кто. Бешан_или_Пастер,_Утерянная_глава_истории_биологии_1. Первая загадка ферментации
 Скачать 2.08 Mb.
|
|
ЧАСТЬ ВТОРАЯ МИКРОЗИМЫ VIII. "Маленькие тельца" Подобно тому, как некоторые музыканты наделены от природы даром искусной игры на музыкальных инструментах, в науке также время от времени появляются ученые, обладающие уникальным умением работать с научными приборами. Без сомнения, таким был профессор Бешан — замечательный микроскопист, гениальная проницательность которого позволила ему мгновенно видеть то, чему другие ученые, применявшие микроскоп, не придавали значения. Изобретательный ум натолкнул его на идею применить поляриметр, сыгравший важную роль в его работах. Он прекрасно умел соединять теорию с практикой. Многие выдающиеся умы терпели неудачу из-за отсутствия необходимых практических навыков — в отличие от профессора, чьи умелые руки и зоркие глаза всегда служили надежными помощниками его могучему интеллекту. С первых своих исследований он наблюдал под микроскопом мельчайшие объекты — гораздо меньшие, чем клетки изучаемых организмов. Конечно, он был далеко не первым, кто их видел. До него были и другие ученые, которые описывали их как "блестящие корпускулы", "молекулярные гранулы" и т. п. Несмотря на это, никому не удалось догадаться об их назначении и функции. Основные имеющиеся о них сведения были собраны в определении Чарльза Робина в "Медико-хирургическом словаре" (1858), где был описан чрезвычайно малый размер этих "микроскопических гранул, состоящих из организованной материи", обнаруживаемых в тканях, клетках, волокнах и иных анатомических элементах организма, и в огромных количествах — в пораженных туберкулезом и другими болезнями тканях. Стараясь всегда избегать необоснованных выводов, Бешан не позволял своему воображению увлечься догадками в отношении этих частиц. Сначала он просто отметил их присутствие и присвоил им ничего не значащее название "маленькие тельца". Дело не сдвинулось к моменту его переезда в Монпелье на новую должность. Там он приступил к тщательному изучению результатов начатых в Страсбурге исследований, которые были изложены с объяснениями в его записках 1857 года. Давайте вспомним, что во многих опытах профессор применял различные соли, включая карбонат калия, в присутствии которого не происходила инверсия сахарозы, несмотря на отсутствие креозота. В другом эксперименте он заменил карбонат калия карбонатом кальция в виде мела. Каково же было его удивление, когда, несмотря на добавление креозота в целях защиты от проникновения атмосферных микробов, сахароза подверглась инверсии, то есть определенным изменениям. Бешан ранее уже доказал: хотя креозот способен предотвратить вторжение внешних организмов, он не может помешать развитию плесени, если она уже находится в среде. Опыты с мелом, однако, противоречили этим выводам, поскольку в них креозот оказался неспособен предупредить инверсию сахара. Бешан посчитал, что противоречие возникло из-за технических ошибок в процедуре опытов. Тогда он решил исследовать эту загадку дополнительно и пока не упоминать в своих записках эксперименты с не дававшим ему покоя мелом. Работа, которую профессор Бешан провел в этой связи, являет собой пример скрупулезнейшего расследования. Он начал с того, что с величайшими предосторожностями, избегая любых контактов с воздухом, доставил в свою лабораторию сначала мел, а затем кусок известняка. Далее он провел бесчисленное количество опытов, подтверждавших, что без доступа воздуха в сахарном растворе не происходило никаких изменений, даже при добавлении химически чистого карбоната кальция CaCO 3 . Но как только он добавлял обычный мел, отколотый от куска, сохраняемого особым образом, происходила ферментация, несмотря на то, что растворы были полностью защищены от попадания атмосферных микробов. Даже увеличенные дозы креозота не защищали сахар от превращения. Естественно, Бешан был очень удивлен, что минерал (камень!) может играть роль фермента. Стало ясно, что мел должен содержать что-то еще, помимо карбоната кальция. И тогда он прибег к помощи своего верного союзника — микроскопа. Воспользовавшись самым мощным из существующих, он досконально изучил и чистый карбонат кальция, и мел, которые использовал в своих опытах. Велико же было его удивление, когда в меле он увидел "маленькие тельца", подобные тем, что он наблюдал в других опытах. В то же время, ничего подобного не наблюдалось в карбонате кальция. Кроме того, если в микроскопическом препарате карбоната кальция все было тускло и неподвижно, то в препарате мела наблюдалось движение "маленьких телец", подобное броуновскому (по имени натуралиста Роберта Броуна), но, по мнению Бешана 1 , не являющееся таковым. Эти "маленькие тельца" можно было отличить от темного фона благодаря тому, как они преломляли свет. Они были меньше, чем другие микрофиты, ранее наблюдавшиеся при ферментации, но были более мощными ферментами, чем все известные до сих пор. Именно из-за их ферментативной активности Бешан считал их живыми. Чтобы понять важность открытия, на пороге которого оказался Бешан, необходимо вспомнить научные взгляды той эпохи. Свои наблюдения профессор проводил в то время, когда большинство верило в теорию Вирхова о клетке как единице любых форм растительной и животной жизни. Многие экспериментаторы придерживались спонтепаристских взглядов, включая и Пастера в то время. Посреди этой путаницы идей Бешан твердо придерживался двух аксиом. Во-первых, ни одно химическое изменение не происходит без причины. Во-вторых, ни один живой организм не зарождается спонтанно. И Бешан сконцентрировался на "маленьких тельцах". Он понимал: если обнаруженные в меле частички были организованными существами, живущими отдельной и независимой жизнью, значит, их можно было изолировать и доказать, что они нерастворимы в воде и состоят из органического вещества. Ему удалось изолировать их и доказать, что в их составе есть углерод и водород, а также продемонстрировать, что они нерастворимы. Если они были живые, следовательно, их можно было убить. Эта предположение тоже подтвердилось: после нагревания мела в небольшом количестве воды до 300°С (572°F), тот лишался своей ферментативной силы, а "маленькие тельца" становились неподвижны. Помимо прочего, Бешан обнаружил, что при соблюдении строгих предосторожностей от вторжения чужеродных организмов во время ферментации, производимой этими мельчайшими организмами, маленькие тельца росли и размножались. Это открытие послужило ему хорошей платформой в последующих исследованиях 2 Бешан заметил, что используемый мел, вероятно, в основном состоял из минерализовавшихся останков давно исчезнувшего микроскопического мира, ископаемые окаменелости которых, согласно Эренбергу, принадлежали двум видам, Polythalamis и Nautilae, и которые были настолько малы, что в куске мела весом в сто граммов их можно было обнаружить более двух миллионов. Но помимо останков этих вымерших существ, профессор увидел, что в меле содержатся организмы бесконечно малого размера, которых он полагал живыми и, возможно, очень древними. Кусок известняка, который у него имелся, был очень старым и принадлежал верхнеозерным меловым формациям третичного периода. Тем не менее, Бешан доказал, что он обладает удивительными ферментативными свойствами, которые объяснялись, по его мнению, присутствием этих самых "маленьких телец" 3 Он продолжал упорно изучать различные известковые отложения и не только обнаружил те же мельчайшие организмы, но также выяснил, что они имеют разную ферментативную силу. Например, известковый туф и угольные залежи в Бессеже плохо разжижали крахмал и слабо превращали сахарозу. А вот торфяные болота и отработанные торфяники Севенн, а также пыль в больших городах содержали "маленькие тельца", способные вызывать сильную ферментацию. Он продолжил исследования и обнаружил тельца в минеральной воде, возделанной земле, где, по его мнению, они играли важную роль, и считал, что они есть и в осадке старых вин. В болотной тине, где происходит разложение органического вещества, он обнаружил "маленькие тельца" внутри низших организмов. Обнаружив также спирт с уксусной кислотой, он наделил эти мельчайшие существа силой, способной высвобождать болотный газ. Профессор Бешан понимал, что настала пора дать объяснение удивительным тайнам, которые открыла ему Природа. Казавшиеся ошибочными эксперименты, которые он не включил в свои великие записки, теперь наполнились поразительным смыслом. "Маленькие тельца", обнаруженные в меле, оказались идентичными тем "маленьким тельцам", которые он наблюдал в клетках дрожжей и в соматических клетках растений и животных, и которые чаще были известны под названием "молекулярные гранулы". Он вспомнил, что Генле условно называл эти гранулы структурированными строителями клетки. Бешан понимал, что если это правда, то теория Вирхова о клетке как о структурной единице всего живого, начисто рушилась: анатомической элементарной единицей были гранулы, эти "маленькие тельца". А те, что были найдены в известняке и меле, вполне могли быть, как он считал, живыми останками животных и растительных форм жизни прошлых эпох. Вероятно, они были строителями животных и растительных организмов и выжили после того, как объединяющий их организм давно разложился. Давайте посмотрим, с какой тщательностью работал Бешан. Его исследования мела начались еще во время публикации записок о Сигнальном эксперименте и продолжались целых десять лет, прежде чем он обнародовал свои новые наблюдения. Тем временем, ставшая притчей во языцех напасть послужила иллюстрацией к его работе: болезни виноградников становились настоящим бедствием для Франции, и Бешан предпринял в этой связи ряд экспериментов, расширивших его новые взгляды, которые он постепенно формулировал. Мы помним, как в 1863 году с императорского благословения Пастер отправился исследовать проблемы французских виноградарей. Официально никто не просил профессора Бешана помогать, но несмотря на это, он начал изучать вопрос, поскольку испытывал неугасаемый интерес к любым научным проблемам, и в 1862 году, то есть за год до Пастера , приступил к исследованию виноградников. Соблюдая единство времени и места, он подверг контакту с воздухом 1) виноградное сусло (сок, получаемый прессованием свежего винограда. — Прим. перев.), обесцвеченное животным углем; 2) простое фильтрованное виноградное сусло; и 3) нефильтрованное виноградное сусло. Все три препарата подверглись ферментации, степень которой убывала от первого препарата к последнему. Плесень во всех трех опытах тоже была разной. Отсюда возникал вопрос: почему химическая среда, одинаковая во всех трех случаях, действовала по-разному на три виноградных сусла? Для решения загадки профессор проводит дополнительные эксперименты. Абсолютно здоровый виноград вместе с черенками прямо с лозы помещался в кипящую подслащенную воду, а затем охлаждался в струе газообразной угольной кислоты, по мере постепенного превращения газа в жидкость. В этой среде, защищенной от влияния воздуха в течение всего процесса, происходила и завершалась ферментация. С тем же успехом эксперимент проходил при помещении винограда в фильтрованное нагретое сусло с добавлением креозота. Из этих исследований стало ясно, что ни кислород, ни микроорганизмы воздушного происхождения не были причиной ферментации, и что агент, вызывающий ферментацию, содержался в самом винограде. В 1864 г. профессор Бешан сообщил результаты своих экспериментов в Академию наук, среди отчетов которой можно найти его исчерпывающее исследование по этому вопросу 4 . Он пришел к выводу, что агент, вызывающий ферментацию сусла, попадает в виноград извне, и что организмы, способные вызвать ферментацию и сахара, и сусла, содержатся в черенках винограда и листьях лозы. Более того, он понял, что ферменты, содержащиеся в листьях и черенках, иногда способны навредить урожаю винограда. 1864 год — год, когда Бешан представил свои записки — ознаменовал собой начало новой эры в истории биологических исследований, поскольку 4 апреля этого года он зачитал перед Академией наук свое объяснение феномена ферментации. Он доказал, что ферментация обязана процессу питания живых организмов, при котором происходит поглощение, а затем усвоение и выделение. Тогда он впервые использовал слово "зимаза" для обозначения растворимого фермента. В следующем году Дюкло, ученик Пастера, попытался высмеять это объяснение Бешана и тем самым документально подтвердил, что его учитель не мог претендовать на авторство этого учения. Бешан, столь убедительно доказавший в 1857 году роль воздушных микроорганизмов как агентов ферментации, теперь, в 1864 г., не менее точно определил процессы, происходящие при этом явлении. Все это время он работал над разными загадками природы, проводя опыты над молоком и еще многие другие эксперименты, и в декабре того же года сообщил Дюма о том, что открыл живые организмы в меле. Позднее, 26 сентября 1865 г., он написал Дюма об этом подробнее, и по просьбе последнего письмо было опубликовано на следующий месяц в "Анналь де хими де физик" 5 В этом письме Бешан писал: Мел и молоко содержат развитые живые существа. Это доказывается тем фактом, что креозот, применявшийся в несвертывающих дозах, не защищает молоко от последующего скисания и не предупреждает превращение сахара и крахмала в спирт и затем уксусную и масляную кислоту при помощи мела (без внешнего влияния). Таким образом, становится понятным смысл каждого эксперимента Бешана по отдельности и во взаимосвязи друг с другом. Его строгие опыты с креозотом позволили сделать дальнейшие выводы. Поскольку креозот предупреждал вторжение внешних организмов, значит, в меле и молоке должны были существовать живые организмы еще до подмешивания креозота. Этими живыми организмами были "маленькие тельца", которые он наблюдал как объединившимися в клетки, так и поодиночке — в тканях и волокнах растений и животных. Не имея возможности дифференцировать их под микроскопом из-за их чрезвычайно малого размера, Бешан говорил следующее: Натуралист не сможет различить их по внешнему описанию, но химик и физиолог смогут охарактеризовать их по различным функциям 6 Невозможно было проверить его исследования из-за размера объектов наблюдений — мельчайших до такой степени, что во многих случаях, несомненно, ультрамикроскопических. Но профессора не беспокоили насмешки, с которыми многие современники восприняли его теорию о "маленьких тельцах" в меле и молоке. Бешан был врачом, и в работе ему часто помогали его медицинские исследования. В 1865 г. он обнаружил в забродившей моче помимо других мельчайших организмов настолько маленькие тельца, что их можно было увидеть лишь в очень мощный микроскоп Нашe (Nachet), объектив 7, окуляр I. Вскоре он обнаружил те же самые "маленькие тельца" и в обычной моче. В следующем, 1866 г., он высылает в Академию наук записки, озаглавленные "О роли мела в масляном и молочном брожении и о живых организмах, содержащихся в нем" 7 В них он описал эксперименты и предложил термин "микрозим" для "маленьких телец", от греческих слов "маленький" и "фермент". Этот емкий термин характеризовал их как ферменты мельчайшего различимого размера. Маленьким тельцам, которые он обнаружил в меле, Бешан дал особое название "микрозима крете" (microzyma cretae). Не теряя времени, он продолжил исследовать связь между микрозимами мела и молекулярными гранулами животных и растительных клеток и тканей, а также провел многочисленные геологические исследования. Результаты последних были частично включены в его записки "О геологических микрозимах различного происхождения", отрывок из которых был опубликован среди отчетов Академии наук 8 В записках он спрашивает: "Какое же геологическое значение приобретают эти микрозимы и каково их происхождение?", и дает такой ответ: считаю, что это организованные и все еще живые останки существ, живших в давно прошедшие эпохи. Я обнаружил доказательства этому как в данных исследованиях, так и в тех, где я самостоятельно и в сотрудничестве с господином Эстором исследовал микрозимы ныне живущих существ. Эти микрозимы морфологически идентичны, и хотя возможны небольшие различия их ферментативного воздействия, все компоненты, формирующиеся под их влиянием, относятся, тем не менее, к одному классу. Возможно, однажды геология, химия и физиология придут к единому мнению, что величайшая схожесть с точки зрения формы между геологическими и сегодняшними фауной и флорой существует также и с точки зрения гистологии и физиологии. Я уже нашел некоторые различия между разными геологическими микрозимами: при определенных условиях в известняке из Армессана и Барбантана образуются бактерии, но они не образуются при тех же условиях в случае с мелом или оолитовым известняком. Аналогичные различия можно встретить среди микрозимов живых существ… Примечательно, что микрозимы известняка, который я исследовал, практически неактивны при низкой температуре и начинают действовать лишь при температуре между 35-ю и 40 градусами. Температура обледенения, сравнимая с температурой в долине Оби, полностью останавливает их активность. Хотя многие высмеивали такие новые и поразительно оригинальные идеи (а многие и сегодня продолжают делать это), не следует забывать, что загадки мела заслуживают более тщательного исследования. Похоже, современные геологи готовы признать, что мел обладает некоторыми замечательными свойствами и при определенных условиях способен вызывать изменения, которые свидетельствуют о жизни и которые могут вызывать нечто, подобное ферментации. Профессор Бастиан вновь подтвердил исследования Бешана, несмотря на то, что их выводы оказались совершенно разными. В "Происхождении жизни" ("The Origin of Life") 9 мы читаем следующее: Поэтому мы вынуждены признать, что чем ниже формы жизни (чем ближе они к своему первоисточнику), тем сильнее их сходство в различных эпохах, так же, как современные низшие формы практически одинаковы во всех регионах Земли. Как иначе привести в соответствие с теорией эволюции тот факт, что различные виды бацилл и микрококков были обнаружены в останках животных и растений триасового и пермского слоев, в известняке каменноугольного периода, и даже верхнедевонской формации? (см. Ann. des Sciences Nat. (Bot.), 1896, II, pp. 275– 349). Возможно ли, что при обычном прямом наследовании столь разнообразные живые существа могли оставаться такими же примитивными формами сквозь все эти сменяющиеся эпохи? Не будет ли гораздо проще и вероятнее предположить, особенно в свете полученных теперь экспериментальных доказательств, что вместо непрерывного наследования от предков в течение всей этой вечности (как учил Дарвин и как принято считать), в случае с бактериями и родственными им существами мы имеем дело с успешным непрерывным зарождением этих организмов в виде примитивных форм жизни в течение всех эпох, согласно их разнообразным, но всегда постоянным молекулярным законам: неизменно брать такие-то и такие-то определенные формы и свойства, как это происходит в случае с успешным зарождением различных видов кристаллов? Мы привели здесь эту цитату Бастиана только для того, чтобы продемонстрировать подтверждение открытия живых частиц в меле и известняке, которое сделал Бешан, и мы должны предоставить геологам решить, можно ли объяснить это явление инфильтрацией или другими внешними причинами. Если нет, то мы вынуждены поверить объяснению профессора Бастиана о непрерывном зарождении из химических источников, отказавшись от объяснения профессора Бешана о происхождении всех организованных существ из микрозимов, которые мы сегодня называем микросомами и которые обнаруживаем в клетках и животных, и растений. Таким образом, учение Бешана способно дать объяснение явлениям, которые иначе можно объяснить только спонтанным зарождением, как показал профессор Бастиан. Мы не собираемся выяснять, верна ли теория Бешана о том, что микрозимы мела являются живыми останками мертвых существ древних времен. Мы бы хотели вопрос о меле предоставить решать тем специалистам, которые по роду своей работы имеют с этим дело. Мы коснулись здесь этого вопроса лишь потому, что именно эти первичные наблюдения профессора Бешана привели к его теории о клетке, впоследствии подтвержденной современной цитологией, и к его микрозимной доктрине (как ее можно было бы назвать), которая, как нам кажется, чересчур отвергается современной медицинской школой. Тот, кто не расположен всерьез принимать Бешана, пусть поразмыслит над тем фактом, что современные теории не сказали ничего нового о микрозимах — все уже содержалось в первой теории. Например, сейчас считается, что подобно мельчайшим морским насекомым, формирующим кораллы, некоторые микроорганизмы тоже предназначены не только для разрушения камней и образования мела с известняком, но и для активного участия в формировании залежей железа |