Исследования Феликса Гоппе-Зейлера

Дальнейшая информация о глобальных превращениях в загрязненных биологических системах, поступала, в частности, из лабораторий Феликса Гоппе-Зейлера (1825-1895), находящихся в Тюбингене и Страсбурге. Гам было установлено, что если внести в канализационные отходы различные сахара или кальциевые соли органических кислот и инкубировать в анаэробных условиях, то происходит интенсивное брожение. Гоппе-Зейлер сделал еще много наблюдений, объяснения которых появились позднее. Количественное определение продуктов ферментации показало, что сбраживание муравьиной кислоты приводит к образованию Н₂ + СО₂, а уксусной - к СН₄ и СО₂

В присутствии гипса вместо водорода или метана образуется сероводород. «Число восстановленных органических веществ при процессах гниения исключительно велико [...]. Образование маннита из молочного или винного сахара, пропионовой кислоты из молочной, янтарной кислоты из винной или яблочной, является результатом [...] восстановления в процессе гниения» (Норре-Seyler, 1876). Продукты гниения и брожения не способствуют некоторое время активности специфических бактерий. В последующем Гоппе-Зейлер работал над проблемой, названной им «О брожении целлюлозы с образованием метана и угольной кислоты» (1886). Он дал таким образом стимул более подробно исследовать бактерии, участвующие в этом процессе, и стоял у истоков исследований «анаэробной пищевой цепи». Результаты изучения каждого вида природных обогащенных культур были не так плохи, как это было принято считать. В частности, стехиометрические отношения между использованным сахаром и образованием спирта и углекислоты были определены прежде, чем дрожжи стали известны как возбудители брожения. Далее в химическом институте в Страсбурге (1878) Альбертом Фитцем было установлено общее уравнение образования пропионовой кислоты на основе изучения природных культур, в которые был внесен коровий навоз. Фитц получил уравнение:

3 Молочная кислота —> 2 Пропионовая кислота +

+ Уксусная кислота + СО₂ + Н₂0.

Установленные на чистых культурах величины существенно не отличались от таковых, определенных Фитцем.

Метанообразующие бактерии

Первые обогащенные культуры метанобразующих бактерий, образующие метан из короткоцепочечных жирных кислот, установил Н. Л. Зёнген (1906) в институте Бейеринка в Дельфте. Он определил субстраты, которые в конечном итоге превращаются в метан, а также в формальдегид и формиат. Он наблюдал также образование метана из Н₂ и СО₂. Кулхааз (1928) в Вагенингене установил, что образование метана с добавлением натурального сахара или листьев капусты идет гораздо быстрее и эффективнее при 60°С, чем при 26°С. В 1931 и 1932 годах Ф. Фишер, Р. Лиске и К. Винцер сообщили, что СО и СО₂ превращаются в метан, если остатки гниения инкубируются в атмосфере светильного газа (СО : Н₂ = 1 : 10). В лаборатории Клюйвера в Дельфте (1936) и затем в Беркли (1940, 1951) Г. А. Баркер описал многие метанобразующие бактерии. Вместе с Сэмом Рубеном и М. Д. Каменом он установил в 1940 году образование метана из СО₂. Образование метана из СО₂ культурой Methanosarcina описали Клюйвер и Шнеллен в 1947 году.