Случаи заболевания и смерти, произошедшие вслед за инокуляцией Шика от дифтерии 4 страница
Эксперимент с крахмалом заставил Бешана усомниться в справедливости популярной теории о том, что растворенная в воде сахароза при обычной температуре спонтанно превращается в инвертный сахар (смесь глюкозы и фруктозы в равных частях) — изменение, технически известное как инверсия сахара. Эта загадка требовала исследования, но приступая к решению этой химической задачи, профессор и не подозревал, какие биологические результаты последуют из ответов Природы.
В мае 1854 г. он начал серию наблюдений, которой позже дал название "Эксперимент хозяйки" ("Expérience Maîtresse"), а в конце концов согласился на "Сигнальный эксперимент".
16 мая 1854 г. была начата первая серия опытов в лаборатории фармацевтического факультета в Страсбурге. Эксперимент был завершен 3 февраля 1855 г.
В этом эксперименте совершенно чистая сахароза была растворена в дистиллированной воде и закупорена воздухонепроницаемой пробкой в стеклянной бутылке с небольшим количеством воздуха внутри. Бутылка была оставлена стоять на лабораторном столе при обычной температуре и в рассеянном свете.
В то же время были приготовлены контрольные эксперименты. Они состояли из растворов такой же дистиллированной воды и сахарозы, но к одному из растворов было добавлено немного хлорида цинка, а к остальным — небольшое количество хлорида кальция; в каждой бутылке было оставлено небольшое количество воздуха, как и в бутылке с первым, тестовым раствором. Эти бутылки были закупорены так же, как и первая, и все были оставлены стоять рядом друг с другом в лаборатории.
|
|
В течение нескольких месяцев сахароза в дистиллированной воде частично превратилась в виноградный сахар, а поляриметр показал, что среда изменилась, поскольку изменился угол вращения плоскости поляризации. Словом, изменение действительно произошло, но скорее всего не спонтанно, поскольку 15 июня появилась плесень, и с этого момента изменение значительно ускорилось.
В таблице I дана краткая сводка результатов экспериментов Бешана.
ТАБЛИЦА I2
Сигнальный эксперимент Бешана
Бешан приготовил растворы 16,365 грамм сахарозы в 100 см3 различных растворителей и несколько раз провел поляриметрические измерения каждого из растворов через различные интервалы времени, получив в результате определенные изменения угла вращения [плоскости поляризации — Прим. перев.]
16,365 г сахарозы растворено в 100 см3следующих жидкостей: | Вращение 16 мая 1854 г. | Вращение 17 мая 1854 г. | Вращение 20 мая 1854 г. | Вращение 15 июня 1854 г. | Вращение 20 августа 1854 г. | Вращение 3 февраля 1855 г. | Примечания | |
1. | Дистиллированная вода | 23,88° | 23,17° | 22,85° | 22,39°* | 17,28° | 7,80° | * Плесень появилась, но сильно не увеличилась |
2. | 25% р-р хлорида цинка | 22,32° | 22,20° | 22,10°** | 22,14° | 22,27° | 22,28° | ** Раствор начал мутнеть. Позднее там был обнаружен небольшой осадок окисла хлорида цинка. |
3. | Р-р хлорида кальция, содержащий количество хлорида кальция, равное количеству хлорида цинка3 | 22,34° | 22,13° | 22,17° | 22,25° | 22,22° | 22,29° | Плесень не появилась |
4. | 25% р-р хлорида кальция | 22,34° | 22,15° | 22,10° | 22,08° | 22,14° | 22,28° | Плесень не появилась |
Профессор Бешан уделил особое внимание плесени и счел важным тот факт, что она вообще не появилась в растворах, куда он добавил хлорид цинка и хлорид кальция; кроме того, изменение угла вращения в этих растворах было настолько мало, что им можно было пренебречь или, как говорит сам Бешан, "Плоскость поляризации не изменялась, если не считать случайных отклонений"4.
|
|
Бешан опубликовал этот эксперимент в отчете Французской Академии наук 19 февраля 1855 г.5 Там он упомянул о плесени, но не дал объяснения причин ее появления. Он отложил этот важный вопрос до будущих экспериментов, чувствуя, что объяснение может стать ключом к разгадке причин того, что в то время считалась спонтанным зарождением. Ему не терпелось понять химический механизм превращения сахара и причину отсутствия этих изменений в растворах с хлоридами.
|
|
Тем временем другой исследователь, Момене (Maumené), также провел эксперименты, и хотя Бешан не был согласен с его выводами, он был поражен наблюдениями Момене, которые тот представил в Академию наук 7 апреля 1856 г. и опубликовал в "Анналах химии и физики" в сентябре 1856 г.
Эксперименты Момене тоже были связаны с поляриметрическими измерениями. В таблице II вкратце приведены его основные результаты:
ТАБЛИЦА II6
Эксперимент Момене
Различные виды сахара 16,35 г в 100 см3раствора | Первоначальное вращение в 200 мм пробирке | Вращение через 9 месяцев в 200 мм пробирке | Примечания |
Белый сахар | + 100° | + 22° | Небольшая плесень |
Еще один образец | + 100° | + 23° | То же самое |
Сахар-рафинад | + 98,5° | + 31,5° | Плесени немного больше |
Еще один образец | + 96,5° | + 88° | Небольшая плесень |
Бешан увидел в этом подтверждение своих собственных результатов. На страницах 50 и 51 книги "Микрозимы" он формулирует два вопроса, которые возникли у него в результате собственных экспериментов и экспериментов Момене:
Наделена ли плесень химической активностью?
Каково происхождение плесени, которая появляется в сладкой воде?
|
|
С намерением найти ответ на эти вопросы, 25 июня 1856 г. он начал в Страсбурге новую серию экспериментов, которая была завершена 5 декабря 1857 г. в Монпелье. В процессе выполнения этой работы он уехал из Страсбурга и начал свою удачную и счастливую карьеру в знаменитом южном университете.
В следующей таблице III на стр. 47 книги продемонстрированы его новые наблюдения:
ТАБЛИЦА III7
Сигнальный эксперимент Бешана
Раствор 15,1 г сахарозы в 100 см3 воды с некоторыми химическими веществами и без них | Вращение плоскости поляризации | Наблюдения | |||||
25 июня 1856 г. | 13 июля 1856 г. | 26 ноября 1856 г. | 19 марта 1857 г. | 13 июля 1857 г. | 5 декабря 1857 г. | ||
Чистая вода | +22,03° | +21,89° | +16,6° | +15,84° | +10,3° | +1,5° | Небольшой пушистый осадок, который постепенно превратился в объемную плесень |
Чистый раствор очень малого количества мышьяковой кислоты | +22,04° | +21,65° | +12,24° | +10,8° | +7,2° | +0,7° | Плесень 26 ноября, которая увеличивалась и стала обильнее, чем в растворе чистого сахара |
Дихлорид ртути, очень немного | +22,03° | +22,0° | +21,9° | +22,03° | +22,04° | +22,1° | Жидкость остается прозрачной |
Чистая вода и одна капля креозота | +22,03° | +22,0° | +22,1° | +22,2° | +22,2° | +22,2° | То же самое |
Сульфат цинка | +22,04° | — | –3,12° | — | –7,2° | — | То же самое |
Сульфат алюминия | +22,02° | — | –8,7° | — | — | — | 26 ноября много зеленой плесени |
Нитрат калия | +22,05° | +21,6° | +3.0° | — | — | — | Огромное количество плесени образовалось к 26 ноября |
Нитрат цинка | +22,01° | +22,0° | +22.1° | — | +22,0° | +22,2° | Прозрачная жидкость |
Фосфат натрия | +20,23° | +19,16° | –9,7° | — | — | — | 22 ноября — объемная плесень |
Карбонат калия | +20,0° | +20,0° | +20,0° | — | +20,3° | — | Жидкость остается прозрачной |
Оксалат калия | +22,0° | +20,34° | +10,5° | — | — | –0,2° | Красная плесень |
Результаты ясно говорят о различном влиянии солей в среде, и Бешан подчеркивал это во второй главе своей работы "Микрозимы". Как показали и предыдущие эксперименты, хлорид цинка и хлорид кальция предотвращали изменение сахарозы; креозот (или дихлорид ртути) в очень малых количествах оказывал такое же защитное действие. Совершенно иначе дело обстояло с мышьяковой кислотой в маленьких пропорциях, а также с некоторыми другими солями, которые не мешали появлению плесени и превращению сахарозы. Некоторые соли, очевидно, даже способствовали появлению плесени, в то время как креозот, который лишь к моменту этих экспериментов стали различать с карболовой кислотой, напротив, оказался особенно эффективен в предупреждении плесени и изменений сахара.
С присущей ему любовью к точности, профессор Бешан решил тщательно исследовать роль креозота и с этой целью 27 марта приступил к серии новых экспериментов, которые продолжились до 5 декабря того же года.
Вот как он сам описывал процедуру8. Он
приготовил несколько сахарных растворов согласно технике антигетерогенистов, а именно: вода кипятилась, а затем охлаждалась таким образом, что воздух к ней поступал лишь через трубки с серной кислотой. Эта вода очень быстро растворила сахар, и несколько сосудов были доверху заполнены тщательно отфильтрованным раствором, так что в них не оставалось воздуха. Другая часть раствора, без креозота, была разлита по сосудам в контакте с достаточным количеством обычного воздуха, без особых мер предосторожности, кроме чистоты. Один из этих сосудов содержал некоторое количество мышьяковой кислоты. Два сосуда — один с креозотом в растворе, другой без креозота — были поставлены отдельно и не открывались в течение всего эксперимента.
В таблице IV приведены результаты наблюдений:
ТАБЛИЦА IV9
Сигнальный эксперимент Бешана
16,365 г сахарозы в 100 см3 раствора | Вращение плоскости поляризации | Наблюдения | |||||
27 марта 1857 г. | 30 апреля | 30 мая | 30 июня | 30 июля | 5 декабря | ||
Раствор без креозота (№1) | +24° | +24° | +24° | +23° | — | +19,68° | Беловатые хлопья покрыли дно бутылей |
То же (№2) | +24° | +24° | +22,8° | +21,6° | — | +15,6° | В бутыли №2 хлопья стали более обильными; 30 июня, без фильтрации, была добавлена одна капля креозота; это не остановило дальнейшее превращение сахара. |
То же (№3) | +24° | — | +24° | — | — | — | |
То же (№4) | +24° | — | — | +24° | +24° | — | |
То же (№5) | +24° | — | — | — | — | +24° | |
Растворы с креозотом (№1а) | +24° | +24° | +24° | +24° | +24° | +24° | |
То же (№2а) | +24° | — | +24° | +24° | +24° | +24° | |
То же (№3а) | +24° | — | — | +24° | +24° | +24° | |
То же (№4а) | +24° | — | — | — | +24° | +24° | |
То же (№5а) | +24° | — | — | — | — | +24° | |
Раствор с креозотом и мышьяковой кислотой | +24° | +24° | — | +24° | +24° | +24° |
Вот как Бешан сам объяснил результаты.
Сосуды 1 и 2 потеряли немного жидкости во время манипуляций с ними и поэтому оказались заполнены не доверху. Из-за этого жидкость в сосудах соприкасалась с воздухом — в них появилась плесень и произошли изменения в среде, причем в разное время: более быстрыми изменения оказались в сосуде, где плесень была обильнее.
В противоположность этому, сахарная вода, защищенная от контактов с воздухом в течение всех восьми месяцев наблюдения, не подверглась изменениям, хотя содержалась в теплом климате Монпелье в течение июня, июля, августа и сентября. Это было особенно примечательным, потому что воде ничто не мешало действовать, существуй в природе спонтанное зарождение, как тогда считалось. К тому же, хотя растворы с креозотом с самого начала соприкасались с воздухом и были оставлены в открытых сосудах, в них не произошли изменения, не появилось и следов плесени, даже в растворе с мышьяковой кислотой.
Теперь вернемся к раствору № 2, в котором плесень появилась до 30 мая, а данные поляриметра на эту дату свидетельствовали об уменьшении угла вращения, продолжавшемуся несмотря на добавление капли креозота 30 июня.
Великий труженник пишет в предисловии к своей книге "Кровь" ("Le Sang"), что различия в этих наблюдениях поразили его не меньше, чем раскачивание кафедральной люстры поразило Галилея в шестнадцатом веке.
В то время, когда Бешан проводил свои исследования, считалось, что ферментация может происходить только в присутствии альбуминоидного вещества. Мы уже видели, что Пастер использовал дрожжевой бульон (сложный альбуминоидный раствор). В растворах, приготовленных Бешаном, напротив, не было альбуминоидных веществ. Он использовал тщательно дистиллированную воду и чистую сахарозу, которая, по словам Бешана, не выделяла аммиак при нагревании со свежегашеной известью. Тем не менее, в его химических растворах появилась плесень — несомненно живой организм, содержащий альбуминоидное вещество.
Гений Бешана подсказывал ему, что эта поразительная находка таила в себе много открытий. Будь он Пастером, эта новость уже гремела бы на всю страну, а подробности были бы уже рассказаны в письмах ко всем знакомым. Но Бешан, не думая о себе, погрузился в тайны, которые открывала перед ним природа. Ему не терпелось приступить к новым экспериментам с учетом своих недавних открытий.
Результаты наблюдений он изложил в своих записках, которые сразу же, в декабре 1857 г., выслал в Академию наук. Выдержки из них были опубликованы 4 января 1858 г., среди прочих отчетов Академии10. Публикация полной версии этого важнейшего документа была по неизвестной причине отложена на восемь месяцев — до сентября 1858 г., когда она появилась в "Анналах химии и физики"11.
Этим запискам было дано название "О влиянии холодной воды, чистой и с различными солями, на сахарозу".
Вот как Бешан сам комментирует его:
Из названия следует, что это чисто химическая работа, целью которой было выяснить, способна ли холодная вода превращать сахарозу, и влияют ли соли на превращение. Однако вскоре, как я и предвидел, вопрос усложнился: из чисто химического он превратился в физиологический, и одновременно оказался связан с явлением ферментации и вопросом спонтанного зарождения. Таким образом, изучение простого химического факта привело меня, вслед за другими, к исследованию причин ферментации, природы и происхождения ферментов12.
Главным радикальным результатом всех экспериментов стало то, что "холодная вода изменяет сахарозу лишь пропорционально развитию плесени, этой примитивной формы растительной жизни, которая выступает в роли фермента"13.
Так одним ударом он опроверг теорию превращения под действием воды, а изменение, известное как ферментация, объяснил ростом живых организмов.
Более того, он доказал, что "плесень не образуется, если нет контакта с воздухом, и в этом случае вращающая сила остается без изменений"; а также, что "растворы, контактировавшие с воздухом, изменялись пропорционально развитию плесени". Таким образом, необходимость присутствия этих живых организмов для осуществления ферментации стала очевидной.
Далее Бешан объясняет роль плесени:
Она действует подобно ферменту.
Откуда берется фермент?
В этих растворах не было альбуминоидного вещества; они были приготовлены на чистой сахарозе, которая при нагревании со свежегашеной известью не выделяла аммиак. Это значит, что сахарный раствор оказался подходящей средой для развития микроорганизмов, содержащихся в воздухе, и необходимо признать, что этот фермент был произведен грибками.
Здесь, в полную противоположность мнению Пастера о спонтанном происхождении пивных дрожжей и других организмов, Бешан подтверждает справедливость учения Шванна о микробах воздушного происхождения и даже устанавливает принадлежность дрожжей к отряду грибов. Удивительно, что в эпоху полного хаоса научных идей великий ученый сделал такое ясное заявление и настолько опередил время своими наблюдениями.
Кроме того, он заявил:
Вещество, развивающееся в сахарной воде, иногда бывает в виде маленьких отдельных тел, а иногда в виде объемистых бесцветных пленок, которые выливаются единой массой из сосудов. Нагретые с едким кали, эти пленки в изобилии выделяют аммиак.
Это наблюдение о многообразии форм плесени впоследствии привело его к глубокому проникновению в жизнь клетки и первому верному пониманию цитологии.
Бешан предложил еще одно точное объяснение действия плесени: "Превращение сахарозы в присутствии плесени можно сравнить с воздействием диастазы на крахмал".
Именно этот вывод, по словам Бешана14, оказал огромное влияние на проблему и был настолько новаторским для той эпохи, что Пастер даже впоследствии игнорировал и отрицал его.
Далее Бешан объясняет, что
холодная вода оказывает воздействие на сахарозу, только если в этой воде способна развиваться плесень; иначе говоря, превращение происходит благодаря ферментации и благодаря образованию кислоты вслед за появлением фермента.
Именно кислотой, которую производит плесень, он и объяснил процесс ферментации.
На основании разнообразного влияния солей в растворах, он сделал еще множество выводов. Если бы лорд Листер последовал учению Бешана, а не Пастера, ему бы не пришлось впоследствии отказываться от своего изобретения — карболового спрея, который оказался смертельным для многих пациентов.
Дата добавления: 2020-11-29; просмотров: 69; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!