кто. Бешан_или_Пастер,_Утерянная_глава_истории_биологии_1. Первая загадка ферментации
 Скачать 2.08 Mb.
|
|
14 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 15 : 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. ПРИМЕЧАНИЯ 1 The Life of Pasteur , René Vallery-Radot, p. 39 (Pop. ed.) (Есть перевод этой книги на русский: Рене Валлери-Радо "Жизнь Пастера". М., 1950. — Прим. перев.) 2 The Life of Pasteur, René Vallery-Radot, pp. 101, 102. 3 Traité de Chimie Organique, traduit par Ch. Gerhardt, Introdaction, p. 27. 1840. 4 Les Grands Problèmes Médicaux, par A. Béchamp, p. 62. 5 The Life of Pasteur, p. 83 6 Comptes rendus 45, p. 913. Mémoire sur la fermentation appelée lactique. 7 Annales de Chimie et de Physique, 3e série, 52, p. 404. 8 Les Grands Problèmes Médicaux, p. 56 et suivant. 9 "elle prend naissance spontanément avec autant de facilité que la levûre de bière toutes les fois que les conditions sont favorables." A. de Ch. et Ph.3e série, 52, p. 413. 10 "Les globules prennent naissance spontanément au sein du liquide albuminoide fourni par la partie soluble de la levûre". A. de Ch. et Ph. 3e série, 52, р. 415. 11 A. de Ch. et Ph. 3e série, 52, p. 413. 12 "Je me sers de ce mot comme expression du fait, en réservant complêtement la question de la génération spontanée." 15 Ibid., p. 418 14 Comptes Rendus, 45, p. 1034. "Je viens d'établir que dans la levûre de bière, ce ne sont point les globules qui jouent le principal rôle mais 'la mise en globules de leur partie soluble; car je prouve que l'on peut supprimer les globules formés, et l'effet total sur le sucre est sensiblement le même. Or, assurément, il importe peu qu'on les supprime de fait par une filtration avec separation de leur partie soluble ou qu'on les tue par une température de 100 degrès en les laissant mêlés à cette partie soluble." 15 Les Grands Problèmes Médicaux, p. 60. IV. Сигнальный эксперимент Бешана 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 1 , 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 I дана краткая сводка результатов экспериментов Бешана. ТАБЛИЦА I 2 Сигнальный эксперимент Бешана Бешан приготовил растворы 16,365 грамм сахарозы в 100 см 3 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.] 16,365 г сахарозы растворено в 100 см 3 следующих жидкостей: Вращение 16 мая 1854 г. Вращение 17 мая 1854 г. Вращение 20 мая 1854 г. Вращение 15 июня 1854 г. Вращение 20 августа 1854 г. Вращение 3 февраля 1855 г. Примечания Дистиллированная вода 23,88° 23,17° 22,85° 22,39°* 17,28° 7,80° * Плесень появилась, но сильно не увеличилась 25% р-р хлорида цинка 22,32° 22,20° 22,10°** 22,14° 22,27° 22,28° ** Раствор начал мутнеть. Позднее там был обнаружен небольшой осадок окисла хлорида цинка. Р-р хлорида кальция, содержащий количество хлорида кальция, равное количеству хлорида цинка 3 22,34° 22,13° 22,17° 22,25° 22,22° 22,29° Плесень не появилась 25% р-р хлорида кальция 22,34° 22,15° 22,10° 22,08° 22,14° 22,28° Плесень не появилась 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" 4 Бешан опубликовал этот эксперимент в отчете Французской Академии наук 19 февраля 1855 г. 5 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 II вкратце приведены его основные результаты: ТАБЛИЦА II 6 Эксперимент Момене Различные виды сахара 16,35 г в 100 см 3 раствора Первоначальное вращение в 200 мм пробирке Вращение через 9 месяцев в 200 мм пробирке Примечания Белый сахар + 100° + 22° Небольшая плесень Еще один образец + 100° + 23° То же самое Сахар- рафинад + 98,5° + 31,5° Плесени немного больше Еще один образец + 96,5° + 88° Небольшая плесень 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 III на стр. 47 книги продемонстрированы его новые наблюдения: ТАБЛИЦА III 7 Сигнальный эксперимент Бешана Раствор 15,1 г сахарозы в 100 см 3 воды с некоторы ми химически ми веществам и и без них Вращение плоскости поляризации Наблюдени я 25 ию ня 1856 г. 13 ию ля 1856 г. 26 нояб ря 1856 г. 19 мар та 1857 г. 13 ию ля 1857 г. 5 декаб ря 1857 г. Чистая вода +22,0 3° +21,8 9° +16,6° +15,84 ° +10,3° +1,5° Небольшой пушистый осадок, который постепенно превратилс я в объемную плесень Чистый раствор очень малого количеств а мышьяков ой кислоты +22,0 4° +21,65 ° +12,24° +10,8° +7,2° +0,7° Плесень 26 ноября, которая увеличивал ась и стала обильнее, чем в растворе чистого сахара Дихлорид ртути, очень немного +22,0 3° +22,0 ° +21,9° +22,03 ° +22,0 4° +22,1° Жидкость остается прозрачно й Чистая вода и одна капля креозота +22,0 3° +22,0 ° +22,1° +22,2° +22,2° +22,2° То же самое Сульфат цинка +22,0 4° — –3,12° — –7,2° — То же самое Сульфат алюминия +22,0 2° — –8,7° — — — 26 ноября много зеленой плесени Нитрат калия +22,0 5° +21,6° +3.0° — — — Огромное количество плесени образовало сь к 26 ноября Нитрат цинка +22,01 ° +22,0 ° +22.1° — +22,0 ° +22,2° Прозрачна я жидкость Фосфат натрия +20,2 3° +19,16 ° –9,7° — — — 22 ноября — объемная плесень Карбонат калия +20,0° +20,0 ° +20,0° — +20,3 ° — Жидкость остается прозрачно й Оксалат калия +22,0° +20,3 4° +10,5° — — –0,2° Красная плесень 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 8 . 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 IV приведены результаты наблюдений: ТАБЛИЦА IV 9 Сигнальный эксперимент Бешана 16,365 г сахарозы в 100 см 3 раствора Вращение плоскости поляризации Наблюдения 27 марта 1857 г. 30 апреля 30 мая 30 июня 30 июля 5 декабря Раствор без креозота (№1) +24° +24° +24° +23° — +19,68° Беловатые хлопья покрыли дно бутылей То же (№2) +24° +24° +22,8° +21,6° — +15,6° В бутыли №2 хлопья стали более обильными; 30 июня, без фильтрации, была добавлена одна капля креозота; это не остановило дальнейшее превращение сахара. То же (№3) +24° — +24° — — — То же (№4) +24° — — +24° +24° — То же (№5) +24° — — — — +24° Растворы с креозотом (№1а) +24° +24° +24° +24° +24° +24° То же (№2а) +24° — +24° +24° +24° +24° То же (№3а) +24° — — +24° +24° +24° То же (№4а) +24° — — — +24° +24° То же (№5а) +24° — — — — +24° Раствор с креозотом и +24° +24° — +24° +24° +24° мышьяковой кислотой 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 |