Луи Пастер. Его жизнь и научная деятельность

Господствовавшая теория Берцелиуса и Либиха разбивала процессы брожения, гниения, разложения на две главные группы. В одних веществах брожение начинается от соприкосновения с кислородом. Кислород воздуха действует на органическое вещество, соединяясь с некоторыми из его элементов. От этого нарушается равновесие между остальными элементами, и вещество начинает распадаться.

“До соприкосновения с кислородом составные части вещества остаются рядом, не оказывая друг на друга никакого влияния; кислород нарушает состояние покоя, равновесие притяжения, связующего элементы в частице вещества; вследствие этого нарушения происходит распадение, новое распределение элементов” (Либих. “Химические письма”).

Но есть и такие вещества, которые не могут разлагаться от простого соприкосновения с кислородом. Им нужен более сильный, более энергичный толчок. Этот толчок сообщают им вещества первой группы.

Например, сахарная вода не забродит от одного соприкосновения с воздухом. Но внесите в нее немного гниющего вещества,– она начнет бродить, и раз начавшееся брожение будет идти “само собою”. Такую же роль играют дрожжи, ферменты. Внесите дрожжи в сусло: они начнут разлагаться; это разложение даст толчок суслу (то есть содержащемуся в нем сахару), которое в свою очередь начнет бродить.

Гниющее вещество действует в этом случае своим присутствием, силой “контакта”, соприкосновения, или, по терминологии Берцелиуса, “каталитической” силой. Распадаясь само под влиянием кислорода, оно расшатывает соседние частицы сахара.

Процессы распада сложного органического вещества от простого соприкосновения с воздухом – это и есть, собственно, процессы гниения (трупов, срубленного дерева, навоза и прочего); а распадение под влиянием гниющего вещества – это будет, собственно, так называемое брожение, например спиртовое, молочнокислое и прочее.

Гниение можно определить химически как медленное горение: тут элементы распадающейся сложной частицы соединяются с кислородом, окисляются.

Брожение может заключаться в простом распадении сложной частицы (например, частица сахара распадается на две частицы молочной кислоты или на спирт и углекислоту), а также и в окислении (например, уксуснокислое: спирт окисляется в уксусную кислоту). Но и в том, и в другом случае процесс начинается только вследствие “соприкосновения с гниющим веществом; это гниющее тело называют ныне ферментом” (“Химические письма”).

На практике вещества обеих групп большею частью смешаны. Например, в молоке есть казеин и сахар. Казеин, азотистое вещество, начинает разлагаться от простого соприкосновения с кислородом и дает толчок сахару, который распадается, образуя молочную кислоту. В вине есть белковое вещество и спирт. Белковое вещество разлагается от соприкосновения с кислородом и дает толчок спирту, который тоже начинает окисляться, превращаясь в уксусную кислоту.

Процесс брожения, как мы видим, чисто химический; жизнь тут ни при чем; он возбуждается действием кислорода: непосредственным (гниение) или при посредстве другого вещества (собственно брожение).

Эту теорию, довольно складную и стройную, Либих развивал, изменял, “приспособлял” к новым открытиям с той же гибкостью ума и силой диалектики, защищал с тем же остроумием, страстностью и упрямством, какие обнаруживал он во всех своих теориях, верных и ошибочных.

Мы привели цитаты из “Химических писем”, относящихся к 1859 году, когда теория Либиха господствовала, хотя уже была опровергнута. Опровергнута Пастером, который при первых же шагах убедился, что брожение не химический, а биологический процесс, что оно связано с жизнью, вызывается живыми существами и без них не может совершаться. Мысль эта высказывалась и раньше: Тюрпеном в 1838 году, Мичерлихом и Каньяр-Латуром в 1828 году, вероятно и в более отдаленные времена, быть может еще в классической древности, если порыться хорошенько в старых фолиантах.

Но эти догадки оставались бесплодными и с появлением контактной теории были заброшены как “научно-поэтический бред”, по выражению Берцелиуса. Ко времени Пастера контактная теория утвердилась в науке.

Немудрено: мнения Каньяр-Латура или Тюрпена противоречили очевидности, опровергались бесчисленными, повседневными фактами, явлениями, которые всякий может видеть и наблюдать. Во-первых, есть случаи брожения, при которых мы не замечаем никаких ферментов, никаких дрожжей. Таковы, например, все случаи собственно гниения.

Во-вторых, даже там, где дрожжи необходимы, они могут быть заменены любым азотистым веществом, несомненно “мертвым”: белком, казеином, рыбьим клеем, мясом и прочим. Бросьте в сахарную воду немного яичного белка, клочок мяса – брожение начнется, хотя и не так быстро и энергично, как от дрожжей. Прибавьте в разведенный спирт свекловичного сока: спирт начнет бродить, превращаясь в уксусную кислоту. Не ясно ли, что наличие фермента – ни при чем в процессе брожения. Пусть будут дрожжи – растение, грибок, живой организм, как доказал Каньяр-Латур, – но раз они могут быть заменены яичным белком, свекловичным соком и тому подобным, то значит, они действуют просто как разлагающееся вещество.

Эти факты приводятся в тогдашних учебниках химии (например, Тенара, Распайля, Мичерлиха) как незыблемая основа химической, или контактной, теории брожения.

Кроме того, теория Либиха подкупает своей гармонией с наглядной, внешней стороной процесса. Она согласуется с нашими впечатлениями. Мы видим, что щепотка дрожжей, брошенная в чан с тестом, заставляет всю эту массу пучиться, подниматься, изменяться, киснуть, выделять газы. Результат так внушителен, а причина так мизерна, что мы невольно склонны придавать ей только роль толчка. Нам кажется, что тесто – или сусло, или брага —“сами” бродят, раз получив толчок.

Еще: во время брожения (пива, вина и прочего) образуется грязный осадок. Он появляется после начала брожения и кажется нам отбросом – продуктом, следствием этого процесса; наблюдение говорит против того, кто усматривает в этом осадке причину, виновника брожения.

Еще: в разлагающемся веществе появляется всякая нечисть: плесень, муть, грибки, инфузории. Опять-таки, они появляются после начала гниения, порождаются – с виду – гниением; на этом факте была даже основана целая теория “самозарождения”.

Пастер в возрасте 43 лет в годы работы над проблемой самозарождения.

Это согласие теории с фактами, по-видимому, прочно установленными, равно как и с повседневными наблюдениями, обеспечило ей торжество и живучесть. Идти против нее – значило “идти против очевидности”. И немало пришлось работать и воевать Пастеру, пока он доказал ученому миру, что эта очевидность – такой же обман чувств, как движение светил по голубому своду неба, тоже “очевидное”.

Он начал свои исследования с молочнокислого брожения. Оно заключается в превращении сахара в молочную кислоту и происходит при скисании молока (молочный сахар превращается в кислоту, под влиянием которой казеин молока свертывается), при заквашивании капусты, свеклы, огурцов, различных кормов и сена (“силосованные” корма). Оно может происходить и в пивном или винном сусле, где при нормальном ходе брожения сахар распадается на спирт и углекислоту под влиянием дрожжевого грибка. При известных условиях, дающих перевес другим грибкам, сахар может образовать молочную кислоту, масляную кислоту и другие, отчего сусло портится.

При молочнокислом брожении получается осадок в виде мутной, серой, грязной массы. В ней трудно что-нибудь разобрать при помощи микроскопа, и на первый взгляд она кажется отбросом, побочным продуктом брожения.

Заподозрив в ней причину этого процесса, Пастер проверил свое предположение опытом.

Он перенес частицу сероватой слизи из осадка в жидкость, специально приготовленную, чтобы служить питательной средой для предполагаемого фермента. Посеянная в ней частица слизи немедленно начала действовать, началось брожение и образовался осадок, в котором уже легко было различить с помощью микроскопа организованный фермент в виде маленьких округлых телец – бактерий молочнокислого брожения.