кто. Бешан_или_Пастер,_Утерянная_глава_истории_биологии_1. Первая загадка ферментации
 Скачать 2.08 Mb.
|
|
10 . 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" 11 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 12 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" 13 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 14 , 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" 15 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 16 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 17 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. Кто доказал, что ферментация в химической среде обязана живым организмам воздушного происхождения — БЕШАН или ПАСТЕР? БЕШАН ПАСТЕР 1855 18 и 1857 19 1857 20 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. Молочное брожение. 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: Выводы: Своей инверсией сахароза обязана плесени, которая представляет собой живые организмы, попавшие из Молочный фермент зарождается спонтанно так же легко, как и пивные дрожжи, в альбуминоидной жидкости с добавлением растворимой части 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. дрожжей. Молочный фермент является живым организмом, хотя этот вывод из разряда тех, что нельзя неопровержимо доказать. Спиртовое брожение 21 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 0 , в то время как ферментация происходит спонтанно. Расщепление сахара на спирт и угольную кислоту связано с процессами жизнедеятельности. Заключение: Это стало первым точным объяснением и доказательством разгадки ферментации, а также теоретической базой науки об антисептиках. 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. ПРИМЕЧАНИЯ 1 См. прим. к стр. 35 2 Les Microzymas, р. 48. 3 В оригинале написано: "Solution de chlorure de calcium équivalente au poids du chlorure de zinc". Отсюда следует, что концентрация CaCl 2 была эквивалентна по молекулярному весу, т. е. 25% × молекулярный вес CaCl 2 / молекулярный вес ZnCl 2 , отсюда 25% × 111,0 / 136,3 = 20%. 4 Les Microzymas, A. Béchamp, р. 48. 5 Comptes Rendus 40, р. 436. 6 Les Microzymas, р. 50. 7 Les Microzymas, p. 52. 8 Les Microzymas, A. Béchamp, p. 53 9 Les Microzymas, A. Béchamp, р. 54 10 Comptes Rendus 46, p. 44 11 A. de Ch. et de Ph. 3e série, 54, р. 28. 12 Les Microzymas, A. Béchamp, р. 55. 13 Comptes Rendus 46, p. 44. 14 Les Microzymas, A. Béchamp, p. 57. 15 P. 16. 16 Сегодня считается, что атмосферный азот может поглощаться лишь некоторыми растениями (семейство бобовых), и только при определенных условиях. 17 В современном языке эти процессы известны как питание, анаболизм, катаболизм и удаление продуктов названного последним процесса. 18 Comptes Rendus de l'Académie des Sciences 40, р. 436. 19 C. R. 46, p. 44. См. также Annales de Chimie et de Physique, 3e série, 54, p. 28. 20 Comptes Rendus de l'Académie des Sciences 45, p. 913. 21 Comptes Rendus, 45, р. 1032. См. также Annales de Chimie et de Physique, 3e série, 52, р. 404. V. Претензии и противоречия 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 1 , 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" 2 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" 3 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" 4 . 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" 5 . 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 6 . Совершенно очевидно, что даже к 1860 г. 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 |