Полемика Джона Нидхема и Лаццаро Спалланцани

Первые возражения эта теория вызвала у крупного итальянского исследователя Лаццаро Спалланцани. Он опубликовал свои работы в двух журналах в 1765 и 1766 годах. Спалланцани описал мелкие живые существа, которые он обнаружил в настоях, и не мог поверить, что они спонтанно возникли из растительного и животного волокна, которое находилось в органическом веществе настоев. Множеством экспериментов он показал, что прогревание препятствует появлению живых существ в настое. Из его наблюдений следовало, что живые существа попадают в опытные сосуды с воздухом и что эти существа ошибочно используются для объяснения спонтанного зарождения. В то время как Нидхем закрывал опытные сосуды корковыми пробками, Спалланцани использовал герметические пробки и сохранял опытные колбы в стеклянных сосудах, которые он прогревал и держал закрытыми. Он показал, что настой зарастал тогда, когда в сосуде была трещина и воздух мог поступить извне. С помощью мастерски проведенных экспериментов Спалланцани закрыл дискуссию о спонтанном зарождении мельчайших существ.

Однако Нидхем все еще пытался возражать Спалланцани. Он утверждал, что существа нуждаются в воздухе, а в результате прогревания воздух теряет свою «жизненную силу». Чтобы устранить возражения Нидхема, Спалланцани снова возвратился к этой теме и опубликовал в 1776 году свои труды. В них сообщалось о большом числе новых экспериментов, которые доказывали, что живые существа, развивающиеся в настоях, попадают туда из воздуха. Спалланцани должен был добавить, что в некоторых случаях прогревание может быть недостаточным, чтобы препятствовать росту живых существ. Он обнаружил, что есть два класса инфузорий: одни погибают в течение полминуты кипячения, а другие выдерживают по крайней мере получасовое кипячение. Причем последние представляют собой очень мелкие формы. К сожалению, он не записал, а только высказал мысль о том, что есть микроорганизмы, которые устойчивы к нагреванию.

Масштабные исследования Спалланцани значительно обогатили искусство эксперимента и приблизили разрешение вопроса о спонтанном зарождении, в том числе и в отношении микроорганизмов. Окончательное решение вопроса стало возможным после открытий Ф. Коном и Р. Кохом устойчивых к нагреванию спор бактерий. Таким образом, вопрос о возникновении жизни еще долгое время служил импульсом исследований бактерий и других микроорганизмов. После Спалланцани вопрос о самозарождении жизни объединился с вопросом о брожении и гниении и обсуждался вместе с этими новыми проблемами.

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.