Еще Левенгук был поражен количеством микроорганизмов, найденных им в дождевой воде, простоявшей несколько дней в тепле.
А когда он исследовал слизь с зубов и десен, то пришел к убеждению, что в его рту «мельчайших живых существ больше, чем жителей во всей Голландии». Уже наши первые сведения о микробах указывают, следовательно, на их необычайную распространенность, а результаты точных определений новейшего времени подтвердили эти данные. В природе микроорганизмы имеются повсюду: в воздухе, в воде, в почве, на поверхности и внутри тела животных и человека.
Первые исследования над количеством микроорганизмов в воздухе производил Пастер. Он показал, что число мельчайших созданий в воздухе далеко не так велико, как в воде и в почве. Это происходит по той причине, что в воздухе микробы долго жить не могут, потому что постоянно подвергаются двум чрезвычайно вредным воздействиям: свету и высушиванию. Замечательно действие света на простейшие растения: он полезен для зеленых водорослей, но крайне вреден для бесцветных бактерий.
Пастер производил свои опыты так. Знакомые нам круглые колбы с горлышком наполнялись на одну треть каким-нибудь раствором, весьма пригодным для развития многих микроорганизмов, и затем подвергались кипячению. Водяной пар вытеснял из колбы весь воздух и в то время, как пар вырывался из конца горлышка, последнее запаивалось на огне. После охлаждения пар сгущался, но воздух уже не мог занять его место; в колбах над жидкостью получалось пустое, безвоздушное пространство. Если теперь обломить кончик запаянного горла, воздух с силой устремится внутрь, увлекая с собой все взвешенные в нем частицы, в том числе микроорганизмы и их зародыши. После этого горло колбы снова запаивается и колба ставится в теплое место. Попавшие в жидкость микроорганизмы размножаются, и по числу зараженных колб можно судить о степени населенности воздуха микробами. Конечно, при взятии таких проб воздуха необходимо соблюсти различные предосторожности. Прежде чем отломить запаянный кончик горла, надо провести его через пламя горелки, чтобы сжечь тех организмов, которые, быть может, находятся на стекле. Обламывать горло надо, конечно, не пальцами, которые всегда кишат микробами, даже тотчас после мытья с мылом; для этой цели применяется длинный пинцет, который также сперва проводится через пламя. Как колбу, так и горелку надо держать перед собой возможно выше с подветренной стороны, отверстием по ветру. Вот некоторые из современных бактериологических приемов, открытых еще Пастером.
Уже наперед можно было предполагать, что чем неподвижнее воздух, тем менее в нем взвешенных частиц, потому что при полном отсутствии ветра даже самые легкие пылинки с течением времени должны постепенно осесть. В парижской обсерватории имеется подвал с совершенно неподвижным воздухом, так как температура в этом подвале не меняется во все времена года и, стало быть, никаких воздушных токов возникнуть не может. 14 августа 1860 года Пастер открыл 10 своих колб в подвале и 11 во дворе обсерватории, при легком ветре. Во всех колбах, открытых во дворе, оказались микроорганизмы, но из десяти колб, открытых в подвале, жизнь развилась только в одной. А между тем, в каждую колбу вошло от 200 до 300 кубических сантиметров воздуха. Воздух мало населенных местностей, конечно, должен быть чище воздуха городов; на горах воздух должен быть чище, чем в долинах, а на таких высотах, где вообще нет жизни, в области вечных льдов и снегов, чистота воздуха должна быть наибольшей. Это естественное предположение также подтвердилось. 5 ноября 1860 года Пастер представил Парижской Академии Наук целую серию колб с пробами воздуха из разных местностей. 20 колб были вскрыты на лугах у подножия хребта Юры, из них 8 дали начало развитию жизни, но остальные 12 остались стерильными, т. е. не заключали в себе ничего живого. Из 20 других колб, вскрытых на вершине Юры, жизнь развилась только в пяти. Еще 20 колб были вскрыты на большой высоте (2000 метров над уровнем моря), на одном из ледников Монблана, высочайшей снеговой вершине Западной Европы, при сильном ветре. Несмотря на это, только в одной колбе развились живые существа. Любопытно, что из 13 колб, вскрытых в гостинице Монтавер, у самого ледника, 10 дали начало развитию микробов, несомненно занесенных на такую высоту людьми и вьючными животными.
Эти опыты положили начало новой науке — гигиене, которая в настоящее время достигла большого развития и принесла огромные блага человечеству. Ведь среди носящихся в воздухе микробов есть и опасные возбудители разных болезней, наши заклятые враги, а потому очень важно знать, сколько микробов имеется в воздухе при тех или иных условиях. Исследования воздуха производятся теперь различными весьма усовершенствованными приемами, так что мы прямо можем сосчитать, сколько находится микробов в каждом литре воздуха. Опишем только один из подобных способов, чтобы дать читателю представление о приемах научной техники, которые позволяют точно сосчитать невидимое. Стеклянный прибор состоит из сосуда с утонченным кончиком, закрытого пришлифованной пробкой С, которая продолжается внутри сосуда в виде длинной трубки В. Нижний узкий кончик сосуда наполняют питательной желатиной, которая при температуре выше 25° жидка, а ниже 25° застывает в студень. Чтобы желатина не пенилась при пропускании через нее воздуха, к ней прибавляют несколько капель масла. Обе трубочки ей D затыкают ватой и затем, снаряженный таким образом прибор, стерилизуют, т. е. выдерживают определенное время при такой температуре, которая должна убить в нем все живое. Теперь сосуд готов к употреблению.
Трубку D соединяют с аппаратом для просасывания воздуха, осторожным нагреванием нижнего кончика прибора расплавляют желатину, снимают верхний наконечник с ватой и пропускают сквозь раствор желатины определенное количество воздуха, измерить которое очень легко различными способами. После этого снова насаживают наконечник с ватой и теперь уже никакие микробы внутрь проникнуть больше не могут, а в желатине остались те организмы, которые содержались в пропущенном сквозь прибор воздухе. Весь прибор повертывают горизонтально и вращают так, что желатина равномерно растеклась по внутренним стенками застыла на них. После этого прибор оставляют в теплом месте и ждут развития микробов. Каждый организм развивается в том месте, где он застыл в желатине. Размножаясь, он дает целое, видимое простым глазом пятно, часто оригинальной формы и окраски, так называемую колонию, состоящую из массы микроорганизмов, совершенно однородных, так как все они произошли от одного экземпляра. Сосчитав все развившиеся колонии, мы тем самым сосчитали число микробов, заключавшихся в пропущенном через прибор воздухе. Каждая колония произошла от одного микроба, потому что все организмы были разболтаны в жидком желатине совершенно равномерно, а затем, после охлаждения желатины, микробы лишились способности передвижения и застыли кто где был. Если какая-нибудь колония особенно заинтересовала нас своим видом, мы можем выделить из нее чистую культуру. Приготовим колбу с питательным материалом и простерилизуем ее. Затем прокалим на огне платиновую проволоку и, убив на ней таким способом всех случайно оказавшихся живых существ, снимем на одну секунду стеклянную пробку с прибора, прикоснемся кончиком платиновой проволоки к заинтересовавшей нас колонии и коснемся той же проволокой нашего стерильного питательного раствора, раскрыв на одну секунду колбу, в которой он заключается. У нас разовьется, почти наверное, культура только одного организма, так называемая чистая культура, так как других колоний мы не задели. О получении чистых культур наверняка еще будет речь впереди. Теперь, надеюсь, читатель поверит мне, когда я буду сообщать, сколько микробов находится в одном литре воздуха из различных мест, а, пожалуй, не зная, как получены подобные цифры, иной подумал бы, что его морочат. Как можно было сосчитать невидимых существ, свободно носящихся в воздухе? может показаться на первый взгляд. Но как ни могущественны микробы, могуч и хитер также человеческий разум. Точно мановением волшебного жезла мы превращаем в заколдованное неподвижное царство проворные мелкие организмы и заставляем каждого расти, не двигаясь с места и не касаясь своих соседей. Если бы мы ловили микробов в жидкость, у нас получился бы хаотический настой, заключающий в себе разнообразные формы. При размножении организмов невозможно было бы определить, какой экземпляр от какого произошел, и даже самого приблизительного подсчета первоначального количества, бывшего в воздухе, сделать мы не могли бы.