кто. Бешан_или_Пастер,_Утерянная_глава_истории_биологии_1. Первая загадка ферментации

• Название: Первая загадка ферментации
• Дата: 14.12.2022
• Размер: 2.08 Mb.
• Имя файла: Бешан_или_Пастер,_Утерянная_глава_истории_биологии_1.pdf
• Тип: Документы; #845783
• страница: 2 из 24

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
ЗАГАДКА ФЕРМЕНТАЦИИ
II. Путаница теорий
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 году 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 — Нидэма
(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
1
, 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
2
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 году 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
3
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 году.
ПРИМЕЧАНИЯ
1
Les Microzymas, p. 30.
2
См. Ire Partie; Oeuvres d'Histoir Naturelle de Bonnet; V, pp. 83–86.
Neuchâtel, 1779.
3
Обычным продуктом этого гидролиза (преобразования сахарозы) является инвертный сахар, но здесь, как правило, употребляется название "виноградный сахар", поскольку раньше использовалось именно это выражение.
III. Записки Пастера 1857 года
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
1
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
2
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
3
, подняло его авторитет на новую высоту. Другой немец, Людерсдорф (Lüdersdorff), как мы узнаём у Бешана
4
, 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
5
, 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.
6
Полностью

мемуары были опубликованы в апреле 1858 г. в "Анналах химии и физики"
7
, 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
8
; 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"
9
. 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
10
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"
11
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
12
. 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"
13
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