил себе честь великого открытия Бешана о вторгающихся из атмосферы полчищах микроорганизмов с их ферментативной силой.
Причина успеха Пастера несомненно крылась в его умении быстро оказываться на переднем фронте любого научного вопроса, сфокусировав тем самым внимание публики на себе. Блестящее объяснение древних проблем, предложенное Бешаном, оказалось как нельзя кстати, когда Пуше опять привлек всеобщее внимание к спору о спонтанном зарождении. Пастер, не желая упускать такую возможность, вступил с ним в полемику. По мнению Бешана, наблюдениям Пуше и Пастера в равной степени не хватало точности, но Пастеру нетрудно было выйти победителем благодаря сильному впечатлению, которое он сумел произвести в научном мире.
Тот, кто еще недавно проповедовал спонтанное зарождение дрожжей и микроорганизмов всех видов, теперь почти с юношеским пылом бросился рассуждать о микробах в воздухе, объявив атмосферные микроорганизмы синонимом жизни. Пастер не только считал, что ферментацию вызывают существующие в воздухе микробы, но и полагал, что каждый вид микробов вызывал только свою специфическую ферментацию. А это уже шло вразрез с физиологическим объяснением Бешана, согласно которому каждый микроорганизм может изменять свой ферментативный эффект в соответствии со средой, в которой он оказывается, и даже может менять форму, как показывают современные исследования. Пастер, однако, продолжал присваивать каждому виду микробов определенную и неизменную функцию. В 1861 г., заявив об открытии им особого маслянокислого вибриона, который, по его мнению, мог жить только без воздуха, Пастер разделил живые существа на два класса – аэробов и анаэробов, то есть на тех, кому требуется воздух и тех, кто прекрасно обходится без него. Ферментацию он отнес к виду жизнедеятельности без кислорода. Вердикт времени, на справедливость которого он рассчитывал, едва ли оказался в его пользу. Вот цитата, например, из статьи «Ферментация» его восторженного поклонника, члена Института химии (FIC), Джулиана Левета Бейкера в «Энциклопедии Британике»:
Согласно Пастеру… «ферментация – это жизнь без воздуха, или жизнь без кислорода». Эта теория ферментации претерпела существенные изменения в 1892 и 1894 гг., когда А. Дж. Браун описал опыты, противоречащие выводам Пастера[66].
В споре с Трекулом и Туринской комиссией, которая исследовала его профилактическое средство от сибирской язвы, Пастер вынужден был признать, что анаэробы при необходимости могут постепенно перейти к существованию с воздухом, переставая быть ферментами, и что аэробы могут стать ферментами. Это разрушало его собственную классификацию. Тем не менее, эта несостоятельная классификация впоследствии была главным аргументом в поддержку его не менее несостоятельной претензии на то, что он первым стал рассматривать ферментацию как процесс питания и усвоения. Совершенно противоположное он утверждал в 1872 г., повторившись затем в своей работе «Исследования пива» (Études sur la Biere):
Вес ферментативного вещества, расщепленного ферментом, значительно превышает вес этого фермента. Этот факт отделяет ферментацию как химическое явление от целого ряда других, особенно от явлений обычной жизнедеятельности[67].
Что может быть «обычнее» таких явлений жизнедеятельности, как процессы питания и усвоения, которые прославленный химик отделил таким образом от процесса ферментации? Здесь Пастер всего лишь изложил идею, которая была озвучена в 1865 г. его последователем, Пьером Дюкло:
Очень трудно поверить, что сахар, превратившийся в спирт с помощью дрожжей весом в одну сотую и даже одну тысячную от веса этого сахара, мог когда-либо составлять часть этих дрожжей, и что этот спирт может быть чем-то вроде продукта выделения[68].
Кажется весьма странным, что ученых не устроило простое физиологическое объяснение Бешана:
Представьте себе взрослого человека, живущего сто лет и весящего 60 кг: за свою жизнь он потребит, помимо прочей пищи, эквивалент 20 000 кг мяса и произведет около 800 кг мочевины. Можно ли в таком случае заявить, что объем этого мяса и урины никогда не могли быть частью его самого? Подобно человеку, поглощающему эту еду порцию за порцией путем многократного повторения приема пищи, дрожжевая клетка поглощает огромное количество сахара путем постоянного поглощения и выделения небольшими порциями. И то, что один человек съел бы за столетие, достаточно большое количество людей съест и переварит за один день. То же самое и с дрожжами: сахар, который небольшое количество клеток поглотит в течение года, большое количество клеток сможет поглотить за день. В обоих случаях, чем больше особей, тем быстрее осуществляется процесс поглощения[69].
У Пастера нет подобного объяснения. Следовательно, ему не удалось понять, что ферментация происходит благодаря физиологическим процессам поглощения и выделения. Перечисление всех примеров, подтверждающих это, заняло бы слишком много времени. Естественно, все сложные научные перипетии оставались за гранью понимания обычных людей, большинство из которых не имели понятия о процессах, происходящих в них самих при поглощении пищи, и уж тем более имели смутное представление о функциях поглощения в микроскопических организмах! Вряд ли для них имело значение, что среди знаменитых отчетов Академии наук имелись научные трактаты профессора из Монпелье, дающие точное объяснение причин и задач сложных химических превращений под общим названием ферментация. Однако, в той или иной степени всем было известно о научном споре – возникает ли жизнь в ее малых формах неизменно от предшествующей жизни, или химические соединения могут порождать жизнь независимо от родительского организма. Кроме того, публика могла следить за отчетами Пастера о его научной командировке в связи с этим вопросом. Не надо было сильно ломать голову, чтобы понять смысл манипуляций с сосудами, часть из которых он открывал на пыльной обочине дорог, а часть – на вершине Альп. Если видимая глазом дорожная пыль могла сделать жидкость мутной, несложно было понять, что невидимые воздушные микробы тоже могли влиять на содержимое сосудов. Нетрудно было также представить мельчайшие живые существа, парящие в атмосфере, и Пастер принялся рассуждать о них с величайшим энтузиазмом. Неудивительно, что создалось впечатление, будто бы он был первым, кто продемонстрировал их. Благодаря упорству, с которым многие ученые отказывались подтвердить его взгляды, он оказался главным борцом против спонтепаристов, чьи ряды сам покинул еще так недавно.
Все это время, несмотря на влиятельное покровительство Био, Пастер оставался вне избранного круга академиков, но к концу 1862 г., как мы уже говорили, он был номинирован в области минералогии. Не успел он выдвинуть свою кандидатуру, как возникли возражения против его ранних выводов по кристаллографии. Тем не менее, тридцатью шестью голосами из шестидесяти он был избран, получив, таким образом, вожделенное место в Академии наук. Последовав совету бросить кристаллографию, он продолжил эксперименты, связанные с его новыми взглядами касательно микроорганизмов воздушного происхождения.
Чтобы быть уверенным, что вещество не содержит атмосферной пыли, он проводил опыты над мышцами, молоком, кровью и т. п., взятыми изнутри организма. Отсутствие медицинского образования при этом не могло не сказаться. Он рассматривал все с позиции химика. Бешан подчеркивал[70], что согласно концепции Пастера, тот приравнивал удивительный организм животного к вину в сосуде или пиву в бочонке. Он рассматривал мышцы, молоко, кровь и т. п. как простые смеси главных химических элементов. Конечно, он проводил некоторые различия между внутренностями организма и бочкой пива или сосудом вина, поскольку говорил, что внутренности «обладают способностью превращаться, а кипячение разрушает эту способность» («vertus de transformation que l’ébullition détruit»)[71]. Бешан показывает, что здесь Пастер возвращается к прежним идеям спонтанных изменений. Не признавая по сути ничего живого в составе организмов животных и растений, Пастер хотел доказать, что мясо, молоко, кровь и т. п. не будут подвержены изменениям, если их полностью оградить от вторжения микроорганизмов из воздуха. И когда позднее он скопировал эксперимент Бешана над мясом и сам обнаружил, что мышечная масса портится (несмотря на меры предосторожности против воздушных микробов), то вынужден был снова обратиться к непонятной, мистической «способности превращаться».
Для чудесной эволюции яйца в птицу у него тоже не было другого объяснения, кроме этой таинственной способности превращаться. Можно ли говорить о том, что Пастер опроверг теорию спонтанного зарождения, если такое явление, как развитие клеток яйца в циркулирующий аппарат, костную и нервную системы, железы, органы и, наконец, в птицу, покрытую перьями, он мог объяснить лишь спонтанными изменениями? Ведь только спонтанное изменение могло быть причиной, если яйцо – лишь смесь химических элементов, как вино или пиво. Пастеровская «способность превращаться» есть не что иное, как те же «удивительные модификации» Бонне, производящие организованную материю, или растительные и созидательные «nisus formativus» (формирующие силы), которых Нидхэму, а позднее и Пуше, сторонникам спонтанного зарождения, было достаточно для объяснения явления. Пастер лишь заменил старые слова новыми.
Но эти хитросплетения тоже были вне пределов компетенции обычных людей. Обыватель рассуждал поверхностно: изменение вещества можно предупредить исключением воздуха, а если воздух наполнен микробами, то, вероятно, жизнь возникает спонтанно – из обычных химических источников, и нет необходимости ломать голову над этим. Религиозные деятели были воистину благодарны появлению взглядов, оспаривающих материалистические тенденции девятнадцатого века, и находились в благостном неведении относительно поверхностного характера этих взглядов. Тем временем, разговоры о научных спорах и подвигах Пастера достигли ушей императора, который, как и большинство правителей, считал своим священным долгом оказывать покровительство современной науке. Вскоре после избрания в Академию наук, в марте 1863 г. Пастеру была оказана честь быть представленным Наполеону III во дворце Тюильри.
Вероятно, Пастер, как обычно, написал своим многочисленным знакомым об этой аудиенции, поскольку его зять рассказывает:
На следующий день Пастер написал [не упоминается, кому именно]: «Я уверил императора, что все мои стремления нацелены на то, чтобы прийти к пониманию причин гниения и заразных заболеваний»[72].
Вот прекрасная иллюстрация разницы в методах Пастера и Бешана. Вплоть до 1860 г. в записках Пастера были спонтепаристские взгляды. Теперь же был всего лишь 1863 г. Пастер лишь недавно переменил свою точку зрения. Тем не менее, ясно: прежде чем появились хоть какие-то доказательства по этому вопросу, Пастер мысленно уже соединил атмосферные ферменты с теорией, предложенной более ранними учеными – Линнеем, Распаем и др., что определенные микроорганизмы могут быть причинами определенных заболеваний. Лучшие и худшие из нас постоянно призывают бороться с собственными слабостями, и Пастер верно процитировал знаменитого писателя:
Величайшее заблуждение ума – верить во что-либо только потому, что нам хотелось бы, чтобы это было так[73].
Вероятно, он прекрасно знал об опасности такого заблуждения, поскольку, как мы видим, сам был весьма склонен к нему.
Отношение Бешана к своей работе было диаметрально противоположным. Он не давал разыграться своему воображению, не добившись истины от Природы. До тех пор, пока он не получал прямой ответ на прямой вопрос, он не позволял своему уму увлечься возможными выводами, и даже тогда его эксперименты лишь намечали путь к выводам. Словом, он не направлял Природу и не решал, что же именно он хочет открыть. Он позволял Природе самой направлять его и своими открытиями следовал за ее раскрывающимися тайнами.
К удаче Пастера, покровительство императора не осталось лишь на словах. Четыре месяца спустя после его аудиенции у Наполеона, в июле того же года сам император предложил ему обратить внимание на винные заболевания, которые в то время мешали торговле французскими винами. Во время отпуска Пастер снова отправился в научную командировку, на этот раз к виноградникам, с благословения императора, открывшего перед ним все двери.
Тем временем оппоненты Пастера – Пуше, Жоли и Мюссе – последовали его предыдущему примеру и забрались в горы для исследования воздуха, собранного в маленькие стеклянные колбы. Они возвратились с триумфом, поскольку в их сосудах произошли изменения, несмотря на то, что они забирались на тысячу метров выше, чем Пастер.
Нет смысла обсуждать досужие разговоры на эту тему и высказывания г-на Флуранса в поддержку Пастера на заседании Академии наук. Достаточно сказать, что проблема спонтанного зарождения стала настолько популярной, что когда вечером 7 апреля 1864 г. Пастер вошел в аудиторию Сорбонны для доклада по этому вопросу, абсолютно все места были заняты, причем не только известными учеными, но и литературными знаменитостями, среди которых были Александр Дюма и Жорж Санд, а также принцесса Матильда и все модные знаменитости, весь цвет Парижа. К счастью для этой приземленной публики, Пастер не мог предложить их вниманию ничего сложного. Он просто торжественно объявил о невозможности обходиться без родительских особей, что скорее могло вызвать добродушное подшучивание, чем действительно глубокие умозаключения. Апофеозом его выступления стало объяснение опыта, в котором атмосферная пыль была исключена из портящейся жидкости, и в результате в ней не оказалось никаких микробов.
Вот его собственные слова:
Она [жидкость] молчит, потому что я оградил ее от единственной вещи, которую человек не может сотворить – от микробов, которые парят в воздухе, то есть, от Жизни, потому что Жизнь это микробы, а микробы это Жизнь. Никогда доктрина спонтанного зарождения не оправится от смертельного удара, который нанес ей этот простой опыт[74].
Не было сказано ни слова о том, что еще несколько лет назад, в 1857 г., к этой частичной истине уже пришел его современник, пофессор Бешан. Не было никакой благодарности в адрес великих записок, проложивших Пастеру путь к успеху и открывших ему его прежние ошибки. Он приписал всю честь открытия себе, а публика редко оспаривает то, что сделано достаточно решительно. Можно представить, как гордилась расходившаяся модная публика тем, что ей понятен обсуждавшийся вопрос (несомненно, она так и подумала), и как восхищалась лектором, доказавшим ей, что она умнее и образованнее, чем она сама могла предположить. Пастер стал любимцем общества; его благословила церковь; император пригласил его в конце 1865 г. провести неделю в Компьеньском дворце. Он стал знаменитым. Стоит ли удивляться, что обделенные подобными почестями ученые неохотно возражали этому баловню фортуны, буквально избранному для исполнения научной миссии.
Но давайте остановимся ненадолго и посмотрим – что же было такого особенного в той лекции? Он просто приписал микробам загадочное свойство – жизнь (в которой отказывал отдельным составляющим более сложных животных и растительных существ). Он не дал никакого объяснения происхождению, источнику атмосферных микробов, как не дали и его многочисленные последователи, для которых слова «жизнь – это микробы, а микробы – это жизнь» вскоре превратились в бесконечно более мрачную аксиому «болезнь – это микробы, а микробы – это болезнь».
Был ли Пастер прав хотя бы в том, что отрицал возможность изменений без микроорганизмов воздушного происхождения? В собственном опыте с мясом он вынужден был признать, что оно портилось. Посчитать это ошибкой в процедуре не означало объяснить появление микроорганизмов там, где микробы из воздуха не могли оказаться. Поэтому, на самом деле, хвастливый «смертельный удар» Пастера по доктрине спонтанного зарождения так и не был нанесен. Пастер так никогда и не переубедил своего современника Пуше. Более того, работа Гюстава Лебона и д-ра Чарлтона Бастиана впоследствии правдоподобно продемонстрировала зарождение организованных существ из неорганической материи, что соответствовало их теории.
Профессор Бастиан утверждал:
Живая материя могла беспрерывно зарождаться на всей поверхности земли с тех пор, как человек впервые появился на ней; и тот факт, что никто из людей никогда не видел (скорее всего, не видел) такого зарождения, еще не дает повода сомневаться в возможности этого[75].
Профессор Бастиан основывал свою уверенность на экспериментах, в частности, на опыте с «cyclops quadricornis класса Entomostraca (ракообразных), которых так часто можно обнаружить в водоемах».
Если взять одно из этих маленьких существ, – пишет он, – и положить в каплю дистиллированной воды на стеклянную пластинку с фрагментами стеклянной пластинки-крышки № 2 по бокам, и сверху закрыть стеклянной пластинкой № 2, то вскоре животное погибает под весом стекла, хотя фрагменты по бокам не дают стеклу раздавить тело. Затем мы можем поместить пластинку в чашку Петри с тонким слоем воды на дне (чтобы предотвратить испарение из-под стеклянной пластинки-крышки) и, сфокусировав микроскоп на одной из хвостовых щетинок (они больше, чем брюшные ножки), время от времени проверять ее. Вот что мы наблюдаем: спустя два или три дня (в зависимости от температуры воздуха вокруг) в сильный микроскоп можно увидеть едва заметные неподвижные частички, постепенно появляющиеся во все возрастающих количествах в центре бесструктурной протоплазмы, а еще позже видим, как некоторые из этих частичек превращаются в бактерии. В конце концов, все внутреннее пространство щетинки оказывается заполненным явно различимыми бактериями. А еще позже, все бактерии, неподвижные до сих пор, начинают активно кишеть. В этом случае ясно, что не было никакого инфицирования извне, а было зарождение бактерий de novo изнутри, из протоплазмы щетинок. Как я и указывал раньше, их появление в такой ситуации в виде простых отдельных неподвижных частичек, постепенно приобретающих форму бактерий (тоже неподвижных вначале) – это то, что и следовало ожидать, если они зарождаются именно там, где мы их обнаруживаем. С другой стороны, такое появление совершенно противоречит ожиданиям в том случае, если бы микроорганизмы проникали извне, сквозь плотную хитинную оболочку щетинок[76].
Профессор Бастиан приводит множество примеров бактерий, обнаруженных во внутренних органах животных, а также внутри фруктов и овощей, где он доказывает отсутствие возможности проникновения извне. Могут ли последователи Пастера как-то объяснить эту загадку? Если нет, то необходимо признать, что Пастер не совершал никакого «смертельного удара» по доктрине спонтанного зарождения, как он горделиво заявил. В действительности, такой удар совершил (во всяком случае, предложил объяснение, отличное от гетерогенистского[77]), не французский химик, разглагольствующий перед модной аудиторией, «всем Парижем», а трудолюбивый французский профессор и врач, химик и натуралист, который почти не принимал участия в обсуждениях, потому что был занят работой, отвоевывая новые секреты у Природы.
Даже если признать, что он раньше и точнее Пастера продемонстрировал роль микроорганизмов воздушного происхождения, остается вопрос, каким образом наблюдения Бешана дали объяснение гетерогенетической загадке (загадке спонтанного зарождения. – Прим. перев.).
Дело в том, что в записки 1857 г. профессор не включил некоторые свои наблюдения, потому что полученные результаты оказались слишком противоречивыми, чтобы быть точными. Решив, что допустил какую-то ошибку, он отложил на время эти опыты. В конце концов (как мы, надеюсь, увидим дальше на страницах этой книги) его кажущаяся неудача оказалась решением загадки и дала (по крайней мере, он верил в это) главное объяснение зарождения организованной жизни из мельчайших начал. Его объяснение было действительно самым точным из когда-либо предложенных объяснений построения растительного и животного вещества, процессов здоровья, болезни и конечного распада. Одним словом, это была отвоеванная у Природы важнейшая правда, которая, по выражению великого ученого, звучала как сигнал горна: «Rien n’est la proie de la mort; tout est la proie de la vie!» – «Ничто не предназначено для смерти, все предназначено для жизни!»