Им удалось открыть некоторые важные вещества, в том числе хинин. Зелень из листьев Пельтье и Каванту извлекли, подобно Грю, с помощью спирта. Получив полужидкую зеленую массу, они промыли ее водой, удалив таким образом воднорастворимые примеси. После просушки остался порошок, который Пельтье и Каванту назвали хлорофиллом (от греческого «хлорос» — «зеленый» и «филлон» — «лист»).
После Пельтье и Каванту хлорофиллом занялись и ботаники, и физики, и химики. Зеленые шарики, названные хлорофилловыми зернами или хлоропластами (от греческого «хлорос» — «зеленый», «пластос» — «вылепленный»), тщательно исследовались под микроскопом. На хлорофилл, извлеченный из листьев, действовали кислотами, щелочами, кипящим спиртом. Была открыта способность хлорофилла флуоресцировать, то есть испускать лучи при освещении.
Особенно много потрудились над изучением хлорофилла два выдающихся ученых XIX столетия — шведский химик Иенс Якоб Берцелиус и английский физик Джордж Стокс.
В конце концов удалось дознаться: хлорофилл — не единое вещество, а смесь нескольких пигментов. Но до Тимирязева никто прямо не доказал, что хлорофилл на свету участвует в процессе питания растений из воздуха. Роберт Майер говорил, что луч откладывается в растении про запас (за это, собственно, на Майера и надели смирительную рубашку), но он сам же требовал опытного доказательства своего удивительного предположения.
Неясна была до Тимирязева и роль зеленой окраски в жизни растений. Даже во второй половине прошлого века некоторые ученые держались такого мнения, будто зеленый цвет растений — это такой же простой факт; биологического значения не имеющий, как и цвет минералов.
Тимирязев задался целью проследить судьбу солнечного луча, падающего на зеленый лист. Потому ученый и обратился к хлорофилловому зерну, что оно, — Климент Аркадьевич был убежден в этом, — служит ловушкой для лучей.
Окончив в 1866 году Петербургский университет, Тимирязев стал кандидатом наук и обладателем золотой медали, присужденной ему за сочинение «О печеночных мхах» (прежде, вплоть до начала XIX века, из этих мхов приготовляли лекарство для лечения болезней печени; отсюда пошло и название).
В это время доцент Петербургского университета Дмитрий Иванович Менделеев (он еще только вынашивал свое гениальное открытие — периодическую систему элементов) надумал завести в нескольких русских губерниях опытные поля. Менделеев собирался на этих полях проверить новые приемы агротехники, в том числе способы применения минеральных удобрений. Для работы на полях нужны были молодые ученые. Перебирая в памяти студентов, слушавших его лекции по химии, Менделеев остановился прежде всего на Тимирязеве и предложил ему провести лето в Симбирской губернии.
Климент Аркадьевич с радостью принял это предложение. И практика оказалась очень полезной для молодого ботаника. Тимирязев приобрел навыки исследований в поле, познакомился с земледелием в поволжской деревне.
Крохотные наделы крестьян и громадные массивы помещичьих земель. Соха, тощие урожаи. Нищета. А какие богатства может дать эта земля, если правильно пользоваться дарами природы, в первую очередь, самым великим даром — солнечным лучом! Еще в студенческие годы у Тимирязева возникла эта мысль — посвятить свою жизнь изучению солнечного начала жизни. Быть может, на симбирских полях мысль эта созрела окончательно? Во всяком случае, возвратясь из Симбирской губернии в Петербург, Тимирязев принялся мастерить прибор для изучения воздушного питания листьев. Видимо, под влиянием своей полевой практики молодой ученый стремился всячески упростить и облегчить прибор и назвал его походным.
В начале 1868 года в Петербурге заседал первый съезд русских естествоиспытателей и врачей. На этом съезде Тимирязев выступил с кратким сообщением о своем приборе. Делегаты съезда признали, что он весьма хорош: прост, удобен, легок, позволяет вести анализы газов, поглощаемых и выделяемых листом, с большой точностью. Потом прибор вошел в обиход ботаников: он был совершеннее всех устройств, применявшихся в ту пору ботаниками Западной Европы для изучения воздушного питания листьев.
Но дело заключалось не только в самом приборе. Молодой Тимирязев в своем коротеньком докладе на съезде начертал широкую программу исследований. Этой программы хватило не только ему самому на всю его жизнь, но и грядущим поколениям.
Вот что он сказал тогда о воздушном питании растений: