Некоторые шарики собираются в шаровидные скопления или в кучки, похожие на виноградные грозди, а палочки иногда сцепляются в ниточки и цепочки и тогда движутся все вместе, точно в хороводе.
Эти существа — бактерии. Ученые относят их к миру растений. Все они, независимо от своей формы, имеют очень много общего. Каждая палочка и каждый шарик представляют собой пылинку живого вещества — протоплазмы. Сверху она покрыта тончайшей оболочкой, точно пленкой.
Каждая бактерия — только одна клетка. Но устроена она весьма своеобразно. Внутри бактерий нет даже ядра, которое присутствует в клетках всех одноклеточных и многоклеточных организмов. У бактерий ядерное вещество равномерно распределено по всему их телу.
Среди бактерий есть «карлики» и «великаны». Правда, в этом мире мельчайших из мелких понятие «великан» весьма условно и может быть понятно только в сравнении. Так, например, в одной большой капле воды может поместиться более сорока миллионов бактерий «великанов». А бактерий-«карликов» в той же капле легко уместится более миллиарда.
Размножаются бактерии делением. И, если условия благоприятны, потомство бактерий увеличивается почти с неправдоподобной быстротой.
Палочки или шарики делятся на две равные части, половинки растут, потом, в свою очередь, делятся. Деление может происходить каждые двадцать минут. Но если бактерия станет делиться только раз в полчаса, то и тогда через час будет уже четыре бактерии, а через два часа — тридцать две.
Если размножение бактерии продолжится в таком же темпе, то нетрудно подсчитать, что через двенадцать часов одна бактерия даст потомство в 16 777 216 бактерий. Пройдет только двадцать часов, и потомство одной бактерии составит число из двенадцати знаков — 191 667 200 000.
И все же бактерии так малы, что даже такое огромное количество их будет весить всего 80 миллиграммов. Но еще через двадцать часов вес размножившихся бактерий будет равен уже 18 841,6 тонны. Такого количества бактерий достаточно, чтобы загрузить до отказа большой товарный вагон.
Если бы все бактерии размножались с такой быстротой, то они быстро заполнили бы все пресные и соленые водоемы, сплошным слоем покрывали бы материки. На Земле не осталось бы места для других существ. Однако в действительности это не происходит.
Чтобы бактерии могли жить, расти и размножаться, им, как и всем другим существам, нужны пища, влага, тепло. А это имеется не всегда и не везде.
Неблагоприятные условия задерживают развитие бактерий, их пожирают более крупные животные. Гибнут бактерии и в борьбе с другими видами микробов. Однако и тогда, когда наступает засуха или мороз, когда нет пищи, не все бактерии гибнут. Многие очень хорошо приспособились к изменяющимся условиям жизни.
Если ухудшаются условия существования, в теле бактерий образуются один — два небольших светлых шарика. Они растут и в тот момент, когда бактерия разрушается, выпадают из ее тела. Это зародыши бактерий — споры. Шарики покрыты плотной оболочкой и хорошо переносят и засуху и самую сильную стужу. Пищи спорам тоже не надо: жизнь в них едва-едва теплится.
Попадут такие споры в подходящие условия и сразу разбухают. Оболочка лопается, а сама спора вытягивается и превращается в бактерию. И вновь все происходит сначала: бактерия растет, потом начинает делиться и за короткое время дает многочисленное потомство.
На этом заканчивается наше воображаемое путешествие в капле воды. Но еще далеко не закончено исследование страны невидимок. Мы много видели и узнали. Мы наблюдали жизнь простейших растений и животных, населяющих каплю воды, познакомились с мельчайшими существами — бактериями. Вот они, таинственные шарики и палочки. Они по-прежнему носятся перед нами. В одиночку и сцепившись в кучки и длинные цепи, плывут они в причудливом хороводе.
Мы уже знаем кое-что о них, и это пригодится нам в дальнейшем.
И все же мы многого еще не видели. Ведь одних только инфузорий насчитывают в настоящее время до трех тысяч видов. А бактерий еще больше. Многие из них не открыты до сих пор. Ведь бактерии очень малы. Поэтому не только изучать, но и обнаружить их очень трудно. Да и заниматься бактериями ученые начали позже, чем охотой за простейшими.
«Какой интерес могут представлять для исследователя бактерии? — думали ученые. — Эти существа слишком ничтожны! Разве они могут играть какую-либо роль в природе?»
Прошло много лет, прежде чем люди поняли, какое это было жестокое заблуждение.
Летнее жаркое солнце садилось за свекловичными полями, охватившими широким зеленым поясом небольшой французский городок Лилль.
Августовский вечер 1854 года был очень ясный и очень тихий, именно такой, каким ему и надлежит быть в это время года на юге Франции. Он ничем не отличался от таких же вечеров до него и после, но именно в этот вечер было положено начало событиям, ставшим новой вехой на пути исследователей страны невидимок.
Итак, вечером, в предзакатный час, к воротам небольшого домика с палисадником на одной из тихих улиц города подошли с решительным видом несколько мужчин с увесистыми тростями в руках. Громким стуком они подняли обитателей скромного особняка от послеобеденного отдыха.
Жители города Лилля смогли бы рассказать вам, что здесь собрались известные владельцы местных сахарных и винокуренных заводов и что они стремятся проникнуть в жилище молодого ученого-химика, профессора местной педагогической школы Луи Пастера.
Однако не бойтесь за судьбу ученого. К нему пришли не громилы, они не потащат его по наущению святой церкви на жестокую расправу. Горожане собрались здесь с самыми добрыми намерениями.
Ведь с тех пор, как монах Афанасий Кирхер впервые заглянул в мир невидимых существ, прошло без малого двести лет. И в мире за это время многое изменилось. Наука давно вышла за пределы темных монастырских келий. А ученым уже не нужно было скрываться под монашеской рясой.
Произошло это не случайно. Открытие Америки, занятие европейцами богатых островов в южных морях, в Тихом и Атлантическом океанах, освоение новых морских путей в Индию и другие страны — все это способствовало развитию торговли и промышленности. А для того чтобы открывать новые страны, успешно торговать и строить заводы и фабрики, нужна была помощь науки.
Дорогу в беспредельном океане могли указать только солнце и звезды. А для этого необходимы были ученые-астрономы.
Для сбыта товаров нужно было открывать новые страны, и это делали отважные путешественники-географы.
В середине XIX века на заводах и фабриках уже работали паровые машины, по железным дорогам бежали первые локомотивы. А чтобы делать и совершенствовать машины, нужны были не только изобретатели-инженеры, но и ученые-физики.
Сырье для заводов давало сельское хозяйство. Но, для того чтобы получать высокие урожаи зерна и овощей, свеклы и картофеля, льна и конопли, нужно было знать строение растений, их потребности в пище. Это тоже могли сделать только ученые.
Купцы и фабриканты уже хорошо знали цену науке. Занятие наукой в те времена стало почетным делом, а ученые — уважаемыми людьми.
Поэтому заводчики города Лилля пришли к профессору химии Луи Пастеру не для того, чтобы избить его своими палками, а чтобы попросить о помощи.
— Мы хотели бы жить с вами в дружбе, профессор, — сказали владельцы заводов. — Помогите нам повысить содержание сахара в свекле.
— Найдите способ получать больше спирта из зерен и свеклы, — добавили винокуры, — и мы позаботимся о том, чтобы у вас ни в чем не было недостатка.
«Мы хотели бы жить с вами в дружбе, профессор!» — сказали владельцы заводов.
Мы не знаем, что говорил Пастер. Но он согласился. И не только потому, что действительно нуждался в деньгах для оборудования своей лаборатории, но и потому, что сам считал, что наука должна служить решению практических задач.
Сын кожевника Луи Пастер был ученым по призванию. Он стал химиком и в двадцать лет сделал открытие, доставившее ему известность. Но он был также художником и мечтателем. И это не мешало его научной работе, потому что вовсе не плохо, если ученый умеет помечтать. Позже, когда Пастер стал знаменитым ученым, он любил повторять:
«Я имею смелость утверждать, что в мечтах исследователя заключается значительная часть его силы».
Быть может, именно это свойство помогало Пастеру отыскивать за самыми обычными явлениями природы дорогу к великим открытиям. И, быть может, именно поэтому он не отклонил просьбу заводчиков города Лилля.
Но с чего начать? И Пастер отправился на винокуренный завод, владелец которого жаловался, что у него не ладится с брожением свекольной массы.
Не зная еще, что он будет делать, Пастер взял пробу свекольной массы из чанов, которые, по свидетельству владельца завода, давали спирта гораздо меньше, чем полагалось. Взял он пробу и из других «здоровых» чанов. Обе пробы он решил сначала посмотреть под микроскопом. Быть может, это натолкнет на какую-либо мысль.
Пастер изучал раньше кристаллы различных солей. Он не был специалистом в винокурении, но знал, конечно, что из сахара можно получить спирт, а из спирта — уксус, и что делается это при помощи брожения.
С незапамятных времен люди умеют приготовлять виноградное вино. Для этого, ягоды винограда разминают, отжимают из них сок — сусло. Затем сусло оставляют в чанах или бочках. Через некоторое время на поверхности сусла появляются пузырьки, их становится все больше и больше. Сусло, как говорят, начинает бродить. Сахаристые вещества, которые содержатся в виноградном соке, разлагаются на углекислый газ и спирт. Газ выделяется в виде пузырьков в воздух, а спирт накапливается в бродильных чанах. Чем больше сахара в винограде, тем больше может быть получено спирта, тем крепче будет вино.
Готовое вино разливают в бутылки. Если они плотно закупорены, вино может храниться довольно долго. Если же бутылки оставить открытыми и в них будет попадать воздух, то брожение не прекратится. Весь сахар без остатка разложится на углекислоту и спирт. А в дальнейшем и спирт начнет разлагаться, превращаться в уксусную кислоту. Вместо вина в бутылках окажется уксус.
Спирт можно получать также из продуктов, в которых нет сахара, но зато много крахмала. Так, например, при изготовлении пива используют проросшие зерна ячменя. Их сначала прогревают и получают продукт, называемый солодом. Размолотый солод обрабатывают горячей водой. В результате крахмал ячменных зерен превращается в сахар, а брожение разлагает этот сахар на углекислый газ и спирт.