Бухнер (Buchner), Эдуард

Немецкий химик Эдуард Бухнер родился в Мюнхене, в семье профессора судебной медицины и гинекологии Мюнхенского университета Эрнста Бухнера и Фредерики (Мартин) Бухнер, дочери служащего Королевского казначейства. После смерти отца в 1872 г. образованием Эдуарда занимался его старший брат Ганс. Окончив в Мюнхене в 1877 г. реальную гимназию, Бухнер в течение недолгого времени служил в подразделении полевой артиллерии германской армии, прежде чем поступил в Мюнхенский технический университет, где стал изучать химию. Однако финансовые трудности вынудили его бросить учебу и в течение четырех лет работать на консервных заводах в Мюнхене и Момбахе. Хотя работа и заставила прервать занятия, она познакомила с процессом спиртового брожения, в результате которого сахар под действием дрожжей распадается на алкоголь и углекислый газ.

Благодаря помощи брата Ганса Бухнер смог в 1884 г. возобновить занятия. Вскоре после этого он получил трехгодичную стипендию. Он изучал химию у Адольфа фон Байера в Мюнхенском университете и ботанику у Карла фон Негели в Институте ботаники. В этом институте работал брат ученого, Ганс Бухнер, ставший впоследствии известным специалистом по гигиене и бактериологии. Бухнер начал исследования процесса спиртового брожения под его руководством. В 1885 г. он опубликовал свою первую статью о влиянии кислорода на процесс брожения. Проделанные Бухнером опыты опровергали преобладавшую в то время точку зрения, которой придерживался и Луи Пастер, что брожение не может проходить в присутствии кислорода.

В 1888 г. Бухнер получил докторскую степень, а два года спустя, после короткого периода, проведенного в Эрлангене, стал ассистентом Байера. В 1891 г. Бухнер был назначен приват-доцентом (внештатным преподавателем) Мюнхенского университета. На частные пожертвования, предоставленные Байером, Бухнер основал небольшую лабораторию, где продолжал исследования в области химии брожения. В 1893 г. он уехал из Мюнхена и возглавил секцию аналитической химии в Кильском университете, а в 1895 г. стал профессором этого университета. В следующем году Бухнер преподавал аналитическую химию и фармакологию в Тюбингенском университете. В 1898 г. он избирается профессором общей химии Высшей сельскохозяйственной школы в Берлине и назначается директором Института промышленного применения процессов брожения.

В 1893 г., когда Бухнер начал поиск активных веществ, способствующих брожению, преобладали две соперничающие между собой теории брожения. Согласно механистической теории, дрожжи, постоянно разлагаясь до жидкого состояния, создают химическое напряжение, которое заставляет разлагаться молекулы сахара. В соответствии с этой точкой зрения спиртовое брожение представляло собой хотя и сложную, но, в общем, обычную химическую реакцию. Против этой теории возражали виталисты, которые, подобно Луи Пастеру, верили, что в живых клетках содержится некая жизненная субстанция, которая и «несет ответственность» за брожение. По их мнению, без некоего «жизненного», хотя пока еще не найденного, компонента в живых клетках одни только химические вещества не могли бы вызвать процесс брожения. Несмотря на то что сторонники механистической теории доказали, что вещества, обнаруженные в живых клетках, могут быть синтезированы, никому еще не удавалось выделить вещество, способствующее брожению, или вызвать этот процесс в неживых веществах.

Подбадриваемый своим братом, Бухнер решил найти активное вещество путем получения чистых образцов внутренней жидкости дрожжевых клеток. Используя метод, предложенный ассистентом своего брата Мартином Ганом, Бухнер измельчил в ступке дрожжи вместе с песком и землей, избежав таким образом разрушительного действия высоких температур и не пользуясь растворителями, которые искажали результаты, полученные его предшественниками. Отжатое в марле под давлением ячеистое вещество выпустило жидкость. Бухнер предположил, что эта жидкость способна вызывать брожение. Позже, однако, когда он вместе с Ганом попробовал сохранить эту жидкость, добавив концентрированный раствор сахарозы, выделился углекислый газ. Это было поразительно, ибо, даже несмотря на то, что дрожжевые клетки были мертвы, ясно было, что нечто в выделенной ими жидкости вызвало брожение. Бухнер выдвинул гипотезу, что активным веществом является энзим, или фермент, который он назвал зимазой. Его открытие означало, что брожение происходит в результате химической активности энзима как внутри, так и вне дрожжевой клетки, а не под влиянием так называемой жизненной силы. Опубликованная в 1897 г. работа Бухнера «О спиртовом брожении без участия дрожжевых клеток» вызвала споры среди его коллег-ученых, и в последующие годы Бухнер потратил немало времени на сбор фактов в подтверждение своей теории. В 1902 г. он опубликовал еще одну статью на 15 страницах, в которой объяснял и защищал эту свою работу, а также несколько других, где излагал результаты проведенных им исследований химического воздействия дрожжей на молочный сахар.

В 1907 г. Бухнеру была присуждена Нобелевская премия по химии «за проведенную им научно-исследовательскую работу по биологической химии и открытие внеклеточной ферментации». Из-за смерти короля Швеции Оскара II церемония награждения была отложена, однако в письменном представлении от имени Шведской королевской академии наук К. А. X. Мернер обобщил противоречивые взгляды на процесс брожения, которым положили конец проведенные Бухнером исследования. «Пока брожение рассматривалось как выражение жизни, – писал Мернер, – мало было надежды на возможность более глубоко проникнуть в проблему протекания этого процесса». Вот почему «произошла сенсация, когда Бухнеру удалось показать, что спиртовое брожение может вызываться соком, выделенным из дрожжевых клеток, которые не содержат живых клеток... Недоступные до этого времени области теперь стали объектом химических исследований, а перед химической наукой открылись новые, ранее невиданные перспективы».

В Нобелевской лекции Бухнер описал свои открытия и отдал должное предшественникам и коллегам. «Мы все более убеждаемся в том, что клетки растений и животных подобны химическим фабрикам, – сказал он, – где в разных цехах производятся разные продукты. Энзимы в них выполняют роль контролеров. Наши знания об этих самых важных частях живых веществ постоянно увеличиваются. И хотя, возможно, нам еще далеко до цели, мы шаг за шагом приближаемся к ней».

Спустя два года после получения Нобелевской премии Бухнер перешел работать в университет в Бреслау (ныне Вроцлав, Польша), где стал заведующим кафедрой физиологической химии. Его последним академическим назначением было назначение в Вюрцбургский университет в 1911 г. С началом первой мировой войны Бухнер добровольно пошел на военную службу. В 1917 г., работая в чине майора медицинской службы в полевом госпитале в Румынии, он был ранен шрапнелью и умер в Фокшани 13 августа, пережив свою жену Лоту (Шталь) Бухнер, дочь математика из Тюбингена. От этого брака, заключенного в 1900 г., у них родились два сына и дочь.