Игорь Крупеников - Костычев

Костычев задумался над полученными результатами: а может быть, причина постигшей его неудачи заключается в том, что он брал для опытов чистые культуры отдельных видов бактерий — ведь в природной почве разные их виды всегда действуют совместно. Ученый ставит новые эксперименты: в колбочки со свежими растительными остатками он вносит «смеси» разных бактерий, но и в этом случае темных продуктов разложения не получалось. Костычев начал отчаиваться: «…я, наконец, потерял всякую надежду получить таким путем перегнойные вещества», — говорил он. Однако спустя некоторое время им была поставлена новая серия опытов — без доступа кислорода, с подкислением разлагающихся веществ. Но исследователь не получил того, что ожидал: «…все опыты над бактериями, стоившие мне очень большого труда и занявшие много времени, — с горечью отмечал он, — дали при всевозможных комбинациях, какие я только мог придумать, отрицательный результат. В культурах с одними бактериями никогда не получалось темного окрашивания субстрата».

И тут на помощь Костычеву пришел случай. Такие случаи всегда могут быть в жизни большого ученого, но повлиять на направление научного исследования они могут только тогда, когда ученый умеет из случайного наблюдения делать необходимые выводы. Вот как сам Костычев рассказывал об этом:

«Из описанных выше культур не все, однако, были удачны: в некоторых случаях вместе с бактериями пола-дали в колбочки грибные споры, из которых потом развивался мицелий{ Мицелий , или грибница , — вегетативное тело грибов, образованное обильно ветвящимися, очень тонкими нитями, или гифами.}. Первая же неудачная культура такого рода сопровождалась замечательно удачным результатом в том отношении, что растительная масса вокруг мицелия окрасилась в темнобурый, почти черный цвет, и результат этот потом правильно повторялся при большинстве опытов…когда грибные споры попадали на разные части субстрата, темное окрашивание начиналось сразу в нескольких центрах, так что в действии грибов сомневаться не было возможности».

Так Костычев установил новый и неожиданный для того времени факт — роль грибов в разложении органических веществ и в образовании темноокрашенного перегноя почвы. Это открытие не отрицало значения бактерий для гумусообразования, но показывало, что не меньшую роль в почве играют и грибы.

Каким образом бактерии и грибы производят разложение органического вещества? Во времена Костычева на этот вопрос не существовало точного ответа; мнения ученых здесь сильно расходились. Обладая удивительной способностью проникать в самую сущность изучаемых явлений, Костычев и в этом вопросе примыкает к правильному воззрению, которое тогда еще только зарождалось, «…одни ученые, — писал он, — признают, что разлагающее действие производится непосредственно протоплазмой низших организмов, другие же полагают, что организм вырабатывает особое вещество — фермент, которое своим действием, сущность которого нам остается пока неизвестной, обусловливает распадение сложных веществ; для некоторых случаев существование таких ферментов строго доказано… существование ферментов весьма вероятно и при процессах гниения растительных остатков». Именно такое представление о ферментах в дальнейшем было глубоко разработано в трудах виднейших советских биохимиков — академиков Сергея Павловича Костычева и Алексея Николаевича Баха, а в вопросах почвоведения — академиком В. Р. Вильямсом. Но впервые эти мысли были высказаны Костычевым.

Поскольку микроорганизмы почвы вырабатывают такие сложные продукты, как ферменты, роль этих организмов нельзя сводить только к участию в разложении отмерших остатков высших растений и животных. Несомненно, бактерии и грибы не только разлагают готовые органические вещества, но и, питаясь простыми продуктами этого разложения, вновь синтезируют в почве новые вещества. Почвенный перегной, или гумус, таким образом, не является только результатом разложения органических веществ, но и содержит в себе продукты грибного и микробного синтеза в почве — вот какой важный взгляд высказывает Костычев.

Он устанавливает, что некоторые микроорганизмы при питании минеральными веществами могут переводить их в форму очень сложных органических соединений. Так обстоит дело, например, с фосфором. В каждой почве содержится не только минеральный, но и органический фосфор. Вот когда было получено точное объяснение тех неудач, которые постигли Грандо при его опытах по растворению фосфора в аммиачных соединениях: фосфор, входящий в состав органических веществ, нерастворим в аммиаке.

Бактерии и грибы потребляют в процессе своей жизнедеятельности не только фосфор, но и азот. В состав их тела всегда входят белки, а для синтеза белков необходим азот. Поэтому микроорганизмы, разлагая белки, в готовом виде попадающие в почву, сами создают новые белки. «При всяком процессе разложения с участием низших организмов, — писал Костычев, — распадение белковых веществ, несомненно, сопровождается синтезом их». Это представление о единстве двух противоположных процессов, происходящих в почве, было для того времени настолько новым, что Костычев считал нужным особенно резко подчеркнуть отличие своих взглядов от господствующего мнения. «Мы должны, — указывал он, — внести некоторые поправки в наши представления о роли низших организмов в почве; обыкновенно мы представляем их себе как деятелей разложения и считаем их образователями питательных веществ для наших культурных и других высших растений. Сообщенные мною факты и соображения показывают, что низшие организмы сами могут потреблять простейшие азотистые соединения для образования из них сложных (белковых) веществ, то-есть в этих случаях они являются конкурентами высших растений и могут представлять существенную помеху для хорошего произрастания растений». Понятно, что это открытие изменяло существующие представления об условиях питания растений и объясняло, почему но многих случаях от внесения удобрений не произошло увеличения урожая: удобрения были поглощены микроорганизмами.

Из всех своих наблюдений Костычев сделал такой важный и новый вывод о перегное почвы: «Перегной представляет собой не мертвую массу, но в каждой точке дышит жизнью в разнообразных ее проявлениях; в нем происходят не только процессы разложения сложных органических соединений, но вместе с тем и процессы образования сложных соединений из простейших». Этот чисто научный, теоретический вывод имел и очень много практических следствий, прежде всего в решении вопросов накопления питательных веществ в почве, поглощения их бактериями и грибами, «омертвления» подвижных форм азота и фосфора.