Бесконечны и разнообразны явления жизни и смерти, но что-то есть в них общее. Что же? Какие законы управляют всеми этими превращениями? В чем суть их?
За разрешение этих вопросов еще в глубокой древности прежде всего взялись философы. Они высказывали множество догадок, оспаривали их правильность, делали ни на чем не основанные умозрительные выводы и ничем не подтвержденные заключения. Состояние наук не позволяло в те далекие времена сколько-нибудь вразумительно ответить на эти вопросы.
Потом попытки разобраться в тайнах брожения и гниения перешли от философов к алхимикам. Нельзя ли превращать железо в золото при помощи процесса, подобного превращению теста в хлеб? — спрашивали они. Нет ли такого порошка, который превратит неблагородный металл в благородный, как превращается при помощи дрожжей сусло в пиво?
Алхимики бесславно закончили свой век, и на сцену вышли химики.
Ученик Парацельса, голландец Ван-Гельмонт уже не рассуждает, выискивая в голове забавные мысли. Он ставит опыты и говорит: есть общее в явлениях гниения, брожения вина, дыхания и пищеварения — во всех этих процессах обязательно присутствует углекислый газ. Этому присутствию углекислоты обязан процесс брожения своим названием — при выделении углекислого газа бродящее вещество находится в состоянии, напоминающем кипение, оно бурлит, «бродит» по сосуду. Его частицы как бы движутся, вовлекая в это движение все больше и больше вещества.
На этом основании возникла теория, что всякое тело, находящееся в состоянии гниения, легко передает это состояние другому, еще не гниющему телу; таким образом, подобное тело, представляющее внутреннее движение, может весьма легко увлечь за собой другое тело, находящееся еще в состоянии покоя, но по своей природе способное к движению.
Этот чисто динамический подход к процессу явился прообразом будущей химической теории Либиха.
А химия в те времена становилась все более мощной наукой. Ее развитие шло достаточно быстро по сравнению с другими науками. К восьмисотым годам химикам был уже не только известен метод, как делать газы видимыми и отличать один газ от другого, — ими были определены свойства углекислого газа и открыто, что углекислый газ и спирт — единственные продукты превращения сахара в спиртовом брожении.
К этому времени появился во Франции великий химик Лавуазье. Он открыл новые законы, многое внес в учение о строении вещества, изучил неизученные до него явления. Но своей славой он обязан введению в химию весов. Только после этого химия стала по праву называться точной наукой. С помощью весов занялся Лавуазье и выяснением вопроса о брожении.
Лавуазье взвешивал воду, сахар и дрожжи, помещал эту взвесь в сосуд с водой. Когда процесс брожения заканчивался, он снова взвешивал содержимое сосуда и, высчитав разницу до и после брожения, устанавливал количество выделенного углекислого газа. Затем он перегонял в другой сосуд алкоголь и также взвешивал его. Получалось, что выделенная углекислота и полученный алкоголь весят ровно столько, сколько весил первоначально сахар. Таким же образом, при помощи весов, Лавуазье установил, что углерод, находившийся в сахаре, полностью переместился в алкоголь и выделился в виде углекислого газа. То же он проделал по отношению к кислороду и водороду. И в результате сделал вывод:
«Действие винного брожения заключается в том, чтобы разделить на две части сахар, который есть окисел, окислить одну половину за счет другой, чтоб образовалась угольная кислота, раскислить другую половину за счет первой и получить сгораемое вещество, которое будет алкоголь. Так что, если возможно было воссоединить алкоголь и угольную кислоту, то вновь образовался бы сахар».
Это было исчерпывающее решение вопроса, с доказательствами и точными опытами. Впрочем, не совсем точными: Лавуазье принял во внимание все — и сахар, и алкоголь, и угольную кислоту, и кислород, и водород — то есть воду; но куда у него девались дрожжи? Ведь он добавлял их по весу к первоначальной смеси и совершенно сбросил со счетов при подведении итогов.
Дрожжи как-то непонятно исчезли из выводов и последующих ученых. Собственно, не самые дрожжи — они то присутствовали при всяких опытах брожения, но их почему-то никто не упоминал при заключительных выводах.
Обходили молчанием дрожжи и Гей-Люссак и Дюма, которые установили обязательное участие кислорода в процессе брожения.
Никто не оспаривал, что дрожжи участвуют в брожении. Всем было известно, что они в виде пены или мутного осадка встречаются на поверхности жидкости или на дне сосуда. Сахарные растворы в их присутствии начинали бродить, а дрожжей при этом становилось как будто даже больше. Было также известно, что если взять со дна чана, в котором перебродило сусло, немного дрожжевого осадка и по капле добавить его в другие чаны с совершенно свежим прокипяченным суслом — через несколько часов оно начнет бродить. С другой стороны, знали, что если и не положить в сахарный раствор дрожжи или осадок бродящей жидкости, то они появятся сами по себе. В 1803 году Тенар обнаружил, что в каждом таком случае, когда сахарный раствор начинает бродить, сам собой появляется осадок, по виду и свойствам похожий на дрожжи. Как тут было не сделать вывод, что дрожжи — продукт брожения?
Так или иначе, они были неотъемлемой частью процессов. И, конечно, никому в голову не приходило, что дрожжи могут представлять собой что-либо другое, кроме чисто химического соединения, называемого ферментом.
А тут еще в 1828 году химик Колин объявил, что ему удалось вызвать спиртовое брожение без участия чего-либо похожего на дрожжи; он просто брал азотистое органическое вещество, решительно ничем, даже отдаленно не напоминающее дрожжи, вводил его в сахарный раствор и получал алкоголь. Правда, при этом необходимо было соблюдать одно-единственное условие: это азотистое органическое вещество должно было находиться в состоянии разложения.
И вдруг в 1837 году сразу три ученых в разных странах — Каньяр-Латур — во Франции, Шванн и Кютцинг — в Германии — совершенно независимо друг от друга провозглашают: дрожжи вовсе не химические вещества, они живые, эти дрожжи, они растут, питаются и размножаются.
Скромный французский физик Каньяр-Латур, изучая брожение пива, выудил из огромного чана немного пены, плавающей на поверхности, и посмотрел на нее в микроскоп. После того как прошло первое изумление при виде картины, развернувшейся перед его глазами, Каньяр-Латур, просидев много часов перед микроскопом и много раз побывав на пивном заводе, написал статью, в которой утверждал: ни одна варка хмеля и ячменя не может превратиться в пиво без участия дрожжей, и они, эти дрожжи, безусловно, организованные существа, «способные размножаться почкованием, действующие на сахар в силу своего разрастания».
Оба других ученых — немцы Кютцинг и Шванн — сделали те же наблюдения: они увидели, что дрожжи состоят из яйцевидных или сферических вполне организованных телец. Но Каньяр-Латур написал статью и перестал интересоваться пивными дрожжами. Шванн же пошел дальше: он довел исследования до конца, проделав для этого множество интереснейших опытов. Он опроверг выводы Гей-Люссака, утверждавшего, что достаточно в герметически закупоренный сосуд с виноградной лозой запустить несколько пузырьков кислорода, как виноградный сок немедленно начнет бродить. Шванн пропускал согретый воздух над сахарным раствором и убедился, что ни дрожжи не появляются, ни брожение не начинается, хотя кислорода в воздухе было сколько угодно. Стало быть, резонно заявил Шванн, дело не в кислороде, а в том, что нагревание воздуха уничтожило нечто необходимое для процесса брожения. Что же оно такое, это нечто? — спрашивал Шванн. И определенно отвечал: зародыши дрожжей. Более того, Шванн сказал, что эти зародыши — растения, потому что, как он убедился при помощи опыта, они чувствительны к действию мышьяка, как и многие другие растения. Затем он проделал еще несколько опытов, после которых окончательно убедился, что брожение начинается только в присутствии дрожжей и останавливается, когда дрожжи перестают размножаться. Он определил, что кажущееся движение дрожжей — это не что иное, как их размножение. И после всего этого сделал вывод: эти растительные существа питаются за счет сахара и выбрасывают в виде алкоголя то, что не могут утилизировать.
В своей статье, опубликованной в тот же год, что и статья Каньяр-Латура, Шванн сообщил еще одну потрясающую новость: гниение мяса тоже начинается только после того, как в него проникают микроскопические живые организмы. Он говорил, что если хорошо проваренное мясо положить в какой- нибудь сосуд и пропустить в него воздух, проходящий через раскаленные трубки, мясо может оставаться
