Вернемся к нашей любопытной артели бактерий.
Она находится в выгодных условиях для борьбы за существование, так как может поселиться в обстановке, где другие микробы жить не могут, являясь в то же время пионером при завоевании живой природой таких уголков, в которые жизнь еще пока не проникла. Такими уголками являются места, лишенные азотистых веществ, необходимых для питания нормального растения; они совершенно пустынны. Мы можем искусственно приготовить питательный раствор без азотистого питательного материала, внести в него нашу сплоченную компанию бактерий и наблюдать за ее поведением. Первое время существования является наиболее тяжелым. Тут все зависит от выносливости неприхотливой свиты. Она должна во что бы то ни стало развиться, хотя бы в скудных размерах, чтобы прикрыть своим дыханием развитие бактерии, усваивающей азот воздуха. Изнемогая от голода, питаясь ничтожными количествами азотистых веществ, случайно попавших в жидкость из воздуха, или остатками этих веществ в самих зародышах, бактерии с упорством, крайне поучительным для нас, цепляются за жизнь со всей энергией, которая так характерна для них. Если они не выдержали, то все погибло: от артели не останется ничего, но если они выдержали первый тяжелый период и достигли некоторого развития, то дальнейшее существование обеспечено. Укрытая от ядовитого действия кислорода, понемногу начинает вырастать бактерия, поглощающая азот из воздуха. Сразу же получается перелом в жизни бактерийной артели. Уже первые миллиграммы связанного из воздуха азота являются для свиты изобилием по сравнению с тем питанием, которым приходилось довольствоваться раньше. Тотчас свита получает резкий толчок к более пышному росту, а это, в свою очередь, немедленно отзывается наросте главной бактерии, черпающей азот из неиссякаемого источника. Фабрика пущена в ход и уже теперь не заглохнет. Вот уже развитие наших колонистов достигло цветущего состояния; вот уже азотистых соединений им некуда девать, потому что часть этих веществ остается у них не использованной, и рядом с ними постепенно поселяются новые жители. Сами они не могли бы завоевать себе эту пустыню, но на подготовленной почве они рады осесть. Наш стаканчик представляет много любопытных и поучительных сравнений с огромным человеческим миром и его перипетиями жизненной борьбы. Вот мы видим серебристые нити грибков, изумруд водорослей, а через некоторое время наш открытый стаканчик переполнен живыми существами и уже в нем идет усиленная борьба за существование; различные организмы оспаривают друг у друга азотистый материал, который готовит только одна могучая бактерия. С презрением она могла бы смотреть на то, как другие микробы ссорятся из-за того, что она вправе считать своими объедками, но положение грозит осложниться и для нее. Чрезмерно разросшиеся соседи начинают усиленно истреблять и безазотистый питательный материал; можно опасаться, что его не хватит на всех. Но здесь спасают положение новые специалисты — водоросли, уже знакомые нам по первой главе. Они не могут почерпать из воздуха азота, но они могут из углекислого газа, находящегося в растворе, и из воды строить загадочным образом на солнечном свету безазотистые органические вещества в огромном количестве. Маленький мирок стакана обеспечен теперь всем и может жить своей жизнью, независимой от внешнего мира в бесконечном ряде поколений. Развитие живых существ в нем ограничивается единственно только их собственной борьбой за существование.
Наш стаканчик с раствором, наполнившимся живыми существами, представляет собой прообраз того, как населялась вся наша планета — земля. Ученые полагают, что первое время после ее охлаждения на ней не могло быть никаких азотистых веществ, так как все они разлагаются и сгорают при высокой температуре. Весь азот находился в виде газа в воздухе. Первые пионеры жизни должны были уметь использовать этот в высшей степени тяжело поддающийся химической обработке материал, и они сумели сделать это в таких размерах, что азотистых веществ хватало не только для них самих, но и для всех остальных существ, населяющих нашу землю. Вероятно, благодаря работе поныне еще действующих азотоусвояющих микроорганизмов, количество азотистых соединений продолжает возрастать. Наблюдая буйный рост густого тропического леса или бесчисленные стада скота в степях Азии и размышляя о том, что все эти массы крупных организмов кормятся объедками микробов, ловящих азот из воздуха, приходишь к заключению, что таких микробов должно быть не мало. Действительно, все новых и новых ценных работников в этом направлении открывает нам современная наука. В морях и в почве широко распространена окрашенная в оранжевый цвет, крупная бактерия, также поглощающая из воздуха большие количества азота. Но этот микроб, в отличие от уже описанного выше, не боится кислорода воздуха и не нуждается ни в какой свите.
Мелкие грибки и сине-зеленые водоросли, близкие к бактериям, по новейшим данным, также нередко усваивают азот из воздуха. Казалось бы, что может быть бесполезнее для человека, чем некультурная bacter chroococcum. Фон препарата залит жидкой тушью листьями деревьев. А на самом-то деле все эти огромные поверхности разлагающейся листвы всасывают в себя непрерывно азот из воздуха. Конечно, это делают не сами умершие листья, а поселившиеся на них грибки. Скромно и незаметно совершают они самое великое для человека дело — увеличивают азотистые запасы на земле и за эту крайне тяжелую, благодетельную работу даже не требуют себе хорошего питания. Они разлагают трудно доступную для более прихотливых микробов клетчатку и, значит, не только никого не притесняют, отнимая пищу, но, наоборот, самым своим питанием совершают новое благое дело, вводя в общий круговорот залежавшиеся массы трудно растворимой клетчатки. Так и деятели науки в стороне от мирского шума открывают для поприща техники и промышленности целые новые области, не требуя себе за то никакой награды, а ослепленная своим блеском и успехом заводская промышленность часто искренно воображает, что она именно и благодетельствует людей. На самом деле всю свою силу она черпает в готовом виде из науки и без науки должна была бы лопнуть, как мыльный пузырь.
Некоторые мелкие сине-зеленые водоросли, питающиеся азотом воздуха, в то же время черпают из воздуха и все свое безатотистое питание. Вот в полном смысле слова существа, питающиеся одним только воздухом. Они не могут голодать ни при каких условиях, даже поселившись на голых скалах; только бы в их распоряжении было небольшое количество влаги. Когда произошло неслыханное извержение вулкана Кракатау в Малайском архипелаге, то из недр океана поднялся новый остров, состоявший из застывшей лавы. На нем, конечно, не могло быть никаких питательных материалов для растений, а тем более для животных. Голландский ученый Трейб, заинтересовавшись новым островом, посетил его вскоре после катастрофы и был поражен, найдя во всех углублениях лавы, наполненных дождевой водой, чистую культуру одной сине зеленой водоросли. Только она, получающая всю пищу из воздуха, могла на первых порах поселиться на новоявленной суше и подготовить почву для последующих колонистов. Насколько успешно пошла колонизация, видно из того, как быстро под лучами тропического солнца разрослось невероятное количество высших растений: при посещении острова через несколько лет другой ученый нашел на нем настоящий тропический лес, перевитый лианами (вьющимися растениями).
Как ни грандиозны результаты векового поглощения азота из воздуха, ближайшее рассмотрение этого процесса обнаруживает нам, что микроорганизмы совершают его при большом напряжении жизненной энергии, с огромной тратой жизненного топлива, то есть безазотистой пищи. Химические анализы показывают, что для усвоения ничтожных количеств азота, едва поддающихся учету, тратится громадная масса сахара или других, подобных веществ. На первый взгляд кажется даже сомнительным, окупается ли затрата такими результатами, и только массовая оценка совокупной деятельности упорных работников выставляет на вид громадную ценность их труда. Нас не должно удивлять, что даже всемогущим микроорганизмам работа эта трудна, потому что мы хорошо знаем, сколько энергии надо затратить для того, чтобы заставить пассивный азот вступить в соединение с другими простейшими веществами. Таково природное свойство азота, а законы природы не терпят исключений даже для бактерий. С другой стороны мы знаем, что чем больше положено труда в какую-нибудь работу, тем дороже расценивается полученный продукт. Но мы видим, как расточительно обходится человек с плодами тяжелого векового труда усвоящих азот микробов, разрушая его путем приготовления и истребления взрывчатых веществ в тех количествах, какие пожирает современная война.
Мы разобрали только несколько единичных примеров работы микробов в деле усвоения азота и пока этим ограничимся. В дальнейшем мы еще вернемся к этому вопросу в связи с некоторыми задачами практического земледелия, тесно связанными с микробиологией.
Из всего рассказанного в этой главе явствует, как расширилось наше понимание мироздания, благодаря знакомству с бесконечно малыми существами. Обнаружилось, что только благодаря им могла начаться на земле жизнь всех остальных организмов, потому что они подготовили питание, необходимое для растений и животных. Этого мало, только благодаря им поддерживается жизнь на земле, потому что они завершают круговорот различных важных для организмов веществ и, следовательно, играют самую выдающуюся общемировую роль. Физиономия нашей планеты имеет свой вид благодаря микробам, моря имеют свой нормальный состав растворенных солей также благодаря им. Животные и человек зависят от них в своей нормальной жизни, потому что они населяют и поверхность и внутренность нашего тела, близко касаются перевариваемой нами пищи, наполняют вдыхаемый нами воздух. Могущество и чистота их работы поразительна; они могут быть незаменимыми техниками в некоторых наших производствах и даже в чисто научной химической практике они в некоторых случаях являются помощниками ученого, так как только посредством их работы можно получить в чистом виде некоторые трудно доступные для химика вещества. Этих фактов мы, однако, разбирать не будем: они интересны лишь для специалиста.
Ясно, что если кто-нибудь может оспаривать у человека первенство в природе, то только бактерии, благодаря своей усовершенствованной специализации и колоссальному размаху своей химической деятельности. Беда, если они из союзников превращаются во врагов, а это случается, к сожалению, слишком часто. Сильнее этих врагов у нас нет и быть не может, однако борьба с ними теперь уже не безнадежна. Но не будем забегать вперед, читатель. Попробуйте, сопоставив все изложенное в предшествующих главах, задать себе такой вопрос. Если бы значение науки о мельчайших существах, микробиологии, пока ограничилось теми приобретениями, которые только что описаны, если бы мы творцам нашей науки Левенгуку, Пастеру и целому ряду их товарищей по оружию были обязаны тем истинным пониманием природы, которое теперь имеем (ведь у нас точно повязка снята с глаз, а раньше мы ходили словно слепые), то можно ли было бы сказать, что наша наука много дала людям и с избытком окупила сделанные на нее затраты энергии, мысли и материальных средств. Всякий истинно-культурный человек должен ответить: «да». Не единым хлебом жив человек; познание окружающего мира и самого себя есть цель его жизни. Ведь не для того мы имеем Разум, чтобы только удобнее и вкуснее пить, есть, передвигаться, защищаться от холода и других неудобств, а в конце концов умереть и сгнить.
Но наука, конечно, должна служить на благо человечеству; да она и не может иначе действовать; это неизбежно выходит само собой. Все те сведения, которые мы получили о микробах, их жизни и деятельности, служат нам опорным пунктом для наступления на них, которое преследует две цели. Первая заключается в том, чтобы сделать микробов, по своей природе могущих быть нам полезными, из случайных помощников покорными нашей воле слугами, вторая имеет в виду защиту человека от опасных и вредных для него микробов. Многие бактерии, а также некоторые грибки не довольствуются разрушением трупов и остатков тела растений и животных; они переносят свою химическую деятельность на живые организмы, нападают на них, убивают их и разлагают. Это своего рода брожения в применении к живому материалу. Здесь мы можем усмотреть такую же изысканность приемов разложения вещества и такую же строгую специализацию, которая поражает нас в брожениях. Каждый микроорганизм разрушает тело животного и растения по-своему, вызывая только ему одному подчиненную болезнь аттакуемого живого существа. Как сахар под влиянием дрожжей превращается в спирт и углекислый газ, а под влиянием молочнокислой бактерии в молочную кислоту, так и живой человек под влиянием одной бактерии заболевает дифтеритом, под влиянием другой — тифом и т. д.
Сродство между брожениями и заразными болезнями уже давно смутно чувствовалось сильными умами. Выдающийся врач 16 века Парацельс говорил, что тот человек, который раскроет природу брожений, в то же время найдет путь для борьбы с заразными болезнями. То же самое утверждал знаменитый английский физик Бойль. Гениальный Пастер, разъяснивший нам тайны брожений, действительно, не остановился на этом и немедленно перешел к расследованию природы заразных недугов. В результате своих работ он провозгласил лозунг, ставший для нас привычным, но в то время бывший совершенно новым и революционным для медицины: «Борьба с болезнью сводится к борьбе с микробами, вызывающими эту болезнь». Результаты такого направления научной работы так грандиозны, что поддаются описанию лишь в самых общих чертах. Как надо вести борьбу с микробами, показал на первых примерах сам Пастер своими бессмертными опытами.