Посеянный в соответственную жидкость, этот микроорганизм всякий раз вызывал в ней молочнокислое брожение, длившееся, пока он оставался живым, развивался, размножался и действовал на окружающую среду.
Эти опыты были первыми опытами искусственного изолирования и культивирования микробов, – первым шагом бактериологической техники, так далеко ушедшей в настоящее время.
Далее Пастер изучил маслянокислое брожение, при котором сахар превращается в так называемую масляную, или бутировую, кислоту, и убедился, что оно возбуждается своим особым ферментом: бактерией маслянокислого брожения.
Изучил брожение виннокислое; брожение спиртовое, при котором сахар распадается на спирт и углекислоту; брожение уксусное, при котором спирт превращается в уксусную кислоту,– оно оказалось результатом деятельности грибка Mucoderma aceti, известного уже давно: он развивается при уксуснокислом брожении, но его считали случайным паразитом, а не виновником и автором всего процесса.
“Брожение – процесс, соотносительный жизни и организации дрожжевых телец, а не разложению и гниению этих телец; равным образом это не явление соприкосновения, при котором превращение сахара совершается в присутствии фермента, ничего ему не давая, ничего от него не получая”, – так резюмировал Пастер свой первый “мемуар” о спиртовом брожении в 1857 году.
Работая над уксуснокислым брожением, он произвел знаменитый опыт, окончательно разбивший старые воззрения. Уксуснокислое брожение было главной опорой химической теории. Оно считалось наиболее исследованной формой этого процесса. “Мы-то думали, – иронически замечает Либих по поводу работ Пастера, – что сущность уксуснокислого брожения выяснена досконально и заключается в простом окислении спирта. Толчок этому окислению дает присутствие гниющего белкового вещества, а грибки и вибрионы господина Пастера являются уже в бродящей, разлагающейся жидкости. Господин Пастер перевертывает роли, смешивает причину со следствием. В вине есть белковое вещество, – и вот вино, при доступе воздуха, скисается: его спирт превращается в уксусную кислоту. Не будь в нем белкового вещества – не было бы и скисания. Вот доказательство: разведите спирт водой и держите его сколько угодно на воздухе – брожения не будет. Прибавьте в него гниющего белкового вещества – брожение начнется: спирт станет превращаться в уксус”.
Пастер доказал, что разведенный спирт превращается в уксус без всякой примеси белкового вещества: нужно только подбавить к нему аммиака и минеральных солей (необходимых для развития грибка) и внести микодерму: она начинает развиваться, разрастаться, превращая спирт в уксус.
Наоборот, если убить зародыши микодермы в вине нагреванием до 60° – брожения не происходит. Но, может быть, нагревание изменило свойства белкового вещества, находящегося в вине? Нет, потому что стоит внести в то же вино микодерму или даже просто оставить его в соприкосновении с воздухом (в котором почти всегда найдутся зародыши микодермы) – брожение начнется.
Так же и дрожжевой грибок: в сахарной воде, содержащей немного аммиака и золы, без малейших следов белкового вещества, он начинает развиваться и разлагать сахар на спирт и углекислоту. Словом, грибок должен найти в данной среде питательные вещества (азот и минеральные соли), необходимые для его развития. В какой форме – неважно: белок, клейковина, гнилое мясо или минеральные соли (аммиак и зола) – лишь бы годились в пищу микроорганизму. Без пищи он развиваться не может, и брожения не происходит, что и понятно, раз “процесс брожения – явление, вызываемое микроорганизмами, сопровождающее жизнь и деятельность микроорганизмов” (Пастер).
Луи Пастер.
Бесконечно разнообразные формы брожения, гниения, разложения вызываются бесконечно разнообразными формами грибков, бактерий, вибрионов; для каждого процесса есть свой специфический микроорганизм; но без микроба нет брожения.
До какой степени эти взгляды противоречили установившимся воззрениям и казались фантастическими, видно из замечания Либиха, высказанного уже в 1870 году в брошюре о брожении.
“Исследования Пастера, – говорит Либих, – приводят к тому, что главное, то есть явление общее всем этим процессам, упускают из вида, просматривают; исследование дробится на возню с чистейшими деталями; дошли до того, что в каждом из этих бесчисленных процессов отыскивают отдельную причину, и для большинства их в самом деле нашли особые виды грибков или даже животных, как и для болезней, для холеры и прочего, а кульминационный пункт, до которого мы благополучно добрались – тот, что становится совершенно непонятным, как еще может существовать органический мир, окруженный такой массой врагов. Когда мы спрашиваем у исследователей, вооруженных микроскопом, что же такое собственно фермент молочнокислого, масляного и других брожений, то получаем в ответ название грибка!”
Мы заглянули вперед. Не одна тысяча опытов потребовалась Пастеру, чтобы развить и незыблемо обосновать свое учение о брожении. Долго ему приходилось отбиваться от нападок и насмешек защитников старой теории, высмеивавших и вышучивавших “грибки и вибрионы господина Пастера”. Но он разбивал их шаг за шагом, не оставляя без фактического опровержения ни одного аргумента, ни одного утверждения противников. Утверждали, будто кислород – истинный агент всякого брожения; он показал, что есть брожения, которые совершаются без участия кислорода, например виннокислое; а есть и такие, которым присутствие кислорода только мешает, например маслянокислое. При этом он сделал мимоходом капитальное открытие, показав, что существуют две группы микробов: одни, аэробы, живут и развиваются при доступе воздуха, не могут обойтись без кислорода; другие, анаэробы, развиваются только в отсутствие кислорода, который действует на них как яд.
Утверждали, будто есть брожения, происходящие без всяких ферментов, – он нашел эти ферменты, не замеченные прежними исследователями.
Утверждали, будто фермент может быть заменен любым азотистым веществом; он, в упомянутых уже опытах, разбил этот сильнейший аргумент противников, показав, что если с азотистым веществом не будет внесен или из воздуха не попадет в жидкость микроб, – то брожения не будет.
Варьируя до бесконечности свои опыты, побеждая бесчисленные затруднения, изолируя и культивируя грибки, бактерии, ферменты (задача адски трудная в то время, когда к этим бесконечно малым, неуловимым, но всюду забирающимся, куда их не просят, существам и подступиться не умели!), расследуя и воспроизводя от начала до конца каждый отдельный процесс в его чистом виде, – работал Пастер над брожением, завершив свои исследования в этой области только в 70-х годах. Но еще задолго до завершения этих работ и их практических применений, преобразовавших технику виноделия, пивоварения и прочее, он поставил себе ряд новых вопросов, логически развивая свою основную идею, и присоединил их к исследованию вопросов о собственно брожении.
Первые же работы о молочнокислом, спиртовом, винном брожении заставили его сделать новый шаг в развитии своих взглядов – самый важный и решительный в его ученой деятельности, после которого дальнейший путь стал ему ясен и очевиден со всеми своими разветвлениями.
ГЛАВА IV. РЕШЕНИЕ ТЫСЯЧЕЛЕТНЕГО СПОРА
Убедившись по немногим частным случаям, что брожение производится живыми существами, микроорганизмами, Пастер распространил этот взгляд на все вообще процессы брожения, гниения, разложения, существующие в природе. Основной закон, доказанный для маслянокислого или спиртового брожения, должен быть верен для всех однородных явлений.