Как возникла и развилась жизнь на Земле

Гремяцкий Михаил Антонович

Рис. 4. Одноклеточное животное — амёба: изменения ее формы при движении и захватывании пищи, размножение делением

Деление пополам и есть обычный способ размножения микроскопических существ. Этими наблюдениями Спалланцани завоевал еще одну важную позицию для науки. Однако ни сам Спалланцани, ни жившие в одно время с ним ученые не могли и помыслить о том огромном значении, какое имело для человечества открытие и изучение микроскопических существ.

После Спалланцани долгое время никто по-настоящему не занимался мельчайшими животными. Вопрос о произвольном зарождении так и повис в воздухе.

Результаты опытов Левенгука и Спалланцани все еще не получили общего признания. Оно пришло только во второй половине XIX века.

III. Как решился вопрос о произвольном зарождении

Около середины XIX века ученый мир Европы был взволнован выступлением одного французского ученого — Пуше, который своими сочинениями и многочисленными опытами старался доказать, что произвольное зарождение существует. Чтобы решить этот вопрос, французская Академия наук объявила конкурс, обещав большую премию тому, кто на убедительных опытах окончательно докажет или опровергнет теорию произвольного зарождения.

Молодой французский ученый Луи Пастер(1822–1895) горячо взялся за дело. Он начал с повторения старых опытов Спалланцани и вскоре увидел, что тот был прав. Пастер расширил его опыты. Он наполнял склянки разными питательными веществами (молоком, бульоном и т. д.), кипятил их и запаивал, и жидкости в них оставались месяцами совершенно прозрачными и неизменившимися. Но Пастер понимал, что старыми опытами никого не убедишь: попрежнему будут говорить, что при кипячении воздух в склянке изменился, не может больше поддерживать жизнь, а потому и не происходит зарождения; попрежнему будут спрашивать, откуда же, мол, появляются зародыши, если прокипяченную колбу заткнуть простой пробкой — ведь не могут же они проникнуть из воздуха? Пастер хотел разом ответить на все эти вопросы, рассеять все сомнения.

Рис. 5. Луи Пастер (1822–1895)

Чтобы окончательно убедиться, что в кипяченом настое не возникнет новых организмов, если они не попадут туда из воздуха, Пастер, по совету одного из своих друзей, сделал так. Наполнив колбу (так называются склянки, в которых химики ведут свои опыты) отваром, Пастер вытянул на огне горлышко этой колбы в длинную изогнутую трубку и оставил ее незапаянной, даже не заткнув ее пробкой. Он рассуждал так: допустим, что зародыши проникают из воздуха вместе с пылинками; воздух, проходя по изогнутой трубке, сначала будет опускаться вниз, а вместе с ним будут опускаться и все пылинки. Потом он станет подниматься по трубке вверх, но пылинки останутся внизу, осев на стенке трубки. Они в колбу не попадут и, стало-быть, не проникнут в бульон.

Пастер приготовил десятки колб с отваром и оттянул их горлышки в виде завитков, змеек, винтов и т. п. Прокипятив колбы, он поставил их в теплое место. Когда он через день-два посмотрел на колбы, они оказались совершенно прозрачными, — никакой жизни в них не возникло. Пастеру стало ясно, что учение о произвольном зарождении не выдерживает этого испытания.

Рис. 6. Одна из склянок в опытах Пастера

Чтобы еще лучше убедить всех в том, что микроскопические зародыши проникают в отвар из воздуха, Пастер приготовил еще несколько десятков колб с настоями, на этот раз запаяв их. Захватив эти колбы, он со своими помощниками поднялся на высокую гору, где лежит вечный снег и где воздух особенно чист. Здесь колбы были вскрыты, а через несколько минут запаяны снова. Прошла неделя-другая, и в большей части колб бульон попрежнему был прозрачен. Однако в некоторых колбах он помутнел и загнил, что указывало на присутствие мельчайших живых организмов. Этого и ожидал Пастер. Если зародыши жизни попадают в колбы из воздуха, то на высоких горах, где воздух очень чист, этих зародышей мало, и они могут попасть не во все колбы. Стоит вскрыть колбы на улице большого города или в комнате и подержать их открытыми хоть несколько секунд, как загнивание содержимого будет обеспечено. Продолжая такого рода опыты, Пастер вскоре нашел, что больше всего воздух

заражен микробами (микроорганизмами) в населенных городах в летнее или осеннее время. Воздух много чище в полях и лесах, а всего чище он на высоких горах, покрытых вечным снегом.

Установив точно этот факт, Пастер смог объяснить неудачи и ошибки всех прежних опытов. Почему у Спалланцани заткнутые пробкой колбы с кипяченым наваром заражались микробами, а запаянные на огне не заражались? Да просто потому, что на пробке оставались зародыши микробов, которые и проникали в бульон. Как только Пастер принял меры к тому, чтобы и пробки обеззаразить (как говорят теперь, «стерилизовать»), так и опыты стали выходить. Если же заранее стерилизовать всю посуду и принять меры к тому, чтобы из воздуха микробы не проникали, то можно и без нагревания сохранить долгое время в неиспорченном виде даже такие легко загнивающие жидкости, как кровь и моча. Это тоже блестяще удалось Пастеру.

Таким образом, его опыты допускали лишь одно истолкование и, казалось, решали вопрос окончательно. Обещанная премия была выдана Пастеру. Его исследованиями интересовались все. Он одержал трудную победу над своими противниками. Пастеру, повидимому, оставалось только радоваться и торжествовать. Но во время этих опытов у Пастера зародилось множество новых вопросов, которые требовали решения, а Пастер был не таким человеком, чтобы успокоиться, пока решение не будет найдено.

Не раз видел Пастер, что когда жидкости загнивают или начинают бродить, в них появляется множество микробов. Какова же связь между этими двумя явлениями? Где здесь причина, где следствие? Прежде думали, что гниющие или бродящие вещества порождают микробов. Гниение или брожение считали причиной, а появление микробов следствием. В этом-то и усомнился Пастер. В самом деле: его опыты показали, что если закрыть микробам дорогу в питательную жидкость, то она так и останется не загнившей и не забродившей, хотя бы стояла десятки лет ^[2] . Не будет ли вернее, — думал Пастер, — считать, что микробы — причина, а гниение, и брожение — следствие их размножения? Если все дело в микробах, то, быть может, — думал Пастер, — удастся выяснить сущность брожения, этого загадочного явления, которым люди пользуются много тысяч лет, но которого они не понимают. Люди имеют дело с брожением, когда виноградный сок превращается в вино, когда скисает молоко, когда из вина делается уксус, когда сусло превращается в пиво, и т. д. Химики знали, что во всех этих случаях одно вещество превращается в другое, но почему и как это происходит — было неясно. При чем тут микробы — оставалось полной загадкой.

2

В Париже до сих пор хранятся колбы, с которыми работал Пастер. Они стоят много десятков лет, а бульоны, заключенные в них, остаются чистыми и прозрачными, точно их только-что сняли с огня.

Пастер раскрыл эту загадку. Рассматривая каплю бродящей или гниющей жидкости под микроскопом, он всегда находил в ней микробов. Прежние ученые считали, что в гниющих или бродящих жидкостях происходит самопроизвольное зарождение жизни. Но это объяснение Пастер после своих блестящих опытов отбросил. Он был убежден, что произвольного зарождения на Земле не существует. Стало-быть, связь между гниением или брожением и микробами совсем не такова, как думали прежде. Вернее, дело обстоит как-раз наоборот: не потому микробы зарождаются, что происходит гниение или брожение, а потому происходит гниение или брожение, что в жидкости размножаются микробы. Без микробов нет ни гниения, ни брожения — вот важный вывод, к которому пришел Пастер. Если так, — то можно по желанию не допускать гниения. А для этого надо не допустить микробов.

Рис. 7. Бактерии различных видов брожения

Пастер указал, какие для этого нужны меры, и тем дал научную базу для развития консервной промышленности. Ее не было, пока думали, что микробы сами заводятся в питательных веществах. Теперь же научились не допускать микробов в мясо, рыбу, овощи, фрукты, запаивая их стерильным образом в посуду и таким образом предохраняя на долгое время от порчи. Развитие, нашего консервного производства, которое стало одной из важнейших отраслей нашей пищевой промышленности, в конечном счете основывается на результатах опытов Пастера.