Опыты, отвергающие теорию о самозарождении

 

Приверженцы учения Нидхема утверждали, что воздух благодаря прогреванию изменяет свои свойства и в результате может образоваться новая смесь, что было обнаружено при дистилляции растительных и животных остатков. Прошло полстолетия, прежде чем эти возражения были устранены опытным путем. Эти убедительные эксперименты были проведены берлинским химиком Францем Шульце (1815-1873) и физиологом Теодором Шванном, и наконец, благодаря проведению опытов Генриха Шредера (1810-1885) и Теодора фон Душа (1824-1890), которые увенчались успехом. В 1886 году Франц Шульце провел следующий опыт:

«Он наполнил до половины сосуд дистиллированной водой с различными животными и растительными остатками, закрыл пробкой с двумя просверленными отверстиями, вставил в каждое отверстие изогнутую под прямым углом стеклянную трубку и затем нагревал колбу на пламени до тех пор пока не достиг 100°С, и пар стал с силой выходить из обеих трубок. Тогда он соединил каждую трубку с шариковыми аппаратами, из которых один был наполнен концентрированной серной кислотой, а другой раствором калия. В период с 28 мая по начало августа он обновлял воздух в колбе, а тем временем, из открытой трубки наполненного раствором калия аппарата высасывал воздух. Таким образом, прежде чем попасть в колбу, воздух должен был пройти через серную кислоту, так что в колбу поступал воздух, свободный от зародышей. Результат был таким, какого он и ожидал. Настой был свободен от микроскопических зародышей. Как только он в начале августа открыл колбу, в настое начали развиваться различные существа». Таким образом Шульце доказал, что в свободном от зародышей настое при обильном поступлении свободного от зародышей прогретого воздуха организмы не могут развиваться de novo.

В последующие годы Шванн сообщил о целом ряде опытов, в которых он показал, что различные подлежащие разложению вещества остаются неразложившимися, если к ним в большом количестве поступает воздух, который перед этим либо проходит над раскаленной металлической пластиной, либо над пламенем спиртовки.В опытах как Шульце, так и Шванна поступающий воздух испытывает на себе определенное химическое или термическое воздействие, что могло хотя бы частично поддержать старые возражения Существенные успехи в этом направлении были сделаны Шредером и фон Душем в 1854 году, когда они показали, что не обязательно воздух, поступающий в колбу, обрабатывать химически или термически, чтобы освободить его от зародышей. Для этого можно применить простую фильтрацию через плотный слой хлопка. Наконец, Гоффман (1860) и независимо от него Шевре и Пастер (1861) показали, что нет необходимости фильтровать поступающий воздух, чтобы сделать его свободным от зародышей, достаточно горлышко колбы вытянуть и изогнуть, чтобы предохранить содержание колбы от поступления зародышей. Зародыши, следуя закону тяготения, располагались в изогнутой части горлышка.

Окончательные, убедительные доказательства, полностью отклонившие учение о самозарождении, были сделаны в Париже Луи Пастером.

В 1858 году Ф. А. Пуше сделал доклад в Парижской Академии наук о необходимости объяснения возникновения жизни. В 1860 году Академия изложила программу (и учредила премию) по изучению вопроса о так называемом спонтанном зарождении. Пастер, который в то время изучал брожение, вызываемое дрожжами и бактериями, решил принять участие в конкурсе и провел трудоемкие эксперименты. В дополнение к опытам с колбами с вытянутыми горлышками Пастер модифицировал эксперимент Шредера и фон Душа, использовав в качестве фильтра пироксилин. Когда он после эксперимента растворил материал фильтра в смеси спирта с эфиром и просмотрел осадок под микроскопом, то обнаружил и нем мелкие тельца, ничем не отличавшиеся от микроорганизмов. Чтобы продемонстрировать, что количество микроорганизмов в различных экспериментах различно, он взял большое число прокипяченных и закрытых колб с вытянутыми горлышками и отнес их в горы, в частности на Швейцарский глетчер, и там их открыл. Эти простые эксперименты показали, что число зародышей в воздухе от места к месту сильно варьируется. Несмотря на то, что противники Пастера не могли воспроизвести опыты с подобным результатом, ему была присуждена премия в 1862 году. Причину различных результатов можно объяснить в первую очередь существованием жароустойчивых эндоспор, открытых Коном в 1872 году у сенной палочки. Пастер использовал сенной настой, который легко стерилизовался кипячением. Пуше имел настой сена, который благодаря содержанию в нем бактериальных спор не стерилизовался простым кипячением. Гениальность Пастера всегда сопровождалась (счастливый случай) удачей!

Еще раз ученые возвратились к вопросу о происхождении жизни в 1872 году, когда Генри К. Бастиан опубликовал большой труд с сообщением об экспериментах, которые были поставлены им в новой модификации. Он приготовил отвар из белой репы и сыра, отфильтровал его, нейтрализовал и прокипятил в течение 10 минут. Через 3 дня он обнаружил обильный рост микроорганизмов. Кон (1875) повторил эксперимент и нашел, что рост происходит из спор, которые содержались в сыре. Он поехал в Швейцарию, чтобы на месте исследовать швейцарский сыр, и пришел к заключению, что спорообразующие бактерии, похожие на Bacillus subtilis, попадают в сыр с сычужным ферментом. Однако Кон, который благодаря тщательному анализу дал объяснение результатам фон Бастиана, окончательно подтвердил справедливость присуждения премии Академии в 1862 году Пастера.

 

Открытие Тиндаля

 

Существенное объяснение для понимания случайных неудач в опытах Спалланцани, Шванна и Пастера дал английский физик Тиндаль. В течение 10 лет он изучал тепло, исходящее от лучей и газов, и ставил опыты по очищению воздуха от находящихся в нем частиц. То, что в воздухе находятся частицы, он знал из наблюдений за рассеянным пучком света. Свободный от частиц свет являлся «оптически пустым». Это явление он использовал для того, что проверить, является ли воздушное пространство над прокипяченным настоем свободным от пыли или нет. Тиндаль сконструировал простой аппарат, в нижней части которого могли быть нагреты отвары различных сортов мяса, репы или сена, а в верхней части плавающие частицы можно было отнаружить с помощью пучка света. Результаты были изменчивы и противоречивы. Тиндаль установил, что старое сухое сено труднее поддается стерилизации, чем свежее. Варьирование условий опыта привело к запутанным результатам, которые нашли объяснение только после открытия устойчивых к нагреванию спор. Однако Тиндаль проделал опыт, в котором он стерилизовал отвар сена путем многократного кратковременного кипячения и в промежутки оставлял его либо при комнатной температуре, либо в термостате, и описал этот опыт, который в настоящий момент в микробиологии называется дробной стерилизацией, или тиндализацией.

 

 

Контрольные вопросы:

8. Какие теории о возникновении жизни существовали в XVII и XVIII веках?

9. Сущность полемики Джона Нидхема и Лаццаро Спалланцани.

10. Опишите опыты, подтверждающие тезис Франческо Реди: «Все живое из живого».

11. Открытие Тиндаля.

 

 

Тема лекции №3

Разнообразие микроорганизмов

План

1. Первые попытки систематики микроорганизмов.

2. История открытия некоторых видов микроорганизмов.

3. Работы Фердинанда Кона.

 

Первые попытки систематики микроорганизмов

 

Дискуссия об абиогенном самозарождении жизни и проблемы инфекционных заболеваний, естественно, стимулировали конструирование более совершенных микроскопов, позволяющих видеть мелкие одноклеточные микроорганизмы. В XVIII веке было модным рассматривать под микроскопом различные водные микроорганизмы и описывать их. Многочисленные «virtuosi» разделились на ученых и дилетантов. Выдающимся микроскопистом, который начал исследование низших форм жизни, был врач и натуралист из Копенгагена Отто Фридрих Мюллер (1730-1784). Ему мы обязаны первыми представлениями о многообразии микроорганизмов. Он дал характеристики отдельным видам, выделив специфические признаки, такие как форма, пигментация, подвижность и биологическое своеобразие - образование агрегатов, биопленок. Его работа «Инфузории рек и моря», опубликованная после его смерти, в 1786 году, содержит описание 379 различных видов. О.Ф. Мюллер, как все естествоиспытатели того времени, использовал бинарную номенклатуру, которая была введена Карлом Линнеем для растений в его публикации 1753 года «Виды растений».

«Трудности, с которыми связано исследование микроскопических животных - это их огромное количество; тщательное и точное их определение требует очень много времени, такого напряжения зрения, столько хладнокровия и терпения, как ничто другое. При этом нет ничего легче, чем смотреть на этих маленьких животных и забавляться их движением и игрой, но установить разницу между простыми, подвижными, изменяющимися существами на поверхности слабо освещенного маленького поля зрения, так же как выразить подходящими словами многообразие их движений - требует больших усилий, и это настоящая работа» (Мюллер, 1786).

Накопление материала о формах и разнообразии микроорганизмов продолжалось довольно долго. Размеры объекта крайне затрудняли исследования. Возможности его познания даже у опытных исследователей вызывали скептицизм. Так, выдающийся шведский ученый Карл Линней (1707-1778), создавший первую систему живого мира, введший бинарную номенклатуру, в 1767 году в статье «Mundus invisibiles» высказал отрицательное отношение к изучению микробов. Великий систематик не мог разобраться в разнообразных формах микроорганизмов и объдинил их в один общий род, дав ему характерное название «Chaos» («Хаос»). К. Линней считал, что не следует углубляться в изучение этого невидимого мира, так как творец, создавая его, очевидно, предполагал сохранить эту область за собой.

Термин «бактерии» в широком смысле слова, так, как он употребляется сегодня, применяется не только к палочковидным клеткам, но и к другим формам бактерий, что связано с именем Гоффмана (1869), который первый использовал для окраски бактерий кармин. Выражение «микробы» было использовано французским хирургом Чарльзом-Эммануэлем Седилло (1804-1883) в его докладе «О влиянии работ Пастера на успехи хирургии», который был сделан им во Французской Академии наук в 1878 году. Обозначение «колония» для скоплений бактерий применил в своей работе о микрококках (1873) Эдвин Клебс. Однако де Бари уже в 1853 году использовал термин «колония» для скопления гиф грибов, вырастающих из одной споры.

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: