Новейшие наблюдения над вольвоксами показали, что своим вращением они напоминают маленькие планеты, как бы плывущие в капельке воды — своей собственной «микровселенной». Они всегда движутся к свету и никогда в обратном направлении. Колония вольвоксов состоит из 500—50 000 клеточек (или «телец», как писал Левенгук), а планеты они действительно напоминают еще и тем, что, вращаясь, сохраняют всегда одно и то же вертикальное положение своей оси, имея, таким образом, некое подобие «полюсов». Теперь мы уже знаем, что их «северный полюс» обеспечивает им питание, а «южный» служит местом размножения. Именно здесь каждый час от материнской колонии отделяются все новые и новые маленькие колонии, являющиеся как бы прообразом многоклеточных организмов.
Левенгук написал Лондонскому королевскому обществу свыше 170 писем, а в своем завещании оставил ему 26 знаменитых «микроскопий». Один из современных членов этого общества, профессор Н. У. Пири на заседании, посвященном 240-летию со дня смерти Левенгука, сказал:
«Письма Левенгука полезно перечитывать. В них отражен человек глубоко разносторонний, интересующийся всем на свете. Он имел свои, твердо установившиеся взгляды и обладал способностью убедительно их отстаивать. Из Парижа ему сообщали, что не смогли заметить никаких «шариков» во многих из описанных им материалах. Он же отвечал, что это не имеет значения, пусть приедут к нему в Голландию и убедятся в существовании этих шариков».
Учение о самозарождении и микробы
«Отец микробиологии» открыл для своих современников невидимый ранее мир микроорганизмов, которые присутствуют всюду — в воде и гниющем мясе, в остатках пищи и слюне человека, в молоке и воздухе.
Обнаружение микробов в самых различных материалах способствовало распространению споров о происхождении живых организмов. Еще с далекой древности люди привыкли к мысли, что живая материя возникает в природе из неживой.
Аристотель считал, что кроме живых существ, рождающихся от себе подобных, есть и самозарождающиеся организмы. Животные появляются на свет не только «в результате спаривания, но и из перегнойной почвы или навоза». Черви и различные насекомые, например, самозарождаются из росы, перегнойной почвы, сухой древесины.
Английский врач Уильям Гарвей, открывший в XVII веке кровообращение, подверг сомнению идею о самозарождении организмов и высказал мысль, что «все живое — из яйца» (Omne vivum ex ovo), иными словами: при данном состоянии природы живые организмы никогда не возникают из неживой материи, а всегда от себе подобных.
Левенгук в одном из писем Королевскому обществу писал: «Я полагаю, что мы уже можем быть достаточно уверены в том, что все животные, как бы малы они ни были, зарождаются не в результате процессов гниения, а только размножением себе подобных». Его современник итальянский ученый Франческо Реди экспериментально доказал, что мухи не зарождаются из гнилого мяса. Он показал, что личинки мух появляются на мясе только в тех случаях, когда живые мухи откладывают на этой питательной среде свои яйца.
После открытия микробов снова возник вопрос, есть ли у этих мельчайших существ родители или они появляются и из неживой материи. Английский натуралист Джон Нидхем попытался ответить на этот вопрос собственными опытами: он вскипятил бульон из баранины, налил его в сосуд и плотно заткнул пробкой. Через несколько дней в сосуде появились микробы. Чем не явное доказательство, что микробы могут возникать из неживой материи? Конечно же, в этой мертвой материи заключена некая таинственная жизненная- сила, способствующая зарождению живых «зверушек»!
Опыты Нидхема повторил итальянский ученый Ладзаро Спалланцани, который установил, что при продолжительном кипячении бульона «жизненная сила» не порождает никаких микробов. Но если тотчас после кипячения открыть доступ воздуху, в бульоне через некоторое время начинают кишеть микробы. Значит, решил Спалланцани, продолжительное кипячение уничтожает все микробы, находившиеся в отваре, и они вновь появляются в нем вместе с входящим в сосуд воздухом. Кроме того, Спалланцани наблюдал под микроскопом, как в капельке мясного отвара один микроб разделился на две одинаковые части, каждая из которых со временем вновь делилась, порождая таким образом все новые и новые микробы. Все это заставило его выступить с утверждением, что и микроорганизмы происходят от себе подобных.
Французский физик Каньяр де ля Тур в XIX веке установил, что в брожении пива участвуют дрожжи — мелкие микроорганизмы, способные очень быстро размножаться в бродящей жидкости. Он доказал, что дрожжи никогда не возникают из неживой материи, что процесс брожения идет только в их присутствии и ими же самими вызывается.
Подобные наблюдения проводил и немецкий естествоиспытатель Теодор Шванн, который утверждал, что мельчайшие микробы, обнаруживаемые в гниющем мясе, и являются причиной его гниения.
Рождение новой науки
Однако споры о самозарождении не прекращались. Парижская Академия наук в 60-е годы XIX столетия предложила награду тому, кто точными и достоверными опытами окончательно разрешит этот спор.
Выдающийся французский ученый Луи Пастер на основании многократных опытов и проведенных им ранее наблюдений пришел к определенным выводам и предстал перед широкой аудиторией в Сорбонне 7 апреля 1864 года, чтобы дать ответ на этот важный вопрос. В тот день здесь собрался весь цвет культурного Парижа. Пастер изложил обобщающие заключения о происхождении бактерий и так высказался о сторонниках теории самозарождения: «Нет, сегодня не имеется ни одного известного факта, с помощью которого можно было бы утверждать, что микроскопические существа появлялись на свет без зародышей, без родителей, которые их напоминают. Те, кто настаивает на противоположном, являются жертвой заблуждений или плохо проделанных опытов, содержащих ошибки, которые они не сумели заметить или которых они не сумели избегнуть»[1]. Пастер убедительно доказал присутствие микробов в воздухе, на всех окружающих нас предметах и в некоторых жидкостях, где идут процессы разложения или брожения. Сами микробы не являются продуктами разложения, напротив, гниение наступает именно в результате их жизнедеятельности.
Пастер был по образованию химиком и лишь позднее стал заниматься биологией, которой увлекались в то время многие образованные люди. Интерес к химии появился у него под впечатлением посещаемых им в Сорбонне лекций — их читал один из крупнейших химиков того времени Жан Батист Дюма. По окончании курса 26-летний Пастер преподавал физику в одном из лицеев Дижона, а в 27 лет стал внештатным профессором химии Страсбургского университета. К этому времени он уже сделал одно значительное открытие: доказал, что кристаллы винной кислоты бывают двух типов и имеют двоякую физическую природу, обусловленную различным расположением атомов в ее молекулах.
В 1854 году, когда Пастеру исполнилось 32 года, он получил должность штатного профессора и декана незадолго до того созданного естественноисторического факультета в Лилльском университете. Именно здесь Пастер-химик и положил начало развитию микробиологии как самостоятельной научной дисциплины. К тому времени о микробах было уже накоплено немало сведений, но еще недоставало научной оценки полученным фактам, и многие важные вопросы ожидали своего решения. Пастер с воодушевлением примкнул к лагерю «охотников за микробами».
За советом к уже известному ученому обратились французские виноделы в надежде, что он поможет им устранить нарушения в ходе процесса брожения, когда помимо спирта появляются различные нежелательные продукты. При микроскопическом исследовании бродильных жидкостей Пастер обнаружил живые микроорганизмы овальной формы, они быстро двигались в жидкой среде и энергично размножались делением. Своими наблюдениями он подтвердил выводы, сделанные его соотечественником де ля Туром: брожение — процесс биологический и вызывается микроорганизмами. Изучая этот процесс, Пастер установил, что при нарушении спиртового брожения в жидкости появляются микробы, отсутствующие при нормальном течении этого процесса. К такому же заключению он пришел, изучая процессы получения пива и уксуса.
На основании этих наблюдений Пастер сделал вывод о том, что каждый тип брожения вызывается определенными специализированными видами микробов. Он разработал методы, позволяющие препятствовать «плохому» брожению, при котором в вине или пиве появляются нежелательные кислоты.
Изучая возбудителей инфекционных болезней животных и человека, он установил, что каждое такое заболевание возникает в результате деятельности особого вида микробов, и предложил способы борьбы с ними.
