Л. Пастер и биологическая теория брожения и гниения

Теория физико-химической природы гниения и брожения Либиха—Берцелиуса, служившая непреодолимым препятствием на пути разработки проблем лечения ран и профилактики их гнойно-септических осложнений, властвовала над умами врачей и естествоиспытателей вплоть до начала 60-х годов 19 в. Властвовала до тех пор, пока мало известный в то время химик-кристаллограф Л. Пастер не осуществил революцию в представлениях о причинах возникновения брожения и гниения, доказав, что первопричиной возникновения этих процессов являются микроскопические живые существа.

Подобные мысли высказывались и ранее. В частности, в 30-х годах 19 в. почти одновременно вышли в свет работы французского ботаника Ш. Каньяр де Латур и немецких исследователей Ф. Кютцинга и Т. Шванна, обнаруживших микроорганизмы в «осадке брожения» и факт их роста и размножения в ходе брожения. На этом основании ими было высказано предположение, что именно эти живые существа могут служить «ферментом» брожения. Однако тогда эти работы были квалифицированы как «научно-поэтический бред», противоречивший «бесчисленным очевидным фактам и явлениям, которые всякий может видеть и наблюдать»86.

Факт первый. В разлагающемся веществе действительно появляется «всякая нечисть» — грибки, инфузории, а во время брожения (пива, вина и др.) действительно образуется «грязный осадок», в котором обнаруживаются микроорганизмы. Но ведь совершенно «очевидно», что все это происходит уже после начала брожения или гниения, а потому никак не может считаться его причиной. На этом же «бесспорном наблюдении» основывалась и теория самозарождения микроорганизмов в разлагающихся веществах.

Факт второй. Дрожжи вызывают брожение сахара, но они могут быть полностью заменены «любым безусловно мертвым» азотистым веществом — казеином, рыбьим клеем, кусочком мяса и др. А если так, значит, дрожжи вызывают брожение не за счет своего роста и размножения, а в результате гибели и распада, как любое другое разлагающееся азотсодержащее вещество.

Факт третий. Щепотка дрожжей, брошенная в чан с тестом, заставляет всю эту массу пучиться, подниматься, киснуть, выделять газы. По сравнению с достигаемым результатом, вызвавшая его причина столь ничтожна, что не оставляет никаких сомнений в том, что тесто (сусло, брага) бродят «сами собой», а дрожжи играют роль лишь «первотолчка», запустившего цепную химическую реакцию распада.

Эти «факты», согласовывавшие физико-химическую теорию брожения и гниения с повседневными наблюдениями, приводились во всех учебниках химии и «служили ее незыблемой основой». Выступать против нее — значило выступать против очевидности. Не случайно многие сторонники Л. Пастера сравнивали совершенный им переворот в представлениях о причинах брожения и гниения с открытием гелиоцентрической системы. Л. Пастер, подобно Н. Копернику и Г. Галилею смог доказать, что «абсолютно очевидные» факты, наблюдаемые в процессе брожения и гниения, — такой же обман «простодушных наивных чувств», как и движение Солнца вокруг Земли.

Л. Пастер начал свои исследования в области изучения брожения и гниения в 1856—1857 гг. по просьбе французских производителей пива, сахара, спирта, уксуса, вина, терпевших колоссальные убытки в случаях «неправильного течения бродильных процессов», и с самого начала поставил перед собой невероятно смелую задачу — «выяснить, в какой мере его собственные экспериментальные данные могут подтвердить или опровергнуть химическую теорию брожений».

Уже первые полученные Л. Пастером результаты стали подлинной научной сенсацией. Во-первых, им было доказано, что вопреки мнению сторонников физико-химической теории кислород воздуха не является обязательным условием возникновения гниения и брожения. Для обоснования этого положения исключительное значение имело открытие Л. Пастером маслянокислого87 брожения. Этот вид брожения вызывался строго анаэробными бактериями, которые не только не нуждались в кислороде, но последний действовал на них как яд. Открытие анаэробиоза встретило резкие возражения со стороны многих естествоиспытателей, но аргументы Л. Пастера оказались настолько убедительными, что уже в начале 60-х годов 19 в. оно получило всеобщее признание.

Во-вторых, Л. Пастер доказал, что для брожения совершенно не обязательно присутствие в среде распадающихся белковых веществ. Сбраживание сахара с образованием спирта или молочной кислоты может происходить в среде, совершенно не содержащей белка, а имеющей в качестве единственного источника азота неорганическое соединение, например сернокислый аммоний.

В-третьих, Л. Пастер обнаружил, что каждый вид брожения (молочнокислое, уксуснокислое, маслянокислое) вызывается строго определенным микроорганизмом («ферментом») и что, например, «бактерия маслянокислого брожения» никогда не вызовет брожения молочнокислого или уксуснокислого.

В-четвертых, Л. Пастер полностью подтвердил данные Т. Шванна о том, что в ходе брожения масса микроорганизмов постоянно увеличивается. Одновременно серией остроумнейших экспериментов он полностью опроверг существовавшее представление о том, что микроорганизмы способны самозарождаться в сбраживаемом или гниющем веществе. «Сегодня не имеется ни одного известного факта, с помощью которого можно было бы утверждать, что микроскопические существа появились на свет без зародышей, без родителей, которые их напоминают,— указывал, в частности, Л. Пастер.— Те, кто настаивает на противоположном, являются жертвой заблуждения или плохо проделанных опытов, содержащих ошибки, которые они не сумели заметить или которых они не сумели избегнуть».

Обобщив материалы выполненных им в 1856—1864 гг. экспериментальных исследований, Л. Пастер создал собственную теорию брожения и гниения, получившую название «зародышевой» или биологической. Суть этой теории сводилась к следующим основным положениям.

Первое: брожение и гниение относятся к явлениям жизни, а не смерти. Они связаны с жизнью микробов, с их ростом и размножением, а не с гибелью и разложением, как это считалось ранее. «Процесс брожения — писал Л. Пастер,— явление, вызываемое микроорганизмами, сопровождающее жизнь и деятельность микроорганизмов».

Второе: первопричиной брожения и гниения являются не кислород и не распадающиеся органические вещества, а микроорганизмы, использующие сбраживаемое или гниющее вещество в качестве источника питания.

Третье: легкость и быстрота появления микробов в различных средах определяются их широчайшим распространением в природе и постоянным наличием в окружающем воздухе. Воздух населенных мест особенно богат микробами.

Четвертое: все однородные случаи разложения органических веществ, включая гниение трупов, гангрены, распад тканей при заразных болезнях и др., невозможны в отсутствие микробов. Если любой биоорганический объект (раствор) тем или иным способом (нагреванием, фильтрацией воздуха, помещением в стерильный герметично закрытый сосуд и т. д.) изолировать от попадания в него микробов, гниение или брожение не наступает в течение сколь угодно длительного времени.

Вопреки существующему в отечественной историко-медицинской литературе мнению биологическая теория брожения и гниения Л. Пастера в 60-х годах 19 в. не получила широкого признания. Более того, большинство крупнейших ученых того времени подвергли ее достаточно жесткой критике. Химики Ю. Либих, М. Бертло, М. Траубе, физиолог К. Бернар прямо обвинили Л. Пастера в том, что он подменил изучение процессов гниения и брожения поиском «грибков» и «инфузорий». «Исследования Пастера,— писал, в частности, Ю. 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… Когда мы спрашиваем у исследователей, вооруженных микроскопом, что же такое собственно фермент молочнокислого, масляного и других брожений, то получаем в ответ название грибка!».

Биологи, и в первую очередь Ф. Пуше, выступили с резкой критикой положения Л. Пастера о невозможности самозарождения. Ф. Пуше откровенно издевался над результатами экспериментальных исследований Л. Пастера, ядовито замечая, что если бы Л. Пастер был прав, то «воздух должен был бы иметь плотность железа». Представители так называемой физико-химической школы — Э. Брюкке, Э. Дюбуа-Реймон, К. Людвиг, Г. Гельмгольц — увидели в работах Л. Пастера, сводившего брожение и гниение к жизнедеятельности микроорганизмов, угрозу возврата к витализму и возрождение идеи «жизненной силы». Крайне негативно отнесся к теории Л. Пастера и Р. Вирхов.

В таких условиях вопрос признания идей Л. Пастера решался каждым естествоиспытателем индивидуально, и в первой половине 60-х годов 19 в. тех, кто всецело встал на сторону французского ученого, оказалось немного. Среди врачей биологическую теорию гниения и брожения приняли буквально единицы, среди которых был и английский хирург Дж. Листер.