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 1 дана краткая сводка результатов экспериментов Бешана.
Таблица 1. Сигнальный эксперимент Бешана[27]
Бешан приготовил растворы 16,365 грамм сахарозы в 100 см3 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.]
1 В оригинале написано: «Solution de chlorure de calcium équivalente au poids du chlorure de zinc». Отсюда следует, что концентрация CaCl2 была эквивалентна по молекулярному весу, т. е. 25 % × молекулярный вес CaCl2 / молекулярный вес ZnCl2, отсюда 25 % × 111,0 / 136,3 = 20 %.
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»[28].
Бешан опубликовал этот эксперимент в отчете Французской Академии наук 19 февраля 1855 г.[29] 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 2 вкратце приведены его основные результаты:
Таблица 2. Эксперимент Момене[30]
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: