Вскоре, ученый заметил: бобовые не реагируют на селитру. Случалось, при хорошей дозе азотных удобрений урожай растения просто гибли, а бывало и наоборот. Гельригель перебирает все возможные комбинации. Тщетно. Ни одно объяснение не подходило. И тут … «Эврика»! МИКРОБЫ!
Трофеи Бертло. Ловушка для азота. Провинциалы из Гренобля. Неловкость Мюнца. Испорченный эксперимент. Жаром и хлороформом. «Диковинный зверь». Творец чилийской селитры.
О них знали давно. Еще в 17 веке старый ворчун Левенгук наблюдал через увеличительные стекла, как живут и размножаются в дождевой воде забавные, микроскопические существа. Но никто до Пастера, то есть до середины 19 столетия, не принимал «малюток» всерьез.
Никому и в голову не приходило, что микробы могут убить человека, превратить молоко в простоквашу, а виноградный сок в вино. Когда же об этом стало известно, на них развернулась настоящая охота. Медики искали их в больницах, частных домах, воде, воздухе, в желудках животных.
Французский же химик Пьер Эжен Бертло нашел бактерии в почве. В его открытии не было ничего удивительного, если бы не способности, которыми обладали организмы. А они умели извлекать азот из воздуха. Поселив их в чистом кварцевом песке, Бертло обнаружил: в бесплодном грунте появились соли азота.
«Очевидно, коллега открыл те самые микробы, что помогают гороху и другим бобовым заимствовать этот элемент из атмосферы», - решил Гельригель. Предположение нуждалось в проверке. И немецкий агрохимик ставит новые опыты. Уже в который раз горшки наполняются песком и «заражаются» землей с гороховых грядок.
В почву высевают семена пшеницы, овса, гороха. Прошел месяц, другой. Догадка подтверждена. Пшеница и овес уродились худосочными, а горох чувствовал себя прекрасно. Выходило, бобовые обладают каким-то особым механизмом, усиливающим действие микробов во много раз. А у пшеницы и других злаков ничего подобного нет.
И тут на глаза ученому попадается журнал «Берлинский ботанический вестник». Перелистывая страницы, Гельригель неожиданно находит сообщение русского исследователя Михаила Семеновича Воронина о… горохе. «На корнях бобовых растений есть желвачки, - писал ботаник. – Они содержат в себе великое множество микробов». И все…
Воронин даже не попытался объяснить: зачем эти наросты, растениям. Почему в них скапливается такое множество микроорганизмов?
Выводы за него пришлось делать прусскому агрохимику. Оказалось в желвачках скрыта вся сила бобовых культур. Они – ловушки, в которые попадает азот воздуха. Но, что происходит дальше, выяснить ему так и не удалось.
Со времен Лавуазье многие понимали: селитра – главная азотистая пища растений. Буссенго раскрыл ее состав. Показал: она рождается при окислении органических веществ и аммиака. Тут-то цепочка и обрывалась. Дальше… неведомое. По другую сторону, которого призрачно маячили исследования Гельригеля, утверждавшего: азот воздуха захватывается бактериями. Долгое время никому не удавалось перекинуть мостик между их открытиями. Создать теорию круговорота азота в природе.
Попадались ученые, полагавшие, будто дело вовсе не в микробах, а в простых химических превращениях. Мол, аммиак, попадая в почву вместе с дождями и удобрениями, соединяется с кислородом и разлагается на простые соли. И приводили в подтверждение своей догадки пример «селитряного инея», часто появлявшегося на стенках погребов и конюшен. Хотя Пастер и пытался убедить всех: медленное окисление не обходится без микроорганизмов.
Увы, логика порой не способна противостоять слепой вере. А потому уверения великого микробиолога не принимались в серьез. Лишь пятнадцать лет спустя, случайность помогла признать могущество царства невидимок.
В 1878 году из Гренобля в Париж по приглашению члена Парижской академии Пьера Дегерена прибыли два никому неизвестных химика Шлезинг и Мюнц.
«Не возьметесь ли, господа, - обратился он к ним, - избавить наш город от зловоний? Найдите, хотя бы способ очистки сточных вод».
Оба ученых неплохо разбирались в геологии. И потому решили: самый надежный фильтр для стоков – земля. Ведь влага родников всегда чиста и свежа. Они заказали несколько двухметровых труб. И когда те доставили в лабораторию, заполнили их почвой с полуострова Женвилье, где располагались столичные поля орошения.
Почему двухметровых, и зачем такая грязная начинка? Во-первых, экспериментаторы не без основания считали: на такой глубине в природе вскрываются незамутненные водные жилы. Во-вторых, - для очистки они выбрали землю, «привычную» к клоачным стокам, где, по их расчетам, должны содержаться все ингредиенты для очистки воды.
Расчеты оказались верны. Темная и густая жидкость медленно просачивалась сквозь почвенную толщу. Все твердые частицы осаждались в ней. А из труб вытекала прозрачная влага без цвета и запаха, что нельзя было сказать о той, что заливали сверху.
Цель достигнута, но ученые не успокоились. «Хорошо ли система справляется с очисткой?» - задумались Шлезинг и Мюнц. Химические анализы стоков показали: в них полно аммиачных солей – результат брожения останков растений и животных. В отфильтрованной же воде они исчезли, зато появлялась азотная кислота! Нетрудно сообразить, пока влага просачивалась сквозь землю, аммиак окислялся. Его слагающие, азот и водород, присоединив кислород, создавали два самостоятельных вещества кислоту и чистую воду.
Ничего нового. И возможно, на этом все опыты и закончились бы. Но в один из дней Мюнц проявил неловкость. Опрокинул на кучу испытуемой земли склянку с хлороформом. По лаборатории стал разливаться дурманящий, сладковатый запах. Пришлось открыть окна и спасться бегством. Ведь действие этого препарата мало чем отличается от боевых отравляющих газов.
Вернулся он лишь на второй день. И первое, что увидел – совершенно растерянного Шлезинга. Его коллега недоумевал. Уже который раз он пропускал очередную порцию нечистот сквозь почвенный фильтр, но они и не думали избавляться от аммиака. Не требовалось даже химических анализов, чтобы понять: их система перестала работать! Стакан наполнялся слегка посветлевшей влагой с прежним, отвратительным запахом.
Тут-то Мюнца и осенило. Хлороформ усыпляет крупных животных и людей. Микроорганизмы же он просто убивает. Значит, влагу от аммиака очищали микробы. Они же и превращали его в азотную кислоту.
Но, может быть, хлороформ не усыпил бактерии? А произвел какую-нибудь реакцию в почве? Так или иначе, ученые решаю проверить свое открытие, избавившись от микробов другим способом. Они прокаливают почву до ста двадцати градусов. И опять их фильтр перестает работать. Безжизненная земля практически не очищает стоки. Но стоит смешать ее с сырой почвой, и, некоторое время спустя, она обретает былую способность.
Все так. Только ни один микробиолог никогда не поверит в существование того или иного микроорганизма, пока не разглядит его под микроскопом. Шлезингу и Мюнцу такое оказалось не по силам. Да, и не им одним. Многие ученые с мировым именем признали нитрозный микроб … неуловимым. Провал, следовал за провалом.
Но, пожалуй, больше всего натерпелся от него русский микробиолог Сергей Николаевич Виноградарский. Пришлось поставить сотни опытов. Испытать столько же неудач. И лишь годы спустя, наконец, обхитрить существо, долго дурачившее Бертло, приводившее в отчаяние Буссенго, не клюнувшее на изысканные приманки самого Пастера. Как и предполагал Виноградский, «жирные бульоны», полные органических остатков, не возбуждают аппетит нитромонады (так он назвал свой трофей). А вот соли калия и магния, да еще аммиак способны привлечь ее внимание.
Наконец-то, удалось получить раствор, в котором, похоже, находился «диковинный зверь». «Оставалось, - писал он в своем дневнике, - выманить его из логова. Десятки раз приступал я к анализам растворов, но нитромонада как будто насмехалась надо мною. Два раза на минуту или две в растворах появлялось легкое помутнение, что свидетельствовало о ее присутствии. Но стоило добавить еще одну дозу соли аммиака, и «легкое облачко» тут же таяло на глазах».
Виноградарский решил более не испытывать судьбу. И, против всех правил, стал наносить на предметное стекло микроскопа едва помутневший раствор. Тут же выяснилось. В минеральном «бульоне» появились бесчисленные орды овальных, похожих на веретено существ.
«Они резвились с четверть часа, пока муть затягивала, словно туманной пеленой, жидкость в стакане, - вспоминал ученый. – Но их подвижность скоро пошла на убыль. Микроскопические существа утихомирились и стали опускаться на дно, где лежал слой углекислой магнезии».
