元旦に食べられるお菓子やワインはすべて彼のおかげです。

人類は何千年もの間ワインを造ってきましたが、ワイン造りの生物学的原理や発酵などの関連理論の研究は、わずか 200 年の歴史しかありません。

当初、西洋の科学者たちは、発酵は生きた細胞の中でのみ完了し、発酵は単なる微視的な生命現象であると信じていました。しかし、ある農家の息子が入念な研究の結果、生きた細胞がなくても発酵が進行することを発見した。

彼の研究は発酵生理学、酵素化学、微生物学の発展を促進し、これによりノーベル化学賞を受賞しました。

農家の息子であり有名な教師

1893 年のある冬の日、ドイツのミュンヘン大学の化学教授アドルフ・フォン・バイヤーは、研究室の助手から報告を受け取りました。助手は報告書の中で、長年発酵を研究してきたが、何ら大きな成果は得られなかったと述べている。彼はすぐに別の研究室を見つけ、前任者のパスツールの足跡をたどって酵素の研究を続けることになった。彼はベイヤー教授に対する支持が減ることになり、教授が理解してくれることを願った。賢明なバイエルは深く考えずに報告書に署名し、できるだけ早く相手方に渡すよう誰かに依頼した。彼はこの勤勉な学生と助手をよく知っていた。

1904 年ノーベル化学賞受賞者フォン・バイエル (出典: Chemistry Bimonthly)

その学生兼助手はエドワード・ビュークナーという名の農家の出身だった。当時のドイツでは農業が比較的発達しており、小さなビヒナーはほとんど苦労することなく、良い基礎教育を受けることができました。幼いビチナがクラスのトップになったのを見て、心の広い父親は息子の学校教育をさらに支援するようになりました。

1884年、24歳のビュフナーはミュンヘン大学に入学し、有機染料と芳香族化合物について広範な研究を行っていたバイヤー教授の下で学びました。その後、彼はニュルンベルク大学に留学し、化学者エミール・フィッシャー教授のもとで学び、「発酵に対する酸素の影響」と題する論文を発表しました。彼がこの論文を書いた理由は、当時「発酵」が化学の世界では新しいものであり、それを研究している研究者が多かったからです。意外にも、彼はこのことを何年もかけて研究し、そのおかげで成功を収めました。

ミュンヘン大学で博士号を取得した後、ビュヒナーは学校からベイヤー教授の助手に任命され、理論化学研究、化学実験、その他の仕事で教授を支援しました。ブエクナー氏は熱心に仕事をし、時折独自の洞察も披露します。どの教師も勤勉で従順でアイデアのある生徒を好みますが、ベイヤー教授も例外ではありません。そのため、ブエクナーが酵素を研究するよう依頼したとき、彼はためらうことなく同意した。

実際、バイエルには別の考えがありました。彼は若いビヒナーが酵素という困難な課題を引き受けてくれることを期待していた。結局、当時は多くの人が研究していたにもかかわらず、画期的な進歩を遂げた人は誰もいなかったのです。

束縛を打破するための研究に焦点を当てる

正確に言うと、ブフナー以前にも西洋の科学者たちは半世紀以上も発酵理論を研究していた。 1836年、ドイツの動物学者シュワンは、人間の胃腺に食物を分解できる物質があることを発見しました。彼は実験を通じてその物質を抽出し、それが後にプロテアーゼと呼ばれるようになりました。これは人類が動物から酵素を抽出した初めての事例でした。西洋の科学者たちが酵素研究チームに加わった。研究対象の中で、パンやアルコールの発酵を引き起こす酵母が最も注目を集めています。

プレバイオティクス酵素、酵素の一種（出典：Health Science Network）

20年後の1857年、フランスの科学者パスツールは実験で酵母がショ糖を二酸化炭素とアルコールに変換できることを発見しました。彼は触媒能力を持つこの物質を酵素と呼んだ。彼は実験で、酵素を粉砕すると触媒能力が失われることを発見し、酵素は生きた細胞の中でのみ生物学的役割を果たすことができるという結論に達しました。彼はさらに、代謝は生命特有の現象であり、生きた細胞の中でのみ完了できると指摘した。これが当時有名だった「生気論」です。

パスツールは当時の科学の権威だったので、当然ながら彼の主張に反対する人はほとんどいなかった。ブフナーは、落ち着いてパスツールの実験を研究し、自分の意見を述べるべきだと感じた。

「生命力理論」を提唱した微生物学の父、パスツール（出典：生物科学ネットワーク）

彼は酵素について次々と実験を行ったが、新たな発見はなかった。旧友との集まりで、あるビジネスマンが、自分が醸造した濃縮ショ糖溶液がいつも腐ってしまい、頭が痛くなると話していました。彼はブエクナー氏に、この問題を解決する科学的な方法はあるかと尋ねた。

ブエクナー氏は試してみることに同意した。研究室に戻った後、彼はまず物理的な方法を用いて酵母エキスを調製し、このエキスがショ糖の発酵を促進することを発見しました。これを聞いて彼は笑い、そして泣きました。「ショ糖の発酵と腐敗はほとんど同じではないのか？」私の実験は無駄だったのではないでしょうか？

ため息をついて間もなく、ブフナーは突然問題を発見した。機械で作られた酵母エキスには生きた細胞が含まれていなかったのに、何がショ糖を発酵させているのだろうか？これも酵母のせいでしょうか?これはパスツールの「生命力の理論」と矛盾しませんか？

この新たな発見はブエクナー氏を大いに興奮させた。彼は自分の考えを証明するために、まず生きた酵母細胞を含む溶液を作り、次に生きた酵母細胞をエタノールとアセトンで殺して新しい溶液を得ました。彼は新しい溶液をスクロースに注入し、スクロースもすぐに発酵しました。複数の実験を経ても、ブフナーの結果は一貫していた。

1897 年の冬、バイエル教授に酵素に関する独自の研究を提案してから 4 年後、ブフナーは「無細胞発酵」と題する論文を発表しました。この論文では、蔗糖発酵に関する自身の実験を詳細に記述し、蔗糖発酵を触媒する物質に類似した物質を「発酵」と呼び、「発酵は生命現象ではなく、「生命力説」には疑問がある」と指摘した。現在、「生命力説」は科学的に支持できないものとなっている。

無細胞発酵の模式図（出典：バイオサイエンスネットワーク）

事実は言葉よりも雄弁に語る。 「無細胞発酵」という論文は、すぐに学界でセンセーションを巻き起こしました。この時点で、科学者は酵素と発酵の研究において、無細胞発酵という新たな方向性を見いだしました。ブフナーの発見は「生気論」の束縛を打ち破っただけでなく、解糖系などの高度な理論的研究の基礎も築いた。無細胞発酵の理論は酵素の性質の研究を促進し、酵素化学研究への扉を開き、微生物生化学研究の新たな章を開いたとさえ多くの人が信じています。

無細胞発酵理論の最大の貢献は、砂糖の生産とワイン造りです。私たちが現在、あらゆる種類の砂糖を食べ、あらゆる種類のワインを飲むことができるのは、ビクナの貢献によるものだと言えます。

ブフナーは無細胞発酵の理論に関する優れた研究により、1907年にノーベル化学賞を受賞しました。それ以来、酵素化学を研究する多くの科学者がノーベル化学賞を受賞しています。ドイツ人農家の息子は、ついに自らの行動で毛氈勝の言葉「科学に携わる者にとって、勤勉は成功の母である」を世界に証明した。

ブヒナーのノーベル賞写真と業績（出典：生物科学ネットワーク）

終わり

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編集者/ハートアンドペーパー

元のタイトル: 「今では、あらゆる種類のキャンディーを食べ、あらゆる種類のワインを飲むことができます。すべて彼のおかげです」