Изучение процессов брожения Луи Пастером

Позиция знаменитых химиков, высказывавшихся в пользу механистической теории брожения, поддерживала представление о самозарождении жизни до тех пор, пока Пастер (начиная с 1857 года и до 1863) не повторил эксперименты Шванна и не сделал вывод о том, что брожение осуществляется живыми дрожжами: «Брожение - это жизнь без воздуха». Пастер установил, что различные брожения, такие как молочнокислое, маслянокислое, а также образование уксусной кислоты, обусловлены определенными организмами и что возбудители брожения различаются между собой не только осуществляемыми ими процессами, но также строением клеток и физиологическими свойствами. Опыты по сбраживанию сахара в молочную кислоту опубликованы им в 1857 году, в винную кислоту - в 1858 году и в масляную - 1861. Он установил, однако, что наряду с бактериями, зависящими от кислорода (аэробными), имеются анаэробные бактерии. Эти организмы принимают участие также в процессах гниения, связанных с образованием зловонных продуктов и идущих с разложением азотсодержащих веществ (1863). Проходившие почти в это же время исследования по образованию уксусной кислоты представляют собой контраст (1862). Mycoderma aceti, присутствующая в бочках для брожения, превращает спирт в уксусную кислоту, из которой образуется Н2О и CO2. Однако эта стадия проходит только при наличии воздуха. Работы Пастера по вышеперечисленным брожениям, выявление специфических возбудителей и их специфических физиологических свойств произвели большое впечатление в научном мире и оказали влияние на все направления в развитии микробиологии.

Исследования брожений во времена Шванна и Пастера были лишь частью общих рассуждений о причинах аэробного и анаэробного разложения. В то время как приверженцы виталистической теории рассматривали эти процессы как обусловленные живыми организмами, механисты считали, что речь идет о химическом катализе. Пастер описывал этих живых возбудителей брожения как живые клетки или ферменты; он использовал понятия клетки и ферменты как тождественные. В представлении Пастера клетка - это и был фермент.

Среди дальновидных ученых того времени особо заслуживающим внимания был Мориц Траубе (1826-1894). Хотя он и был учеником Либиха, он не отрицал роли микроорганизмов в процессах гниения и брожения, а причиной процессов разложения считал содержащиеся в организме белки-ферменты. Он уже делал различия между гнилостными ферментами, к которым причислял восстановительные ферменты, и ферментами разложения - переносчиками кислорода. Он также установил, что в разложении всегда участвуют ферменты брожения. Траубе обратил внимание также на образование селитры: он еще не употреблял термин «энзим». Этот термин впервые был введен Вилли Ф. Кюне в Гейдельберге (1878). За это Кюне подвергался критике: «Новое слово энзим принадлежит большому числу новых терминов, которые ввел Кюне, они все являются обозначением объектов, которые еще неизвестны» (Гоппе-Зейлер, 1878). Тем не менее, этот термин не был отклонен, но, напротив, скоро стал широко использоваться.

Первые представления о процессах, протекающих при гниении и брожении, были получены благодаря опытам с природными субстратами: продуктами гниения или почвой, не только богатой минеральными веществами, но и содержащей определенные органические вещества. Уже и 1868 году Бешамп, ученик Пастера, сообщил об образовании метана. Он перемешал простой минеральный раствор калия с сахаром или крахмалом и инкубировал его при полном исключении кислорода. Дальнейшее брожение с образованием метана и углекислоты он связывал с наличием калия. Затем он переносил одну пробу в раствор, содержащий этанол, и также получал метан.