Луи Пастер. Его жизнь и научная деятельность
Шрифт:
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,
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.
Посеянный в соответственную жидкость, этот микроорганизм всякий раз вызывал в ней молочнокислое брожение, длившееся, пока он оставался живым, развивался, размножался и действовал на окружающую среду.
Эти опыты были первыми опытами искусственного изолирования и культивирования микробов, – первым шагом бактериологической техники, так далеко ушедшей в настоящее время.
Далее Пастер изучил маслянокислое
Изучил брожение виннокислое; брожение спиртовое, при котором сахар распадается на спирт и углекислоту; брожение уксусное, при котором спирт превращается в уксусную кислоту,– оно оказалось результатом деятельности грибка Mucoderma aceti, известного уже давно: он развивается при уксуснокислом брожении, но его считали случайным паразитом, а не виновником и автором всего процесса.
“Брожение – процесс, соотносительный жизни и организации дрожжевых телец, а не разложению и гниению этих телец; равным образом это не явление соприкосновения, при котором превращение сахара совершается в присутствии фермента, ничего ему не давая, ничего от него не получая”, – так резюмировал Пастер свой первый “мемуар” о спиртовом брожении в 1857 году.
Работая над уксуснокислым брожением, он произвел знаменитый опыт, окончательно разбивший старые воззрения. Уксуснокислое брожение было главной опорой химической теории. Оно считалось наиболее исследованной формой этого процесса. “Мы-то думали, – иронически замечает Либих по поводу работ Пастера, – что сущность уксуснокислого брожения выяснена досконально и заключается в простом окислении спирта. Толчок этому окислению дает присутствие гниющего белкового вещества, а грибки и вибрионы господина Пастера являются уже в бродящей, разлагающейся жидкости. Господин Пастер перевертывает роли, смешивает причину со следствием. В вине есть белковое вещество, – и вот вино, при доступе воздуха, скисается: его спирт превращается в уксусную кислоту. Не будь в нем белкового вещества – не было бы и скисания. Вот доказательство: разведите спирт водой и держите его сколько угодно на воздухе – брожения не будет. Прибавьте в него гниющего белкового вещества – брожение начнется: спирт станет превращаться в уксус”.
Пастер доказал, что разведенный спирт превращается в уксус без всякой примеси белкового вещества: нужно только подбавить к нему аммиака и минеральных солей (необходимых для развития грибка) и внести микодерму: она начинает развиваться, разрастаться, превращая спирт в уксус.
Наоборот, если убить зародыши микодермы в вине нагреванием до 60° – брожения не происходит. Но, может быть, нагревание изменило свойства белкового вещества, находящегося в вине? Нет, потому что стоит внести в то же вино микодерму или даже просто оставить его в соприкосновении с воздухом (в котором почти всегда найдутся зародыши микодермы) – брожение начнется.
Так же и дрожжевой грибок: в сахарной воде, содержащей немного аммиака и золы, без малейших следов белкового вещества, он начинает развиваться и разлагать сахар на спирт и углекислоту. Словом, грибок должен найти в данной среде питательные вещества (азот и минеральные соли), необходимые для его развития. В какой форме – неважно: белок, клейковина, гнилое мясо или минеральные соли (аммиак и зола) – лишь бы годились в пищу микроорганизму. Без пищи он развиваться не может, и брожения не происходит, что и понятно, раз “процесс брожения – явление, вызываемое микроорганизмами, сопровождающее жизнь и деятельность микроорганизмов” (Пастер).