Следопыты в стране анималькулей

Пока ученые спорили о происхождении селитры, корабли продолжали перевозить ее через моря и океаны. Чудесную «соль плодородия» выгружали в различных европейских портах. И доставка селитры обходилась так дорого, что ее часто не окупала прибавка в урожае. Получалось, как в известной русской пословице: «За морем телушка — полушка, да рубль перевоз».

Но разве селитра образуется лишь в заморских странах?

Сергей Николаевич Виноградский вспоминает кое-что другое: в России еще при Петре Первом умели добывать селитру на месте, без далеких экспедиций в страны Востока и Запада.

Возле Астрахани есть село Селитряное. Вот там-то в особых сараях — селитряницах — и изготовляли селитру. В сараи сваливали разные отбросы и навоз, смешанные с рыхлой землей и негашеной известью. Через некоторое время в кучах отбросов накапливалась селитра.

«Не проще ли всего предположить, — говорил себе Виноградский, — что селитра накапливается в результате жизнедеятельности микробов, разлагающих органические остатки?»

Собственно, к этой мысли пришли и другие ученые. Но, чтобы доказать правильность предположения, надо найти микроба, накапливающего селитру, а он остается неуловимым, хотя исследователи гоняются за ним вот уже двенадцать лет.

Было известно и другое: селитра накапливается только там, где в растворах или почве есть аммиак. Это бесцветный газ с резким, неприятным запахом. Вместе с водой он образует известный всем нашатырный спирт. Аммиак выделяется при гниении растительных и животных остатков и содержит много азота.

Ученые не раз повторяли один и тот же опыт. В жидкость с примесью аммиака бросали комочек земли. Когда в растворе размножались микробы, попавшие туда вместе с землей, то аммиак постепенно исчезал, а взамен него появлялась селитра. Тогда попробовали в жидкость с аммиаком бросить комочек земли, прогретой предварительно при температуре выше ста градусов. В этом случае микробы уже не размножались, а селитра не накапливалась. Но стоило к такой прогретой земле добавить хотя бы крошечный комочек свежей, как все шло по-прежнему: микробы бурно размножались, аммиак исчезал, а взамен появлялась селитра.

Можно ли было более убедительно доказать, что именно микробы накапливают селитру? Однако выделить таких микробов в чистом виде не удавалось.

Сергей Николаевич Виноградский десятки раз ставил этот опыт. Но как угадать, какой из целого полчища микробов, населяющих почву, «виновен» в превращении аммиака в селитру?

На поверхности жидкости с аммиаком обычно появляется тонкая пленка — скопление множества микробов. Виноградский отделил едва заметный кусочек пленки, перенес ее в свежую воду и разбавлял ее до тех пор, пока в каждой капле воды осталось не более одного микроба.

Оказалось, что пленку образовали микробы пяти разных видов. Все они хорошо размножались на поверхности питательного студня. Теперь оставалось только испытать каждый микроб в отдельности и таким образом найти тот, который накапливает селитру.

И вот проведено еще пять опытов. И еще столько же повторно. Но ни один из пяти выделенных микробов не накапливал селитры.

Получалось, что один вывод науки прямо противоречил другому. В первом случае было доказано, что именно микробы, живущие в почве, накапливают селитру. А из опыта Виноградского, наоборот, вытекало, что они этого делать не могут.

Нетерпеливый исследователь, пожалуй, отчаялся бы и махнул рукой на эту, казалось бы, неразрешимую загадку. Именно так и сделали многие.

Но не таким был Виноградский.

«Это был, — рассказывал потом его ученик, академик В. Л. Омелянский, — талантливый натуралист. В лабораторной работе он отличался большой ловкостью и находчивостью. Он избегал проторенных путей, где все существенное уже сделано, и предпочитал избирать новые, оригинальные темы для своих исследований…»

Вот почему неудачи первых попыток не только не разочаровали Виноградского, а наоборот, увлекли его трудностью задачи. Он придумывает все новые опыты и наконец обращает внимание на слизистый осадок, который образовался на дне сосуда, где была жидкость с аммиаком. В этом осадке Виноградский находит короткие палочковидные бактерии. На питательном студне, где так быстро размножаются и образуют колонии все другие микробы, эти палочки не проявляют даже признаков жизни. Для них совсем не годится пища, пригодная для других микробов.

Но, как только бактерии из слизистого осадка попадают в среду аммиака, они начинают размножаться и превращают аммиак в селитру. Значит, аммиак поддерживает жизнь этих бактерий. Они питаются аммиаком точно так, как серобактерии — сероводородом.

Загадка была решена, и вновь открытые бактерии получили название «нитрофицирующие», от латинского слова «нитрум» — селитра.

Бактерия-нитрификатор, найденная в почве С. Н. Виноградским; переводит аммиачные соли в соли азотной кислоты.