Наука и жизньНаука

Открытие, получившее признание через век

Вспоминая Владимира Степановича Буткевича, который первым задался проблемой соотношения культивируемых и некультивируемых бактерий в природном объекте

Академик Алексей Богданов

Чтобы что-то узнать, нужно уже что-то знать.
Станислав Лем

Считается, что в биосфере Земли обитает от пятисот тысяч до одного миллиона видов микроорганизмов, чьё разнообразие сложилось за 3,5 миллиарда лет биологической эволюции. Однако микробиологам до самого последнего времени удалось полностью охарактеризовать где-то около 5000 из них. Для сравнения заметим, что коллегами микробиологов — зоологами и ботаниками — описано подавляющее большинство земных видов растений и животных. Причина «отставания» кроется совсем не в том, что микробиология гораздо моложе других разделов классической биологии. Чтобы описать и охарактеризовать бактерии, их прежде всего нужно вырастить (культивировать) в искусственной среде, лучше всего на чашках Петри в виде индивидуальных колоний. За этим следует описание морфологии и особенностей метаболизма нового вида. И, наконец, этому виду даётся имя.

До последнего времени в лабораторных условиях удавалось вырастить в виде отдельных колоний только от нескольких долей процента до нескольких процентов (в среднем около 1%) видов бактерий из природных источников, в зависимости от того, в какой природной среде они обитали. Эти цифры получают, сравнивая число бактерий, образующих индивидуальные клоны в лаборатории, с общим числом живых бактерий в том или ином природном объекте. Последнее определяют прямым подсчётом бактериальных клеток под микроскопом. Важно подчеркнуть, что в популяции некультивируемых бактерий, наряду с ещё неизвестными науке видами (их, как правило, большинство) находят и хорошо известные, поскольку многие бактерии в определённых (обычно стрессовых) условиях переходят из культивируемых форм в некультивируемые.

То, что далеко не все бактерии, обитающие в природной среде, удаётся вырастить в лабораторных условиях, было известно микробиологам ещё в конце ХIX века. Однако только сравнительно недавно американский учёный Ким Льюис из Северо-Восточного университета в Бостоне задался вопросом, кто и когда впервые строго оценил соотношение культивируемых и некультивируемых бактерий в природном объекте. Его поиск привёл к работе 1932 года, опубликованной нашим соотечественником Владимиром Степановичем Буткевичем: «Методика бактериологического исследования и некоторые данные по распространению бактерий в воде и грунтах Баренцева моря»¹. В этой исторической находке, о которой К. Льюис рассказал на одной из научных конференций в МГУ им. М. В. Ломоносова, есть много необычного. Достаточно сказать, что в научных биографиях В. С. Буткевича (1872—1942), крупного российского учёного, члена-корреспондента АН СССР, автора многих пионерских работ и открытий в области биохимии и физиологии микроорганизмов и растений, это научное достижение никогда не упоминалось. Кроме того, признание приоритета российского учёного на Западе через многие десятки лет — явление в современной истории науки почти исключительное.

Владимир Степанович Буткевич родился в имении отца в Тульской губернии. Окончив Тульскую классическую гимназию в 1889 году, он твёрдо решил посвятить себя сельскохозяйственным (или, как тогда говорили, агрономическим) наукам. Однако, чтобы глубоко изучить математику, физику и, в особенности, химию, он вначале поступил в Императорский Московский университет (ныне — Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова) на физико-математический факультет и только после его окончания в 1894 году — в Московский сельскохозяйственный институт (впоследствии Московская сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева). В университете и в институте учителями Буткевича были корифеи российской науки — физики А. Г. Столетов, Н. А. Умов и П. Н. Лебедев, химики В. В. Марковников, И. А. Каблуков и Н. Я. Демьянов, биологи К. А. Тимирязев, Д. Н. Прянишников, П. С. Коссович. Под руководством последнего он работает некоторое время после окончания института (1897 год). Затем (в 1898—1901 годах) — почти обязательная для того времени стажировка за границей, сначала в Цюрихе у одного из основоположников биологической химии Э. Шульце, а потом в Лейпциге у выдающегося немецкого биохимика и физиолога растений В. Пфеффера.

Блестящие способности Буткевича и его первые работы по протеолитическим ферментам растений были замечены, и Московский сельскохозяйственный институт приглашает его для подготовки к профессорскому званию. В эти годы формируются основные направления его многолетних исследований, связанных с изучением превращений азотистых веществ в высших растениях. В эти же годы складывается отточенный стиль работы Буткевича-экспериментатора, характерной особенностью которого было редкое для того времени глубокое проникновение в химизм биологических процессов. В 1902 году он становится приват-доцентом Императорского Московского университета, в 1905 году там же защищает магистерскую диссертацию. В 1904 году выходит в свет его первая монография «Регрессивный метаморфоз белковых веществ в высших растениях и участие в нём протеолитических ферментов», ставшая событием в научной жизни Москвы.

Всё это позволяет В. С. Буткевичу занять место профессора и возглавить кафедру физиологии растений и микробиологии в одном из престижнейших научных и учебных учреждений России — Ново-Александрийском институте сельского хозяйства и лесоводства (1905 год), расположенном недалеко от Варшавы. С этим институтом связаны имена классиков отечественной науки — основоположника научного почвоведения В. В. Докучаева, химиков Е. Е. Вагнера и А. Е. Арбузова. В Новой Александрии (ныне город Пулавы, Польша) В. С. Буткевич начинает свои, вошедшие в учебники, работы по биохимии низших грибов. Он много преподаёт, создаёт новые лекционные и лабораторные курсы. Он серьёзно увлекается практической агрохимией и изобретает простой и быстрый способ определения качества входящих в широкое употребление химических азотистых удобрений по их воздействию на рост культуры плесневых грибков. Первая мировая война, революция, а затем гражданская война прерывают один из самых плодотворных периодов жизни В. С. Буткевича. Уже осенью 1914 года Ново-Александрийский институт эвакуируют в Харьков. И лишь в 1921 году Владимиру Степановичу удаётся вернуться в Москву, теперь уже навсегда, и завершить работу, начатую в Новой Александрии.

В Москве Буткевич организует микробиологические лаборатории в нескольких научных институтах, но основным местом его работы стала кафедра микробиологии и физиологии растений в его Alma Mater — Тимирязевской академии. Этой кафедрой он заведовал с 1928 года до свой смерти в 1942 году. Здесь были выполнены его классические работы по механизму превращений органических кислот в клетках растений и низших грибов, по механизму дыхания растений, здесь были начаты широко известные работы по биологической фиксации атмосферного азота, продолженные после его смерти его ближайшим учеником М. В. Фёдоровым.