История биологии с древнейших времен до начала XX века - [109]

Явления брожения и гниения привлекали к себе внимание исследователей с древних времен. Таинственные превращения сахаристых жидкостей в спирт и углекислоту, а также процессы разложения сложных азотистых веществ требовали выяснения природы этих явлений. Первые попытки в этом направлении были предприняты алхимиками. Воззрения, связанные с концепцией алхимиков об элементарном составе веществ, были распространены ими и на объяснение механизма брожения.

Трудами алхимиков было выяснено не только различие между «вскипанием» (efferveacence) и брожением, но и сделана попытка выявить состав исходных и конечных продуктов брожения. На научную основу изучение химизма брожения было поставлено А.Л. Лавуазье. Введение им в практику химических исследований методов точного количественного анализа позволило изучать брожение как химический процесс. Благодаря исследованиям Лавуазье, Ж. Гей-Люссака, Н.Т. Соссюра, Ж.Б. Дюма, Ф. Буллэ были идентифицированы и количественно определены продукты спиртового брожения.

Наряду с этим продолжало развиваться и понятие о ферменте брожения, в котором усматривалось активное начало этого процесса, но о природе которого высказывались самые различные суждения.

Первые указания на активные функции дрожжей в процессе брожения сделал в 1803 г. французский химик Л. Тенар. Его основной вывод гласил: «Тело, способное осуществлять брожение, сходно с дрожжами; оно также состоит из азота, кислорода, углерода и водорода…, действует на сахар так же, как дрожжи… Я отныне буду называть его ферментом»[133]. Это первое указание на наличие у дрожжей свойств фермента привлекло к ним внимание ученых и определило все последующее направление в изучении природы брожения. Дальнейшая конкретизация этих представлений связана с именем французского химика А. Дюбренфо, который четко дифференцировал функции глютеина и дрожжей.

Начало микроскопическому изучению дрожжей положили наблюдения Ж.Б. Демазьера, исследовавшего морфологическое строение Mycoderma cerivisiae, а первое тщательное микроскопическое изучение дрожжей провел III. Каньяр-де-Латур. Он не только изучил морфологию дрожжей, но и пришел к выводу, что их жизнедеятельность является причиной брожения.

Идею Каньяр-де-Латура подхватили в 1837 г. Т. Шванн и немецкий альголог Ф. Кютцинг. Таким образом, в первой половине XIX в. была провозглашена новая, биологическая теория брожения. Однако она сразу же натолкнулась на оппозицию в лице сторонников химической природы брожения — Берцелиуса, Митчерлиха и Либиха. Между сторонниками и противниками биологической доктрины брожения завязалась длительная борьба, которая завершилась победой биологической теории благодаря исследованиям Л. Пастера.

Проблема самозарождения микроорганизмов.

Открытие мира микробов послужило новым источником доводов в пользу теории самозарождения, поскольку спонтанное возникновение таких мелких и просто организованных существ, как микробы, казалось само собой разумеющимся.

Острая и длительная дискуссия между Л. Спалланцани и Д. Нидхэмом по вопросу о возможности самозарождения жизни не привела к какому-либо окончательному решению. Вопрос оставался открытым вплоть до 1836 г., когда химик Ф. Шульце, работавший в лаборатории Э. Митчерлиха, возобновил изучение этой проблемы, пытаясь выяснить влияние воздуха на самозарождение и гниение. Именно вопрос о качестве воздуха, который якобы становится непригодным для развития зародышей в сосудах с прокипяченным бульоном, был основным аргументом в пользу самозарождения у его защитников. Шульце очищал вводимый в сосуды воздух не путем прогревания, как делал Спалланцани, а пропуская его через сосуды с серной кислотой. Жидкости в сосудах Шульце оставались длительное время стерильными.

Сходные опыты провел в 1837 г… Шванн, который вводил в сосуды с питательным бульоном воздух, пропущенный через раскаленную металлическую трубку. Пытаясь доказать, что такой воздух не утрачивает способности поддерживать жизнь, Шванн помещал в него животных, которым это не причиняло никакого вреда. Отсюда он сделал заключение, что гниение питательного субстрата может начаться только при попадании в стерильный бульон живых микробов извне.

Опыты Шульце и Шванна не убедили сторонников самозарождения, продолжавших утверждать, что при химической и термической обработке воздух существенно изменяется. Дело осложнялось тем, что аналогичные эксперименты других исследователей приводили к весьма противоречивым результатам. Возражения сторонников самозарождения в значительной мере потеряли силу благодаря опытам Г. Шредера и Т. фон Душа, которые в 1854 г. для предотвращения проникновения микробов в стерильные питательные растворы впервые применили пробку из ваты. Результат был тот же, что и при химической и термической обработке воздуха. Однако ввиду того, что действие ватного фильтра оказывалось не всегда надежным и авторы не могли определить истинной природы бродильного начала, сторонники самозарождения не складывали оружия.

Следует отметить, что борьба двух концепций велась не только в пределах лабораторных опытов, но нашла выход и в практику. Еще в 1810 г. французский предприниматель Ш. Аппер, использовав результаты опыта Л. Спалланцани, нашел, что растительные и животные пищевые продукты, помещенные в герметически закрытые сосуды и прогретые в кипящей воде, сохранялись неопределенно долгое время. Инициативный промышленник нашел практическое применение обнаруженному Л. Спалланцани факту и положил начало производству консервов. Отсутствие самозарождения микробов получило косвенное подтверждение и в практике пивоваренной и спиртовой промышленности.