И вот проведено еще пять опытов. И еще столько же повторно. Но ни один из пяти выделенных микробов не накапливал селитры.

Получалось, что один вывод науки прямо противоречил другому. В первом случае было доказано, что именно микробы, живущие в почве, накапливают селитру. А из опыта Виноградского, наоборот, вытекало, что они этого делать не могут.

Нетерпеливый исследователь, пожалуй, отчаялся бы и махнул рукой на эту, казалось бы, неразрешимую загадку. Именно так и сделали многие.

Но не таким был Виноградский.

«Это был, — рассказывал потом его ученик, академик В. Л. Омелянский, — талантливый натуралист. В лабораторной работе он отличался большой ловкостью и находчивостью. Он избегал проторенных путей, где все существенное уже сделано, и предпочитал избирать новые, оригинальные темы для своих исследований…»

Вот почему неудачи первых попыток не только не разочаровали Виноградского, а наоборот, увлекли его трудностью задачи. Он придумывает все новые опыты и наконец обращает внимание на слизистый осадок, который образовался на дне сосуда, где была жидкость с аммиаком. В этом осадке Виноградский находит короткие палочковидные бактерии. На питательном студне, где так быстро размножаются и образуют колонии все другие микробы, эти палочки не проявляют даже признаков жизни. Для них совсем не годится пища, пригодная для других микробов.

Но, как только бактерии из слизистого осадка попадают в среду аммиака, они начинают размножаться и превращают аммиак в селитру. Значит, аммиак поддерживает жизнь этих бактерий. Они питаются аммиаком точно так, как серобактерии — сероводородом.

Загадка была решена, и вновь открытые бактерии получили название «нитрофицирующие», от латинского слова «нитрум» — селитра.

А в 1894 году в Москве собрался съезд ученых-естествоиспытателей. Все знаменитости присутствовали здесь. Вступительную речь сказал Климент Аркадьевич Тимирязев. Он же предоставил слово одному из основных докладчиков — Сергею Николаевичу Виноградскому.

«Не только зеленые растения могут жить за счет неорганической пищи, — сказал Виноградский. — Есть и среди микробов такие неприхотливые существа. Они отыскивают всякие отбросы, берут из них аммиак и углекислый газ и, питаясь этими веществами, проделывают огромную работу — создают селитру.

Там, где для этих микробов есть благоприятные условия, они могут накапливать огромные количества азота. Именно так образовались залежи селитры в Индии, Китае, в Америке».

А у нас, в Туркменской республике, есть большая Дурунская пещера. В ней живут десятки тысяч летучих мышей. Их помет постоянно разлагают бактерии. В результате образуются аммиак и аммиачные соли. А нитрофицирующие бактерии перерабатывают аммиачные соли в селитру. В Дурунской пещере накопилось так много селитры, что ее добывают для нужд промышленности и сельского хозяйства.

Нитрофицирующие бактерии живут повсюду. Будь то в поле, на огороде или в лесу — везде, где есть остатки растений и животных или навоз, внесенный в качестве удобрения, бактерии делают свое дело. В результате гниения выделяется аммиак, но он не исчезает: его перехватывают бактерии-нитрификаторы и превращают в селитру.

Проблема образования селитры в почве, казалось, была решена. Но сам же Виноградский усомнился в правильности своих выводов.

Для того чтобы могли образоваться залежи селитры, подобные тем, какие мы находили в Индии, Китае и Америке или Дурунской пещере, нужно не только длительное время, но и исключительные условия. В обычной же почве нитрифицирующие бактерии не могут накопить такое количество аммиака.

Простой подсчет показывает, что азота в органических остатках, попадающих в почву, недостаточно для покрытия потребностей растений. Ведь значительная часть селитры постоянно вымывается из почвы водой. Кроме того, в почве наряду с нитрифицирующими живут еще бактерии, которые не накапливают, а, наоборот, разлагают соединения азота. Азот при этом улетучивается в атмосферу и вновь становится недоступным для растений.

И все же растения почему-то не погибают от азотного голода. Остается предположить, что наряду с нитрификаторами в почве есть бактерии, которые способны усваивать азот из воздуха. К такому выводу и пришел Виноградский.

«Я не могу примириться с мыслью, — заявил он, — что существа, способные усваивать азот из воздуха, селятся только на корнях бобовых растений. Такие существа должны быть в почве, и их надо найти. Только тогда можно будет считать вопрос полностью решенным».

И Сергей Николаевич Виноградский предпринимает новое путешествие в страну невидимок.

Снова десятки и сотни опытов. Снова временный успех сменяется неудачей, разочарование — новым успехом.

«Если в почве есть микроорганизмы, способные усваивать азот из воздуха, — рассуждал Виноградский, — то они могут жить там, где совсем нет соединений азота».

И ученый приготовил питательный раствор, лишенный азотистых веществ, и опустил в него комочек садовой земли. Через несколько дней со дна стеклянной колбы с раствором начали выделяться пузырьки газа. Потом брожение усилилось, на поверхности жидкости в колбе разыгралась маленькая буря. А еще через несколько дней вся поверхность жидкости покрылась матовой пленкой микроорганизмов.

Виноградский понимал, конечно, что вместе с комочком земли он внес в колбу различных микробов. Для решения поставленной задачи следовало выделить азотоусваивающий микроб из многих тысяч других.

Но как это сделать?

И Сергей Николаевич нашел выход. Тончайшей платиновой иголкой, предварительно прокаленной на огне, он извлек крошечный комочек пленки из колбы.

Как ни мал был этот комочек, в нем все же были тысячи различных микробов. Всех этих микробов исследователь поместил в другую колбу, где был питательный раствор, также лишенный азотистых веществ.

Это была своего рода «военная хитрость», которая, по расчетам Виноградского, должна была принести ему успех. Он рассуждал примерно так:

«Большинство микробов, перенесенных в раствор, лишенный азотистых веществ, должно погибнуть от азотного голода. А микробы, которые способны усваивать азот из воздуха, выживут все. Значит, если многократно повторять этот опыт и переносить комочек бактериальной пленки последовательно из одной колбы в другую, то в результате должны остаться только азотоусваивающие микробы».

Хитрость удалась. Виноградский выделил микроба и назвал его «клостридиум». Это были бактерии овальной формы, свободно живущие в почве возле корней растений и усваивающие газообразный азот.

Так маленькая буря в лабораторной колбе подсказала ученому путь к большому открытию.

А несколько позже, в 1901 году, голландский ученый Мартин Бейеринк, применив методику Виноградского, нашел в почве еще одного азотоусваивающего микроба и назвал его «азотобактер». Оказалось, что свободно живущие азотоусваивающие бактерии могут за лето накопить до пятидесяти килограммов азота на каждом гектаре почвы.

Но предел ли это?

Ведь если научиться управлять деятельностью азотоусваивающих бактерий, то они, быть может, смогут «работать» еще продуктивнее? Тогда не нужно будет перевозить удобрения на далекие расстояния. Соль плодородия будет создаваться на месте в таком количестве, в каком это необходимо растениям.

Мысль эта была так заманчива, что уже сотни ученых в различных странах занялись исследованием нитрофицирующих и азотоусваивающих микроорганизмов. С каждым годом все более прояснялась картина происходящих в почве явлений.