В середине XIX века господствовала теория, созданная шведским химиком Йенсом Берцелиусом и немецким химиком Юстусом фон Либихом. Это были великие ученые, которые очень много сделали для развития химии. В частности, Берцелиус ввел современные символы химических элементов, открыл такие элементы, как церий, селен и торий, разработал химическую классификацию минералов, ввел в науку ряд важных понятий, начиная с катализа и заканчивая органической химией. Либих же заслуживает памятника уже только за то, что разработал современный метод обучения химии, ориентированный на лабораторную практику. До Либиха студенты преимущественно обучались на лекциях, им почти ничего не показывали и не давали самостоятельно проводить опыты, а только рассказывали, рассказывали и рассказывали. Либих изобрел аппарат для определения содержания углерода, водорода и кислорода в органических веществах, что послужило мощным толчком к развитию органической химии. Либих был основоположником агрохимии, именно с его работ началось применение химических удобрений в сельском хозяйстве. Либих создал и доработал ряд теорий… После того как умер Берцелиус (это произошло в тысяча восемьсот сорок восьмом году), Либих стал ведущим специалистом по органической химии в Европе, а можно считать, что и во всем мире. В сравнении с ним мало кому известный профессор из Лилля выглядел как десятилетний ребенок перед Диллианом Уайтом[143].
И что делает этот «ребенок»? Он осмеливается утверждать, что Берцелиус и Либих ошиблись, когда сочли брожение (расщепление органических веществ на более простые) обычным химическим процессом. Это не просто химический процесс, а результат жизнедеятельности мельчайших организмов.
Согласно Берцелиусу и Либиху, процесс брожения запускался кислородом, присутствовавшим в воздухе. «До соприкосновения с кислородом составные части вещества остаются в покое, не оказывая никакого влияния друг на друга, кислород же нарушает это состояние покоя и равновесие сил притяжения, которые связывают элементы в частице вещества. Вследствие этого нарушения происходит распад», — писал Либих в своем фундаментальном труде «Химические письма».
Некоторые органические вещества были настолько стойкими, что не поддавались действию кислорода, но на них, по мнению Либиха, можно было воздействовать продуктами распада менее стойких веществ. Так, например, для того чтобы сок свеклы начал бродить, в него нужно добавить немного перебродившего сока — чистая химия и ничего больше. Можно заменить перебродивший сок кусочком мяса, результат будет таким же.
Но у Пастера было другое мнение. Для чисто химического процесса брожение было странным, слишком непредсказуемым и зависящим от совершенно нехимических факторов. Так, например, если «закваску», то есть те продукты распада, которые должны запустить брожение, предварительно нагреть, причем не до очень высоких температур, то они потеряют свою силу. Химические вещества так себя вести не должны. И почему вообще осадок, образующийся в результате брожения, может служить катализатором, запускающим этот процесс? Ведь осадок можно считать конечным продуктом брожения…
Исследовав под микросопом осадок, образовавшийся при скисании молока, то есть при молочнокислом брожении, в результате которого молочный сахар превращается в молочную кислоту, Пастер увидел скопища маленьких шариков. То были бактерии, вызывающие брожение. «Брожение — это процесс, вызванный жизнью и организацией дрожжевых телец, а не их разложением и гниением. Также это не явление соприкосновения, при котором превращение сахара совершается в присутствии телец-ферментов, ничего им не давая и ничего от них не получая», — написал Пастер в своем первом отчете о спиртовом брожении.
Публикация отчета вызвала немедленную ответную реакцию Либиха, не терпевшего критики в свой адрес, тем более от каких-то никому не известных практиков.
«Эти бактерии самозародились в результате брожения, — ответил Либих. — А новое брожение вызывают не они, а те продукты распада, которые переносятся вместе с ними. Господин Пастер путает причину со следствием».
В то время еще продолжали верить в самозарождение всякой мелочи, вплоть до мух. Это сейчас ученые ломают свои умные головы над тем, как получить самозародившуюся клетку из органического субстрата, а тогда просто верили, что такое возможно.
Дальнейшее напоминало судебный процесс над главарем мафии, в ходе которого прокурор выдвигает одно обвинение за другим, а адвокаты подсудимого всячески пытаются его опровергнуть.
Пастер установил, что при нагревании ферментного материала, а именно — вина, до 60° его ферментативные свойства исчезают.
«Ничего удивительного, — отвечал Либих. — Нагревание изменило свойства ферментного вещества, потому-то и нет брожения».
Пастер в ответ на это оставлял нагретое вино на некоторое время в соприкосновении с воздухом — и в нем начиналось брожение, потому что бактерии попадали в вино из воздуха.
«Это пример действия кислорода», — отвечал Либих.
Гипотезу, выдвинутую Берцелиусом, Либих превратил в стройную и гибкую теорию, которую он постоянно дорабатывал в свете новых научных открытий. Вдобавок Либих был блестящим оратором, а любой выдающийся оратор в глубине души немного демагог. Другой бы на месте Пастера уступил или пошел бы на компромисс, но Пастер был невероятно упрямым человеком. Он видел, что идет по правильному пути, и не собирался ни останавливаться, ни поворачивать назад.
Слабые удары валят большие дубы[144]. На тринадцатом году полемики с Пастером Либих написал брошюру о брожении, которая на самом деле была посвящена разоблачению «возни» Пастера. Да — возни. «Исследование Пастера дробится на возню с отдельными деталями, — писал в брошюре Либих. — Главное, общее для всех этих процессов, упускается из вида…» Под «главным» он имел в виду свою теорию.
Пастер отвечал лаконично: «Процесс брожения есть явление, которое вызывается микроорганизмами и сопровождает их жизнь и деятельность».
Сокрушительным ударом по теории Берцелиуса и Либиха стало открытие Пастером брожений, которые происходят без участия кислорода, потому что вызываются микроорганизмами, не нуждающимися в нем.
Исследованием брожения Пастер занимался около двадцати лет. К окончанию этого срока от теории Берцелиуса и Либиха и камня на камне не осталось. Пастер доказал ее ненаучность полностью и со всех сторон. Либиха к тому времени уже не было в живых. Он умер побежденным, но не сдавшимся, так и не признавшим ошибочность своих взглядов.
Заодно с исследованиями брожения Пастер открыл и описал множество разных микроорганизмов, доказал невозможность их самозарождения[145], разработал метод предохранительных прививок от таких опасных заболеваний, как сибирская язва и бешенство, предложил технологию обеззараживания пищевых продуктов, получившую название пастеризации…
Но главнейшим научным достижением Пастера стала микробная теория инфекционных заболеваний, в создании которой также участвовал немецкий врач Роберт Кох, открывший возбудителей сибирской язвы, холеры и туберкулеза[146]. Считается, что в микробиологию Коха привела его жена Эмми, подарившая ему микроскоп в день рождения. Коху понравился подарок, и он понемногу втянулся в исследования микромира. Разумеется, это всего лишь легенда, исторический анекдот. С таким же успехом Кох мог бы стать прославленным охотником на львов, если бы жена подарила ему ружье. На самом деле молодой доктор Кох никак не мог найти своего места в медицине. С частной практикой у него не складывалось, служба в армии тоже не приносила удовлетворения, а путешествиями в микромир он увлекся еще до того, как получил от жены столь ценный подарок. Именно что ценный. Микроскоп в то время стоил примерно столько же, что и хороший автомобиль в наши дни.
Пастер и Кох работали порознь, но в одном и том же направлении. Пастер был ведущим в этом тандеме, а Коха можно считать его последователем, но последователем самостоятельным, проводящим свои отдельные исследования.
Свела их вместе бактерия, вызывающая сибирскую язву. Ее чаще называют бациллой, что тоже верно[147]. С этим микробом произошла история, достойная внимания Шерлока Холмса.
Первыми увидели тонкие палочки в крови животных, умерших от сибирской язвы, французские врачи Казимир Давейн и Пьер Рейе. Было это в тысяча восемьсот пятидесятом году. Давейн и Рейе тогда не поняли, что перед ними — возбудитель заболевания. Лишь спустя тринадцать лет, будучи знакомым с работами Пастера, Давейн сообразил, кем были увиденные им «палочки», и сделал сообщение об этом. Но у него (а заодно и у Пастера) нашлись оппоненты, которые экспериментировали с кровью животных, ставших жертвами сибирской язвы. Эту кровь, в которой не было палочек, вводили кроликам. Кролики заболевали и гибли, однако в их крови палочек не обнаруживалось. Эту кровь вводили здоровым кроликам, которые тоже заболевали и гибли… Но палочек в крови все равно не находили.
Вывод напрашивался сам собой — увиденные Давейном палочки никакого отношения к сибирской язве не имеют. Оппоненты были настолько любезными, то есть настолько уверенными в своей правоте, что пригласили Давейна принять участие в их экспериментах. Давейн принял приглашение и убедился, что оппоненты правы.
Знаете, что отличает настоящего ученого от человека, интересующегося научными исследованиями? Настоящий ученый, будучи уверенным в своей правоте, ищет доказательства ее подтверждения даже в том случае, когда ему предъявляют убедительнейшие контрдоводы.
Пастер, в отличие от Давейна, был настоящим ученым. И Кох тоже, но только настоящим, а не гениальным. Кох подтвердил, что «палочки» Давейна являются возбудителями сибирской язвы, но не смог объяснить, почему кровь, не содержащая палочек, вызывает заболевание у здоровых животных. Если в крови мертвых животных «палочки» обнаруживались, их убивали кислородом, после чего вводили очищенную кровь здоровым животным, которые заболевали и гибли.