В наших лекциях мы займемся изучением нервной системы. Свойства и разнообразие ее отправлений дают ей право на первое место между всеми остальными системами организма. Поэтому мы можем заключить основательно, что животное будет тем совершеннее, чем более развита его нервная система. Она не только приводит в действие и регулирует все явления внешней жизни, но и влияет также на все явления жизни органической, во всех актах пищеварения, выделений, произведения теплоты и т.п..

... в нашей науке только опыт может привести к серьезным результатам: для нас нет выбора между методами. Опытный метод явился на помощь физиологии довольно поздно; это произошло оттого, что физиология нуждалась в постоянном содействии таких наук, как физика, химия, которые сами были еще не разработаны, так что не могли доставить ей инструментов и средств для измерения и оценки. Многочисленные успехи новейшей физиологии показывают нам довольно ясно, что препятствия, встречаемые наукой, зависящие, собственно, от недостаточности средств к наблюдению, все более и более уменьшаются и теперь мы имеем превосходные инструменты, так что от нас требуется только умение обращаться с ними.

…Опыт (12 мая 1849). Кролику, выкормленному люцерной, укололи дно четвертого желудочка, через мозжечок. Сначала произошел беспорядок в движениях; передние лапы растопырились, грудь животного касалась до земли, а задняя часть тела находилась в обыкновенном положении.

До опыта моча была мутна, беловата, щелочна и сохраняла эти свойства в течение трех часов, пока происходило явственное выделение сахарной мочи. Спустя шесть часов животное поправилось; оно ело как всегда, и моча его не содержала больше сахара.

Спустя четыре дня животное находилось в хорошем состоянии здоровья; я перерезал ему оба блуждающих нерва в шее, не трогая шейных нитей большого симпатического нерва; потом я уколол дно четвертого желудочка. Этот укол произвел сначала небольшое, скоро прошедшее ослабление в движениях передних конечностей.

Спустя три часа после укола в моче нашлись только следы сахара.

На другой день животное умерло, представляя явления происходящие обыкновенно вследствие перереза блуждающих нервов; его легкие были повреждены кровоизлияниями; печень не содержала сахара.

При осмотре головы нашли два укола; первый укол, давший большое количество сахара, находился, однако, немного ниже начал блуждающих нервов и был, вероятно, нанесен косвенно вверх.

Опыт (14 мая 1849) Кролику средней величины, питавшемуся люцерной, моча которого была мутна, беловата и щелочна, произвели укол дна четвертого желудочка, перерезав предварительно оба блуждающих нерва и нити симпатического. После операции моча осталась также мутна и щелочна, а кролик мочился сахаром, Тем не менее он, как кажется, выделял его в меньшем количестве, чем другой кролик, у которого блуждающие нервы не были перерезаны.

На другой день животное умерло. Печень его содержала большое количество сахара и дала светлый отвар.

Другому кролику, при подобных же условиях, перерезали предварительно обе шейных нити большого симпатического нерва и разделили блуждающие нервы. Будучи уколот, после этой перерезки нервов, он испускал в моче большое количество сахара, причем моча оставалась мутной и щелочной.

В сонной артерии кровь оставалась красной, как убедились в этом в то время, пока животное выделяло сахар.

Опыты доказали, что перерезка нервов блуждающего и большого симпатического не препятствует образованию сахаросодержащей мочи после укола дна четвертого желудочка.

... опыт (10 апреля 1850) большому кролику перерезали оба блуждающих нерва в средней части шеи и потом укололи прямо дно четвертого желудочка. В момент укола животное сделало порывистое движение, что отклонило инструмент в сторону. Вследствие этого укола личной нерв оказался как бы парализованным с левой стороны. Животное легло на бок.

До операции моча была светлая и щелочная. Спустя три четверти часа после укола в ней уже заметили присутствие сахара. По прошествии одного, двух, трех и четырех часов в ней заметили уже большое количество сахара. Кролик находился в прежнем положении: он лежал на боку и сильно хрипел. Дыхание казалось затрудненным; оно было глубоко, хотя и довольно часто.

Спустя пять часов после укола животное было убито кровопусканием. Кровь его, быстро сгущавшаяся, дала сыворотку, обильную сахаром. Печень осмотрели на другой день после смерти: она весила 74 грамма, а весь кролик 2 кг 50 г.

Будучи растерта и сварена, печень дала опалового цвета отвар, содержавший большое количество сахара; измерение показало 3,1 на 100.

Аутопсия головы показала, что укол был сделан в надлежащее место.

Вопросы. Какие методы лабораторных исследований утверждает К.Бернар? Проанализируйте приведенные опыты. Какое физиологическое явление было открыто благодаря этим опытам?

ЛУИ ПАСТЕР (1822-1895)

Новые опыты и взгляды
на природу брожений

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[22], 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.

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 отсутствии свободного кислорода; при этом они проявляют в высокой степени свойства возбудителей брожения.

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 существенных 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.

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.

Вопросы. Как Л.Пастер объясняет механизм брожения? Какими экспериментами он доказывает это?