Как появилась чашка Петри. Отрывок из книги «Жизнь замечательных устройств» казанского химика Аркадия Курамшина

Книга доцента кафедры высокомолекулярных и элементоорганических соединений КФУ Аркадия Курамшина «Жизнь замечательных устройств» вышла в издательстве «АСТ» в начале года и посвящена истории приборов, посуды и прочего лабораторного оборудования. Автор объясняет, откуда взялись холодильник Либиха, рецепторы Лефковица и Кобылки, вискозиметр Уббелоде и прочие «замечательные устройства». В июле пресс-служба КФУ сообщила, что работа вошла в лонг-лист премии «Просветитель» (вручается российским авторам научно-популярной литературы с 2008 года). Удастся ли Курамшину получить награду, станет известно в конце года, а пока «Инде» с разрешения издательства и автора публикует главу об истории чашки Петри.

Чашка Петри

Большинство химиков и специалистов по материаловедению (если, конечно не брать во внимание лауреатов Нобелевской премии 2010 года Андрея Гейма и Константина Новоселова — за получение графена — и их немногочисленных последователей) живут в мире трехмерных объектов. С того момента, когда Якоб Вант-Гофф и Джозеф Ле Белль предложили концепцию тетраэдрического углерода, мы стараемся думать об объектах нашего исследования во всех трех измерениях, придумывая все более сложные способы визуализации сложных молекулярных систем. Устройства в химической лаборатории также отражают эту трехмерность — воронки конической формы, сферы и полусферы колб, восходящие и нисходящие спирали водного и воздушного охлаждения холодильников. Однако одно устройство в лаборатории гораздо ближе к двумерности, чем к трехмерности — это чашка Петри, которая, правда, больше ассоциируется с исследованиями в области микробиологии, а не химии.

Ричард Юлиус Петри родился в 1852 году в немецком городе Бармен. Он получил свою медицинскую подготовку в Академии Кайзера Вильгельма, затем проходил интернатуру в Берлинской клинике Шарите, которую закончил в 1876 году, затем продолжил занятия медициной в качестве военного врача, дослужившись до звания майора медицинской службы. В этом статусе в 1882 году он был направлен в исследовательский отдел Имперского министерства здравоохранения в Берлине, где Петри начал работать вместе с микробиологом Робертом Кохом.

Кох был уникальным ученым. В 1872 году Кох он был назначен уездным санитарным врачом в Вольштейне (ныне Вольштын в Польше). Он обнаружил, что в окрестностях города среди скота распространено эндемическое заболевание — сибирская язва, которая поражает легкие, вызывает карбункулы кожи и изменения лимфоузлов. Зная об опытах Луи Пастера над животными, больными сибирской язвой, Кох с помощью микроскопа изучает возбудителя, который, предположительно, вызывает сибирскую язву. Проведя серию тщательных, методичных экспериментов, он устанавливает, что единственной причиной заболевания является бактерия Bacillus anthracis, и изучает ее биологический цикл развития. Кох установил эпидемиологические особенности болезни, показав, что одна палочка бактерии может образовать многомиллионную колонию. Эти исследования впервые доказали бактериальное происхождение заболевания. Кох был человеком скромным, работавшим в одиночку. Он не публиковал свои результаты, пока его не пригласили читать лекции в Университет Бреслау (сейчас это польский Вроцлав). После цикла лекций и опубликованных работ, описывающих причину развития сибирской язвы, Коху предложили работу в Берлине, на которую он быстро согласился — в лабораториях министерства здравоохранения можно было заниматься исследованиями, не отвлекаясь на прием пациентов.

Критическим элементом работы Коха и его сотрудников были методы выращивания микроорганизмов. Для этого он стал использовать мясной бульон, загущенный желатином или агар-агаром. Кох пытался держать небольшие порции питательной среды с бактериями на предметном стекле микроскопа или в стаканах, которые он прикрывал крышками для предотвращения загрязнения. Когда Петри подключился к работе Коха по изучению возбудителей туберкулеза, ему пришла в голову идея использовать для выращивания бактерий круглую чашку с плоским дном и невысокими стенками, которую можно было бы прикрывать таким же устройством с чуть большим радиусом. Новое устройство позволяло наблюдать за прежде скрытыми от глаз колониями бактерий, наблюдая их рост невооруженным глазом.

Принадлежала ли идея такой посуды Петри? Он опубликовал подходы к дизайну своего устройства только в 1887 году, причем в опубликованной статье было только текстовое описание чашки, а чертежи не приводились. Это привело к тому, что долгое время первенство Петри в создании чашки своего имени оспаривалось — в 1885 году два румынских микробиолога Андре Корнил и Виктор Бабеш издали учебник по бактериологии, в котором была описана сходная чашка для выращивания бактерий. Однако, в том же году свет увидело третье издание книги Эмануэля Кляйна ≪Микроорганизмы и болезни≫, где описывается чашка Петри, но под названием ≪метод пластин Коха≫. По мнению большинства историков науки, чашки Петри, как эффективные для культивирования микроорганизмов устройства, стали быстро использоваться по всей Европе задолго до публикации самого Петри.

В плане публикаций те времена были неспешные, до предложенного Хорхе Хиршем индекса оставался еще век с небольшим (впервые индекс Хирша как мера эффективности работы ученого появился в 2005 году). Соответственно наукометрии, хиршеметрии и современной концепции ≪публикуйся или умри≫ еще не было, и люди могли публиковать результаты своих исследований, когда заблагорассудится, а не когда их начальство требовало от них повышения эффективности и увеличения количества цитируемости. Как бы то ни было, после выхода в 1887 году статьи Петри производители лабораторного оборудования стали изготавливать устройство для выращивания бактерий именно под названием ≪чашка Петри≫.

Ко времени публикации дизайна своей чашки Ричард Юлиус Петри успел сменить несколько мест работы — он был директором санатория для больных туберкулезом в Гебесдорфе, директором Музея Гигиены в Берлине, потом стал одним из заместителей Коха в организованном тем Институте гигиены. Петри продолжил исследования, опубликовав за свою жизнь 150 статей и книг. Ушел на пенсию в 1900 году и, по отзывам современников, до падения кайзеровской Германии по государственным праздникам не упускал случая облачиться в форму майора медицинской службы. Умер Петри уже во времена Веймарской республики — в 1921 году.

В наши дни чашки Петри есть практически в каждой лаборатории. Так, хотя моя исследовательская работа далека от микробиологии и выращивания бактериальных культур, сотрудники нашей лаборатории используют их для медленного самопроизвольного упаривания концентрированных растворов и кристаллизации продуктов реакции (при этом чашка с большим диаметром, как и у микробиологов, защищает вещество в маленькой чашке от загрязнений). Однако, чашка Петри — это не только посуда: как и коническая колба Эрленмейера, она давно стала символом, который используется в логотипах, презентациях и фильмах — везде, где дизайнеры или сценаристы хотят лишний раз обратить внимание зрителя на то, что речь идет о микробиологии. Проверьте сами — сколько картинок с композицией ≪рука, держащая чашку Петри с цветными колониями бактерий≫ выдаст вам Google по запросу ≪чашка Петри≫ что на русском, что на английском языках?

«Жизнь замечательных устройств», Аркадий Курамшин, «АСТ», 2018

«Самая большая опасность от линолеума с ПВХ-покрытием в том, что рулон может упасть вам на голову» — интервью с Аркадием Курамшиным