1860 год - Альпы, колбы, дрожжи

20 сентября 1860 года скандально известный 38-летний химик из Парижа поднялся на гору Монтенвер в Альпах на высоту 2 километров, где прошёл немного вглубь ледника Мер де Глас. Железную дорогу построят только через 50 лет, так что весь путь пришлось проделать пешком. Носильщики принесли в специальном сундучке 20 больших запаянных стеклянных колб. В этих колбах плескался прозрачный бульон – дрожжевой отвар, который залили в момент кипения в раскалённые колбы ещё в Париже. Тогда носики колб сразу после заливки отвара запаяли. С тех пор бульон сохранял прозрачность. Расположившись на стоянку, химик достал кусачки и разжёг горелку – тоже специально с собой привезённые из Парижа. И принялся последовательно «откусывать» у каждой колбы носики. Раздавался свист – в колбу засасывался воздух. Затем колба вновь запаивалась. И химик переходил к следующей колбе. Когда эта манипуляция была проделана со всеми 20 колбами, устроили небольшой походный обед. А потом начали спуск с горы.

Через несколько дней в одной из колб бульон помутнел. Это было похоже на облачко, образовавшееся в прозрачной жидкости. Так членам Парижской академии наук эти колбы и были представлены – 19 с прозрачным бульоном и одна с мутным.

На основании этого результата химик заявил, что самозарождения жизни не существует.

В это трудно поверить, но в середине XIX века теория о самозарождении жизни была в науке доминирующей. За 200 лет до того похода в Альпы флорентиец Реди доказал, что самозарождения многоклеточных организмов не существует (ну вот не самозарождаются всякие там мухи, лягушки и всякие прочие гомункулусы). Однако самозарождение микроорганизмов считалось аксиомой. Оно было настолько очевидно! Вот чистое стёклышко – проходит час-два, и по нему уже ползают всякие микробы! Вот прокипячённая подлива (почему-то учёным сильно нравилась именно подлива), а к вечеру, глядишь она уже кишит микроорганизмами! Периодически на аксиому покушались, но доказать ничего не могли.

А это был вопрос невероятной важности. Философская и религиозная сторона дела понятна. Но были у этой теории и множество весьма практических последствий. Если самозарождение есть, микроорганизмы точно не имеют отношения к инфекциям. Ведь все эти бактерии зарождаются сами – всюду и постоянно. Значит, будь бактерии причиной заразы, каждый бы из нас был постоянно болен – чумой, холерой и прочими другими столбняками. Постоянно и одновременно. Просто идешь себе по улице, а в тебе вдруг самозарождается микроб, вызывающий чуму, и готово – ты уже лежишь на мостовой при смерти.

Очевидно, что так не происходит. Для чумы нужна причина, нужен источник, на голом месте, вне эпидемии, чума не возникает. Отсюда логический вывод – микроорганизмы к заразам не имеют никакого отношения.

Еще одно практическое последствие – если бы зараза вызывалась микроорганизмами, с ней было бы бесполезно бороться. Какой смысл в карантине, если чума самозарождается внутри всех, и контактировавших, и не контактировавших? Какой смысл в откручивании ручки на водяной колонке во время эпидемии холеры, если холера самозарождается в каждом из нас каждую секунду? Какой смысл в мытье рук хлорной водой, если родильная горячка постоянно возникает в нас сама?

Вновь-таки, очевидно, что и карантин помогает, и отвинчивание ручки с водяной колонки, и даже осмеиваемое всеми мытье рук хлорной водой. Более того, обмывание раненых и стирка их белья помогает! А значит, микробы точно ни при чем!

И, кстати, раз микробы самозарождаются, пытаться создавать против них лекарства бесполезно. Ты убил миллион микробов, а они тут же возникли вновь! Но это так, на будущее – лекарств, которые бы убивали микробов ещё не существовало.

Помимо медицинских последствий было у этой теории и множество иных. Как можно объяснять брожение вина микробами? Будь это микробы, самозарождающиеся микробы, вино бы постоянно бродило!

Как раз это и возмутило того химика по фамилии Пастер (Louis Pasteur). Он ведь три года назад доказал, именно доказал, «с исключительной убедительностью», что брожение вина вызывается именно микробами!  Исследование не было закончено – впереди было открытие рацематов, анаэробов, методов предотвращения брожения, включая пастеризацию – но сам факт, брожение вина вызывается микроорганизмами, был доказан. Однако, это открытие противоречило фундаментальному положению науки, теории самозарождения жизни. Это открытие могло быть правдой только при одном условии – если самозарождения не существует!

Пришлось карабкаться на гору в Альпах.

Несмотря на многочисленные догадки, озарения и парадоксальные наблюдения в середине XIX века мир микроорганизмов все ещё представлялся учёным диковинным, совершенно оторванным от жизни курьёзом. Навроде квантов, о которых мы знаем, что они существуют, но которые большинство из нас никак с обычной жизнью не связывает. Или черных дыр, которые, да, есть, ну и что? Мир существовал отдельно, жил по своим законам, а микробы существовали отдельно. В мире микробов происходило множество удивительных вещей, вроде самозарождения, но к нашему, «большому» миру это не имело никакого отношения. Вообще никакого. Это было время, когда вино бродило из-за химических реакций, молоко прокисало из-за разложения, а заразные болезни возникали от «дурного запаха» (миазмов). Микроорганизмы к миру людей не имели никакого, вообще никакого отношения.

Теория самозарождения была весьма хитроумной. Она заявляла, что для самозарождения нужно некое «начало», «жизненная сила», неизвестное науке нечто, что заставляет молекулы собираться в бактерии. И это нечто находится в воздухе.

Что происходит при кипячении питательного бульона (или столь любимой учёными бараньей подливки)? Убиваются все уже находящиеся там бактерии и «изгоняется», «выпаривается» или даже «разрушается» жизненная сила. Затем она возвращается в бульон из воздуха и «создаёт» новые микроорганизмы.

Те немногие учёные, которые в теории самозарождения сомневались, кипятили бульоны и подливки и так, и сяк. Но даже если заткнуть колбу с бульоном пробкой, микроорганизмы в жидкости всё равно появлялись. Для сторонников теории самозарождения это было очевидно – в том воздухе, который был в колбе, оставалось достаточно жизненной силы. Для противников теории всё тоже было очевидно – микробы настолько малы, что пробка не является для них препятствием. Не говоря уж о том, что сама пробка может быть «грязной».

Тогда горлышко колбы стали запаивать (Спалланцани, середина XVIII века). И ничего не менялось – бульон всё равно мутнел. Почему? Для одних – всё по той же причине, потому что в воздухе внутри колбы оставалась жизненная сила. Для других (после нескольких лет мучений, опытов и озарений) – потому что микроорганизмы (или хотя бы некоторые из них) могут выдержать непродолжительное кипячение (потом обнаружат такое явление, как споры бактерий).

Стали кипятить бульон не минуту, а десятки минут. А потом запаивать горлышко колбы. Бульон оставался чистым. И снова это никому ничего не доказывало. Для противников теории самозарождения это объяснялось тем, что все бактерии были уничтожены, а новые внутрь проникнуть не могли. Для сторонников – что столь продолжительное прокаливание уничтожало жизненную силу в том небольшом объёме воздуха, который находился в колбе. Больше того, при нагревании ведь воздух расширяется. Соответственно, после запаивания нагретой колбы в ней находится разреженный воздух, т.е. жизненной силы еще меньше!

Носики колб вытягивали и их отверстия запаивали после остывания. И тут результаты получались разные – у кого как руки стоят и кто что хотел доказать. Но в большинстве случаев бульон мутнел.

А если для настоя брать разную воду (Тереховский, 1775) – сырую, ледяную и кипячёную? Почему в сырой воде микробы есть, а в кипячёной и ледяной – нет? Противники теории самозарождения говорили об условиях, непригодных для жизни микроорганизмов. Сторонники теории предлагали подержать сосуды Тереховского на воздухе подольше и убедиться, что в каждом из них, независимо от взятой воды, появляются микроорганизмы.

И тут у противников теории самозарождения появился неожиданный аргумент – консервы (Аппер, 1809). Не вникая в суть споров ученых, кондитер просто услышал, что если «ещё раскалённый носик запаять», то микробы не появляются, и поступил соответствующе – стал закрывать продукты питания в жестяные банки, наглухо их запаивать, а потом долго (4 часа) кипятить. К моменту восхождения на гору Пастера эти консервы уже десятки лет вкладывали в свои вещмешки солдаты и моряки. Сторонники теории самозарождения всерьёз этот аргумент не рассматривали – ведь очевидно, что вся жизненная сила (к тому моменту уже сменившаяся концепцией «жизненного вещества») была при кипячении уничтожена и в самих продуктах, и в том небольшом количестве воздуха, который оставался в банке. Сам Гей-Люссак проанализировал состав воздуха, находившегося внутри банок Аппера, и доказал, что кислорода там нет. А без кислорода, какое ж жизненное вещество!

Гей-Люссак даже провёл опыт (1810-е), который, казалось, поставил точку в спорах. Он заполнил стеклянную пробирку ртутью. Открытый конец закрыл пальцем. Перевернул пробирку открытым концом вниз и поместил его в чашу с ртутью. Под поверхностью ртути палец убрал. Под своим весом ртуть в пробирке опустилась, её избыток вылился в ртуть в чаше. На запаянном конце пробирки образовалось пустое пространство, вакуум. Гей-Люссак погрузил в ртуть в чаше виноградинку и раздавил её под открытым концом пробирки. Содержимое виноградины всплыло в ртути и заполнило пустое пространство наверху пробирки. Этот виноградный «сок» в том пространстве оставался чистым – и назавтра, и на послезавтра, и спустя многие недели. Понятно, ведь жизненная сила содержится в воздухе, а его как раз на том конце пробирки не было. Тогда Гей-Люссак впустил в пробирку маленький пузырёк прокалённого (!) воздуха. И на следующий же день виноградный «сок» помутнел. Всё, теория самозарождения была доказана.

Более того, теперь она стала стремительно развиваться. В ней появлялись свои школы и течения, часто непримиримые. Выглядело именно так, как выглядит, когда научный мир окончательно принимает какую-то теорию, больше в ней не сомневается и «идёт дальше». Пуше (F;lix Archim;de Pouchet), например, создал учение о «строительных материалах» самозарождения. Ведь жизненная сила лишь собирает микроб из компонентов, эти компоненты должны быть в наличии, чтобы жизнеспособный микроорганизм появился. Откуда берутся нужные строительные материалы? Из погибшего живого. Это как развалившийся дом – можно собрать новый дом из брёвен и камней старого. Соответственно, для самозарождения важно, чтобы предварительно произошли процессы гниения или брожения. Вот и еще одно объяснение «чуда» Апперовых консервов – мясо ведь в них не гниёт, а значит, для самозарождения микроорганизмов просто нет необходимых компонентов.

Для будущей теории о роли микроорганизмов это создавало замкнутый круг – ведь гниение и брожение как раз и есть процесс жизнедеятельности микробов! С возникновением учения Пуше становилось намного сложнее доказать, что является причиной, а что следствием.

Более того, Пуше как-то безотрывно смотрел в микроскоп более суток. И увидел-таки, как на пустом месте появляется инфузория! Какие ещё доказательства нужны!

И тут вдруг Пастер доказал («с исключительной убедительностью»), что брожение вина – это результат жизнедеятельности бактерий. Химик, занятый далеко не фундаментальным, частным вопросом, вдруг оказался в мире биологов и сразу же со всего маху врезался в чугунную махину теории самозарождения.

Для начала Пастер проделал опыт с 20 колбами в Париже. Бульон в каждой колбе помутнел. Он повторил этот опыт в полях, в болотах, на берегу моря, в лесу, на помойках. Бульон каждый раз мутнел. Теперь Пастер поднялся в Альпы на высоту 2 км, и бульон помутнел лишь в одной колбе.

Что это доказывало?

В Альпах, так же, как и всюду, молоко прокисает, а продукты портятся. В Альпах, как и всюду, прокипячённый бульон, оставленный в открытой посуде, мутнеет.  Сторонники теории самозарождения подтверждали, что в альпийском воздухе, как и всюду, воздух содержит жизненную силу. Тогда как объяснить, что этот воздух сумел дать начало жизни в одной колбе и не сумел в 19 остальных? Бульон одинаковый, воздух одинаковый, условия одинаковые. Тогда в чем, собственно, разница?

С точки зрения противников теории самозарождения все выглядело вполне объяснимо. В Париже и вообще повсюду во Франции в воздухе носится множество бактерий, поэтому они попадают во все колбы и бульон мутнеет в каждой из них. А в Альпах воздух чище, бактерий меньше, и они попали только в одну колбу.

Значит, никакого самозарождения нет. Есть простая лотерея – попадёт или не попадёт в бульон первый микроорганизм, который потом там размножится и создаст муть.

А как же опыт Гея-Люссака? Оказалось, всё просто. Никто не догадывался посмотреть на поверхность ртути в микроскоп. Пастер посмотрел. Выяснилось, что поверхность ртути для микробов – как липкая лента для мух. Микробы в буквальном смысле этого слова прилипают к поверхности ртути. Пузырёк воздуха просто «подхватывал» микроорганизмы с поверхности ртути и уносил их к виноградному соку. Пастер ещё раз повторил опыт Гея-Люссака, но на этот раз прокалил и ртуть, и виноградный сок не помутнел.

Сторонники теории самозарождения жизни набросились на Пастера. По-другому
интерпретировать результаты его опытов они не могли, они лишь могли попытаться доказать, что эти результаты – фальшивые. Пуше принялся повторять опыты Пастера так и этак. Но он «улучшал» их методику, и получаемые им результаты не были доказательными. Более того, было подозрение, что он, пусть неосознанно, подстраивает опыт под ожидаемый результат.

Пастер создал знаменитую «пастеровскую» колбу – с очень длинным, больше метра носиком, который направлен горизонтально, даже немного вниз. Более того, этот носик ещё и волнообразно изогнут. Этот носик не запаивали. Воздух мог свободно проходить через трубку в колбу. Но оказалось, что жизненная сила почему-то не способна проникнуть в колбу, если ей надо преодолеть пару плавных изгибов. Бульон в пастеровских колбах неизменно оставался прозрачным. С точки зрения противников теории самозарождения всё было объяснимо – микробы оседали на стенках длинного носика, особенно на изгибах, и в колбу не попадали.

И тогда произошло удивительное событие. Обычно в таких научных столкновениях события развивались самотёком, и побеждал тот, кто продержался дольше и сумел привлечь на свою сторону больше молодых учёных (ведь старые, сегодня именитые учёные в конце концов уйдут, а сегодняшняя безвестная, неименитая молодёжь и составит из себя через пару десятков лет науку). В этот раз Парижская академия наук решила взять на себя роль арбитра. И она заставила обоих спорщиков – Пастера и Пуше – повторить их опыты «в стандартных условиях в присутствии сторонних наблюдателей». Пуше с треском провалился. Пастер однозначно победил. Случилось это 20 февраля 1865 года. Этот день и можно считать днём разгрома теории самозарождения.

Удивительно, как поздно это произошло. Гюго уже написал "Отверженных" и "Собор Парижской богоматери". Тарас Шевченко умер несколько лет назад. Жюль Верн уже выпустил пару-тройку книг. Достоевский как раз издаёт «Преступление и наказание». Толстой напечатал первый отрывок «Войны и мира». А учёный мир все ещё возится с теорией самозарождения жизни!

Кроме субъективизма, с которым Пуше подходил к этим опытам, была в его методике и одна объективная ошибка. Вместо дрожжевого отвара (как у Пастера) он брал сенной отвар. Спустя десяток лет, на новом витке развития науки, оказалось, что в сене, помимо зиллиона других микроорганизмов, живёт и особая «сенная палочка», которая в неблагоприятных условиях образует споры. Эти споры способны выдержать довольно долгое кипячение. Без доступа кислорода эти споры находятся в состоянии покоя, но когда кислород появляется, они начинают бурно развиваться.

Было бы наивным полагать, что решение Парижской академии наук от 1865 года на самом деле «убило» теорию самозарождения. Ещё перед Первой мировой войной эта теория нет-нет да и всплывала на научных конгрессах. Окончательное её исчезновение, как обычно, было связано с уходом из активной научной деятельности старого поколения учёных.

Так что, плацдарм для раскрытия величайшей тайны медицины был расчищен? Теперь больше ничего не мешало доказать, что именно микроорганизмы вызывают инфекционные заболевания?

Увы. Была ещё одна теория. И она, как водится, была доминирующей. Эта теория гласила, что все бактерии во всём своём многообразии – это суть меняющий свою форму один и тот же микроорганизм. А как микроб может вызывать чуму, если сегодня он чума, а завтра – холера, послезавтра – коклюш, а там – вообще безвредная молочнокислая бактерия? Очевидно, что это абсурд. Чума – это чума, и никогда она не превращается в коклюш. Чтобы вырваться на плацдарм для Великого открытия, нужно было разрушить ещё и этот бастион, доказать, что в микроскопическом мире тоже есть свои устойчивые виды.

____________________________________
Данный текст не является научной публикацией, а представляет собой компиляцию нескольких источников, в том числе и нижеперечисленных. Для дальнейшего чтения рекомендуются: Feinstein S Louis Pasteur, 2008; Википедия; Плавильщиков Н.Н. Гомункулус, 1958; Сухомлинов К. Медики, изменившие мир, 2017; и конечно профессиональная литература!