Луи Пастер

ИССЛЕДОВАНИЯ  О  БРОЖЕНИЯХ


 
В 1850 г. Пастер установил, что виноградная кислота состоит из двух изомерных форм, имеющих одну и ту же химическую формулу, но кристаллизующихся в виде кристаллов, формы которых относятся друг к другу, как несимметричный предмет к своему зеркальному отображению. Эти формы отличаются друг от друга определенным физическим признаком, именно, - противоположным вращением плоскости поляризации. Явление это было объяснено Вант-Гоффом в 1874 г. с точки зрения пространственного расположения атомов. 

Пастер установил, что плесневый гриб Penicillium glaucum, развиваясь на растворах виноградной кислоты, в первую очередь потребляет одну из двух форм, именно праповращающую, встречающуюся в виде естественного продукта. От изомерии виноградной кислоты он перешел к изомерии амиловых спиртов, образующихся при спиртовом брожении. Это заставило его обратиться к изучению брожений и их природы.

В 1855 г. Пастер обнаружил, что сырой амиловый спирт брожения состоит из двух химически тождественных амиловых спиртов: оптически неактивного и способного вращать плоскость поляризованного света. Уже в прежних своих кристаллографических исследованиях Пастер пришел к обобщению, что оптически активные вещества свойственны только органическому миру и их образование связано с процессом жизни. Отсюда Пастер сделал логическое заключение, что и оптичсски активный амиловый спирт возникает в процессе брожения при участии живого организма. Если это верно, то брожение есть процесс, связанный с жизнью, сам же фермент должен быть живым организмом. В результате длинного ряда блестящих исследований Пастером была создана теория брожения. 

Сам Пастер говорит: "Вовлеченный, даже, вернее сказать, вынужденный логическим развитием моих исследований, я перешел от кристаллографии и молекулярной химии к изучению возбудителей брожения".


       Сообщение относительно Penicillium glaucum и молекулярной диссимметрии естественных органических соединений 
       Инфузории живущие без свободного кислорода и вызывающие брожение 
       Новые опыты и взгляды на природу брожений 
       Исследования о пиве, его болезнях, их причинах, способах сделать его устойчивым, с приложением новой теории брожения 
       Приложение к "Исследованию о пиве..." 

 

СООБЩЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО
PENICILLIUM GLAUCUM
И МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИССИММЕТРИИ
ЕСТЕСТВЕННЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Comptes rendus de l'Academie des sciences, 51, 1860, p. 298 и 299.

Под "ферментом" здесь понимаются дрожжи, вызывающие превращения органических соединений. Напоминаем, что виноградная кислота представляет собой так называемый рацемат, то есть смесь равных количеств оптических изомеров: право- и левовращающей винных кислот HOOC-CHOH-CHOH-COOH. Самое слово "рацемат" происходит от названия виноградной кислоты - l'acide racemique. Эта заметка - первое сообщение о стереоспецифичности биокатализаторов и, одновременно, о первом их применении для расщепления рацематов на компоненты. - V.V.

Имею честь сообщить Академии новый факт, представляющий, как мне кажется, большой интерес. Я растворяю в воде чистую кислую аммонийную соль виноградной кислоты и незначительные количества фосфатов; потом я засеваю в жидкость несколько спор Penicillium glaucum. Эти споры развиваются и воспроизводят материнское растение, вес которого постепенно значительно увеличивается за счет питания кислородом воздуха и минеральными и органическими веществами раствора. Одновременно с развитием растения правовращающая винная кислота исчезает, а левовращающая остается в растворе, откуда ее можно легко выделить *.

* Если вместо виноградной кислоты пользуются тростниковым сахаром, сахар превращается целиком.
Я напоминаю любопытный опыт, опубликованный мною в прошлом году. В этом опыте пивные дрожжи, засеянные в сахарную воду, содержащую фосфаты и аммонийные соли, размножались и сбраживали сахар *.
* Pasteur.- Nouveaux fait concernant l'histoire de la fermentation alcoolique. Comptes rendus de l'Academie des sciences, 47, 1858, p. 1011-1013
Результаты, с которыми я знакомлю сегодня, до некоторой степени аналогичны. Плесень заменяет фермент, виноградная кислота - сахар. Когда имеются сахар и пивные дрожжи, весь сахар превращается, или, выражаясь обычным языком, весь сахар сбраживается. Реnicillium же делает выбор. Я напомню также то странное брожение аммонийной соли виноградной кислоты, при котором я видел, как особые дрожжи превращали правовращающую винную кислоту, оставляя нетронутой левовращающую *. Здесь аналогия идет дальше, чем между Penicillium и ферментом; здесь оба организма предпочитают правовращающее соединение левовращающему.
* Pasteur. - Memoire sur la fermentation de l'acide tartrique. Comptes rendus de I 'Academic des sciences, 46, 1858, p. 615-618.
Мне кажется, я не должен входить сейчас в дальнейшие подробности. Я прибавлю только, что изложенные результаты не только открывают перспективы для физиологии растений и позволяют предугадать идеи о причине брожений. Они указывают еще на возможность применить их для расщепления тех органических веществ, у которых можно предполагать молекулярное строение такого же характера, как у виноградной, кислоты.

Поразительно также, с одной стороны, то, что ферменты все более приближаются к низшим растениям, а с другой - что молекулярная диссимметрия, которая присуща исключительно естественным органическим веществам, вмешивается в жизненные явления, как могущественный фактор, изменяющий химическое сродство.


ИНФУЗОРИИ
ЖИВУЩИЕ БЕЗ СВОБОДНОГО КИСЛОРОДА
И ВЫЗЫВАЮЩИЕ БРОЖЕНИЕ

Comptes rendus de l'Academie des sciences, 52, 1861, 344.

Под "ферментом" здесь понимается микроорганизм, вызывающий превращения органических соединений. Дрожжи Пастер рассматривает как растение, а "инфузории" здесь - просто активно движущиеся одноклеточные. Эта заметка - первое сообщение о существовании организмов, являющихся облигатными анаэробами. - V.V.

Известно, сколь разнообразны продукты, образующиеся при так называемом молочнокислом брожении. Молочная кислота, слизь, маннит, масляная кислота, спирт, углекислота и водород появляются либо одновременно, либо последовательно, и притом в количествах, крайне различных и совершенно произвольных. Постеленно я пришел к убеждению, что растение-фермент, превращающее сахар в молочную кислоту, отлично от того или тех (так как их имеется два), которые вызывают образование слизистого вещества; последние, в свою очередь, не порождают молочной кислоты. С другой стороны, я убедился также и в том, что эти различные растения-ферменты, если они действительно чистые, не могут ни при каких обстоятельствах вызвать появление масляной кислоты. Следовательно, должен существовать особый маслянокислый фермент (возбудитель маслянокислого брожения). Именно на этот момент я давно уже обратил все свое внимание. Сообщение, которое я имею честь представить сегодня Академии, касается как раз происхождения масляной кислоты при так называемом молочнокислом брожении.

Я не буду входить здесь во все подробности этого исследования. Я ограничусь сперва изложением одного из выводов моей работы, который заключается в том, что маслянокислым ферментом является инфузория. Я был очень далек от того, чтобы ожидать таких результатов. Наоборот, мне долго казалось необходимым направлять свои усилия на устранение этих маленьких животных, ибо я опасался, что они питаются тем растительным ферментом, который, согласно моим предположениям, являлся возбудителем маслянокислого брожения и который я пытался найти в употребляемых мною жидких средах. Но мне не удавалось уловить причину появления масляной кислоты, и в конце концов я был поражен постоянно вытекавшим из моих исследований совпадением между появлением масляной кислоты и инфузориями и, наоборот, между инфузориями и появлением масляной кислоты. До сих пор я приписывал это совпадение пользе или подходящим условиям, которые представляет наличие масляной кислоты для жизни этих маленьких животных.

Многократные опыты убедили меня в том, что превращение сахара, маннита и молочной кислоты в масляную кислоту обязано исключительно деятельности этих инфузорий и что их-то и надо признать истинными возбудителями маслянокислого брожения.

Вот их описание. Это маленькие цилиндрические обычно прямые палочки с закругленными концами; они встречаются одиночными или соединенными в цепочки из двух, трех, четырех и иногда даже больше члеников. Толщина их равна в среднем 0,002 мм. Длина отдельных члеников варьирует от 0,002 до 0,015 и 0,02 мм. Эти инфузории перемещаются скользящими движениями. Во время такого движения тело их остается прямым или слегка волнообразно изгибается. Они вертятся, покачиваясь, или вызывают быстрое дрожание переднего или заднего конца своего тела. Если длина палочек достигает 0,015 мм, то волнообразность их движений становится очень заметной. Часто они бывают изогнуты на одном конце, иногда же на обоих. Но эта их особенность редко встречается в начале их жизни.

Они размножаются делением. Именно благодаря такому способу размножения некоторые из них принимают вид цепочки. Тог членик, который тянет за собой остальные, производит иногда быстрые движения, как бы пытаясь освободиться от последующих.

Хотя тела этих вибрионов имеют цилиндрическую форму, но часто кажется, что они состоят из ряда зерен или очень коротких, едва намечающихся члеников. Это, без сомнения, первые рудиментарные органы этих маленьких животных.

Эти инфузории можно засевать так же, как засевают пивные дрожжи. Они размножаются, если среда пригодна для их питания. И, что особенно важно отметить, их можно засевать в жидкости, содержащие только сахар, аммиак и фосфаты, т.е. кристаллические и, так сказать, минеральные вещества. В этих жидкостях они размножаются, вызывая в них явно выраженное маслянокислое брожение. Вес образовавшихся организмов значителен, но, по сравнению с общим количеством образовавшейся масляной кислоты, он ничтожен, как это обычно и бывает со всеми ферментами.

Существование инфузорий, обладающих свойством ферментов (возбудителей брожения), является уже само по себе фактом, весьма достойным внимания. Но к нему присоединяется еще то странное явление, что эти маленькие животные, эти инфузории живут и бесконечно размножаются без того, чтобы явилась необходимость доставлять им хотя бы маленькие количества воздуха или свободного кислорода.

Здесь было бы слишком длинно рассказывать, как я устроил, чтобы жидкие среды, в которых живут эти инфузории и которые кишат ими, совершенно не содержали свободного кислорода дни внутри, ни на своей поверхности. Это я тщательным образом устанавливал. Я прибавлю только, что я не хотел представлять свои результаты в Академию, не пригласив в качестве свидетелей некоторых из ее членов, которые, как мне кажется, признали точность показанных им экспериментальных доказательств.

Эти инфузории не только живут без воздуха, но воздух их убивает. Если пропускать некоторое время через жидкость, где они размножаются, ток чистой углекислоты, то это совершенно не отражается на их жизнедеятельности и размножении. Если же при совершенно таких же условиях заменить на один или два часа ток углекислоты током атмосферного воздуха, то все организмы погибают и маслянокислое брожение, связанное с их существованием, тотчас же останавливается. Мы приходим, следовательно, к двум положениям.

1. Маслянокислым ферментом (возбудителем маслянокислого брожения) являются инфузории.

2. Эти инфузории живут без свободного кислорода. Это, я думаю, первый известный пример фермента животного происхождения, а также и животного, живущего без свободного кислорода.

Сам собой напрашивается вывод о близости образа жизни и свойств этих маленьких животных с образом жизни растительных ферментов в отношении их способности жить без воздуха, а также вытекающих из этого следствий, уясняющих причины брожения. Однако я оставляю за собой право вернуться к идеям, которые вызываются этими новыми фактами, после того как мне удастся осветить их опытом.



 

НОВЫЕ ОПЫТЫ И ВЗГЛЯДЫ
НА ПРИРОДУ БРОЖЕНИЙ

Comptes rendus de l'Academie des sciences, 52, 1861, 1260-1264.

Под "ферментом" здесь понимается микроорганизм, вызывающий превращения органических соединений. Дрожжи Пастер рассматривает как растение. Эта заметка - первое сообщение о том, что дрожжи являются факультативными анаэробами, причем спиртовое брожение (т.е. гликолиз) - играет ведущую роль в анаэробных условиях. - V.V.

В различных сообщениях, которые я имел честь представить Академии по вопросу о брожениях в собственном смысле этого слова, я прилагал все усилия к доказательству того, что они связаны с присутствием и размножением организмов, для каждого брожения особых, и воздерживался от выражения какого-либо мнения о причине этих загадочных явлений. Более обстоятельное изучение продуктов брожений, выделение их ферментов, отыскание экспериментальных доказательств их живой природы - вот в чем состояла до сих пор цель моих исследований. Что касается основной идеи - взгляда на ферменты (возбудители брожения), как на живые организмы, - то сомнения, которые могли еще у некоторых оставаться, должны были быть рассеяны результатами работ по маслянокислому брожению, которые я имел честь недавно доложить Академии *. В этом докладе я высказал тот взгляд, что фермент (возбудитель) маслянокислого брожения представляет собою низшее животное-инфузорию или же, если не предрешать вопроса о границе между растениями и животными, он является организмом, двигающимся и размножающимся подобно тем, которых натуралисты называют вибрионами. В данный момент я хочу обратить ваше внимание на то, что упомянутый фермент маслянокислого брожения несет в самом себе, в своих движениях и в способе размножения явное доказательство принадлежности к организмам.

* Comptes rendus de l'Academie des sciences, 52, 1861, 344.
Итак, наряду с пивными дрожжами существуют и другие организованные ферменты (возбудители брожений). Несмотря на возражения, которые эта идея встретила при своем возникновении, я смею надеяться, что в настоящее время ее можно считать признанной в науке.

Теперь нам предстоит решить не менее важный вопрос: в чем выражается действие организмов при брожении?

Я уже упомянул о том, что возбудитель маслянокислого брожения является организмом из рода вибрионов. Изучая, как я это делал, путем непосредственных опытов образ жизни вибрионов, описанных до настоящего времени естествоиспытателями, мы убеждаемся, что они поглощают из атмосферного воздуха значительные количества кислорода и выделяют углекислоту. То же самое вполне относится, согласно моим опытам, и к плесеням, торула, мукорам. Эти растеньица также не могут обходиться без кислорода, как и низшие животные-инфузории. Кроме того, подобно обыкновенным инфузориям, растеньица эти не обладают свойствами ферментов. Другими словами, химические явления, вызываемые ими в питательных веществах, сводятся к явлениям питания, когда вес усвоенного питательного вещества соответствует весу преобразованных под его влиянием тканей.

С вибрионом маслянокислого брожения дело обстоит совершенно иначе. Ибо я установил, что вибрион этот, с одной стороны, живет без свободного кислорода, а с другой - является ферментом. Пусть успехи науки в области, касающейся определения границ двух царств, отнесут названный вибрион к растениям или к животным, это не имеет теперь значения. Жизнь без воздуха и свойства фермента представляют собою две особенности, отличающие его от всех обыкновенных низших организмов обоих царств природы. Это сущность дела, которую надо как следует уразуметь.

Сближение данных фактов заставляет нас спросить себя, нет ли скрытой связи между свойствами возбудителей брожения и способностью их жить без доступа атмосферного воздуха, раз мы видим, что обходящийся без кислорода вибрион маслянокислого брожения обладает признаками такого возбудителя, тогда как эти признаки отсутствуют у обыкновенных вибрионов и мукоров, для которых жизнь без кислорода невозможна.

Я постарался изложить в точной последовательности факты, выяснившие необходимость новых опытов и внушившие мне новые взгляды, о которых мне остается говорить.

В стеклянный баллон вместимостью в четверть литра я наливаю около 100 куб. см сахарной воды, к которой прибавлены белковые вещества. Я вытягиваю над огнем горлышко баллона и подвожу под ртуть его открытый заостренный кончик. Затем я кипячу жидкость в баллоне до тех пор, пока совершенно не выйдет воздух, заключающийся в нем, а равно и растворенный в жидкости. Во время охлаждения в баллон проникает ртуть. Тогда, разбив посредством толчка в глубине чашки с ртутью вытянутую часть горлышка, так чтобы туда не проникло ни малейшей частицы воздуха, я вношу в баллон очень небольшое количество свежих пивных дрожжей. Опыт показывает, что засеянные дрожжевые клетки размножаются, хотя и с трудом, и что сахар начинает бродить. При таких условиях 1 весовая часть дрожжей разлагает 60, 80 и 100 частей сахара. Значит, пивные дрожжи могут размножаться при абсолютном отсутствиии свободного кислорода; при этом они проявляют в высокой степени свойства возбудителей брожения *.

* Лучший способ проведения этого опыта см.: Рasteur. - C.r. de l'Асаdemie des sciences, 80, 1875, 452, или "Etudes sur la biere", 1876. (Примечание, добавленное Пастером в 1879 г. в его "Examen critique d'un ecrit posthume de Claude Bernard sur la fermentation". - Ред.).
Установив это, повторим наш опыт в присутствии большого количества воздуха, как источника кислорода. С этой целью в стеклянную неглубокую чашку с большой поверхностью я наливаю тонким слоем воду, содержащую сахар и белковые вещества, и вношу туда затем маленькое количество пивных дрожжей, оставляя чашку почти открытой, свободной для доступа атмосферного воздуха. Если мы хотим анализировать газ и исследовать изменения воздуха, опыт следует производить в большой колбе, с плоским дном, вытянув и запаяв ее горлышко так, чтобы впоследствии можно было отбить кончик под ртутью и уловить выделившийся газ для определения отношения между объемами кислорода и азота.

В проводимых таким образом опытах дрожжи размножаются с замечательной быстротой, неизвестной доселе в жизни этого растеньица. Опыт в колбе показывает кроме того, что, размножаясь, дрожжевые клетки извлекают из воздуха значительное количество кислорода. Нет никакого сравнения между скоростью развития клеток дрожжей в указанных особых условиях и в условиях, которые мы рассматривали первоначально, когда свободный кислород отсутствует. Без преувеличения можно сказать, что в одном случае они размножаются в сто раз быстрее, чем в другом.

Из этого вытекает, что пивные дрожжи способны вести совершенно различные по существу два образа жизни. Свободный кислород может совершенно отсутствовать или находиться в любом количестве. Во втором случае растение пользуется им, причем в нем идет особо возбужденная жизнь. Растеньице живет тогда так же, как живут низшие растения. Я уже указывал раньше на отсутствие cущественных отличий в отношении усвоения углерода, фосфорнокислых: солей и азота между пивными дрожжами и плесенями, и потому можно считать твердо установленным, что образ жизни дрожжей, поставленных в условия, при которых они могут пользоваться свободных кислородом, во всем подобен образу жизни низших растений и животных. Опыт доказывает, что аналогия идет еще дальше, что она распространяется и на способность к брожению. Действительно, определяя бродильную способность дрожжей, когда они ассимилируют свободный кислород, находят, что эта способность у них почти совершенно исчезает.

Я не сомневаюсь, что мне удастся окончательно ее подавить. Но я с уверенностью могу утверждать, что мне уже случалось раз в двадцать понизить ее, по сравнению с обыкновенными условиями. Другими словами, я достигал, что на 1 часть образовавшихся дрожжей было разложено только 6-8 частей сахара. Заметим, кроме того, что пивные дрожжи, которые развиваются при доступе воздуха, поглощая кислород, и которые под этим влиянием и в силу особого образа жизни утрачивают свойства возбудителей брожения, по существу, не изменяют своей природы. Напротив, попав в воду с сахаром, без доступа воздуха, они немедленно вызывают в ней самое энергичное брожение. Я никогда не видел более активных спиртовых дрожжей, вероятно, вследствие того, что все дрожжевые клетки были наполнены содержимым и почковались. Невозможно найти более однородные, замечательные в отношении формы и, если можно так выразиться, здоровые дрожжи *.

* В этом состоянии дрожжи обладают способностью сильно размножаться в отсутствие воздуха, при наличии азотистых соединений и сахара, который ими энергично сбраживается. (Примечание, сделанное Пастером в 1879 году. - Ред.)
Итак, одноклеточное растеньице, называемое в просторечии пивными дрожжами, способно развиваться без свободного кислорода и является ферментом (возбудителем брожения). Это свойство отличает его от всех низших организмов. Растеньице это также развивается, поглощая свободный кислород, и притом с такой энергией, что это состояние представляется его нормальной жизнью, но тогда оно уже не имеет свойств возбудителя брожения. Это свойство, наоборот, сближает его со всеми низшими организмами. Не будем упускать из виду, однако, что если дрожжи и утрачивают способность возбуждать брожение при размножении под влиянием кислорода воздуха, то они снова начинают в полной мере действовать как фермент, лишь только свободный кислород исчезнет.

Вот факты во всей их простоте. Каковы же ближайшие выводы из них?

Должны ли мы предположить, что дрожжи, которым кислород так необходим, что они усиленно отнимают его из атмосферного воздуха, перестают в нем нуждаться и обходятся без него, когда их лишают названного газа в свободном виде, предоставляя его им в избытке в форме какого-нибудь соединения в сбраживаемом веществе? Вот в чем вся загадка брожения.

Мы ответим на поставленный вопрос следующим образом. Энергичное усвоение пивными дрожжами свободного кислорода доказывает, что он необходим им для жизни и, следовательно, они должны брать его у сбраживаемого вещества, когда к ним прекращают доступ кислорода в свободном виде. В этом случае растеньице тотчас же выступает перед нами как агент разложения сахара. Дыхание его клеток сопровождается нарушением равновесия молекул сахара вследствие того, что у последних отнимается часть их кислорода. Это влечет за собой разложение сахара, и растение приобретает свойства фермента. Наоборот, при усвоении свободного кислорода у него это свойство отсутствует.

Итак, наряду с известными доселе организмами, которые все, без исключения (так, по крайней мере, считают), могут двигаться и питаться в присутствии свободного кислорода, имеется еще группа живых существ с дыханием настолько энергичным, что они способны жить без доступа воздуха, поглощая кислород различных соединений, в результате чего происходит медленное, но постоянное разложение последних. Эта вторая группа организмов - ферменты (возбудители брожений), во всем подобные организмам первой группы, живущие, как те, усваивающие, как и те, углерод, азот и фосфорнокислые соли, нуждающиеся, как и те, в кислороде, но отличающиеся тем, что при недостатке свободного кислорода они могут дышать при помощи кислорода, беря последний из не особенно стойких соединений.

Таковы факты и теория, которая является, по-моему, их естественным выражением. Представляю их на заключение Академии в надежде, что мне удастся скоро подкрепить их новыми экспериментальными доказательствами *.

* В появившихся недавно работах о спиртовом брожении и о свойствах дрожжей замечается тенденция к признанию необходимости свободного кислорода для жизни дрожжей и особенно для их размножения, хотя в обстоятельном споре с моими противниками я уже опроверг возражения, высказанные раньше по поводу этого трудного и ответственного пункта в жизни дрожжей и в истории брожения. Исследователи возвращаются, повидимому, к взгляду, утверждающему, что брожение может происходить вне жизни клеток путем разложения дрожжей, что сахар способен бродить, будучи только пропущен, так сказать, через клетки. Такие теории приведут нас снова к точке зрения Либиха. Либих прекрасно знал, что дрожжи представляют живой одноклеточный организм, но не хотел согласиться с тем, что присущее им свойство возбуждать брожение связано с их организацией. Среди других аргументов он указывал на возможность брожения чистой воды с сахаром.
"Если брожение, - говорил Либих, - представляло бы собою следствие развития и размножения клеток, то они не вызывали бы брожения в чистой сахарной воде, где нет необходимых условий для проявления жизненной активности. Такая вода не содержит в себе азотистых веществ, нужных для образования азотистой части клеток. В подобном случае клетки вызывают брожение не потому, что они продолжают развиваться, а в результате превращений их внутренней азотистой части, разлагающейся на аммиак и другие продукты, т.е. в результате химического разложения, которое представляет собою полную противоположность органическому процессу".
Уже в 1857 году (C.r. de l'Асаdemie des sciences, 45, 1857, p. 1032-1036), я установил, что Либих отдает себе весьма неточный отчет о явлениях, происходящих во время упомянутого опыта сбраживания чистой сахарной воды промытыми дрожжами. Я доказал, что дрожжи увеличиваются в весе, что они усваивают элементы сахара, что азот дрожжей не превращается в соль аммиака, что клетки дрожжей могут размножаться и жить за счет своего собственного азотистого вещества, ибо, вызвав в присутствии сахара организацию растворимой части известного количества дрожжей, можно сбродить при ее помощи количество сахара, прпблизптелыю рапное весу сахара, который сбражнвается равным {количеством отих дрожжей. И настоящее время я могу дать этим фактам еще более полное истолкование, выяснив участие, которое принимает в них кислород.

Когда мы имеем дело с пивными дрожжами и с чистой сахарной водой, кислород действует только вначале и в слабой степени, а дрожжи являются недостаточно молодыми для того, чтобы деятельно почковаться и размножаться. При таких условиях жизнь дрожжей заключается, главным образом, в жизни наиболее молодых клеток, развивающихся за счет своих собственных веществ или за счет веществ дрожжевых клеток, сильнее истощенных. В том случае, когда, наоборот, ничтожное количество дрожжевых клеток вносится в сахарную воду, содержащую растворимую часть дрожжей, как это было в одном из опытов 1857 года, только что упомянутом мною, кислород, с самого начала находящийся в сахарной жидкости, принимает огромное участие в образовании и размножении новых клеток, приобретающих значительный вес, в чем можно убедиться из цифр, приведенных мною в мемуаре о спиртовом брожении - Annales de chimie et de physique, 3-e ser., 58, 1860, 323-426. (Примечание, добавленное Пастером в 1879 году. - Ред.)




 
ИССЛЕДОВАНИЯ О ПИВЕ,

ЕГО БОЛЕЗНЯХ, ИХ ПРИЧИНАХ, СПОСОБАХ СДЕЛАТЬ ЕГО УСТОЙЧИВЫМ
С ПРИЛОЖЕНИЕМ НОВОЙ ТЕОРИИ БРОЖЕНИЯ

Л.  ПАСТЕР

Действительный член Института Франции
и Лондонского Королевского общества,
член Медицинской Академии
и Центрального сельскохозяйственного общества Франции,
Королевского и Медицинского общества Эдинбурга и т.д. и т.д.

 

 

"Верить в существование вещей только потому,
что нам хочется, чтобы они были,
есть величайшее извращение ума".


Портрет отца,
написанный Луи Пастером
в 1842 году
Памяти моего отца, старого солдата первой Империи,  кавалера ордена Почетного легиона.

Чем старше я становлюсь, тем лучше я понимаю твою дружбу и превосходство твоего разума. Усилия, которые я посвятил этим и предшествующим исследованиям, являются плодом твоего примера и твоих советов. Желая почтить эти благоговейные воспоминания, посвящаю этот труд твоей памяти.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Мысль об этих исследованиях была мне внушена нашими несчастиями. Я предпринял их сразу после войны 1870 года и продолжал беспрерывно с того времени с намерением вести их до тех пор, пока не будут достигнуты прочные успехи в производстве, в котором Германия нас опередила.

Я убежден, что нашел неоспоримое практическое решение трудного вопроса, который я перед собой поставил, а именно: найти способ производства, применимый во все времена года и повсеместно, не требующий, как современные способы производства, применения дорогих охлаждающих средств и установок и, тем не менее, дающий преимущество неопределенно долгого сохранения продукта производства.

Эти новые изыскания основаны на тех же принципах, которые служили мне путеводной нитью в моих исследованиях овине, об уксусе и о болезнях шелковичных червей, принципах, плодотворность и применение которых, на мой взгляд, безграничны. Недалеко, быть может, то время, когда благодаря этим принципам будет неожиданно освещена этиология заразных болезней.

Что произойдет в крупной промышленности при применении способа производства пива, выведенного из моих наблюдений и из ценных новых фактов, на которых он основан? Яне стану предвосхищать, как в будущем разрешатся эти вопросы. Время - лучший ценитель научных работ, и я знаю, что открытие промышленного значения редко приносит плоды первому изобретателю.

Я начал мои исследования в лаборатории в Клермон-Ферране, при помощи моего друга Дюкло, профессора химии факультета наук в этом городе. Я продолжал их в Париже, а под конец на большом пивоваренном заводе, несомненно, первом во Франции, принадлежащем братьям Туртель, в Тантовилле. Я считаю своим долгом открыто поблагодарить этих культурных промышленников за их исключительную любезность. Я должен также публично выразить свое почтение Куну, искусному пивовару в Шамалиере около Клермон-Феррана, равно как и г. Вельтену из Марселя и гг. Тассиньи из Реймса, которые с похвальной готовностью предоставили в мое распоряжение свои заводы и их продукцию.

Л. Пастер

Париж, 1 июня 1876 года.


 

Глава 1.

О ТЕСНОЙ ЗАВИСИМОСТИ
МЕЖДУ БЫСТРОТОЮ ПОРЧИ ПИВА И СУСЛА
И ПРИЕМАМИ ПИВОВАРЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Бросим прежде всего беглый взгляд на природу пива и на способ его производства.

Пиво известно еще со времен глубокой древности. Оно представляет настой проросшего измельченного ячменя и хмеля, подвергнутый после охлаждения брожению, а затем почти совершенно осветленный при помощи отстаивания и сцеживания. Этот спиртной напиток растительного происхождения иногда не без основания называют "ячменным вином" *. Однако вино и пиво по своему составу заметно отличаются друг от друга. Пиво по сравнению с вином характеризуется меньшей кислотностью и меньшим содержанием спирта, но зато оно богаче растворенными веществами, большей частью не тождественными с теми, которые свойственны вину.

* Кажется, такое название впервые встречается у Теофраста, которым родился в 371 году до нашей эры. (См. "Encyclopedie", 3 edit., Geneve, 1778, in-4°; статья "Biere", V, р. 49).
Эта разница в составе вина и пива является причиной их неодинаковой стойкости. Малая кислотность пива, низкое содержание в нем спирта, присутствие сахаристых или могущих превратиться в таковые веществ делают его менее стойким, чем бывает обычно вино. Неодинаковая восприимчивость этих двух напитков к болезням объясняется разницей их состава. Доказательством этого является тот факт, что вино можно сделать гораздо менее стойким, понизив его кислотность и содержание в нем спирта, увеличив в нем количество камедей и сахаристых веществ *. Это сблизило бы его с пивом. В своих предыдущих работах я указывал, что необходимость бороться с болезнями вина или предупреждать их заставляет вести его производство с необычайной тщательностью и обусловливает особенности обычных приемов виноделия: доливания, окуривания бочек серою, многократного переливания, применения погребов и герметически закупоренной посуды.
* Наличие изменения только одного из этих свойств вина может стать очень опасным для хорошего хранения. Например, иногда в дождливые годы случается, что виноград во время сбора оказывается более или менее загрязненным землистыми веществами, состоящими, главным образом, из углекислого кальция, который растворяется в вине и связывает частично содержащиеся в нем кислоты. Вино становится тогда весьма подверженным заболеваниям.
То же самое и с еще большим основанием можно сказать о пиве, так как оно портится легче вина. При производстве и торговле им приходится постоянно бороться с трудностями сохранения как его, так и сусла, из которого оно делается.

В этом легко убедиться, рассмотрев обычные приемы пивоварения.

Когда настой из солода и хмеля, называемый пивным суслом, готов, его подвергают охлаждению и переливают в один или несколько чанов или бочек, в которых и происходит самая важная операция всего пивоваренного производства - спиртовое брожение сусла.

Охлаждение должно происходить как можно быстрее. Быстрота охлаждения является необходимых условием успеха производства, ввиду опасности порчи сусла, неизбежно влекущей за собой понижение качества пива. При высокой температуре сусло не портится, но при температуре ниже 70°, особенно между 25 и 35°, в нем легко может начаться молочнокислое или маслянокислое брожение. Ввиду крайней необходимости быстрого охлаждения, для осуществления его в производстве применяются специальные аппараты *.

* Мы позже вернемся к вопросу о скорости охлаждения сусла для того, чтобы показать, что она имеет значение также для последующего просветления пива.
Уже во время приготовления сусла ему угрожает неизбежная порча, в особенности летом, при повторном затирании. Нередко случается, что сусло скисает во время затирания, если последнее производится недостаточно быстро.

После охлаждения сусло подвергается брожению. Для этого в него вносят дрожжи, полученные при предшествующем брожении; количество дрожжей приблизительно равняется одной или двум тысячным веса сусла, от 100 до 200 г сильно прессованных дрожжей на гектолитр сусла.

С первого взгляда кажется, что внесение дрожжей не имеет никакого отношения к возможным болезням сусла и пива. Однако это не так. Действительно, зачем задавать дрожжи? В виноделии такой способ неизвестен. Виноградное сусло всегда предоставляется самопроизвольному брожению. Почему бы не поступать так и с пивным суслом?

Было бы ошибочно думать, что в производстве пива к внесению дрожжей прибегают только для того, чтобы усилить и ускорить брожение. Это было бы весьма спорным преимуществом. Пивовары вовсе не стремятся достигнуть быстрого сбраживания; они считают его скорее вредным для качества пива.

Ответа на поставленный вопрос следует искать в возможности быстрой порчи сусла или, что то же, в легкости, с которой в нем самопроизвольно развивается постороннее брожение. Напротив того, в виноградном сусле, вследствие его кислотности, присутствия в нем кислого виннокислого калия, благоприятствующего, повидимому, развитию возбудителей спиртового брожения, содержания в нем сахара и, быть может, вследствие еще каких-нибудь других особенностей его состава, всегда идет по преимуществу чистое спиртовое брожение *.

* Это было бы так, если бы даже виноградное сусло не являлось натуральным, не подвергшимся варке соком и подверглось бы, как пивное сусло, действию высокой температуры.
Болезни вина в начале производства проявляются только, если можно так выразиться, в скрытом состоянии. Вот почему виноград и может быть предоставлен самопроизвольному брожению. Если же поступить так с пивным суслом, то дело будет обстоять совершенно иначе. В некоторых случаях и в нем может развиться одно чистое спиртовое брожение, и производство пива пойдет нормально. Такие случаи, однако, бывают очень редко. Неизмеримо чаще самопроизвольное брожение сусла приводит к его скисанию или загниванию вследствие появления и развития микроорганизмов, вызывающих болезни. Необходимость внесения дрожжей обусловливается, значит, главным образом, тем, что сусло после охлаждения должно быть как можно скорее охвачено чистым спиртовым брожением, в результате которого только и получается настоящее пиво.

На различных рисунках настоящего труда изображены ферменты спиртового брожения, которые пригодны для производства пива. Ферментами (возбудителями) болезней я называю все те ферменты, которые непригодны для производства пива и которые самопроизвольно, т.е. без всякого засева, появляются среди ферментов-возбудителей собственно спиртового брожения.

Называя определенные микроорганизмы ферментами (возбудителями) болезней, мы руководствуемся соображениями скорее практического, чем научного характера, в связи с тем, что их размножение сопровождается появлением кислых, гнилостных, слизистых или горьких веществ, неприятно действующих на вкус пива. С физиологической же точки зрения все рассматриваемые нами микроорганизмы равноценны. Ботаник и ученый, созерцатели природы, - должны с одинаковым вниманием относиться к полезным и вредным растениям, потому, что все они подчинены одним и тем же законам природы и все заслуживают изучения.

Промышленность и гигиена предъявляют, однако, другие требования. <...>


ПРИЛОЖЕНИЕ К "ИССЛЕДОВАНИЮ О ПИВЕ..."

Comptes rendus de l'Academie des sciences, 82, 1876, p. 1285-1288.

Во время печатания настоящего труда появились две брошюры, касающиеся вопроса о зарождении низших организмов. Первая написана Фреми *. Автор, кажется, намеревался, только в новой форме, резюмировать свои выступления в дискуссии. о происхождении ферментов, иметшей место в 1871-1872 годах в Академии наук **. Во время этой дискуссии Фреми обещал издать большой мемуар, насыщенный фактами. Я лично был очень разочарован при чтении его работы. Мои опыты и выводы, которые я из них делаю,чаще всего представлены в его работе совершенно неприемлемым для меня образом. Кроме того, Фреми ограничивается тем, что выводит a priori из своей любимой гипотезы ряд заключений, основанных на предварительных опытах, ни один из которых не доведен до такого состояния, чтобы его результаты могли считаться достаточно- показательными.

* Fremy - Sur la generation des ferments. Paris, 1875.
** Discussion avec M.M. Fremy et Trecul sur l'origine et la nature des ferments. Oeuvres de Pasteur, t. 2, p. 367-417. - Ред.
По правде говоря, это - роман о полуорганизмах, в такой же мере, как книга Пуше была в свое время романом о гетерогении. Между тем, что может быть более ясным, чем объект спора? Я утверждаю, основываясь на опытах, против которых не было возражений, что живые организованные ферменты происходят из живых же организмов и что зародыши этих ферментов находятся во взвешенном состоянии в воздухе или на поверхности различных предметов. Фреми же считает, что эти ферменты образуются полуорганизмами, действующими на белковые вещества при соприкосновении с воздухом. Поясним это на двух примерах.

Вино является результатом работы дрожжей, т.е. растительных клеток, размножающихся почкованием. Согласно моей теории, зародышами этих клеток кишит осенью поверхность ягод винограда и древесина его гроздей. Доказательства, которые я привожу, ясны до очевидности. Согласно Фреми, дрожжевые клетки возникают в результате самопроизвольного зарождения, т.е. в результате превращения содержащих азот веществ виноградного сока, как только этот сок приходит в соприкосновение с воздухом.

Кровь вытекает из вены, она загнивает и быстро наполняется бактериями и вибрионами. Я говорю, что зародыши этих бактерий и вибрионов занесены пылью, взвешенной в воздухе или находящейся на поверхности предметов, на теле наблюдаемого животного, на употребляемых сосудах и пр. Фреми же считает, напротив, что бактерии и вибрионы зародились самопроизвольно, потому что альбумины и фибрин крови являются полуорганизованными. При соприкосновении с воздухом эти вещества самопроизвольно превращаются в столь подвижные организмы.

Доказывает ли Фреми свои взгляды? Никоим образом.

Он ограничивается утверждением, что дело обстоит так, как он говорит. Он беспрерывно говорит о полуорганизме и его действии, но мы нигде но находим экспериментального доказательства, подтверждающего его положения. Однако имеется простой способ для доказательства существования полуорганизмов. В этом отношении мы находимся в полном согласии. Этот способ состоит в том, чтобы взять пробы виноградного сока, крови, мочи и т.д. из тех органов, которые содержат эти жидкости, избегая только соприкосновения их с пылью воздуха или окружающих предметов. По гипотезе Фреми, эти жидкости в присутствии чистого воздуха должны непременно забродить. По моему же мнению, должно произойти обратное. Вот решающий и основной опыт, который должен решить спор между обеими теориями. Фреми не оспаривает того, что этот опыт может дать критерий истинности того или другого взгляда. Но в таком случае я ведь первый опубликовал в 1863 и 1872 годах опыты, поставленные по этому столь убедительному методу.

Результаты были таковы. В сосудах, полных воздуха, лишенных пыли, виноградный сок не бродил, т.е. в нем не образовались винные дрожжи. Кровь не загнивала, т.е. в ней отсутствовали бактерии и вибрионы. Моча не стала аммиачной, т.е. не дала начала никакому организму. Словом, нигде не обнаружилось зарождения жизни.

В ответ на эти столь неотразимые аргументы Фреми на протяжении всей своей брошюры в 218 страниц повторяет, что указанные результаты, которые он признает уничтожающими для своей теории, объясняются, однако, тем обстоятельством, что в моих сосудах воздух, вначале чистый, очень скоро химически изменяется при соприкосновении с кровью, мочой или виноградным соком, кислород в нем заменяется углекислотой, и с этого момента полуорганизм не может уже проявить свою деятельность.

Я очень удивлен этим утверждением, так как Фреми не может не знать, что уже в 1863 году я дал анализы воздуха моих сосудов после того, как они оставались стерильными в течение десяти, двадцати, тридцати и сорока дней при самых высоких температурах. Кислород там находился часто даже почти в таком же количестве, как в атмосферном воздухе *. Почему Фреми не цитировал этих анализов? А ведь это и является главным и существенным моментом. Кроме того, если Фреми хочет проверить правильность своих объяснений, то существует простой способ восстановить чистоту воздуха, соприкасающегося с жидкостью в сосудах: следует пропускать в течение круглых суток через эти сосуды медленный и постоянный ток чистого воздуха. Я это проделывал сотни раз и выяснил, что способные к загниванию или брожению жидкости остаются и в таком случае стерильными.

* Pasteur. - C.r. de l'Асаdemie des sciences, 56, 1863, p. 734-740
Идея о полуорганизме является, таким образом, совершенно недоказанной гипотезой. Я не сомневаюсь, что мой ученый собрат признает это в Академии, ибо он неоднократно и публично обещал сделать такое заявление, как только мои опыты покажутся ему убедительными.

Зачем бороться против очевидности фактов и доказательств? Это никому не приносит пользы, а наука теряет в общественном мнении в уважении и достоинстве. Я был бы счастлив, если бы точность моих исследований по затронутому вопросу снискала милость Фреми и если бы они встретили с его стороны ту же благосклонность, которой они пользуются за границей. Есть ли теперь по ту сторону Рейна хоть один человек, который поддерживал бы идеи Либиха, вариантом которых и является гипотеза Фреми о полуорганизме? Если мои доказательства недостаточно убедительны для Фреми и он колеблется, то наблюдения Тиндаля завершат обращение его к истине.

Вторая работа, о которой я хотел говорить, принадлежит перу знаменитого английского физика Джона Тиндаля. Она была доложена в Лондонском королевском обществе на заседании от 13 января этого (1876) года *.

* Tyndall. - The optical deportment of the atmosphere in reference to the phenomena of putrefaction and infection. Proceedings of the Royal Society of London, 24, 1876, p. 171-183. - Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1876, 146, Part I, p. 27-74.
Следующее письмо знакомит нас с поводом, вызвавшим исследования знаменитого преемника Фарадея в Королевском институте.
Лондон, 16 февраля 1876 г.

Дорогой господин Пастер!

. В течение последних лет в Англии было опубликовано несколько работ молодого врача Бастиана под заглавиями "Начало жизни", "Эволюция или происхождение жизни" и т.д. Этот же автор напечатал значительное количество статей в различных журналах и газетах. Обстоятельность, с которой он описывает свои опыты, и тот уверенный тон, с которым он делает свои выводы, произвели громадное впечатление как на английскую, так и на американскую публику. Но что особенно важно с практической точки зрения, это то влияние, которое оказывают эти работы на медицинский мир. Он с большой горячностью нападает на Ваши работы. И хотя на лиц, основательно знакомых с Вашими работами, он произвел только слабое впечатление, однако он произвел сильное и, прибавлю, очень досадное впечатление на других.

Наконец, неясность и неуверенность возросли до такой степени, что шесть месяцев тому назад я пришел к мысли о том, что это значило бы оказать услугу науке и в то же время отдать Вам дань справедливости, если бы я подверг вопрос новому исследованию. Приводя в исполнение мысль, появившуюся у меня шесть лет назад, - подробности изложены в статье в Британском медицинском журнале *, которую я имел удовольствие послать Вам, - я просмотрел большую часть того материала, на который опирался Бастиан, и, думается мне, я опроверг много ошибочных мнений. которые вводили в заблуждение публику.

* Tyndall. - Reply to Dr Chariton Bastian's remarks on the development of germs in infusions. British Medical Journal, 12 fevrier 1876, p. 188-190. Прим. ред. французского издания.
Нельзя не отметить последовавшего за этим изменения тона английских медицинских журналов, и я склонен думать, что доверие, которым пользовались у публики опыты д-ра Бастиана, было в значительной степени поколеблено.

Принимаясь снова за эти исследования, я имел случай освежить в своей памяти Ваши работы. Они оживили во мне все то восхищение, которое я испытывал, читая их в первый раз. Я намерен продолжать свои исследования до тех пор, пока я ие рассею все сомнения, которые могли возникнуть в безупречной точности Ваших выводов.

Первый раз в истории науки мы имеем право питать верную надежду, что по отношению к эпидемическим заболеваниям медицина скоро будет избавлена от эмпиризма и будет поставлена на действительно научную почву. Когда настанет этот замечательный день, человечество, по моему мнению, должно будет признать, что именно Вам оно в большей части обязано своей признательностью.

Ваш искренне преданный

Подпись: Джон Тиндаль

Я не буду говорить о том огромном удовлетворении, которое я испытал при чтении этого письма. Я узнал таким образом, что мои работы получили поддержку в работах ученого, прославленного точностью своих экспериментальных исследований, так же, как и блестящей и выразительной ясностью своего изложения.

Наградой самолюбию ученого является одобрение лиц, равных ему, или учителей, которых он почитает.

Тиндаль установил следующее замечательное явление. В ящике с покрытыми глицерином стенками, размеры которого менялись и могли быть очень большими, все частицы пыли, взвешенные в воздухе ящика, в течение нескольких дней оседают на стенках и прилипают к глицерину. Тогда воздух в этом ящике становится таким же чистым, как в наших баллонах с двумя горлышками. Луч света может показать момент, когда такая чистота достигнута. В самом деле, Тиндаль доказал, что для глаза, ставшего чувствительным благодаря краткому пребыванию в темноте, луч света видим только при наличии в воздухе частиц пыли, способных отражать и рассеивать свет. Напротив, луч становится совершенно невидимым, когда из воздуха осядут все твердые частицы. Было установлено, что при таком полном очищении воздуха, наступавшем быстро (2-3 дня для ящика, которым пользовался Тиндаль), различные органические жидкости сохраняются в ящике, не проявляя ни малейших следов гниения и не давая зарождаться бактериям. Напротив, подобные жидкости через 3-4 дня уже кишат бактериями, если сосуды, содержащие эти жидкости, выставляются на воздух, окружающий ящики. Если Тиндаль захочет, то сможет выпустить в эти ящики кровь из вены или артерии животного и показать, что она не будет загнивать.

Тиндаль заканчивает надеждой на возможность применения результатов его статьи к эпидемиологии заразных заболеваний. Я вполне разделяю его взгляды по этому поводу и благодарю его за напоминание о следующем моем заявлении, из моих "Исследований о болезнях шелковичных червей":

"Если, как я в этом убежден, учение о самопроизвольном зарождении - химера, то во власти человека заставить исчезнуть с поверхности земного шара инфекционные заболевания".

 


Воспроизводится по изданию: Л. Пастер, Исследования о брожениях, Огиз-Сельхозгиз, М.-Л., 1937, стр. 5-28


VIVOS VOCO! - ЗОВУ ЖИВЫХ!
Июнь 2004