полей урожаями, агрономы пришли к выводу, что самые богатые почвы будут неизбежно истощаться. А между тем в столбе воздуха только на четырех квадратных километрах земной поверхности (этот столб воздуха весит 30 миллионов тонн) содержится запас азота, которого хватило бы для удобрения всех полей земного шара в течение по крайней мере пятидесяти лет.
Еще не смолкли отзвуки дискуссии Буссенго и Жоржа Вилля, когда Лооз и Гильберт — два английских ученых-агронома — сообщили о результатах своего опыта, проведенного на Ротгамстедском опытном поле.
Разделив поле на два участка, Лооз и Гильберт засеяли один участок ячменем, а второй — клевером. Осенью, тщательно собрав урожай, они подвергли его анализу и нашли в собранной массе ячменя около 42 килограммов азота, а в клевере — около 170 килограммов. Естественным было ожидать, что почва участка, с которого снят урожай клевера, должна быть беднее азотом, так как клевер вынес из почвы в четыре раза больше азота, чем ячмень. Но анализ почвы показал обратное: в 1 килограмме земли из-под ячменя оказалось азота меньше, чем в земле из-под клевера, Было от чего притти в изумление.
На следующий год Лооз и Гильберт засеяли оба участка ячменем. Анализ, проведенный осенью, показал: в ячмене, снятом с участка, раньше бывшего под ячменем, оказалось около 44 килограммов азота; в ячмене, снятом с участка, бывшего под клевером, — около 78 килограммов азота.
Ученые определили, что клевер, уносящий такую уйму драгоценного азота, не истощает почву, а даже как бы обогащает ее. Но каким образом?
Лооз и Гильберт знали об опытах Буссенго и Вилля, но не смогли связать их с данными своих исследований.
Прошло несколько лет. Французский ботаник Прийо, изучавший корневые системы, обратил внимание на никем до того не замеченную особенность корней бобовых растений. Эти корни были покрыты небольшими узелка ми. Они были очень разнообразны, эти узелки: у одних растений — крохотные округлые «капельки» на волосках корней, у других — желвачки, похожие на бородавки, у третьих — плотные сплошные наплывы. Осторожно срезав бритвой несколько таких узелков.
Корень сои, зараженный клубеньковой бактерией.
Клубеньки на корнях люцерны
Прийо тщательно помыл их, очистил от земли, положил на стеклянную пластинку и раздавил. Положив пластинку под микроскоп, он увидел продолговатые, иногда раздвоенные тельца, не очень подвижные, но явно живые.
Прийо знал и об опытах своих соотечественников Буссенго и Билля и об опытах англичан Лооза и Гильберта, но и он не сумел связать накопленных ими фактов с итогами своих наблюдений.
А между тем ведь Буссенго доказал, что азот необходим растению; Билль установил, что бобовые — горох и фасоль — каким-то образом сами обеспечивают себя азотом; Лооз и Гильберт свидетельствовали, что бобовое — клевер — обогащает почву азотом; Прийо нашел на корнях бобовых какие-то клубеньки, населенные микроскопическими подвижными тельцами… Кажется, все уже так ясно. Но потребовались еще долгие годы, для того чтобы был сделан следующий шаг к познанию явления.
В 1888 году немецкие ученые (агрономы Гельригель и Вильфарт) обратили внимание на один весьма странный факт. Они вырастили в почве, лишенной азота, несколько десятков кустов гороха. Но не все растения развивались формально, росли и цвели; многие из них зачахли.
Гельригель и Вильфарт решили выяснить, в чем тут дело. Выкопав несколько растений, они стали детально изучать их. И сразу же им бросилось в глаза, что на корнях чахлых растеньиц гороха нет тех клубеньков, тех бородавчатых желвачков и наростов, которые всегда в большем или меньшем количестве находились на корнях бобовых растений.
— Значит, в них, в этих корневых клубеньках, ключ к тайне? — спрашивали себя ученые.
Надо помнить, что Гельригель и Вильфарт были современниками Луи Пастера и работали в те годы, когда впервые была доказана роль микробов в жизни природы. Не было поэтому ничего необыкновенного в том, что Гельригель и Вильфарт попробовали выращивать бобовые растения на стерилизованной, лишенной микробов, почве: Пастер, выясняя роль микробов, очень широко пользовался приемом стерилизации среды.
Прогрев до высокой температуры почву, опытники высадили в сосуды с такой, лишенной азота, стерилизованной почвой зерна гороха. Рядом были высажены зерна гороха в сосуды с такой же по составу, но нестерилизованной почвой. Прошло шестьдесят дней, и Гельригель заснял шеренгу своих сосудов, в которых чередовались нормальные, отлично развившиеся растения и чахлые заморыши.