ОСНОВЫ АНАТОМИИ

В Средние века внимание к телу считалось греховным и преследовалось; вскрытия были запрещены или ограничивались единичными случаями. При таких условиях изучение анатомии не могло получить развития. Наоборот, культура эпохи Возрождения, поставив в центре внимания человека, начала изучать его тело. Анатомией занимались не только врачи, но и ученые, по своей основной деятельности далеко от нее стоящие. Так, Леонардо да Винчи был и анатомом.

В сотрудничестве с врачами Леонардо в течение многих лет производил в больницах вскрытия и анатомические зарисовки. Дань анатомии отдали и многие другие художники данной эпохи — Микеланджело, Альбрехт Дюрер.

Стремление овладеть природой, подчинить ее себе, открыть ее тайны не могло не выдвинуть и задачи преодоления болезней. А это для передовых людей данной эпохи значило изучить реально, на практике, в чем выражается болезнь, какие явления она вызывает. Значит, прежде всего, нужно было изучить тело человека.

Создателем современной анатомии и основателем школы анатомов справедливо считается бельгиец (фламандец) Везалий.

Андреас Везалий (настоящая фамилия Виттинг) (1514–1564) родился в Брюсселе Андреас вырос в семье потомственных медиков. Врачами были его дед и прадед, а отец служил аптекарем при дворе императора Карла V. Интересы окружающих, несомненно, повлияли на интересы и стремления юного Везалия. Учился Андреас сначала в школе, а затем в университете города Лувена, где получил разностороннее образование, изучил греческий и латинский языки, благодаря чему мог знакомиться с трудами ученых уже в юные годы. Очевидно, он прочел о медицине немало книг древних и современных ему ученых, так как труды его говорят о глубоких знаниях. Везалий самостоятельно, из костей казненного, собрал полный скелет человека. Это было первое анатомическое пособие в Европе.

С каждым годом все больше проявлялся интерес Везалия к изучению медицины, к анатомическим исследованиям. В свободное от учения время он у себя дома тщательно препарировал тела животных: мышей, кошек, собак, — с увлечением изучал строение их организма.

Стремясь совершенствовать свои знания в области медицины, особенно анатомии, Везалий в возрасте семнадцати лет направился в университет Монпелье, а в 1533 году он впервые появился на медицинском факультете Парижского университета, чтобы слушать лекции прославленного анатома Сильвия. Юный Везалий уже мог критически отнестись к методу преподавания анатомии.

В предисловии к трактату «О строении человеческого тела» он писал: «Мои занятия никогда бы не привели к успеху, если бы во время своей медицинской работы в Париже я не приложил к этому делу собственных рук… И сам я, несколько изощренный собственным опытом, публично провел самостоятельно треть из вскрытий».

Везалий задает на лекциях вопросы, которые свидетельствуют о его сомнениях в правоте учения Галена Гален — непререкаемый авторитет, его учение следует принимать без всяких оговорок, а Везалий доверяет больше своим глазам, чем трудам Галена.

Ученый справедливо считал анатомию основой медицинских знаний, и целью его жизни стало стремление возродить опыт далекого прошлого, развить и усовершенствовать метод изучения анатомии человека. Однако церковь, препятствовавшая развитию естественных наук, запрещала вскрытие трупов человека, считая это кощунством. Много трудностей пришлось преодолеть молодому анатому.

Для того чтобы иметь возможность заниматься анатомированием, он использовал любую возможность. Если заводились в кармане деньги, он договаривался с кладбищенским сторожем, и тогда в его руки попадал труп, годный для вскрытия. Если же денег не было, он, прячась от сторожа, вскрывал могилу сам, без его ведома. Что делать, приходилось рисковать!

Везалий так хорошо изучил кости скелета человека и животных, что мог, не глядя на них, на ощупь назвать любую кость.

Три года провел Везалий в университете, а потом обстоятельства сложились так, что он должен был покинуть Париж и снова отправиться в Лувен.

Там Везалий попал в неприятную историю. Он снял с виселицы труп казненного преступника и произвел вскрытие. Лувенское духовенство потребовало строжайшего наказания за такое кощунство. Везалий понял, что споры тут бесполезны, и счел за благо покинуть Лувен и отправился в Италию.

После получения в 1537 году докторской степени, Везалий стал преподавать анатомию и хирургию в Падуанском университете. Правительство Венецианской республики поощряло развитие науки о природе и стремилось расширить работу ученых в этом направлении.

Блестящий талант молодого ученого был замечен. Двадцатидвухлетнего Везалия, уже получившего за свои труды звание доктора медицины, назначили на кафедру хирургии с обязанностью преподавать анатомию.

Он с вдохновением читал лекции, которые всегда привлекали много слушателей, занимался со студентами и, главное, продолжал свои исследования. А чем глубже изучал он внутреннее строение организма, тем большое укреплялся в мысли, что в учении Галена немало весьма значительных ошибок, которых просто не замечали те, кто находился под влиянием галеновского авторитета.

Четыре долгих года работал он над своим трудом. Он изучал, переводил и переиздавал труды ученых-медиков прошлого, своих предшественников-анатомов. И в их трудах он нашел немало ошибок. «Даже крупнейшие ученые, — писал Везалий, — рабски придерживались чужих оплошностей и какого-то странного стиля в своих непригодных руководствах». Ученый стал доверять самой подлинной книге — книге человеческого тела, в которой нет ошибок. Ночами, при свете свечей, Везалий анатомировал трупы. Он поставил целью решить великую задачу — правильно описать расположение, формы и функции органов человеческого тела.

Результатом страстного и упорного труда ученого явился знаменитый трактат в семи книгах, появившийся в 1543 году и озаглавленный «О строении человеческого тела». Это был гигантский научный труд, в котором вместо отживших догм излагались новые научные взгляды. Он отразил культурный подъем человечества в эпоху Возрождения.

Книгопечатание быстро развивалось в Венеции и в Базеле, где Везалий печатал свой труд. Его книгу украшают прекрасные рисунки художника Стефана Калькара, ученика Тициана. Характерно, что изображенные на рисунках скелеты стоят в позах, свойственных живым людям, и пейзажи, окружающие некоторые скелеты, говорят о жизни, а не о смерти. Весь этот труд Везалия был направлен на пользу живого человека, на изучение его организма, чтобы найти возможность сохранить его здоровье и жизнь. Каждая заглавная буква в трактате украшена рисунком, изображающим детей, изучающих анатомию. Так было в древности: искусство анатомирования преподавалось с детства, знания передавались от отца сыну. Великолепная художественная композиция фронтисписа книги изображает Везалия во время публичной лекции и вскрытия трупа человека.

Везалий указал ряд ошибок Галена, касающихся строения руки, тазового пояса, грудной кости и др., но, прежде всего, строения сердца.

Гален утверждал, что в сердечной перегородке взрослого имеется отверстие, сохраненное с утробного возраста, и что поэтому кровь проникает из правого желудочка непосредственно в левый. Установив непроницаемость сердечной перегородки, Везалий не мог не прийти к мысли, что должен иметься какой-то другой путь проникновения крови из правого сердца в левое. Описав клапаны сердца, Везалий создал основные предпосылки для открытия легочного кровообращения, но это открытие было сделано уже его преемниками.

«Труд Везалия, — писал знаменитый русский ученый И. Павлов, — это первая анатомия человека в новейшей истории человечества, не повторяющая только указания и мнения древних авторитетов, а опирающаяся на работу свободного исследующего ума».

Труд Везалия взволновал умы ученых. Смелость его научной мысли была настолько необычна, что наряду с оценившими его открытия последователями у него появилось много врагов. Немало горя испытал великий ученый, когда его покидали даже ученики. Знаменитый Сильвий, учитель Везалия, назвал Везалия «Везанус», что означает — безумный. Он выступил против него с резким памфлетом, который назвал «Защита против клеветы на анатомические работы Гиппократа и Галена со стороны некоего безумца».

Большинство именитых медиков действительно стало на сторону Сильвия. Они присоединились к его требованию обуздать и наказать Везалия, посмевшего подвергнуть критике великого Галена. Такова была сила признанных авторитетов, таковы были устои общественной жизни того времени, когда всякое новшество вызывало настороженность, всякое смелое выступление, выходившее за рамки установленных канонов, расценивалось как вольнодумство. Это были плоды многовековой идеологической монополии церкви, насаждавшей косность и рутину.

Вскрыв десятки трупов, тщательно изучив скелет человека, Везалий пришел к убеждению, что мнение, будто у мужчин на одно ребро меньше, чем у женщин, совершенно неверно. Но такое убеждение выходило за рамки медицинской науки. Оно затрагивало церковное вероучение.

Не посчитался Везалий и с другим утверждением церковников. В его времена сохранялась вера в то, что в скелете человека есть косточка, которая не горит в огне, неуничтожима. В ней-то якобы и заложена таинственная сила, с помощью которой человек воскреснет в день страшного суда, чтобы предстать перед Господом Богом. И хотя косточку эту никто не видел, ее описывали в научных трудах, в ее существовании не сомневались. Везалий же, описавший строение человеческого тела, прямо заявил, что, исследуя скелет человека, он не обнаружил таинственной косточки.

Везалий отдавал себе отчет, к каким последствиям могут привести его выступления против Галена. Он понимал, что выступает против сложившегося мнения, задевает интересы церкви: «Я поставил себе задачу показать строение человека на нем самом. Гален же производил вскрытия не людей, а животных, особенно обезьян. Это не его вина — он не имел другой возможности. Но виноваты те, кто теперь, имея перед глазами органы человека, упорствуют в воспроизведении ошибок. Разве уважение к памяти крупного деятеля должно выражаться в повторении его ошибок? Нельзя, подобно попугаям, повторять с кафедр содержание книг, не делая собственных наблюдений. Тогда слушателям лучше учиться у мясников».

Везалий был новатором не только в изучении, но и в преподавании анатомии. Свои лекции он сопровождал демонстрациями трупа, а также скелета и натурщика Анатомические демонстрации он сопровождал разнообразными опытами на живых животных. В труде Везалия особое внимание обращает характер рисунков, нигде у него труп не изображен лежа, неподвижно, а всюду динамически, в движении, в рабочих позах. Эта своеобразная манера передачи тела представляла переход от описательной анатомии к физиологии. Рисунки в книге Везалия дают представление не только о строении, но отчасти и о функциях организма.

 

БОЛЬШОЙ КРУГ КРОВООБРАЩЕНИЯ

Есть истины, которые сегодня, с высот наших знаний, кажутся совершенно очевидными, и трудно предположить даже, что было время, когда люди не знали их, а, обнаружив, еще оспаривали их. Одна из таких истин — большой круг кровообращения в живых организмах — рождалась особенно мучительно и трудно. В течение полутора тысяч лет господства культа Галена в медицине, очевидно, самого долгого и реакционного культа в истории науки, люди считали, будто артериальная и венозная кровь — жидкости суть разные, и коль первая «разносит движение, тепло и жизнь», то вторая призвана «питать органы».

Инакомыслящие были нетерпимы. Испанский врач Мигель Сервет в своем сочинении уделил несколько страниц кровообращению: описал открытый им малый круг кровообращения. В том же 1553 году церковники сожгли его как «богоотступника» вместе с написанной им «еретической» книгой и лишь три ее экземпляра не попали в протестантский костер, который испепелил в Женеве ее автора. Поистине семь кругов ада прошли те, кто пришел к кругу кровообращения. Их было несколько, этих мужественных первопроходцев, которым люди поставили памятники: в Мадриде — Мигелю Сервету, в Болонье — Карло Руини, в Пизе — Андреа Чезальпино, в Англии — Вильяму Гарвею, — тому, кто поставил последнюю точку.

Уильям Гарвей (1578–1657) родился в Фолкстоуне в графстве Кент, в семье преуспевающего купца. Старший сын и главный наследник, Вильям с радостью поменял «дело» сначала на узкую скамью Кентерберийского колледжа, а затем на долгие годы добровольно заточил себя под своды Кембриджа. В двадцать лет Гарвея влекут естественные науки. По обычаю школяров того времени Вильям отправляется в пятилетнее путешествие. Сначала он едет во Францию, а потом в Германию.

В 1598 году Гарвей отправился в Падуанский университет. Здесь он слушает лекции знаменитого анатома Фабрицио д'Аквапенденте. Этот ученый открыл в венах особые клапаны, однако так и не понял их значения. Для него они были лишь деталью строения вен.

А вот Гарвей задумался над ролью этих клапанов. Он решается на эксперимент над самим собой. Туго перевязав свою руку, Вильям увидел, как рука ниже перевязки вскоре затекла, вены набухли, а кожа потемнела. Следующий опыт Гарвей произвел над собакой. Он перевязал ей шнурком обе ноги. И снова ниже перевязок ноги начали отекать, а вены набухать. Когда набухшая вена на одной ноге была надрезана, из пореза закапала густая темная кровь. После же надреза на другой ноге выше перевязки из пореза не вытекло ни одной капли крови.

Стало ясно, что ниже перевязки вена переполнена кровью, а над перевязкой крови в ней нет. Ответ напрашивался сам собой, но Гарвей не спешил с выводами. Осторожный исследователь, он много раз проверял свои опыты и наблюдения.

В 1602 году Вильям получил степень доктора и поселился в Лондоне. В 1607 году он получил кафедру в Лондонской коллегии врачей, а в 1609 году Гарвей занял место доктора в госпитале св. Варфоломея. В 1625 году Гарвей становится почетным медиком при дворе Карла I.

Он делает прекрасную карьеру, но наука его интересует больше. Гарвей вскрывает различных животных, но чаще всего кошек, собак, телят. Препарирует ученый и трупы людей: запрещения вскрывать трупы уже не существовало. И всякий раз он рассматривал вены и артерии, разрезал сердце, изучал желудочки и предсердия. С каждым годом Гарвей все лучше и лучше разбирался в сети кровеносных сосудов, строение сердца перестало быть для него загадкой.

В 1616 году ему предложили кафедру анатомии и хирургии в коллегии врачей, а уже на следующий год он излагал свои взгляды на кровообращение. Во время лекции Гарвей впервые высказал убеждение, что кровь в организме непрерывно обращается — циркулирует, и что центральной точкой кровообращения является сердце. Делая подобное заключение, Гарвей опровергал теорию Галена о том, что центром кровообращения является печень.

Загадка пути крови в теле была разгадана. Гарвей наметил схему кровообращения. Но, рассказав о своем открытии на лекции, он не спешил опубликовать его. Вильям занялся новыми опытами и наблюдениями. Ученый, как всегда, обстоятелен и нетороплив. Только в 1628 году, когда Гарвею уже пятьдесят лет, выходит его «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных», ричем появляется труд в свет не дома, в Англии, а в далеком Франкфурте. Небольшая книга в 72 страницы сделала его бессмертным.

В ней ученый подробно описал результаты тридцатилетних опытов, наблюдений, вскрытий и раздумий. Содержание ее сильно противоречило многому из того, во что крепко верили анатомы и врачи не только давних времен, но и современники Гарвея.

Гарвей считал, что сердце — это мощный мышечный мешок, разделенный на несколько камер. Действуя подобно насосу, оно нагнетает кровь в сосуды (артерии). Толчки сердца — это последовательные сокращения его отделов: предсердий, желудочков, это внешние признаки работы «насоса». Кровь движется по двум кругам, все время возвращаясь в сердце. В большом круге кровь движется от сердца к голове, к поверхности тела, ко всем его органам. В малом круге кровь движется между сердцем и легкими. В сосудах воздух отсутствует, поскольку они наполнены кровью. Общий путь крови: из правого предсердия — в правый желудочек, оттуда — в легкие, из них — в левое предсердие. Это и есть малый круг кровообращения. Честь открытия малого круга кровообращения принадлежит испанцу Сервету. Гарвей этого знать не мог, ведь книга Сервета была сожжена.

Из левого желудочка кровь выходит на пути большого круга. Сначала по крупным, потом по все более и более мелким артериям она течет ко всем органам, к поверхности тела. Обратный путь к сердцу (в правое предсердие) кровь совершает по венам. И в сердце, и в сосудах кровь движется лишь в одном направлении Это происходит потому, что клапаны сердца не допускают обратного тока. Клапаны в венах открывают путь лишь в сторону сердца.

Гарвей, конечно, не знал, как попадает кровь из артерий в вены. Без микроскопа путь крови в капиллярах проследить невозможно. Капилляры открыл итальянский ученый Мальпиги в 1661 году, т е. через четыре года после смерти Гарвея. Вместе с тем Гарвей понимал, что переход крови из артерий в вены нужно искать там, где находятся мельчайшие разветвления артерий и вен.

Не знал Гарвей и роли легких. В его время не только не имели представления о газообмене, но и состав воздуха был неизвестен. Гарвей только утверждал, что в легких кровь охлаждается и изменяет свой состав.

Рассуждения и доказательства, приведенные в книге Гарвея, были очень убедительны. И все же, как только книга появилась, на Гарвея посыпались нападки со всех сторон. Авторитет Галена и других древних мудрецов был еще слишком велик. В числе противников Гарвея были и крупные ученые, и множество врачей-практиков. Взгляды Гарвея были встречены враждебно. Ему даже дали прозвище «Шарлатан». Одним из первых подверг Гарвея уничижительной критике «Царь анатомов», личный врач Марии Медичи — Риолан. За Риоланом — Пои Патен (Мольер отомстил ему за Гарвея, высмеяв в своем «Мнимом больном»), за Патеном — Гоф-фман, Черадини, — противников было куда больше, чем страниц в его книге. «Лучше ошибки Галена, чем истины Гарвея!» — таков был их боевой клич.

Гарвею пришлось пережить много неприятностей, но затем с его учением стали считаться все больше и больше. Молодые врачи и физиологи пошли за Гарвеем, и ученый под конец жизни дождался признания своего открытия. Медицина и физиология вступили на новый, подлинно научный путь. Открытие Гарвея создало коренной перелом в развитии медицинской науки

 

МИКРОБЫ

Отдельные наиболее прозорливые умы и ранее высказывали смутные догадки о существовании каких-то мельчайших, не видимых простым глазом существ, повинных в распространении и возникновении заразных болезней. Но все эти догадки так и оставались только догадками. Ведь никто никогда не видел таких мелких организмов.

Первым, кому выпала великая честь приоткрыть завесу в неведомый дотоле мир живых существ — микроорганизмов, которые играют огромную роль в природе и в жизни человека, стал голландец Левенгук.

Антони ван Левенгук (1632–1723) родился в голландском городе Делфте в семье Антонизона ван Левенгука и Маргарет Бел ван ден Берч. Детство его было нелегким. Никакого образования он не получил. Отец, небогатый ремесленник, отдал мальчика на учение к суконщику. Вскоре Антони стал самостоятельно торговать мануфактурой.

Затем Левенгук был кассиром и бухгалтером в одном из торговых учреждений в Амстердаме. Позднее он служил стражем судебной палаты в родном городе, что по современным понятиям соответствует должностям дворника, истопника и сторожа одновременно. Знаменитым Левенгука сделало его необычное увлечение.

Еще в молодости Антони научился изготовлять увеличительные стекла, увлекся этим делом и достиг в нем изумительного искусства. На досуге он любил шлифовать оптические стекла и достиг в этом виртуозного мастерства. В те времена самые сильные линзы увеличивали изображение лишь в двадцать раз. «Микроскоп» Левенгука — это, по существу, очень сильная лупа. Она увеличивала до 250–300 раз. Эти замечательные линзы и оказались окном в новый мир.

В начале 1673 года доктор Грааф прислал письмо на имя секретаря Лондонского Королевского общества. В этом письме он сообщал «о проживающем в Голландии некоем изобретателе по имени Антони ван Левенгук, изготавливающем микроскопы, далеко превосходящие известные до сих пор микроскопы Евстахия Дивины».

Наука должна быть благодарна доктору Граафу за то, что он, узнав о Левенгуке, успел написать свое письмо: в августе того же года Грааф в возрасте 32 лет умер. Возможно, если бы не он — мир так и не узнал бы о Левенгуке, талант которого, лишенный поддержки, зачах бы, а его открытия были бы сделаны еще раз другими, но уже много позднее. Королевское общество связалось с Левенгуком, и началась переписка.

Проводя свои исследования без всякого плана, ученый-самоучка сделал множество важных открытий. В то время биологическая наука находилась на очень низкой ступени развития. Основные законы, управляющие развитием и жизнью растений и животных, еще не были известны. Мало знали ученые и о строении тела животных и человека. И множество удивительных тайн природы раскрывалось перед взором каждого наблюдательного натуралиста, обладавшего талантом и упорством.

Левенгук был одним из наиболее выдающихся исследователей природы. Он первый подметил, как кровь движется в мельчайших кровеносных сосудах — капиллярах Левенгук увидел, что кровь — это не какая-то однородная жидкость, как думали его современники, а живой поток, в котором движется великое множество мельчайших телец. Теперь их называют эритроцитами. В одном кубическом миллиметре крови находится около 4–5 миллионов эритроцитов.

Очень важно и другое открытие Левенгука: в семенной жидкости он впервые увидел сперматозоиды — те маленькие клетки с хвостиками, которые, внедряясь в яйцеклетку, оплодотворяют ее, в результате чего возникает новый организм.

Рассматривая под своей лупой тоненькие пластинки мяса, Левенгук обнаружил, что мясо, а точнее говоря, мышцы, состоит из микроскопических волоконец.

Левенгук стал одним из первых, кто начал проводить опыты на себе. Это из его пальца шла кровь на исследование, и кусочки своей кожи он помещал под микроскоп, рассматривая ее строение на различных участках тела, и подсчитывая количество сосудов, которые ее пронизывают. Изучая размножение таких малопочтенных насекомых, как вши, он помещал их на несколько дней в свой чулок, терпел укусы, но узнал, в конце концов, каков у его подопечных приплод.

Он изучал выделения своего организма в зависимости от качества съеденной пищи. Левенгук испытывал на себе и действие лекарств. Заболевая, он отмечал все особенности течения своей болезни, а перед смертью скрупулезно фиксировал угасание жизни в своем теле.

Но главным было то, что в 1673 году Левенгук первым из людей увидел микробов. Долгие, долгие часы он рассматривал в микроскоп все, что попадалось на глаза: кусочек мяса, каплю дождевой воды или сенного настоя, хвостик головастика, глаз мухи, сероватый налет со своих зубов и т. п. Каково же было его изумление, когда в зубном налете, в капле воды и многих других жидкостях он увидел несметное множество живых существ. Они имели вид и палочек, и спиралей, и шариков. Иногда эти существа обладали причудливыми отростками или ресничками. Многие из них быстро двигались.

Вот что писал Левенгук в лондонское королевское общество о своих наблюдениях: «После всех попыток узнать, какие силы в корне (хрена — А) действуют на язык и вызывают его раздражение, я положил приблизительно пол-унции корня в воду: в размягченном состоянии его легче изучать. Кусочек корня оставался в воде около трех недель. 24 апреля 1673 года я посмотрел на эту воду под микроскопом и с большим удивлением увидел в ней огромное количество мельчайших живых существ.

Некоторые из них в длину были раза в три-четыре больше, чем в ширину, хотя они и не были толще волосков, покрывающих тело вши… Другие имели правильную овальную форму. Был там еще и третий тип организмов, наиболее многочисленный, — мельчайшие существа с хвостиками». Так свершилось одно из великих открытий, положившее начало микробиологии — науке о микроскопических организмах.

«В своих наблюдениях я провел времени больше, чем некоторые думают, — писал Левенгук. — Однако занимался ими с наслаждением и не заботился о болтовне тех, кто об этом так шумит: „Зачем затрачивать столько труда, какая от него польза?“, но я пишу не для таких, а только для любителей знаний».

Не известно точно, мешал ли кто деятельности Левенгука, но однажды он написал: «Все мои старания направлены к одной только цели — сделать очевидной истину и приложить полученный мной небольшой талант к тому, чтобы отвлечь людей от старых и суеверных предрассудков».

В 1680 году научный мир официально признал достижения Левенгука и избрал его действительным и равноправным членом Лондонского королевского общества — несмотря на то, что он не знал латыни и по тогдашним правилам не мог считаться настоящим ученым. Позднее он был принят и во Французскую академию наук.

Письма Левенгука в Королевское общество, к ученым, к политическим и общественным деятелям своего времени — Лейбницу, Роберту Гуку, Христиану Гюйгенсу — были изданы на латинском языке еще при его жизни и заняли четыре тома. Последний вышел в 1722 году, когда Левенгуку было 90 лет, за год до его смерти.

Левенгук так и вошел в историю как один из крупнейших экспериментаторов своего времени. Восславляя эксперимент, он за шесть лет до смерти написал пророческие слова: «Следует воздержаться от рассуждений, когда говорит опыт».

Со времени Левенгука и до наших дней микробиология добилась большого прогресса. Она выросла в широко разветвленную область знания и имеет очень большое значение и для всей человеческой практики (медицины, сельского хозяйства, промышленности), и для познания законов природы. Десятки тысяч исследователей во всех странах мира неутомимо изучают огромный и многообразный мир микроскопических существ. И все они чтят Левенгука — выдающегося голландского биолога, с которого началась история микробиологии.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ РАСТЕНИЙ

В XVIII столетии, когда биологические науки еще находились в зародыше, не было того дробления науки о природе на множество отдельных специальных наук. По мере накопления знаний, огромное количество нового материала все более и более затрудняло исследование, подавляло собою науку, и в начале XVIII столетия в описательной зоологии и ботанике царил страшный хаос.

Причиной такого печального состояния этих наук было отсутствие ясных и точных методов исследования. Два главных недостатка тормозили дальнейшее развитие их и производили бесконечную путаницу: отсутствие точных описаний и обозначений различных видов, с одной стороны, и неумелая и неправильная классификация — с другой.

Понятие о виде в том смысле, в каком оно теперь существует в науке, было выработано впервые во второй половине XVII века англичанином Реем. Когда мы имеем перед собою известное количество экземпляров какого-либо животного, во всем почти между собою сходных, но некоторые из них по какому-нибудь постоянному признаку отличаются от остальных, мы их выделяем и относим к особому виду — если, конечно, эта разница не зависит от пола или возраста животного. Эти отличительные признаки представляют из себя видовые признаки и передаются строго по наследству. Это правило применяется одинаково к животным и растениям. «Формы, представляющие между собою видовые отличия, сохраняют их неизменно, и никогда один вид (растений) не происходит от семян другого, и наоборот», — говорит Рей. Это определение заключало в себе зародыш учения о неизменяемости видов, которое впоследствии, в эпоху Линнея и Кювье, обратилось в научную догму и долгое время царствовало в науке, пока Дарвин не положил конец его господству.

Таким образом, зоология и ботаника того времени занимались в основном изучением и описанием видов, но в распознавании их царила огромная путаница. Описания, которые автор давал новым животным или растениям, были обыкновенно так сбивчивы и неточны, что впоследствии часто не было возможности доискаться, о каком именно виде идет речь, и трудно было узнать описанную форму в природе. Отсутствие собственных названий для огромного большинства вновь изучаемых организмов влекло за собою многосложные, неуклюжие определения, которыми один вид отличался в литературе от другого.

Вторым основным недугом тогдашней науки было отсутствие мало-мальски сносной и точной классификации. Существовала острая необходимость располагать их в таком порядке, чтобы данное растение, например, всегда можно было отыскать в книге, заранее зная, где его нужно искать; чтобы, имея перед собою неизвестный вид, можно было легко сравнить его с описаниями всех сходных видов и установить, новый это вид или уже описанный. Понятно, что уже древнейшие ученые по естественным наукам, распределяя свой материал на определенные категории, определяли известные группы форм, сходных между собой. Но незнание строения организмов и значение отдельных органов, отсутствие точных наблюдений, неумение отличить важные и постоянные признаки от неважных и изменчивых делали всякую классификацию случайной, произвольной и совершенно неточной. Растения, весьма между собой сходные, часто относились к разным группам.

В конце XVII века Реем, Турнефором и другими было сделано несколько попыток водворить порядок в распределении растений, но попытки эти не были особенно успешны. В основу деления клалось обыкновенно строение одного какого-нибудь органа, например, плода или цветка. Турнефор, система которого пользовалась особенным успехом, делил растения на классы главным образом на основании внешнего вида цветка. Но в большинстве случаев форма цветка крайне изменчива даже у близких форм, и, кроме того, строго определить форму венчика как воронковидного, колокольчикового или другого — более чем затруднительно.

Эти основные недостатки систематической ботаники и были исправлены гением Карла Линнея. Оставаясь на той же почве изучения природы, на которой стояли его предшественники и современники, он явился могущественным реформатором науки. Заслуга его — чисто методологическая.

Линней воспользовался учением о виде в той форме, как оно было высказано Реем, и ввел, для обозначения отдельных видов и отличия их друг от друга, бинарную (двойную) номенклатуру, сохранившуюся в науке и до сих пор.

Карл Линней (1707–1778) родился в Швеции, в деревеньке Розгульт. Когда мальчику минуло десять лет, его отдали в начальную школу в городке Вексие. По окончании гимназии Карл поступает в Лундский университет, но вскоре переходит оттуда в один из самых престижных университетов Швеции — в Упсала. Линнею было всего 23 года, когда профессор ботаники Олуас Цельзий взял его к себе в помощники, после чего сам, Карл еще будучи студентом, начал преподавать в университете.

Весной 1735 года Линней прибыл в Голландию, в Амстердам. В маленьком университетском городке Гардервике он сдал экзамен и 24 июня защитил диссертацию на медицинскую тему — о лихорадке, — заготовленную им еще в Швеции. Там же Линней составил и напечатал первый набросок своего знаменитого труда «Systema naturae», положившего основание систематической зоологии и ботаники в современном смысле. С этого издания начинается ряд быстрых научных успехов Линнея.

В новые его трудах, изданных в 1736–1737 годах, уже заключались в более или менее законченном виде его главные и наиболее плодотворные идеи: система родовых и видовых названий, улучшенная терминология, искусственная система растительного царства.

В это время ему поступило блестящее предложение стать личным врачом Георга Клиффорта с жалованием в 1000 гульденов и полным содержанием. В его имении Гартекампе, около Гарлема, был знаменитый в Голландии сад, в котором он, не считаясь с издержками, в огромных размерах занимался культурой и акклиматизацией чужеземных растений, — растений Южной Европы, Азии, Африки, Америки. При саде у него были и гербарии, и богатая ботаническая библиотека. Все это способствовало научной работе Линнея.

Несмотря на успехи, которые окружали Линнея в Голландии, его начинает мало-помалу тянуть домой. В 1738 году он возвращается на родину. В короткий период своей стокгольмской жизни Линней принял участие в основании Стокгольмской академии наук.

В 1742 году сбылась мечта Линнея: он становится профессором ботаники в своем родном университете. Кафедру он занимал более тридцати лет и покинул ее лишь незадолго до смерти.

Но основным делом своей жизни Линней все же считал систематизацию растений. Главная работа «Система растений» заняла целых 25 лет, и только в 1753 году он опубликовал этот труд.

Идея Линнея состояла в следующем: сходные между собою виды ученый соединил в роды. Несколько видов, сходных между собою по главным признакам и отличающихся лишь второстепенными чертами, причисляются к одному роду и получают одно общее название. Так, например, родовое название смородины будет Ribes. Отдельные же виды этого рода обозначаются путем прибавления видовых названий к родовому. Так красная смородина будет Ribes rubrum, черная — Ribes nigrum. Крыжовник настолько близок к этим кустарникам, что причисляется к тому же роду и называется Ribes grossularia.

До Линнея же каждый вид отличался от смежных неуклюжей характеристикой, кратким описанием, всегда недостаточным для полного определения. Вот как, например, обозначался старинными ботаниками обыкновенный шиповник: rosa silvestris vulgaris flore odorato incarnato (он же назвал ее Rosa canina, и никакая другая роза не могла подразумеваться под этим именем. При двойной номенклатуре, встречая название неизвестного растения, по его родовому названию мы сразу можем видеть, с каким видом оно имеет наиболее сходства. Линнеевская система представляет большие практические удобства. Так как родов на Земле, конечно, несравненно меньше, чем видов, то необходимость создавать новые названия этим значительно облегчается. В различных родах можно употреблять одинаковые видовые названия без опасения вызвать путаницу: одни и те же прилагательные встречаются в систематике на каждом шагу, никого не затрудняя.

Но для того чтобы новая номенклатура оказалась плодотворной, необходимо было, чтобы виды, получившие условное название, в то же время были настолько точно и подробно описаны, чтобы их невозможно было смешать с другими видами того же рода. Линней это и делал. Он первый ввел в науку строго определенный, точный язык и точное определение признаков. Специальная терминология, которая всегда так запугивает новичков при первом знакомстве с ботаникой или зоологией, представляет из себя единственный способ сориентироваться в массе органических форм и служит драгоценным ключом к их изучению. Линней был творцом строгого научного языка в зоологии и ботанике.

Выработав, таким образом, основания научного определения видов, Линней в своих сочинениях описал множество растительных и животных форм. Он сам же и показал пример, как пользоваться созданным им научным языком: его краткие диагнозы видов отличаются сжатостью и точностью.

Линней первым создал удобную, точную и строгую систему растений, хотя и на искусственных началах. Искусственная она потому, что при определении сходства растений и классификации их он принимал во внимание не все черты сходства и различия, не совокупность всех морфологических признаков растения — совокупность, которая одна может определить истинное родство двух форм, а построил всю свою систему исключительно на основании одного только органа — цветка. В этом его система сходна с системой Турнефора. Однако вместо расплывчатой, неопределенной и обманчивой общей формы он принял за основу деления число — и этим создал простой, остроумный и точный ключ к изучению ботанической систематики.

Общее представление о способах размножения растений, о существовании у них, как у животных, мужского и женского пола и полового размножения, существовало еще у древних. В XVII веке вопросу о размножении растений был посвящен целый ряд исследований различных ученых, благодаря которым были открыты мужские и женские органы цветка — тычинки и пестики — и описан акт опыления. Линней еще студентом в Упсале познакомился с сочинением Вальяна, ученика Турнефора, где были изложены новые данные о размножении растений. Уже тогда, по-видимому, у Линнея появилась мысль воспользоваться этими важными органами для классификации растений. Исполнение этой идеи и привело его к знаменитой искусственной системе растений.

Принцип его чрезвычайно нагляден и прост: в основу деления положены тычинки и пестики цветка. Отдельные классы характеризуются числом и расположением тычинок.

Разделив сначала растения на явнобрачные (с цветком, тычинками и пестиками) и тайнобрачные (бесцветковые), Линней создал из первых 23 класса, а последние соединил в один.

Практические достоинства новой системы были очень велики. Всякий новый вид растения легко находил в ней себе место. Определение растений, систематическое распределение их чрезвычайно облегчалось. Все это способствовало ее быстрому распространению.

Недостаток этой системы в том, что она искусственна. Число тычинок не находится в тесной связи со всей организацией растения, и потому классы Линнея представляют из себя в сущности беспорядочный калейдоскоп форм, механически втиснутых в одну рамку. Применение такого одностороннего критерия часто приводило к насильственному разделению очень близких, несомненно, родственных форм в разные классы. Эти недостатки Линней ясно сознавал. Он и сам смотрел на свою систему как на временную, как на удобный метрд для изучения растений в ожидании более естественной их классификации. Поэтому он нередко сам нарушает строгость своей системы, уступая требованию близкого сходства организмов, родства их. «Естественная система», которая владела умами ученых прошлого столетия, выражала собой бессознательное искание родства, общности происхождений растений.

Линней не открывал новых областей знания и неизвестных дотоле законов природы, но он создал новый метод, ясный, логический, и при помощи его внес свет и порядок туда, где до него царили хаос и сумятица, чем дал огромный толчок науке, могущественным образом проложив дорогу для дальнейшего исследования. Огромное количество органических форм, давившее своим богатством науку и неподдававше-еся описанию и распределению, с помощью методов, созданных Линнеем, подверглось быстрой разработке и легко могло быть приведено в систему, удобную для изучения. Это был необходимый шаг в науке, без которого был бы невозможен дальнейший прогресс.

 

ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА

В 1909 году в Париже было большое торжество: открывали памятник великому французскому натуралисту Жану Батисту Ламарку в ознаменование столетия со дня выхода в свет его знаменитого сочинения «Философия зоологии». На одном из барельефов этого памятника изображена трогательная сцена: в кресле в грустной позе сидит слепой старик — это сам Ламарк, потерявший в старости зрение, а рядом стоит молодая девушка — его дочь, которая утешает отца и обращается к нему со словами:

«Потомство будет восхищаться вами, мой отец, оно отомстит за вас».

Жан-Батист де Моне шевалье де Ламарк родился 1 августа 1744 года во Франции, в небольшом местечке. Он был одиннадцатым ребенком в обедневшей аристократической семье. Родители хотели сделать его священником и определили в иезуитскую школу, но после смерти отца шестнадцатилетний Ламарк оставил школу и вступил в 1761 году добровольцем в действующую армию. Там он проявил большую храбрость и получил звание офицера. После окончания войны Ламарк приехал в Париж, повреждение шеи заставило его оставить военную службу. Он стал учиться медицине. Но он больше интересовался естественными науками, в особенности ботаникой. Получая незначительную пенсию, он для заработка поступил в один из банкирских домов.

После ряда лет усиленных занятий трудолюбивый и талантливый молодой ученый написал большое сочинение в трех томах — «Флора Франции», изданное в 1778 году. Там описано множество растений и дано руководство к их определению. Эта книга сделала имя Ламарка известным, и в следующем году его избрали членом Парижской академии наук. В Академии он с успехом продолжал заниматься ботаникой и приобрел большой авторитет в этой науке. В 1781 году его назначили главным ботаником французского короля.

Другим увлечением Ламарка была метеорология. С 1799 по 1810 год он издал одиннадцать томов, посвященных этой науке. Занимался он физикой и химией.

В 1793 году, когда Ламарку уже было под пятьдесят, его научная деятельность в корне изменилась. Королевский ботанический сад, где работал Ламарк, был преобразован в Музей естественной истории. Свободных кафедр ботаники в музее не оказалось, и ему предложили заняться зоологией. Трудно было пожилому человеку оставить прежнюю работу и перейти на новую, но огромное трудолюбие и гениальные способности Ламарка все преодолели. Лет через десять он сделался таким же знатоком в области зоологии, каким был в ботанике.

Прошло немало времени, Ламарк состарился, перешагнул рубеж в шестьдесят лет. Он знал теперь о животных и растениях почти все, что было известно науке того времени. Ламарк решил написать такую книгу, в которой не описывались бы отдельные организмы, а были бы разъяснены законы развития живой природы. Ламарк задумал показать, как появились животные и растения, как они изменялись и развивались и как достигли современного состояния. Говоря языком науки, он захотел показать, что животные и растения не созданы такими, каковы они есть, а развивались в силу естественных законов природы, т. е. показать эволюцию органического мира.

Это была нелегкая задача. Лишь немногие ученые до Ламарка высказывали догадки об изменяемости видов, но только Ламарку с его колоссальным запасом знаний удалось разрешить эту задачу. Поэтому Ламарк заслуженно считается творцом первой эволюционной теории.

Представления об изменяемости окружающего мира (в том числе живых существ) сложились еще в античности. Об изменяемости мира размышляли, например, древнегреческие философы Гераклит Эфесский, Эмпедокл, Демокрит, древнеримский философ Тит Лукреций Кар. Позднее появилась система мировоззрения, основанного на религиозных догмах о неизменности созданного Творцом мира, — креационизм. Затем в XVII–XVIII веках сформировались новые представления об изменяемости мира и о возможности исторического изменения видов организмов, получившие название — трансформизм.

Среди естествоиспытателей и философов-трансформистов стали известны имена Роберта Гука, Жоржа Луи Леклерка Бюффона, Дени Дидро, Жюльена Офре де Ламетри, Иоганна Вольфганга Гете, Эразма Дарвина, Этьена Жоффруа Сент-Илера. Все трансформисты признавали изменяемость видов организмов под действием изменений окружающей среды. При этом большинство трансформистов еще не имели целостной и последовательной концепции эволюции.

Свою революционную книгу Ламарк напечатал в 1809 году и назвал ее «Философия зоологии», хотя там речь идет не только о животных, но и о всей живой природе. Не следует думать, что все интересовавшиеся в то время наукой обрадовались этой книге и поняли, что Ламарк поставил перед учеными великую задачу. В истории науки часто бывало, что великие идеи оставались современникам непонятными и получали признание лишь много лет спустя.

Так случилось и с идеями Ламарка. Одни ученые не обратили на его книгу никакого внимания, другие посмеялись над ней. Наполеон, которому Ламарк вздумал преподнести свою книгу, так выбранил его, что тот не мог удержаться от слез.

Под конец жизни Ламарк ослеп и, всеми забытый, умер 18 декабря 1829 года 85 лет от роду. С ним оставалась лишь его дочь Корнелия. Она заботилась о нем до самой смерти и писала под его диктовку.

Слова Корнелии, запечатленные на памятнике Ламарку, оказались пророческими потомство действительно оценило труды Ламарка и признало его великим ученым. Но это случилось не скоро, через много лет после смерти Ламарка, после того, как появилось в 1859 году замечательное сочинение Дарвина «Происхождение видов». Дарвин подтвердил правильность эволюционной теории, доказал ее на многих фактах и заставил вспомнить о своем забытом предшественнике.

Сущность теории Ламарка заключается в том, что животные и растения не всегда были такими, какими мы их видим теперь. В давно прошедшие времена они были устроены иначе и гораздо проще, чем теперь. Жизнь на Земле возникла естественным путем в виде очень простых организмов. С течением времени они постепенно изменялись, совершенствовались, пока не дошли до современного, знакомого нам состояния Таким образом, все живые существа происходят от непохожих на них предков, более просто и примитивно устроенных.

Отчего же органический мир, или, иначе говоря, все животные и растения, не стоял неподвижно, как часы без завода, а двигался вперед, развивался, изменялся, как изменяется и теперь? Ламарк дал ответ и на этот вопрос.

Он приводит два основных закона эволюции.

«Первый закон. У всякого животного, не достигшего предела своего развития, более частое и более длительное употребление какого-нибудь органа укрепляет мало-помалу этот орган, развивает и увеличивает его и придает ему силу, соразмерную длительности употребления, между тем как постоянное неупотребление того или иного органа постепенно ослабляет его, приводит к упадку, непрерывно уменьшает его способности и, наконец, вызывает его исчезновение.

Второй закон. Все, что природа заставила особей приобрести или утратить под влиянием условий, в которых с давних пор пребывает их порода, и, следовательно, под влиянием преобладания употребления или неупотребления той или иной части (тела), — все это природа сохраняет путем размножения у новых особей, которые происходят от первых, при условии, если приобретенные изменения общи обоим полам или тем особям, от которых новые особи произошли».

Совершенствуя и уточняя свою теорию, Ламарк во «Введении» к «Естественной истории беспозвоночных» дал новую, несколько расширенную редакцию своих законов эволюции.

«1. Жизнь свойственными ей силами стремится непрерывно увеличивать объем всех своих тел и расширять размеры их до пределов, установленных ею.

2. Образование нового органа в теле животного происходит от новой появившейся и продолжающей чувствоваться потребности и от нового движения, которое эта потребность порождает и поддерживает.

3. Развитие органов и сила их действия всегда зависит от употребления этих органов.

4. Все, что приобретено, отмечено или изменено в организации индивидуумов в течение их жизни, сохраняется путем генерации и передается новым видам, которые происходят от тех, кто испытал это изменение».

Ламарк иллюстрировал свое теоретическое построение примерами.

«Птица, которую влечет к воде потребность найти добычу, необходимую ей для поддержания жизни, растопыривает пальцы ног, когда хочет грести и двигаться по поверхности воды. Благодаря этим непрерывно повторяющимся движениям пальцев кожа, соединяющая пальцы у их оснований, приобретает привычку растягиваться. Так, с течением времени образовались те широкие перепонки между пальцами ног, которые мы видим теперь у уток, гусей и т д.».

«…Береговая птица, не любящая плавать, но которая все же вынуждена отыскивать пищу у самого берега, постоянно подвергается опасности погрузиться в ил. И вот, стремясь избегнуть необходимости окунать тело в воду, птица делает всяческие усилия, чтобы вытянуть и удлинить свои ноги. В результате длительной привычки, усвоенной данной птицей и прочими особями ее породы, постоянно вытягивать и удлинять ноги, все особи этой породы как бы стоят на ходулях, так как мало-помалу у них образовались длинные голые ноги…»

Как отмечает Николай Иорданский: «Ламарк впервые выделил два самых общих направления эволюции: восходящее развитие от простейших форм жизни ко все более сложным и совершенным и формирование у организмов приспособлений в зависимости от изменений внешней среды (развитие „по вертикали“ и „по горизонтали“). Как ни странно, обсуждая взгляды Ламарка, современные биологи чаще вспоминают только вторую часть его теории (развитие приспособлений у организмов), которая была очень близка ко взглядам трансформистов — предшественников и современников Ламарка, и оставляют в тени её первую часть. Однако именно идея восходящей, или прогрессивной, эволюции — наиболее оригинальная часть теории Ламарка. Ученый полагал, что историческое развитие организмов имеет не случайный, а закономерный характер и происходит в направлении постепенного и неуклонного совершенствования, повышения общего уровня организации, которое Ламарк назвал градацией. Движущей силой градаций Ламарк считал „стремление природы к прогрессу“, изначально присущее всем организмам и заложенное в них Творцом…

…Ламарк считал, что изменения, которые растения и животные приобретают в течение жизни, наследственно закрепляются и передаются потомкам; ученые называют их модификациями.

Современники сочли доводы Ламарка противоречивыми и шаткими и не приняли его теорию. Однако некоторые идеи Ламарка до сих пор привлекают внимание леченых и в XX столетии дали начало нескольким неоламаркистским концепциям».

 

СРАВНИТЕЛЬНАЯ АНАТОМИЯ

Кювье справедливо считается основоположником сравнительной анатомии, или как, говорят сегодня — сравнительной морфологии. Но у Кювье на этом поприще были предшественники — в частности, Вик д'Азир. Заслуга Кювье — и притом никем не превзойденная — заключается в том, что он широко и щедро раздвинул базу аргументов в защиту учения об аналогах, гомологах и корреляции, углубил интерпретацию задач морфологии, великолепно формулировал ее первые «законы»…

Жорж Леопольд Христиан Дагобер Кювье (1769–1832) родился в небольшом эльзасском городке Монбельяре. Мальчик поражал ранним умственным развитием. В четыре года он уже читал. Чтение стало любимым занятием, а потом и страстью Кювье. Его любимой книгой была «Естественная история» Бюффона. Иллюстрации из нее Кювье постоянно перерисовывал и раскрашивал.

В школе он учился блестяще. Пятнадцати лет Кювье поступил в Каролинскую академию в Штутгарте, где избрал факультет камеральных наук. Здесь он изучил право, финансы, гигиену и сельское хозяйство. Но больше всего его влекло к изучению животных и растений. Почти все его товарищи бьши старше его. Среди них нашлось несколько молодых людей, интересующихся биологией. Кювье организовал кружок и назвал его «академией».

Через четыре года Кювье окончил университет и вернулся домой. Родители постарели, пенсии отца едва хватало, чтобы сводить концы с концами. Кювье узнал, что граф Эриси ищет для своего сына домашнего учителя. Кювье поехал в Нормандию в 1788 году, накануне французской революции. Там, в уединенном замке, провел он самые бурные в истории Франции годы.

Поместье графа Эриси находилось на берегу моря, и Кювье впервые увидел живьем морских животных, знакомых ему по рисункам. Он вскрывал этих животных и изучал внутреннее строение рыб, крабов, мягкотелых, морских звезд, червей. Он с изумлением нашел, что у так называемых низших форм, у которых ученые его времени предполагали простое строение тела, существует и кишечник с железами, и сердце с сосудами, и нервные узлы с отходящими от них нервными стволами. Кювье проник своим скальпелем в новый мир, в котором еще никто не делал точных и тщательных наблюдений. Результаты исследований он подробно описал в журнале «Зоологический вестник».

Когда в 1794 году сыну графа Эриси пошел двадцатый год, служба Кювье окончилась, и он опять оказался на распутье. Парижские ученые пригласили Кювье работать в только что организованный Музей естественной истории.

Весной 1795 года Кювье приехал в Париж. Он очень быстро выдвинулся и в том же году занял в парижском университете — Сорбонне — кафедру анатомии животных. В 1796 году Кювье был назначен членом национального института, в 1800 году занял кафедру естественной истории в College de France. В 1802 году занял кафедру сравнительной анатомии в Сорбонне.

Первые научные работы Кювье были посвящены энтомологии. В Париже, изучая богатые коллекции музеи, Кювье постепенно убедился, что принятая в науке система Линнея не вполне соответствует действительности. Линней разделял животный мир на 6 классов: млекопитающие, птицы, гады, рыбы, насекомые и черви. Кювье же предложил другую систему. Он считал, что в мире животных существует четыре типа строения тела, совсем несходных между собой.

Глубокие познания в анатомии животных позволили Кювье восстанавливать облик вымерших существ по их сохранившимся костям. Кювье убедился, что все органы животного тесно связаны друг с другом, что каждый орган нужен для жизни всего организма.

Каждое животное приспособлено к той среде, в которой оно живет, находит корм, укрывается от врагов, заботится о потомстве. Если это животное травоядное, его передние зубы приспособлены срывать траву, а коренные — растирать ее. Массивные зубы, растирающие траву, требуют крупных и мощных челюстей и соответствующей жевательной мускулатуры. Стало быть, у такого животного должна быть тяжелая, большая голова, а так как у него нет ни острых когтей, ни длинных клыков, чтобы отбиться от хищника, то оно отбивается рогами. Чтобы поддерживать тяжелую голову и рога, нужны сильная шея и большие шейные позвонки с длинными отростками, к которым прикреплены мышцы. Чтобы переваривать большое количество малопитательной травы, требуется объемистый желудок и длинный кишечник, а, следовательно, нужен большой живот, нужны широкие ребра. Так вырисовывается облик травоядного млекопитающего.

«Организм, — говорил Кювье, — есть связное целое. Отдельные части его нельзя изменить, не вызывая изменения других». Эту постоянную связь органов между собой Кювье назвал «соотношением частей организма».

Задача морфологии — вскрыть закономерности, которым подчинена структура организма, а методом, позволяющим установить каноны и нормы организации, служит систематически проведенное сравнение одного и того же органа (или одной и той же системы органов) через все разделы животного царства. Что же дает это сравнение? Оно точно устанавливает, во-первых, место, занимаемое определенным органом, в теле животного, во-вторых, все модификации, испытываемые этим органом на различных ступенях зоологической лестницы, и, в-третьих, взаимосвязь между отдельными органами, с одной стороны, а также ими и организмом в целом — с другой. Вот эту-то взаимосвязь Кювье квалифицировал термином «органические корреляции» и сформулировал так: «Каждый организм образует единое замкнутое целое, в котором ни одна из частей не может измениться, чтоб не изменились при этом и другие».

«Изменение одной части тела, — говорит он в другом своем произведении, — оказывает влияние на изменение всех других». Примеров, иллюстрирующих «закон корреляции», можно привести сколько угодно. И не удивительно, говорит Кювье: на нем ведь держится вся организация животных. Возьмите какого-нибудь крупного хищника: связь между отдельными частями тела его бьет в глаза своею очевидностью. Тонкий слух, острое зрение, хорошо развитое обоняние, крепкая мускулатура конечностей, позволяющая делать прыжки в сторону добычи, втяжные когти, ловкость и быстрота в движениях, сильные челюсти, острые зубы, простой пищеварительный тракт и т. д. — кому неизвестны эти «соотносительно развитые» особенности льва, тигра, леопарда или пантеры? А посмотрите на любую птицу: вся ее организация составляет «единое, замкнутое целое», и это единство в данном случае сказывается как своего рода приспособленность к жизни в воздухе, к полету. Крыло, мускулатура, приводящая его в движение, сильно развиты гребень на грудине, полости в костях, своеобразное строение легких, образующие воздушные мешки, высокий тонус сердечной деятельности, хорошо развитый мозжечок, регулирующий сложные движения птицы, и т. д. Попробуйте изменить что-нибудь в этом комплексе структурных и функциональных особенностей птицы: любая такая перемена, говорит Кювье, неминуемо скажется в той или иной степени, если не на всех, то на многих других особенностях птицы. Параллельно с корреляциями морфологического характера идут корреляции физиологические. Строение органа связано с его функциями. Морфология не оторвана от физиологии. Всюду в организме наряду с корреляцией наблюдается и иная закономерность. Ее Кювье квалифицирует как соподчинение органов и соподчинение функций.

Субординация органов связана с соподчинением функций, развиваемых этими органами. Однако и то, и другое в такой же мере связано с образом жизни животного. Тут все должно находиться в некотором гармоничном равновесии. Раз эта относительная гармония поколеблена, то немыслимым будет и дальнейшее существование животного, ставшего жертвой нарушенного равновесия между его организацией, отправлениями и условиями существования.

«При жизни органы не просто объединены, — пишет Кювье, — но и влияют друг на друга и конкурируют все вместе во имя общей цели.

Нет ни одной функции, которая не нуждалась бы в помощи и соучастии почти всех других отправлений и не чувствовала бы в большей или меньшей мере степень их энергии…

Очевидно, что надлежащая гармония между взаимно действующими органами является необходимым условием существования того животного, которому они принадлежат, и что если какая-либо из этих функций будет изменена вне соответствия с изменениями других отправлении организма, то он не сможет существовать».

Итак, знакомство со строением и отправлениями нескольких органов — а часто и всего лишь одного органа — позволяет судить не только о структуре, но и об образе жизни животного. И наоборот: зная условия существования того или иного животного, мы можем представить себе и его организацию. Впрочем, прибавляет Кювье, не всегда можно судить об организации животного на основании его образа жизни: как, в самом деле, связать жвачность животного с наличием у него двух копыт или рогов?

Насколько Кювье был проникнут сознанием постоянной связанности частей тела животного, видно из следующего анекдота. Один из его учеников захотел пошутить над ним. Он нарядился в шкуру дикого барана, ночью вошел в спальню Кювье и, став возле его кровати, диким голосом закричал: «Кювье, Кювье, я тебя съем!» Великий натуралист проснулся, протянул руку, нащупал рога и, рассмотрев в полутьме копыта, спокойно ответил: «Копыта, рога — травоядное; ты меня не можешь съесть!»

Создав новую область знания — сравнительную анатомию животных, — Кювье проложил в биологии новые пути исследования. Тем самым было подготовлено торжество эволюционного учения.

 

ОСНОВЫ ЭМБРИОЛОГИИ

«Ab ovo» — гласит древнелатинская поговорка. Это означает «от яйца», «начать с начала». Как зарождается жизнь человека и животных, с чего она начинается? Отрывочные эмбриологические наблюдения производились уже Аристотелем. Однако еще в XVII и XVIII веках господствовала так называемая теория преобразования, или эволюции. По этой теории будущий организм предсуществует в яйце готовый, со всеми своими частями. Этих частей в ранних стадиях не видно только потому, что они очень малы и прозрачны. Прямым следствием этой теории было допущение, что в микроскопическом зародыше предсуществуют уже и те зародыши, которых он впоследствии произведет на свет; в этих зародышах также вложены зародыши и так далее, — целые поколения будущих организмов предобразованы в каждом яйце. Так как в то время натуралисты, какие бы теории им в голову ни приходили, старались согласовать их со Священным Писанием, то некоторые досужие головы стали вычислять, сколько зародышей было вложено в яичниках праматери рода человеческого Евы, и определяли число их приблизительно в 200 000 миллионов.

Мало того, так как для развития яйца необходимо оплодотворение, то есть соединение яйца с живчиком, то возникал вопрос: в котором же из соединяющихся элементов вложены зародыши, в яйце или в живчике? Вопрос этот разделил ученых на две школы: овистов, утверждавших, что зародыши вложены в яйцо, а живчик служит лишь для возбуждения развития, — и сперматиков, которые были убеждены, что зародыши находятся в живчике, а яйцо доставляет лишь питательный материал для них.

Только во второй половине XVIII века появилась знаменитая «Theoria Generations» берлинского врача Каспара Фридриха Вольфа (1734–1794), положившая начало теории эпигенеза, то есть постепенного образования органов зародыша из первоначально простой (по Вольфу даже неорганизованной) основы. Сочинение это обозначает собою эпоху в эмбриологии, но мысли, проводимые в нем, не были при появлении диссертации Вольфа оценены. Сама диссертация, пройдя почти незаме-ченною, была так основательно забыта, что лишь в 1812 году, когда Меккель отыскал ее и перевел с латинского языка на немецкий, на теорию эпигенеза обратили надлежащее внимание. Тот же Вольф положил основание и теории зародышевых пластов, или листков, показав, что зародыш состоит из слоев, идущих каждый на развитие известных органов. Это открытие Вольфа также не было поначалу оценено по достоинству. Окен среди прочего, критикуя работу Вольфа, говорит: «Этого не может быть, так как организм возникает не из листков, а из пузырей».

В 1817 году Пандер, занимаясь развитием цыпленка, опубликовал свое исследование, содержавшее много ценных данных и подтвердившее теорию Вольфа об эпигенезе и о зародышевых пластах. Но работа Пандера, как и диссертация Вольфа, не была понята современниками. Не понял ее и тот, кто по праву считается основателем эмбриологии — Карл Бэр.

Карл Эрнст Бэр (1792–1876) родился в местечке Пип, в Гервенском округе Эстляндской губернии. Маленький Карл рано начал интересоваться разными предметами природы и нередко приносил домой разные окаменелости, улиток и тому подобные вещи. Семилетним мальчиком Бэр не только не умел еще читать, но и не знал ни одной буквы. Впоследствии он очень был доволен тем, что «не принадлежал к числу тех феноменальных детей, которые, из-за честолюбия родителей лишаются светлого детства».

Затем с Карлом занимались домашние учителя. Одиннадцатилетний Карл уже знаком с алгеброй, геометрией и тригонометрией. В августе 1807 года мальчика отвезли в дворянскую школу при городском соборе в Ревеле. В первой половине 1810 года Карл окончил курс школы. Он поступает в Дерптский университет. Здесь Бэр решает избрать медицинскую карьеру.

Когда в 1812 году последовало вторжение Наполеона в Россию и армия Макдональда угрожала Риге, многие из дерптских студентов, в том числе и Бэр, отправились, как истинные патриоты, на театр военных действий.

В 1814 году Бэр выдержал экзамен на степень доктора медицины. Им была представлена и защищена диссертация «Об эндемических болезнях в Эстляндии». Но все же осознавая недостаточность полученных знаний, он попросил отца отправить его для довершения медицинского образования за границу.

Бэр отправился за границу, избрав для продолжения своего медицинского образования Вену, где преподавали такие тогдашние знаменитости, как Гильдебранд, Руст, Беер и другие. Осенью 1815 года Бэр прибыл в Вюрцбург к другому известному ученому — Деллингеру. Всю свою жизнь Бэр хранил живейшую благодарность Деллингеру, который не жалел ни времени, ни труда для его обучения.

Затем он поступает прозектором к профессору Бурдаха, на кафедру физиологии в Кенигсбергском университете. В качестве прозектора Бэр тотчас же открыл курс сравнительной анатомии беспозвоночных животных, носивший прикладной характер, так как он состоял преимущественно из показывания и объяснения анатомических препаратов и рисунков.

С этих пор преподавательская и научная деятельность Бэра вошла в свою постоянную колею. Он руководил практическими занятиями студентов в анатомическом театре, читал курсы по анатомии человека и антропологии. Бэр находит также время подготавливать и публиковать специальные самостоятельные работы.

В 1819 году ему удалось получить повышение: его назначили экстраординарным профессором зоологии, с поручением приняться за устройство при университете зоологического музея.

В 1826 году Бэр был назначен ординарным профессором анатомии и директором анатомического института с освобождением от лежавших до сих пор на нем обязанностей прозектора.

То было время подъема научной деятельности ученого. Самый большой успех принесли Бэру эмбриологические исследования.

Когда Бэр работал у Деллингера, последний предложил ему заняться исследованиями развития цыпленка — классическим объектом эмбриологов благодаря доступности материала и величине яйца. Бэр в то время еще колебался в выборе карьеры, а работа требовала большой затраты времени и денег. Поэтому он уговорил взяться за эту работу своего приятеля Пандера.

Получив диссертацию Пандера, изданную без рисунков, он не смог ее понять. И лишь когда Пандер прислал ему более полное издание своей работы, снабженное рисунками, Бэр несколько уяснил себе ее содержание. Однако полного понимания ее он достиг только тогда, когда взялся за самостоятельное исследование истории развития цыпленка.

Эта непонятность работы Пандера зависела, во-первых, от неясного изложения, а во-вторых, по-видимому, от того, что автор, добросовестно наблюдая и описывая все, что он видел, не имел при этом никакой руководящей, обобщающей идеи.

Бэр, приступая к изучению эмбриологии цыпленка, находился благодаря своей широкой сравнительно-анатомической подготовке, совершенно в иных условиях, чем Пандер. Владея уже представлением о типе позвоночных, он был подготовлен к тому, чтобы уловить черты этого типа в эмбриональном развитии. И вот, наблюдая ту раннюю стадию развития, когда на зародышевой пластинке образуются два параллельных валика, впоследствии смыкающиеся и образующие мозговую трубку, Бэр делает вывод, что «тип руководит развитием, зародыш развивается, следуя тому основному плану, по которому устроено тело организмов данного класса». Он обратился к другим позвоночным животным и в развитии их нашел блестящее подтверждение своей мысли: как бы не были различны позвоночные животные — везде появляются спинные валики и образующаяся из них нервная трубка, везде пищеварительный канал образуется желобоватым загибом нижнего зародышевого листка, везде пупок образуется на брюшной стороне, обращенной к желтку. Обратившись к развитию животных иных типов, Бэр увидел, что и там в каждом типе есть свой рано выражающийся порядок и способ развития. Так, у членистых животных весьма рано замечается поперечное расчленение зародыша, образуется и обращается наружу прежде брюшная сторона, а не спинная, и если есть пупок, то он находится на спине.

Громадное значение «Истории развития животных», опубликованной Бэром в 1828 году, состоит не только в отчетливом выяснении основных эмбриологических процессов, но главным образом в гениальных выводах, собранных в конце первого тома этого сочинения под общим названием «Схолии и короллярии». Английский ученый Гексли, который в 1855 году перевел отрывок из этих «схолий» на английский язык, выражает в предисловии сожаление, что в его стране так долго было неизвестно сочинение, которое содержит самую глубокую и здравую философию зоологии и даже биологии вообще. Другой знаменитый зоолог, Бальфур, говорит, что все исследования по эмбриологии позвоночных, которые вышли после Бэра, могут быть рассматриваемы как дополнения и поправки к его труду, но не могут дать ничего столь нового и важного, как результаты, добытые Бэром. Укажем лишь на некоторые из этих результатов.

Задавая себе вопрос о сущности развития, Бэр отвечает на него: всякое развитие состоит в преобразовании чего-либо ранее существующего.

«Это положение так просто и безыскусно, — говорит Розенберг, автор прекрасной речи о заслугах Бэра, — что оно кажется почти бессодержательным. И однако оно имеет большое значение». Дело в том, что в процессе развития каждое новое образование возникает из более простой предсуществующей основы. Так, например, легкое возникает как выпячивание первоначально простой пищеварительной трубки; глаз — как вырост мозгового пузыря; слуховой лабиринт образуется как углубление кожи, отшнуровывающейся от нее в виде мешочка, и так далее. Таким образом, выясняется важный закон развития, что в зародыше появляются сперва общие основы, и из них обособляются все более и более специальные части. Этот процесс постепенного движения от общего к специальному известен в настоящее время под именем дифференциации.

Выяснив принцип дифференциации зародыша, Бэр тем самым положил раз и навсегда конец теории предобразования, или эволюции, и обеспечил окончательное торжество Вольфову принципу эпигенеза.

Другое общее положение Бэра, находящееся в тесной связи с только что рассмотренным, гласит: история развития индивида есть история растущей индивидуальности во всех отношениях. Опять-таки, на первый взгляд, очевидный вывод. На деле, однако, вывод этот получить было нелегко и содержание его далеко немаловажно. «Опыт показывает, — говорит Бэр, — что выводы бывают вернее, когда результаты их предварительно достигнуты наблюдением; если бы это было иначе, то человек должен был бы получать гораздо большее духовное наследство, чем это есть в действительности». Главное значение только что произведенного вывода Бэра тотчас выясняется, если его изложить несколько подробнее. Дело в том, что развивающееся существо, как подметил Бэр, первоначально обнаруживает лишь принадлежность к тому или другому типу. Затем выступают понемногу признаки класса, то есть если, например, мы наблюдаем развитие позвоночного, то выясняется, имеем ли дело с будущею птицею, млекопитающим и так далее. Еще позднее выясняются признаки отряда, семейства, рода, вида и, наконец, после всего выступают уже чисто индивидуальные признаки.

При этом зародыш не проходит через непрерывный ряд форм, соответствующих готовым существам разной степени совершенства, как представляли себе развитие животных натурфилософы, — но скорее отделяется, отграничивается все более и более от всех форм, кроме той, к которой стремится его развитие.

Бэр, устанавливая своими эмбриологическими исследованиями принцип постепенного расхождения признаков, подготовил возникновение идеи о родственной связи органов в виде сложного, обильно разветвленного генеалогического дерева:

«Чем более ранние стадии развития мы исследуем, тем более сходства находим мы между различными животными. Поэтому возникает вопрос: не одинаковы ли в существенных чертах все животные в самом начале своего развития и нет ли для них одной общей исходной формы?.. По выводу нашей второй схолии, зародыш может быть рассматриваем как пузырь, которым в яйце птиц обрастает желток постепенно… в яйце лягушки является еще ранее, чем обнаруживается тип позвоночного, а у млекопитающих уже с самого начала окружает незначительную массу желтка. Но так как зародыш есть не что иное, как целое животное, только недоразвитое, то не без основания можно утверждать, что простая форма пузыря есть общая основная форма, из которой развились все животные, и не только в идеальном смысле, но исторически».

Для всякого, кто мало-мальски знаком с эмбриологией, из этой выписки ясно, что Бэр совершенно правильно подметил и оценил весьма важную эмбриональную фазу, известную в настоящее время под именем бластулы.

 

ТОПОГРАФИЧЕСКАЯ АНАТОМИЯ

Основателем топографической анатомии по праву считается великий русский хирург и ученый Пирогов.

Николай Иванович Пирогов (1810–1881) родился в Москве. Когда Николаю исполнилось четырнадцать лет, он поступил на медицинский факультет Московского университета. Для этого ему пришлось прибавить себе два года, но экзамены он сдал не хуже своих старших товарищей.

Закончив университет, Пирогов направился для подготовки к профессорской деятельности в Дерптский университет. В то время этот университет считался лучшим в России. Здесь в хирургической клинике Пирогов проработал пять лет, блестяще защитил докторскую диссертацию и в двадцать шесть лет стал профессором хирургии.

Темой диссертации он избрал перевязку брюшной аорты, выполненную до того времени — и то со смертельным исходом — лишь однажды английским хирургом Эстли Купером. Выводы пироговской диссертации были одинаково важны и для теории, и для практики. Когда Пирогов после пяти лет пребывания в Депте отправился в Берлин учиться, прославленные хирурги, к которым он ехал с почтительно склоненной головой, читали его диссертацию, поспешно переведенную на немецкий. Учителя, более других сочетавшего в себе все то, что искал в хирурге Пирогов, нашел в Геттингене, в лице профессора Лангенбека. Геттин-генский профессор научил его чистоте хирургических приемов.

Возвращаясь домой, Пирогов тяжело заболел и был оставлен для лечения в Риге. Едва Пирогов встал с госпитальной койки, он взялся оперировать. До города и прежде доходили слухи о подающем великие надежды молодом хирурге. Теперь предстояло подтвердить бежавшую далеко впереди добрую славу.

Он начал с ринопластики: безносому цирюльнику выкроил новый нос. Потом он вспоминал, что это был лучший нос из всех изготовленных им в жизни. За пластической операцией последовали неизбежные литотамии, ампутации, удаления опухолей. В Риге он впервые оперировал как учитель. Из Риги Пирогов направился в клинику в Дерпте.

Здесь в 1837 году и появилось на свет одно из самых значительных сочинений Пирогова — «Хирургическая анатомия артериальных стволов и фасций». Оно стало результатом восьмилетних трудов, сочинением классическим по широте и завершенности.

Может быть разный подход к сведениям о строении человеческого тела, и об этом пишет Пирогов: «…Хирург должен заниматься анатомией, но не так, как анатом… Кафедра хирургической анатомии должна принадлежать профессору не анатомии, а хирургии… Только в руках практического врача прикладная анатомия может быть поучительна для слушателей. Пусть анатом до мельчайших подробностей изучит человеческий труп, и все-таки он никогда не будет в состоянии обратить внимание учащихся на те пункты анатомии, которые для хирурга в высшей степени важны, а для него могут не иметь ровно никакого значения».

Причина неудач большинства «анатомо-хирургических трактатов», составленных предшественниками Пирогова, — в недооценке прикладного значения анатомии, в уходе от «частной цели» — служить руководством для хирурга. Между тем именно этой «частной цели», только ей, должно быть все подчинено.

Пирогов, разумеется, был хорошо знаком с трудами предшественников — видных французских ученых Вельпо и Бландена. Внимательно рассматривал знаменитый атлас Буяльского. Он задает себе вопрос: «Может ли молодой хирург руководствоваться при своих оперативных упражнениях на трупе, не говоря уже об операциях на живых, рисунками артериальных стволов в лучших трудах по хирургической анатомии, каковы труды Вельпо и Бландена?»

И отвечает решительно: нет!

«Обыкновенный способ препарирования, принятый анатомами… не годится для наших прикладных целей: удаляется много соединительной ткани, удерживающей различные части в их взаимном положении, вследствие чего изменяются их нормальные отношения. Мышцы, вены, нервы удаляются на рисунках друг от друга и от артерии на гораздо большее расстояние, чем это существует в действительности».

Пирогов подверг критике атлас Буяльского: «…Вы видите, например, что на одном из рисунков, изображающем перевязку подключичной артерии, автор удалил ключицу: таким образом, он лишил эту область главнейшей, естественной границы и совершенно запутал представление хирурга об относительном положении артерий и нервов к ключице, служащей главною путеводного нитью при операции, и о расстоянии расположенных здесь частей друг от друга».

Блистательные для своего времени попытки Вельпо и Буяльского потускнели перед новым словом Пирогова.

В своем сочинении целую науку, хирургическую анатомию, Пирогов разрабатывает и утверждает на базе совершенно конкретного и на первый взгляд не очень-то объемного учения о фасциях. Фасциями до Пирогова почти не занимались. Знали, что есть такие оболочки, пластинки, окружающие группы мышц или отдельные мышцы, видели их на трупе, натыкались на них во время операций, разрезали их — и не придавали им значения, относились к ним как к некоей «анатомической неизбежности».

Опорная идея Пирогова совершенно конкретна: изучить ход фасциальных оболочек. Он добирается до мельчайших подробностей и уже здесь находит много нового. Досконально изучив частное — ход каждой фасции, — он идет к общему: выводит определенные закономерности взаимоотношений фасциальных оболочек с кровеносными сосудами и окружающими тканями. То есть открывает новые анатомические законы. Но все это нужно ему не само по себе, а чтобы найти рациональные методы производства операций, «найти правильный путь для перевязки той или иной артерии», как он сам говорит.

«Отыскать сосуд подчас нелегко, — пишет в своей книге о Пирогове В.И. Порудоминский. — Человеческое тело сложно — гораздо сложнее, чем представляется неспециалисту, узнавшему о нем из плакатов-схем школьного курса анатомии. Чтобы не заблудиться, нужно знать ориентиры». Пирогов опять ругает (не устает!) «ученых, которые не хотят убедиться в пользе хирургической анатомии», «знаменитых профессоров» в «просвещенной Германии», «которые с кафедры говорят о бесполезности анатомических знаний для хирурга», профессоров, чей «способ отыскивания того или другого артериального ствола сводится исключительно на осязание: „следует ощупать биение артерии и перевязывать все то, откуда брызжет кровь“ — вот их учение!!» Если голова «не уравновешивает» руку обширными анатомическими познаниями, нож хирурга, даже опытного, плутает, как дитя в лесу. Опытнейший Грефе возился три четверти часа, пока отыскал плечевую артерию. Пирогов объясняет: «Операция оттого сделалась трудною, что Грефе попал не в артериальное влагалище, а в волокнистую сумку». Вот для того-то, чтобы не случалось такого, Пирогов подробнейше изучал фасции, искал их отношения к кровеносным сосудам и близлежащим тканям. Он указывал путешественникам-хирургам подробнейшие ориентиры, расставлял вехи, — по меткому определению профессора хирургии Льва Левшина, выработал «прекрасные правила, как следует идти с ножом с поверхности тела в глубину, чтобы легко и скоро перевязать различные артерии человеческого организма».

В каждом разделе своего труда Пирогов, во-первых, очерчивает границы области, в пределах которой производится операция; во-вторых, перечисляет слои, которые проходит хирург, пробираясь вглубь; в-третьих, дает точнейшие оперативные замечания.

«Хирургическая анатомия артериальных стволов и фасций» — это текст и свыше полусотни таблиц. К иллюстрациям Пирогов всегда относился особенно придирчиво. Он писал, что «хороший анатомо-хирургический рисунок должен служить для хирурга тем, чем карта-путеводитель служит путешествующему: она должна представлять топографию местности несколько иначе, чем обыкновенная географическая карта, которую можно сравнить с чисто анатомическим рисунком».

Каждую операцию, о которой говорится в книге, Пирогов проиллюстрировал двумя или тремя рисунками. Никаких скидок, величайшая тонкость и точность рисунков, отражающие тонкость и точность пироговских препаратов, — пропорции не нарушены, сохранена и воспроизведена всякая веточка, всякий узелок, перемычка. По такой карте хирург пойдет безошибочно.

Среди тех, кто восхищался «Хирургической анатомией артериальных стволов и фасций», был и известный парижский профессор Альфред Арман Луи Мари Вельпо.

Но Николай Иванович на этом не успокоился. Привычный метод препарирования удовлетворял тех, кто изучал устройство органов. Пирогов выдвинул на первый план топографию. Он хотел, чтобы для хирурга человеческое тело было как бы прозрачным. Чтобы хирург мысленно представлял себе положение всех частей в разрезе, проведенном в любом направлении через любую точку тела.

Чтобы узнать, как расположены различные части тела, анатомы вскрывали полости, разрушали соединительную ткань. Воздух, врываясь в полости, искажал положение органов, их форму.

Однако добиться точного разреза обычным способом было невозможно. Расположение частей, их соотношения, искаженные уже при вскрытии полостей, окончательно изменялись под ножом анатома. Сложилась ситуация, иногда встречающаяся в науке: сам эксперимент мешал получить точные результаты, ради которых он проводился. Нужно было искать новый путь.

Существует легенда, связывающая случайный эпизод из жизни Пирогова с идеей, которая повернула на новый путь всю анатомическую науку. «Мы, люди обыкновенные, — пишет один из приверженцев Пирогова, — проходим без внимания мимо того предмета, который в голове гениального человека рождает творческую мысль; так и Николай Иванович, проезжая по Сенной площади, где зимой обыкновенно были расставлены рассеченные поперек замороженные свиные туши, обратил на них особое внимание и стал применять замеченное к делу».

И действительно, есть связь между распиленными тушами на Сенной площади и новым направлением в анатомических исследованиях. Но идея возникла у Николая Ивановича гораздо раньше. Рассказывая о своих спорах с Амюсса в Париже, хирург-ученый пишет: «Я заявил ему о результате моего исследования направления мочевого канала на замороженных трупах». А ведь в Париж Пирогов ездил еще дерптским профессором!

Примерно в те же годы Буяльский сделал интересный опыт в академии: на замороженном трупе, которому придали красивую позу, обнажил мышцы; скульпторы изготовили форму и отлили бронзовую фигуру — по ней будущие художники изучали мускулатуру тела. Следовательно, идея использования холода в анатомических исследованиях появилась задолго до путешествий по Сенной площади. Трудно предположить, что Пирогов с его тягой ко всему новому, с его размахом жил в неведении. Видимо, Сенная площадь опять-таки подсказала способ, методику, а не родила идею.

«По какому же пути пошел Пирогов, добиваясь точных данных о топографии человеческого тела? — спрашивает В.И. Порудоминский и отвечает. — Он держал труп два-три дня на холоде и доводил „до плотности твердого дерева“. А затем он „мог и обходиться с ним точно так же, как с деревом“, не опасаясь „ни вхождения воздуха по вскрытии полостей, ни сжатия частей, ни распадения их“.

Как с деревом! Пирогов распиливал замороженные трупы на тонкие параллельные пластинки.

Он проводил распилы в трех направлениях — поперечном, продольном и переднезаднем. Получались целые серии пластинок-„дисков“. Сочетая их, сопоставляя друг с другом, можно было составить полное представление о расположении различных частей и органов. Приступая к операции, хирург мысленно видел поперечный, продольный, передне-задний разрезы, проведенные через ту или иную точку, — тело становилось прозрачным.

Простая ручная пила для этой цели не подошла. Пирогов приспособил другую, привезенную со столярного завода, — там с ее помощью разделывали красное, ореховое и палисандровое дерево. Пила была огромной — занимала в анатомическом театре целую комнату.

В комнате было холодно, как на улице. Пирогов замерзал, чтобы не оттаивали трупы. Работа длилась часами. Она потеряла бы смысл, если бы каждую пластинку разреза не удалось сохранить навсегда, сделать достоянием всех. Пирогов составлял атлас разрезов. Атлас назывался: „Иллюстрированная топографическая анатомия распилов, проведенных в трех направлениях через замороженное человеческое тело“. Тут же в холодной комнате проледеневшие пластинки-распилы накрывали расчерченным на квадраты стеклом и точно перерисовывали в натуральную величину на бумагу, покрытую такой же сеткой».

Пирогов бился над «ледяной анатомией» около десяти лет. За это время он открыл еще один способ «приложения холода» к своим исследованиям — придумал «скульптурную анатомию». Теперь распилов не делалось. Труп замораживали еще сильнее — «до плотности камня». А затем на замороженном трупе с помощью долота и молотка обнажали из оледеневших слоев нужные для изучения части и органы. «Когда, с значительными усилиями, удается отнять примерзлые стенки, должно губкою, намоченною в горячей воде, оттаивать тонкие слои, пока, наконец, откроется исследуемый орган в неизменном его положении».

Если каждый анатомический атлас Пирогова — ступень в познании человеческого тела, то «Ледяная анатомия» — вершина. Раскрылись новые закономерности — очень важные и очень простые. Стало, например, известно, что, за исключением трех небольших полостей (зева, носа и ушного барабана) и двух каналов (дыхательного и кишечного), ни в какой части тела в нормальном состоянии никогда не встречается пустого пространства. Стенки всех прочих полостей плотно прилегают к стенкам заключенных в них органов.

Пирогов замораживал трупы в разных позах — потом на распилах показывал, как изменяются форма и соотношение органов при изменении положения тела. Он изучал отклонения, вызванные различными заболеваниями, возрастными и индивидуальными особенностями. Приходилось делать десятки распилов, чтобы найти один, достойный воспроизведения в атласе. Всего в «ледяной анатомии» тысяча рисунков!

Анатомический атлас Пирогова стал незаменимым руководством для врачей-хирургов. Теперь они получили возможность оперировать, нанося минимальные травмы больному. Этот атлас и предложенная Пироговым методика стали основой всего последующего развития оперативной хирургии.

 

НАРКОЗ

Люди веками искали победы над болью. История сохранила упоминания о средствах обезболивания у ассирийцев и древних египтян. Известно, что египтяне применяли с этой целью жир крокодила и порошок из его кожи. Гомер рассказывает в одиннадцатой песне «Илиады» о том, как Патрокл, вырезав стрелу из тела раненого героя, присыпал рану горьким, истертым корнем, «который ему совершенно боль утолил». Греки и римляне готовили болеутоляющие снадобья из мандрагоры. Историк Плиний говорит о них: «Пьют при укусах змей, а также перед разрезами и проколами, чтобы не чувствовать боли». В одном из старинных русских «лечебников» записано: «…Дают коренья мандрагорово болящему нити или ясти у коих распаляется огнь палящий и они от того толь крепко спять, что они не чують егда лекарь у них уды отрезывает или отсекает».

Наркотические вещества (опий, индийская конопля, алкоголь), которые в безопасных дозах не вызывали обезболивания, а в больших нередко приводили к смерти; одавливание нервов или сосудов шеи; резкое охлаждение с помощью льда и снега — все это были лишь блуждания на очень далеких подступах к «божественному», по словам Гиппократа, «искусству уничтожать боль». Начавшееся в конце XVIII века стремительное развитие химии помогло за короткий срок сделать гигантский шаг к цели — один шаг, стоивший тысячелетий предыдущих поисков.

«В 1800 году, — пишет в своей книге В.И. Порудоминский, — великий английский ученый Хэмфри Дэви, произведя опыты на кошке, а потом и на себе самом, сообщил, что вдыхание закиси азота вызывает опьянение и невосприимчивость к боли. Дэви в юности был учеником хирурга, но тут и не подумал об использовании своего открытия в медицине. Через восемнадцать лет Майкл Фарадей, великий ученик Дэви, открыл, что пары серного эфира могут привести к такому же состоянию, как и закись азота. Фарадей опубликовал даже работу на эту тему. Медики снова прошли мимо. Еще через десять лет лондонский хирург Гикман повторил опыты Дэви. Врач-профессионал, он понял важность открытия и помчался с докладом в Парижскую академию хирургии. Его осмеяли. Только старик Ларрей горячо поддержал его.

„Веселящий газ“ (так назвал Дэви закись азота) не обрел пристанища в операционных, зато был взят „на вооружение“ бродячими артистами и фокусниками, стал частым и излюбленным гостем ярмарочных балаганов. Здесь-то и познакомился с ним американский зубной врач Горасий Уэлс. На следующий день он попросил другого дантиста, Джона Риггса, удалить ему зуб, однако перед операцией надышался в палатке странствующего проповедника Колтона „веселящего газа“. Эффект превзошел ожидания. Это случилось в 1844 году в американском городке Хартфорде. „В зубоврачебном деле настает новая эра!“ — вскричал Уэлс. Он не понял, что стоит на пороге новой эры во всей медицине.

Это понял известный бостонский хирург Уоррен. Он предоставил Уэлсу свою клинику для демонстрации публичного опыта. Но случилось непредвиденное: едва дантист стал тащить зуб, усыпленный пациент закричал. Громкий смех публики — и Уэлсу показали на дверь.

После публичной неудачи Уэлс еще продолжал экспериментировать — ведь за его спиной был и многообещающий опыт на себе. Но в чем-то он ошибался: дальнейшие опыты не приносили успеха. Отчаявшись, тридцатидевятилетний Уэлс покончил самоубийством. Его судьба трагична. Он шел правильным путем и впрямь мог получить титул „первооткрывателя“ наркоза. Хирургия еще возвратилась к закиси азота, правда, значительно позже, в шестидесятые годы. „Веселящий газ“ на время был отброшен с пути, этому способствовали неудачи Уэлса и победное шествие эфира и хлороформа».

Зубной техник Уильям Мортон решил изучать медицину у доктора Чарльза Джексона, бывшего также профессором химии. Джексон многое рассказал ученику о действии эфира, к которому Мортон проявлял большой интерес.

До того как пары серного эфира получили права гражданства в хирургии, они были излюбленной потехой студентов-химиков. Юные служители науки то и дело прикладывались к бутыли с эфиром, нюхали, пьянели и от души хохотали, когда кто-нибудь, «хватив лишку», начинал шататься и нести ахинею.

Знания Джексона оказались весьма обширны. Он провел, в частности, удачный опыт на себе, сконструировал также приборы для вдыхания паров эфира. Выуживая из доверчивого наставника все новые сведения об эфире, Мортон делал дома опыты на собаках, несколько раз усыплял себя. Старательно сохраняя тайну, он торопливо шел к цели.

Осенью 1846 года, после особенно успешного опыта на себе, Мортон уверенно предложил свои услуги хирургу Уоррену из Бостона. 16 октября 1846 года произошло событие, означавшее революцию в хирургии. В этот день была сделана первая операция под наркозом. Доктор Уоррен безболезненно удалил опухоль на шее пациента. Уильям Мортон, усыпив больного, обратился к хирургу: «Приступайте, мистер Уоррен. Ваш пациент уже так далеко!» Уоррен благополучно завершил операцию, воскликнул изумленно: «Джентльмены, это не обман!..»

Оскорбленный Джексон решил оспаривать первенство. Тяжба тянулась два десятилетия. В итоге Джексон умер в сумасшедшем доме, а Мортон — нищим на нью-йоркской улице.

Тем временем, выдержав первое испытание, эфирный наркоз решительно зашагал по свету. В начале 1847 года его уже применяли Мальгень во Франции, Диффенбах в Германии, Шу в Австрии, Листон в Англии. Листон удалил одному больному под наркозом ноготь, а затем ампутировал другому бедро. Восхищенный, повернулся к зрителям: «Ура! Радость! Скоро без этого не будут делать ни одной операции. Радость!»

Первую в России операцию под эфирным наркозом сделал Федор Иванович Иноземцев в Москве. Седьмого февраля 1847 года он вырезал у мещанки Елизаветы Митрофановой пораженную раком грудную железу. Не прошло и недели, Иноземцев произвел новые операции с применением обезболивания — удалил двум мальчикам камни из мочевого пузыря.

Физиолог Филомафитский создал специальные комитеты для изучения наркоза, которые провели целую серию важных экспериментов на животных.

За год в тринадцати городах России было совершено шестьсот девяносто операций под наркозом. Триста из них сделал великий хирург Пирогов.

А главное, он ответил на множество вопросов. Какими путями действуют пары эфира на организм? Можно ли свести к нескольким типам многообразные явления, возникающие после введения наркоза? Зависит ли успешное применение наркоза от техники усыпления? Нужны ли изменения в конструкции аппаратов для «эфирования»? Пирогов старался, например, достигнуть обезболивания не только путем вдыхания паров эфира, но и другими способами — введением наркоза в артерии, вены, трахею, прямую кишку. Он стремительно обгонял время. Некоторые предложенные им методы введения наркоза в организм стали применять на практике лишь спустя десятилетия.

«Я уверился, — писал он, — что эфирный пар есть действительно великое средство, которое в известном отношении может дать совершенно новое направление всей хирургии».

10 ноября 1847 года Симпсон доложил об открытии нового вида наркоза — хлороформа. Последний показался многим соблазнительнее эфира: усыпляющее его действие было сильнее, сон после него наступал быстрее, для его применения не требовалось специальных аппаратов — платок или кусок марли, смоченный в хлороформе, мог заменить маску.

Против Симпсона, который использовал хлороформ для обезболивания родов, восстали церковники. «Это противно Священному Писанию, — твердили они. — Там сказано: „В муках будет рожать Ева детей“». Научные аргументы в расчет не принимались, но находчивый акушер побил неприятеля его же оружием. Он заявил: «Мои противники забывают 21-й стих второй главы книги Бытия. Там упоминается о первой в истории хирургической операции. И что же? Творец, прежде чем вырезать у Адама ребро для сотворения Евы, погрузил его в глубокий сон». Этот довод решил спор.

Хлороформный наркоз зашагал по свету еще быстрее, чем эфирный. Русские хирурги приняли его на вооружение всего через месяц после доклада Симпсона. В конце декабря 1847 года, на обратном пути с Кавказа, за хлороформ взялся Пирогов.

К началу 1849 года он уже подвел итоги трехсот операций под хлороформом, а еще через пять лет их число выросло до двух с лишним тысяч. При этом Пирогов не только сделал эти две тысячи операций, но и проанализировал их. Да еще сопоставил для сравнения с итогами подобных же операций, произведенных без наркоза, для чего разобрал архив Обуховской больницы за двадцать лет! И окончательно вывел: «Итак, и наблюдение, и опыт, и цифра говорят в пользу анестезирования, и мы надеемся, что после наших статистических исчислений, сделанных совестливо и откровенно, ни врачи, ни страждущие не будут более, увлекаясь одними предположениями и предрассудками, восставать против нового средства, столь важного в нравственном и терапевтическом отношении».

Сегодня без наркоза не делается практически ни одна сложная операция.

 

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ВИДОВ

Сегодня очень немногие станут оспаривать значение основного открытия, сделанного английским ученым Чарлзом Дарвином, — теории эволюции. Однако в его время все обстояло совершенно иначе. После публикации основной книги Дарвина — «Происхождение видов» — церковь восприняла его идеи как прямой вызов теории божественного создания мира, изложенной в Библии. Многие ученые вольно или невольно своим трудами способствовали появлению теории Дарвина. Жюсье, Декандоль, Броун, Кювье, создавая естественные классификации растений и животных, обнаружили факт родства между организмами, подавший повод к смутным теориям «единства плана», «единства строения». Кювье, Агассиц, Ричард Оуэн, Броньяр, изучая ископаемые остатки, указали на постепенность в появлении организмов: простейшие формы предшествуют более сложным, сборные типы.

Бэр, Ремак, Гушке, изучая законы эмбрионального развития, установили как общий вывод своих исследований, что развитие зародыша есть переход от простого к сложному. Они обнаружили, что различные (у взрослых животных) органы образуются из одинакового зародыша, а последовательные стадии развития зародыша соответствуют последовательным ступеням животного царства.

К одной общей цели вели открытия Шлейдена, Шванна, Мирбеля, Гуго фон Моля, Дюжардена, Штейна, Ценковского, Лейкарта, Зибольда, Гексли, Волластона, Форбеса, Гукера. Сравнительная анатомия, эмбриология, палеонтология, систематика, география растений и животных — все они обнаруживали родство между организмами, связь между формами, с виду совершенно различными, постепенность перехода от простого к сложному: в истории древних обитателей нашей планеты, в строении современных, в развитии индивидуума.

Но этот общий, основной, универсальный факт требовал объяснения, тем более что наряду с ним обнаруживались другие факты — совершенно противоположного характера. В самом деле, принимая линнеевскую гипотезу о независимом происхождении каждого вида, натуралист с недоумением останавливался над ясными признаками родства и общности происхождения: переходными формами, рудиментарными органами, одинаковым «планом строения» таких с виду различных органов, как, например, рука человека и ласт тюленя, и прочее, и прочее. Принимая гипотезу общего происхождения, он с таким же недоумением останавливался перед фактами обособленности органических форм.

Такого рода противоречия сбивали с толку натуралистов. Надо было объяснить их. Надо было отыскать причины, которые объясняли бы факты родства организмов, констатируемые всеми науками так же, как и факты обособленности, опять-таки констатируемые теми же науками. Эту задачу выполнил Дарвин.

Естественный отбор, или выживание наиболее приспособленного, — вот, собственно, принадлежащее ему открытие. Оно объясняет нам: как, в силу каких причин простейшие формы раздроблялись на более и более сложные, почему, несмотря на постепенность развития, между различными формами образовались пробелы (вымирание менее приспособленных). В этом, собственно, и заключается великая заслуга Дарвина. Не он первый высказал мысль об общем происхождении видов. Ламарк, Сент-Илер, Чамберс, Окен, Эразм Дарвин, Гете, Бюффон и многие другие высказывали и развивали эту мысль. Но в их изложении она являлась бездоказательной. Эволюционное учение не выходило из той стадии, которая характеризуется словом «вера».

Чарлз Роберт Дарвин (1809–1882) родился в городе Шрюсбери, где его отец занимался врачебной практикой. Он был неспособен к школьному обучению и не чувствовал к нему никакой охоты. На девятом году отдали его в элементарную школу. Здесь он оставался год, а в следующем году перешел в гимназию доктора Бетлера, где пробыл семь лет.

Однако уже в восемь лет у Чарлза обнаружились любовь и интерес к природе. Он собирал растения, минералы, раковины, насекомых и тому подобное, рано пристрастился к рыбной ловле и целые часы проводил с удочкой, — но особенно полюбил охоту.

В 1825 году, убедившись, что из школьных занятий Чарлза не выйдет особенного толку, отец взял его из гимназии и отправил в Эдинбургский университет готовить к медицинской карьере. Два года Дарвин оставался в Эдинбурге. Наконец, убедившись, что сын не имеет никакой склонности к медицине, отец предложил ему избрать духовное поприще. Дарвин подумал-подумал и согласился и 1828 году поступил на богословский факультет Кембриджского университета, намереваясь принять сан священника.

Занятия его и здесь сохранили прежний характер: весьма посредственные успехи в школьных предметах и усердное собирание коллекций — насекомых, птиц, минералов, — охота, рыбная ловля, экскурсии, наблюдения над жизнью животных.

В 1831 году Дарвин вышел из университета в числе «многих» — так назывались ученики, кончившие курс удовлетворительно, но без особенных отличий.

Помочь сделать Дарвину окончательный выбор помог профессор ботаники Джон Хенслоу. Он заметил способности Дарвина и предложил ему место натуралиста в экспедиции в Южную Америку. Перед отплытием Дарвин прочел труды геолога Чарлза Лайеля. Только что вышедшую книгу он захватил с собой в путешествие. Это была одна из немногих книг, имевших известное значение в его развитии. Лайель, один из величайших мыслителей того времени, оказался близок по духу Дарвину.

Экспедиция отплыла в 1831 году на корабле «Бигл» и продолжалась 5 лет. За это время исследователи посетили Бразилию, Аргентину, Чили, Перу и Галапагосские острова — десять скалистых островков у побережья Эквадора в Тихом океане, на каждом из которых существует своя фауна.

Дарвин на подсознательном уровне выделял те факты и явления, которые находились в теснейшей связи с величайшими проблемами естествознания. Вопрос о происхождении органического мира еще не возник перед ним в ясной форме, а между тем он уже обращает внимание на те явления, в которых находился ключ к решению этого вопроса.

Так, с самого начала путешествия он заинтересовался вопросом о способах переселения растений и животных. Фауна океанических островов, заселение новых земель занимали его в течение всего путешествия, и Галапагосские острова, особенно тщательно исследованные им в этом отношении, сделались классическою землею в глазах натуралистов.

Большой интерес возбудили в нем переходные формы — предмет досады и пренебрежения со стороны систематиков, отыскивающих «хорошие», то есть четко определенные виды. Дарвин замечает по поводу одного из таких семейств: «Оно принадлежит к числу тех, которые, соприкасаясь с другими семействами, в настоящее время только затрудняют натуралистов-систематиков, но в конце концов могут содействовать познанию великого плана, по которому были созданы организованные существа».

В пампасах Южной Америки он наткнулся на другой разряд фактов, легших в основу эволюционной теории, — геологическую преемственность видов. Ему удалось найти много ископаемых остатков, и родство этой вымершей фауны с современными обитателями Америки, — например, гигантских мегатериев с ленивцами, ископаемых броненосцев с ныне живущими, — тотчас бросилось ему в глаза.

В этой экспедиции Дарвин собрал огромную коллекцию горных пород и окаменелостей, составил гербарии и коллекцию чучел животных. Он вел подробный дневник экспедиции и впоследствии воспользовался многими материалами и наблюдениями, сделанными в ней.

2 октября 1836 года Дарвин вернулся на родину. Изданный им дневник путешествия имел большой успех. Несколько месяцев он прожил в Кембридже, а в 1837 году переселился в Лондон, где оставался пять лет, вращаясь, главным образом, в кругу ученых.

Вообще, эти годы были самым деятельным периодом в жизни Дарвина. Он часто бывал в обществе, много работал, читал, делал сообщения в ученых обществах и в течение трех лет состоял почетным секретарем Геологического общества. Поселившись в Доуне, Дарвин провел в нем сорок лет спокойной, однообразной, но деятельной жизни.

В июле 1837 года Дарвин начал собирать факты для решения вопроса о происхождении видов. Его основные идеи намечены уже в записной книжке, относящейся к 1837–1838 годам.

Первый набросок теории был составлен в 1842 году; второй, более подробный и уже содержавший в сжатом виде все существенные аргументы «Происхождения видов», — в 1844-м. Этот последний набросок Дарвин дал прочесть своему другу, Д. Гукеру.

По прошествии 12 лет накопилась масса материала, а Дарвин все не решался приступить к составлению книги. В этом случае его научная строгость переходила в излишнюю щепетильность.

Наконец Лайель, знавший о его планах, убедил его составить извлечение из своего труда для печати. Это «извлечение», начатое Дар-вином в 1856 году, должно было иметь объем втрое или вчетверо больший, чем «Происхождение видов». Бог знает, когда бы оно было окончено, если бы неожиданный случай не ускорил дело. Известие о работах Алфреда Рассела Уоллеса (1823–1913) — английского натуралиста, который независимо пришел к сходным эволюционным выводам, «подстегнуло» публикацию результатов.

В ноябре 1859 года она вышла в свет под заглавием «Происхождение видов путем естественного отбора».

Гэксли писал об этой книге: «Я думаю, что большинство из моих современников, серьезно размышлявших об этом предмете, находились приблизительно в таком же настроении, как и я, то есть готовы были крикнуть тем и другим — сторонникам отдельного творчества и эволюционистам: „Чума на оба ваши дома!“ — и обратиться к разработке фактов… И потому я должен признаться, что появление статей Дарвина и Уоллеса в 1858 году, а еще более „Происхождение видов“ в 1859-м, произвело на нас действие яркого света, внезапно указавшего дорогу людям, заблудившимся среди ночной темноты… Это было именно то, чего мы искали и не могли найти: гипотеза о происхождении органических форм, опиравшаяся на деятельность только таких причин, фактическое существование которых может быть доказано. В 1857 году я не мог ответить на вопрос о происхождении видов, и в таком же положении были и другие. Прошел год, и мы упрекали себя в глупости… Факты изменчивости, борьбы за существование, приспособление к условиям были достаточно известны, но никто из нас не подозревал, что в них находится ключ к решению проблемы о видах, пока Дарвин и Уоллес не рассеяли тьму».

«Происхождение видов» было встречено кратковременным, но тем более оглушительным взрывом ругательств. «Поверхностное учение, позорящее науку», «грубый материализм», «безнравственный ум» и тому подобные малоубедительные, но достаточно крепкие выражения посыпались градом со стороны ортодоксальных натуралистов и теологов. Последние в особенности подняли «плач, и рыдание, и вопль великий».

Одну из причин успеха теории нужно искать в достоинствах самой книги Дарвина. Недостаточно высказать идею — необходимо еще и связать ее с фактами, и эта часть задачи — едва ли не самая трудная. Он не только открыл закон, но и показал, как этот закон проявляется в разнообразных сферах явлений.

Очевидные факты изменений животных и растений под влиянием селекции и одомашнивания были несомненными доказательствами изменяемости видов. Изменчивость организмов возникает под влиянием меняющихся внешних условий. Дарвин выделил основные формы изменчивости: определенную, когда все (или почти все) потомство организмов, подвергшихся действию измененных условий, меняется одинаково; и неопределенную, характер которой не соответствует изменениям внешних условий.

Очевидно, одной неопределенной наследственной изменчивости недостаточно, чтобы объяснить процесс выведения новых форм одомашненных растений и животных. Силу, которая из незначительных различий отдельных животных и растений формирует устойчивые природные признаки, Дарвин нашел в практике селекционеров. Для дальнейшего разведения они отбирают только те организмы, которые обладают полезными для человека признаками. В результате отбора эти признаки от поколения к поколению становятся все более выраженными.

Занявшись поиском аналогичных процессов в природе, Дарвин собрал многочисленные факты, подтвердившие, что в природе существуют все формы изменчивости организмов, которые наблюдались в одомашненном состоянии. При этом ученый показал, что незначительные и неустойчивые индивидуальные различия между отдельными особями данного вида переходят в более устойчивые различия разновидностей (или подвидов), а затем в отчетливые наследственные различия между разными видами. Оставалось найти аналог искусственного отбора в природе — механизм, который складывает незначительные и неопределенные индивидуальные различия и формирует из них у организмов необходимые приспособления, а также межвидовые различия. Так Дарвин подошел к важнейшему открытию — естественному отбору, согласно которому выживают и оставляют потомство наиболее приспособленные к существующим условиям особи данного вида.

Естественный отбор в природе возникает в результате борьбы за существование, под которой Дарвин понимал совокупность взаимоотношений организмов данного вида друг с другом (внутривидовая конкуренция), с другими видами организмов (межвидовые отношения) и с неживыми факторами внешней среды. Естественный отбор, по Дарвину, — это неизбежный результат борьбы за существование и наследственной изменчивости организмов.

В процессе естественного отбора организмы адаптируются к условиям существования. В результате конкуренции разных видов, имеющих сходные жизненные потребности, хуже приспособленные виды вымирают. Совершенствование приспособлений у организмов приводит, по Дарвину, к тому, что постепенно усложняется уровень их организации — происходит эволюционный прогресс. Однако естественный отбор не несет в себе никаких предпосылок, которые направляли бы эволюцию обязательно по пути общего совершенствования организации: если для данного вида по каким-то причинам такое совершенствование невыгодно, отбор не будет ему способствовать. Дарвин полагал, что в простых жизненных условиях высокий уровень организации скорее вреден. Поэтому на Земле всегда одновременно существуют и сложные, высокоорганизованные виды, и формы, сохраняющие простое строение.

И сегодня, спустя сто пятьдесят лет, биологическая наука следует по направлению, намеченному Чарлзом Дарвином.

 

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ БРОЖЕНИЙ

В 1680 году голландец Антони Ван-Левенгук впервые увидел пивные дрожжи в свой самодельный микроскоп. Он описал их в письме, адресованном в Королевское общество, и дал рисунок, на котором видны почкующиеся круглые клетки, образующие скопления. Так было начато изучение морфологии дрожжей. Эти наблюдения значительно опередили состояние науки того времени. Только в 1835 году появились сообщения Каньяр де Латура во Франции, Шванна и Кютцинга в Германии, в которых было доказано, что дрожжи относятся к низшим растительным организмам, имеющим ядро, размножающимся почкованием на питательных средах, содержащих сахар, и вызывающим брожение. Однако это биологическое направление в исследованиях, связанных с выяснением причин брожения, не получило в первой половине XIX века всеобщего признания.

В середине девятнадцатого века широкое распространение имела химическая теория брожения. Скажем, Сталь утверждал, что гниющие вещества могут передавать это состояние другому, не гниющему в данное время веществу. Гниение сопровождается движением, и способность вызывать гниение связана с передачей движения покоящемуся телу. Ферменты также находятся в движении, и их способность вызывать брожение связана с передачей движения.

Выдающиеся химики того времени Либих и Берцелиус развили эту точку зрения. Берцелиус не видел принципиальной разницы между различными видами брожений и гниением — все это различные стадии одного и того же процесса. Брожение возможно только при наличии двух условий: в среде должна находиться клейковина или другое азотистое органическое вещество и сбраживаемая жидкость, содержащая клейковину, должна быть подвержена действию кислорода воздуха. В этом случае на дне сосуда образуется нерастворимый осадок, способный вызывать новое брожение. Все процессы брожения Либих связывал с разложением и гниением органических веществ, последние, подвергаясь гниению, становятся ферментами и уже могут вызвать сбраживание и негниющих веществ, например сахара.

При соприкосновении гниющих веществ со сбраживаемым происходит распад последнего на частицы. Либих не отрицал, что для сбраживания сахара нужны дрожжи, но не обязательно живые, так как именно отмирающие и разлагающиеся дрожжи вызывают брожение как всякое гниющее вещество.

Таковы в самых общих чертах основы химической теории брожения, пока свои исследования по брожениям не начал французский ученый Пастер.

Луи Пастер (1822–1895) родился во французском местечке Доль. Луи вырос в большой дружной семье. Несмотря на слабое здоровье и недостаток средств, Пастер с успехом завершил обучение сначала в колледже в Арбуа, а затем в Безансоне. Окончив здесь курс со степенью бакалавра, он поступил в 1843 году в Высшую нормальную школу, готовящую учителей для средней школы.

Окончив школу в 1847 году, Пастер сдал экзамены на звание доцента физических наук. А спустя год защитил докторскую диссертацию. Тогда Пастеру еще не было и 26 лет, но он уже приобрел известность своими исследованиями в области строения кристаллов. Молодой ученый дал ответ на вопрос, который до него оставался нерешенным, несмотря на усилия многих крупнейших ученых. Он открыл причину неодинакового влияния луча поляризованного света на кристаллы органических веществ. Это выдающееся открытие привело в дальнейшем к возникновению стереохимии — науки о пространственном расположении атомов в молекулах.

В том же 1848 году Пастер стал адъюнкт-профессором физики в Дижоне. Через три месяца он занимает новую должность адъюнкт-профессора химии в Страсбурге. Пастер принимал активное участие в революции 1848 года и даже вступил в Национальную гвардию.

В 1854 году Пастер был назначен деканом только что организованного физико-математического факультета Лилльского университета. Этот район Франции славился своей сахарной и бродильной промышленностью. Владельцы местных заводов неоднократно обращались к Пастеру с просьбой помочь рационализировать производство, улучшить его, руководствуясь последними достижениями науки. Знакомясь с работой заводов, Пастер не мог не прийти к выводу, что современные научные знания в этой области были более чем скромны, и это побудило его начать изучение брожений.

Он приступил к изучению этого вопроса. Результатом его исследований стала монография. Первый опубликованный мемуар был посвящен молочнокислому брожению. Он произвел особенно большое впечатление в научном мире, так как это было новым брожением — все предшествующие исследования касались преимущественно спиртового брожения.

«Все свои исследования по брожениям Пастер проводил с целью выяснить, в какой мере его собственные экспериментальные данные могут подтвердить или опровергнуть химическую теорию брожений, — пишет в своем труде о ученом А.А. Имшенецкий. — Результаты его экспериментов могут быть резюмированы следующим образом.

1. Для возникновения брожения воздух, вопреки мнению сторонников химической теории брожения, не нужен. Молочнокислое брожение протекает без доступа воздуха так же, как и спиртовое. Это позволяет дать общую формулу „брожение — это жизнь без кислорода“. Для обоснования этого тезиса исключительное значение имело открытие Пастером маслянокислого брожения, вызываемого строго анаэробными бактериями, которые не только не нуждаются в кислороде, но последний действует на них как яд. До этого открытия считалось, что жизнь без кислорода невозможна, и не случайно Гей-Люссак связывал устойчивость продуктов в консервах Аппера к гниению с отсутствием в банках кислорода. Открытие анаэробиоза встретило резкие возражения со стороны Брефельда и других ученых, но оно оказалось настолько убедительным, что вскоре было всеми признано.

2. Каждое брожение вызывается особым возбудителем. Пастер впервые установил, что молочнокислое брожение связано с развитием микробов, отличающихся по своей морфологии от дрожжей. Масляная кислота образуется в результате жизнедеятельности особого вида микробов. Уксуснокислое и спиртовое брожения, так же как и брожение мочевины, имеют своих возбудителей. Нет ничего удивительного в том, что Пастер, исходя из современного ему состояния систематики низших растительных организмов, не всегда давал правильные названия описываемым им организмам. Так, маслянокислых бактерий он относил к представителям животного мира, уксуснокислых бактерий обозначал как Mycoderma и т. д. Все это не меняло основного вывода, — различные брожения вызываются различными микробами.

3. Брожение связано с жизнью микробов, с их размножением, а не с гибелью и разложением, как это считали сторонники химической теории брожения. Вес микробов во время брожения постоянно увеличивается и сбраживаемые ими вещества используются дрожжами также для построения своего тела.

4. Для брожения совершенно не обязательно присутствие в среде частиц белковых веществ (клейковины), которые, по мнению адептов химической теории, приходят в движение и, передавая его другим частицам, тем самым вызывают брожение или гниение. Сбраживание сахара с образованием спирта или молочной кислоты может происходить в среде, совершенно не содержащей белка, а имеющей в качестве единственного источника азота неорганическое соединение, например сернокислый аммоний».

Результаты экспериментальных исследований Пастера нанесли решительный удар по теории Либиха. Его сторонники не могли больше объяснять брожение передачей движения частиц и связывать его со смертью, с разложением гниющих веществ.

Но уже в самом начале шестидесятых годов Бертло прямо высказал мысль, что такая ограниченная биологическая точка зрения не должна удовлетворять физиолога, а тем более химика. Исходя из термохимических данных, Бертло утверждал, что брожение и жизнедеятельность дрожжевых клеток не связаны друг с другом, так как для синтеза живого вещества дрожжей нет необходимости в притоке энергии извне.

Развитие биохимии и ферментологии все более и более побуждало выдающихся ученых возвращаться к идеям Бертло. Постепенно число открытых «растворимых ферментов», т. е. энзимов, увеличивалось, и стало возможным осуществлять бесклеточный гидролиз ди- и полисахаридов, разложение белка, различные окислительные процессы. Все это привело к тому, что К.А. Тимирязева в лекции 1895 года заявил: «…Бертло, полемизируя с Пастером, указывал, что воззрение на брожение как на химический процесс, лежащий в основе того физиологического явления, которое наблюдал Пастер, — что это воззрение вытекает из неизбежного исторического хода развития всех наук и, в частности, физиологии, по которому сложные явления сводятся к простым и, следовательно, физиологические — к физическим и химическим. И, как мы видим, история уже оправдывает верность этой ссылки на нее Бертло…»

Надо сказать, что Пастер никогда не отрицал участия ферментов в брожении. Да это было бы и нелогично, так как, будучи химиком, он не мог себе представить превращение молекулы в спирт без цепи химических реакций, которые протекают внутри клетки: «…Прибавлю, что для меня всегда было загадкой, на каком основании думают, что мне было бы неудобно, если бы было сделано открытие растворимых ферментов в брожении или если было бы доказано превращение сахара в спирт независимо от жизнедеятельности клетки».

Бесспорно, что изучение бесклеточного брожения, исследования с дрожжевым соком и другими препаратами дали много ценного. Именно они позволили установить ту схему брожения, в частности спиртового, которая вошла во все руководства и является сейчас общепризнанной. «Но все эти исследования отвечают на вопрос, „как“ происходит этот процесс, — отмечает А.А. Имшенецкий, — но не отвечают на вопрос, „почему“ стало возможно это гармоничное, это исключительно сложное функционирование ферментов внутри дрожжевой клетки и „зачем“ те или иные процессы брожения возникли. Это лишь детализация основной идеи, которую развил тогда Пастер, а не противопоставление химической теории брожения биологической.

Пастер впервые как гениальный биолог дал исчерпывающий ответ, почему возникли брожения. Он объяснил целесообразность этих процессов и показал, что они необходимы для жизнедеятельности клеток, и если бы они не носили приспособительный характер, то не могли бы возникнуть в природе. Это иногда забывается в химических исследованиях.

Пастер указал на энергетическое значение брожений и показал, что они имеют экологическое значение. В своих исследованиях он неоднократно отмечает ту большую роль, которую играют продукты собственной жизнедеятельности бродящих микроорганизмов в изменении окружающей среды. Устанавливая, что один вид микроба вытесняет продуктами собственной жизнедеятельности другой, Пастер решает одну из интереснейших экологических задач. Здесь же следует заметить, что он отказался, в отличие от современных ему немецких исследователей, от поисков универсальной питательной среды, на которой могли бы расти все виды микробов без исключения, и впервые применил среды, исходя из экологии, т. е. условий существования микробов. Поэтому мы вправе считать Пастера также основоположником только еще развивающейся молодой отрасли микробиологии — экологии микроорганизмов».

Разгадка явлений брожения имела огромное практическое значение не только для французского виноделия, терпевшего огромные убытки от «болезней вина», но и сыграла исключительную роль в развитии биологической науки, практики сельского хозяйства и промышленности. Глубокое познание природы брожений дает возможность управлять их процессами. Это очень важно для хлебопечения, виноделия, изготовления многих пищевых веществ.

 

ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ

Человечеству потребовалось более 2500 лет, чтобы суметь раскрыть закономерности наследственности. «…Древние натурфилософы и врачи не могли правильно понять явления наследственности ввиду ограниченности и частично ошибочности их знания анатомии и физиологии органов размножения и процессов оплодотворения и даже развития, — отмечает известный советский генетик А.Е. Гайсинович. — Им было наиболее доступно изучение строения животных, и неудивительно, что они переносили на человека обнаруженные у животных особенности анатомии их половых органов…Происхождение мужского семени было неизвестно в древности, и это привело к созданию ошибочных представлений об образовании семени из частиц, отделяемых всеми органами тела и повторяющих в миниатюре их форму и строение. Это была в сущности первая теория наследственности, проявившая необычайную живучесть вплоть до XIX века, когда ее возродил Ч. Дарвин в своей гипотезе пангенезиса…» Боролись две точки зрения. Первая, допускавшая существование женского семени и его участие в оплодотворении. И вторая, одним из ярких представителей которой был Аристотель. Он считал, что форма будущего зародыша определяется только мужским семенем. Эпигенетическая теория развития Аристотеля и теории пангенезиса и преформации претерпели многовековую борьбу.

«Возрожденная в XVII веке У. Гарвеем, — пишет А.Е. Гайсинович, — она тем не менее была отклонена большинством биологов на основе наблюдений микроскопистов XVII–XVIII веков. Лишь во второй половине XVIII века было поколеблено учение о преформации и были сделаны новые попытки сформулировать эпигенетические теории развития и наследственности, основанные на признании существования мужского и женского семени и принципа пангенезиса (П. Мопертюи, Ж. Бюффон). Хотя К.Ф. Вольфу удалось заложить первые основы эмбриологии, однако познание сущности процессов оплодотворения осталось скрытым от него, и его представления о явлениях изменчивости и наследственности были преждевременными и ошибочными. Большим шагом вперед в изучении явлений наследственности было использование растений для экспериментов по их гибридизации. Опыты гибридизаторов XVIII века окончательно подтвердили смутно предполагавшееся еще в древности наличие двух полов у растений и одинаковое их участие в явлениях наследственности (И. Кельрейтер и многие другие). Однако учение о неизменности видов и мнимое его подтверждение при межвидовой гибридизации не позволили им достоверно доказать независимую передачу по наследству отдельных видовых и индивидуальных признаков».

Это стало огромной заслугой монаха-ученого Грегора Менделя, по праву считающегося основоположником науки о наследственности.

Грегор Иоганн Мендель (1822–1884) родился в Гейзендорфе, что в Силезии, в семье крестьянина. В начальной школе он обнаружил выдающиеся математические способности и по настоянию учителей продолжил образование в гимназии небольшого, находящегося поблизости городка Опава. Однако на дальнейшее обучение Менделя денег в семье недоставало. С большим трудом их удалось наскрести на завершение гимназического курса. Выручила младшая сестра Тереза: она пожертвовала скопленным для нее приданым. На эти средства Мендель смог проучиться еще некоторое время на курсах по подготовке в университет. После этого средства семьи иссякли окончательно.

Выход предложил профессор математики Франц. Он посоветовал Менделю вступить в августинский монастырь города Брно. Его возглавлял в то время аббат Кирилл Напп — человек широких взглядов, поощрявший занятия наукой. В 1843 году Мендель поступил в этот монастырь и получил имя Грегор (при рождении ему было дано имя Иоганн). Через четыре года монастырь направил двадцатипятилетнего монаха Менделя учителем в среднюю школу. Затем с 1851 по 1853 года он изучал естественные науки, особенно физику, в Венском университете, после чего стал преподавателем физики и естествознания в реальном училище города Брно.

Его педагогическую деятельность, продолжавшуюся четырнадцать лет, высоко ценили и руководство училища, и ученики. По воспоминаниям последних, Мендель был одним из любимейших учителей. Последние пятнадцать лет жизни Мендель был настоятелем монастыря.

С юности Грегор интересовался естествознанием. Будучи скорее любителем, чем профессиональным ученым-биологом, Мендель постоянно экспериментировал с различными растениями и пчелами. В 1856 году он начал классическую работу по гибридизации и анализу наследования признаков у гороха.

Мендель трудился в крохотном, менее двух с половиною соток гектара, монастырском садике. Он высевал горох на протяжении восьми лет, манипулируя двумя десятками разновидностей этого растения, различных по окраске цветков и по виду семян. Он проделал десять тысяч опытов.

Изучая форму семян у растений, полученных в результате скрещиваний, он ради уяснения закономерностей передачи лишь одного признака («гладкие — морщинистые») подверг анализу 7324 горошины. Каждое семя он рассматривал в лупу, сравнивая их форму и делая записи.

Мендель так сформулировал цель этой серии опытов: «Задачей опыта и было наблюдать эти изменения для каждой пары различающихся признаков и установить закон, по которому они переходят в следующих друг за другом поколениях. Поэтому опыт распадается на ряд отдельных экспериментов по числу наблюдаемых у опытных растений константно-различающихся признаков».

С опытов Менделя начался другой отсчет времени, главной отличительной чертой которого стал опять же введенный Менделем гибридологический анализ наследственности отдельных признаков родителей в потомстве Трудно сказать, что именно заставило естествоиспытателя обратиться к абстрактному мышлению, отвлечься от голых цифр и многочисленных экспериментов. Но именно оно позволило скромному преподавателю монастырской школы увидеть целостную картину исследования; увидеть ее лишь после того, как пришлось пренебречь десятыми и сотыми долями, обусловленными неизбежными статистическими вариациями. Только тогда буквенно «помеченные» исследователем альтернативные признаки открыли ему нечто сенсационное: определенные типы скрещивания в разном потомстве дают соотношение 3:1, 1:1, или 1:2:1.

Мендель обратился к работам своих предшественников за подтверждением мелькнувшей у него догадки. Те, кого исследователь почитал за авторитеты, пришли в разное время, и каждый по-своему, к общему заключению: гены могут обладать доминирующими (подавляющими) или рецессивными (подавляемыми) свойствами. А раз так, делает вывод Мендель, то комбинация неоднородных генов и дает то самое расщепление признаков, которое наблюдается в его собственных опытах. И в тех самых соотношениях, что были вычислены с помощью его статистического анализа. «Проверяя алгеброй гармонию» происходящих изменений в полученных поколениях гороха, ученый вводит буквенные обозначения. Он отмечает заглавной буквой доминантное, а строчной — рецессивное состояние одного и того же гена.

Перемножив комбинационные ряды. (А+2Аа+а)х(В-2ВЬ+Ь), Мендель находит все возможные типы сочетания.

«Ряд состоит, следовательно, из 9 членов, из которых 4 представлены в нем по одному разу каждый и константны в обоих признаках; формы АВ, ab схожи с исходными видами, обе другие представляют единственные, кроме них, возможные константные комбинации между соединившимися признаками А, а, В, Ь. Четыре члена встречаются по два раза каждый и в одном признаке константны, в другом — гибридны. Один член встречается 4 раза и является гибридным в обоих признаках… Этот ряд представляет собой бесспорно комбинационный ряд, в котором связаны почленно оба ряда развития для признаков А и а, В и Ь».

В результате Мендель приходит к следующим выводам: «Потомки гибридов, соединяющих в себе несколько существенно различных признаков, представляют собой членов комбинационного ряда, в котором соединены ряды развития каждой пары различающихся признаков. Этим одновременно доказывается, что поведение в гибридном соединении каждой пары различающихся признаков независимо от других различий у обоих исходных растений», и поэтому «константные признаки, которые встречаются у различных форм родственной растительной группы, могут вступить во все соединения, которые возможны по правилам комбинаций».

Обобщенно результаты работы ученого выглядят так:

1) все гибридные растения первого поколения одинаковы и проявляют признак одного из родителей;

2) среди гибридов второго поколения появляются растения как с доминантными, так и с рецессивными признаками в соотношении 3: 1;

3) два признака в потомстве ведут себя независимо и во втором поколении.

4) необходимо различать признаки и их наследственные задатки (растения, проявляющие доминантные признаки, могут в скрытом виде нести задатки рецессивных);

5) объединение мужских и женских гамет случайно в отношении того, задатки каких признаков несут эти гаметы.

В феврале и марте 1865 года в двух докладах на заседаниях провинциального научного кружка, носившего название Общества естествоиспытателей города Брно, один из рядовых его членов — Грегор Мендель — сообщил о результатах своих многолетних исследований, завершенных в 1863 году. Несмотря на то что его доклады были довольно холодно встречены членами кружка, он решился опубликовать свою работу. Она увидела свет в 1866 году в трудах общества под названием «Опыты над растительными гибридами».

Современники не поняли Менделя и не оценили его труд. Слишком уж простой, бесхитростной представилась им схема, в которую без труда и скрипа укладывались сложные явления, составляющие в представлении человечества основание незыблемой пирамиды эволюции. К тому же, в концепции Менделя были и уязвимые места. Так, по крайней мере, представлялось это его оппонентам. И самому исследователю тоже, поскольку он не мог развеять их сомнений. Одной из «виновниц» его неудач была ястребинка.

Ботаник Карл фон Негели, профессор Мюнхенского университета, прочитав работу Менделя, предложил автору проверить обнаруженные им законы на ястребинке. Это маленькое растение было излюбленным объектом Негели. И Мендель согласился. Он потратил много сил на новые опыты. Ястребинка — чрезвычайно неудобное для искусственного скрещивания растение, так как оно очень мелкое. Приходилось напрягать зрение, а оно все больше и больше ухудшалось. Потомство, полученное от скрещивания ястребинки, не подчинялось закону, как он считал, правильному для всех. Лишь спустя годы после того, как биологи установили факт иного, не половогб размножения ястребинки, возражения профессора Негели, главного оппонента Менделя, были сняты с повестки дня. Но ни Менделя, ни самого Негели уже, увы, не было в живых.

Очень образно о судьбе работы Менделя сказал крупнейший советский генетик академик Б.Л. Астауров: «Судьба классической работы Менделя превратна и не чужда драматизма. Хотя им были обнаружены, ясно показаны и в значительной мере поняты весьма общие закономерности наследственности, биология того времени еще не доросла до осознания их фундаментальности. Сам Мендель с удивительной проницательностью предвидел общезначимость обнаруженных на горохе закономерностей и получил некоторые доказательства их применимости к некоторым другим растениям (трем видам фасоли, двум видам левкоя, кукурузе и ночной красавице). Однако его настойчивые и утомительные попытки приложить найденные закономерности к скрещиванию многочисленных разновидностей и видов ястребинки не оправдали надежд и потерпели полное фиаско. Насколько счастлив был выбор первого объекта (гороха), настолько же неудачен второй. Только много позднее, уже в нашем веке, стало понятно, что своеобразные картины наследования признаков у ястребинки являются исключением, лишь подтверждающим правило. Во времена Менделя никто не мог подозревать, что предпринятые им скрещивания разновидностей ястребинки фактически не происходили, так как это растение размножается без опыления и оплодотворения, девственным путем, посредством так называемой „апогамии“. Неудача кропотливых и напряженных опытов, вызвавших почти полную потерю зрения, свалившиеся на Менделя обременительные обязанности прелата и преклонные годы вынудили его прекратить любимые исследования».

Слава и почет придут к Менделю уже после смерти. Он же покинет жизнь, так и не разгадав тайны ястребинки, не «уложившейся» в выведенные им законы единообразия гибридов первого поколения и расщепления признаков в потомстве. Слишком рано великий исследователь сообщил о своих открытиях научному миру. Последний был к этому еще не готов. Лишь в 1900 году, переоткрыв законы Менделя, мир поразился красоте логики эксперимента исследователя и изящной точности его расчетов. И хотя ген продолжал оставаться гипотетической единицей наследственности, сомнения в его материальности окончательно исчезли.

Революционизирующая роль менделизма в биологии становилась все более очевидной. К началу тридцатых годов нашего столетия генетика и лежащие в ее основе законы Менделя стали признанным фундаментом современного дарвинизма. Менделизм сделался теоретической основой для выведения новых высокоурожайных сортов культурных растений, более продуктивных пород домашнего скота, полезных видов микроорганизмов Он же дал толчок развитию медицинской генетики.

Знаменитый физик Эрвин Шредингер считал, что применение законов Менделя равнозначно внедрению квантового начала в биологии

 

ФОТОСИНТЕЗ

Несколько лет французские химики Пельтье (1788–1842) и Каванту (1795–1877) работали вместе. Это плодотворное сотрудничество привело к открытию стрихнина и бруцина. Самую большую славу принесло им открытие хинина — верного средства против малярии. В 1817 году ученые опубликовали «Заметку о зеленой материи листьев».

Именно Пельтье и Каванту и открыли хлорофилл — то вещество, что придает всем растениям зеленый цвет. Правда, они не придали этому слишком большого значения.

Ученые залили свежие листья спиртом. Спирт окрасился в зеленый цвет, а листья стали совершенно бесцветными. Кроме того, Пельтье и Каванту промыли полученную полужидкую зеленую массу водой. Удалив водно-растворимые примеси, они затем просушили ее и получили зеленый порошок.

Ученые назвали это вещество хлорофиллом (от греческих «хлорос» — зеленый и «филлон» — лист). Начало было положено.

Вильштеттер (1872–1942), сын торговца текстилем, немецкий биохимик, свои научные интересы связал с растительными пигментами (хлорофилл — один из них). В 1913 году вместе с ближайшим учеником Артуром Штоллем он выпустил фундаментальный труд «Исследования хлорофилла». В 1915 году за эти работы Вильштеттер был удостоен Нобелевской премии по химии.

Научные результаты школы Вильштеттера были значительны.

Тимирязев писал позднее, что работа Вильштеттера «останется надолго исходной точкой в дальнейшем изучении хлорофилла, и будущий историк отметит два периода в этом изучении — до Вильштеттера и после „него“».

«Прежде всего Вильштеттер, — пишет Ю Г Чирков, — выделил в зелени два начала — хлорофилл а (он самый важный) и хлорофилл b. Второе достижение: Вильштеттер установил химический состав молекулы хлорофилла.

Присутствие в хлорофилле углерода, водорода, азота, кислорода ожидалось. Но магний — это для ученых был сюрприз! Хлорофилл оказался первым соединением в живой ткани, содержащим этот элемент.

И, наконец, третье: Вильштеттер задался целью определить, у всех ли растений хлорофилл одинаков? Ведь сколько на планете разных растений, как сильно разнятся условия их обитания, так неужели все они обходятся одной и той же, так сказать, стандартной молекулой хлорофилла?

И тут Вильштеттер вновь показал свой научный характер. Ни у современников, ни у потомков не должно было возникнуть и тени сомнений в достоверности добытых им фактов!

Гигантский труд длился целых два года. В Цюрих, где в то время работал Вильштеттер, многочисленные помощники доставляли тьму растений из самых разных мест. Растения наземные и водные, из долин и со склонов гор, с севера и юга, из рек, озер и морей. И из каждого полученного экземпляра извлекали хлорофилл и тщательно анализировали его химический состав».

В итоге ученый убедился, что состав хлорофилла везде одинаков!

За красный цвет крови «отвечает» гем. В основе и гема, и хлорофилла лежит порфин. «…Ханс Фишер в начале изучал гем, — отмечает Чирков. — Дробя эту молекулу, он вскоре убедился: ее основу составляет порфин. Кольцо из колечек. То же было и у хлорофилла. Отличие заключалось лишь в хвостиках, коротких цепочках атомов, прикрепленных к восьми углам порфина…

Труд Фишера по расшифровке и синтезу гема был увенчан Нобелевской премией. Но ученый не захотел успокоиться на достигнутом: теперь его увлекла загадка хлорофилла.

Быстро было установлено: основу хлорофилла составляет все тот же порфин IX, однако вместо атома железа в него „вкраплен“ атом магния (присутствие последнего доказал еще Вильштеттер)…

…Продолжая свои научные розыски, Фишер убедился: в том месте, где у молекулы гема висит трехуглеродный хвостик, у молекулы хлорофилла торчит громадный хвостище — двадцатиуглеродная цепь, названная фитолом…

Сейчас в любом учебнике по физиологии растений можно найти „портрет“ этой знаменитой молекулы. Структурная формула хлорофилла занимает целую страницу. Хотя истинные его размеры предельно скромны — 30 ангстрем…

Молекула хлорофилла похожа на головастика: у нее плоская квадратная голова (хлорофиллин) и длиннющий хвост (фитол). В центре головы, словно глаз циклопа или алмаз в царской короне, красуется атом магния.

Если оторвать у головастика фитольный хвост, а атом магния заменить атомом железа, получим гем. И будто по волшебству, изменится цвет пигмента: зеленое станет красным!»

Американец Дрэпер, а вслед за ним англичанин Добени и немцы Сакс и Пфеффер в результате проведенных экспериментов сделали вывод, что наиболее интенсивно фотосинтез происходит в желтых лучах солнечного света.

С этим мнением не согласился русский ученый Тимирязев.

Климент Аркадьевич Тимирязев (1843–1920) родился в старинной дворянской семье. Начальное образование мальчик получил дома.

Затем Климент поступил на естественное отделение физико-математического факультета Петербургского университета. Студенты-естественники всегда отличались демократизмом настроений, и этот факультет считался традиционным началом пути русских разночинцев. На втором курсе Тимирязев отказался подписать обязательство о том, что не будет заниматься антиправительственной деятельностью. За это он был исключен из университета. Однако, учитывая выдающиеся способности юноши, ему было разрешено продолжать образование вольнослушателем.

Поскольку в России научная карьера для Тимирязева оказалась закрытой из-за его неблагонадежности, сразу после окончания университета он уезжает за границу. Молодой ученый работает в лабораториях крупнейших биологов Франции — П. Бертло и Ж. Буссенго, а также проходит стажировку в Германии у физика Кирхгофа и физиолога Гельмгольца. В одном из немецких университетов ему присуждают степень доктора.

Вернувшись в Россию, Тимирязев начинает работать в Петровской земледельческой и лесной академии. В 1871 году после защиты диссертации «Спектральный анализ хлорофилла» он был избран экстраординарным профессором Петровской сельскохозяйственной академии. Сегодня эта академия носит имя Тимирязева В 1875 году после защиты докторской диссертации «Об усвоении света растением» Тимирязев стал ординарным профессором.

Первая книга Тимирязева посвящена популяризации идей Чарлза Дарвина. Он практически первый открыл их для русской науки и впервые ввел дарвинизм в качестве учебного курса для студентов.

Большую часть жизни Тимирязев посвятил исследованиям хлорофилла. Его блестящая книга «Жизнь растения» (1878) выдержала десятки изданий на русском и иностранных языках.

В ней он на ярких примерах показал, как питается, растет, развивается и размножается зеленое растение. Тимирязев обладал редким даром ученого-популяризатора, который умел очень просто объяснить научные явления даже неискушенному читателю.

Для того чтобы опровергнуть вывод, будто бы максимум фотолиза имеет место в желтых лучах, и доказать, что этот максимум приходится на красные лучи, Тимирязев проводит целую серию тщательно продуманных экспериментов.

Он сам создает точнейшие приборы для практического доказательства правильности своих теоретических выводов. Тимирязев показал, что ошибочные выводы Дрэпера явились результатом неверно поставленных опытов. Непременным условием успешности этих опытов является чистота спектра. Чтобы спектр был чистым, т. е. чтобы каждый его участок был четко отграничен от других, щель, через которую проходит луч света, должна быть не шире 1–1,5 миллиметра. Используя известные в то время методы газового анализа, Дрэпер вынужден был использовать щель размером до 20 миллиметров в диаметре. В результате спектр получался крайне нечистым. Наибольшее смешение лучей при этом имело место в средней, желто-зеленой части, которая становилась от этого почти белой, слегка окрашенной в желтый цвет. Именно здесь Дрэпер и нашел максимальный эффект фотосинтеза.

Тимирязев в своих опытах добился устранения ошибки, допущенной Дрэпером. В своем исследовании относительного значения различных лучей спектра в процессе фотосинтеза, произведенном летом 1868 года, он достигает этого путем применения так называемых светофильтров. В данном случае исследование интенсивности фотосинтеза в различных лучах солнечного света проводится не в спектре, а в отдельных лучах, изолированных от остальных лучей с помощью цветных жидкостей.

Тимирязеву удалось установить, что хлорофилл наиболее полно поглощает красные лучи. Именно в этих лучах была обнаружена им также и наибольшая интенсивность фотосинтеза, что указывало на решающую роль хлорофилла в изучаемом явлении.

Вскрыв ошибочность опытов Дрэпера, Тимирязев прекрасно понимал в то же время, что точных результатов, подтверждающих его гипотезу о зависимости фотосинтеза от степени поглощения данных лучей зеленым листом и от количества их энергии, можно добиться лишь при помощи опытов, произведенных непосредственно в спектре. Задумав целый комплекс исследований в этом плане, Тимирязев прежде всего обращает внимание на изучение свойств хлорофилла.

Исследования Тимирязева наглядно показали, как он сам говорил, «космическую роль растений». Он называл растение посредником между солнцем и жизнью на нашей планете. «Зеленый лист, или, вернее, микроскопическое зеленое зерно хлорофилла является фокусом, точкой в мировом пространстве, в которую с одного конца притекает энергия солнца, а с другого берут начало все проявления жизни на земле. Растение — посредник между небом и землею. Оно истинный Прометей, похитивший огонь с неба. Похищенный им луч солнца горит и в мерцающей лучине, и в ослепительной искре электричества. Луч солнца приводит в движение и чудовищный маховик гигантской паровой машины, и кисть художника, и перо поэта».

Благодаря исследованиям Тимирязева в науке прочно утвердился взгляд на растение как на замечательный аккумулятор солнечной энергии.

Сегодня нет никаких сомнений: хлоропласт — это созданный природой аппарат для фотосинтеза, а доказал это теперь очевидное положение в 1881 году Теодор Вильгельм Энгельман (1843–1909), немецкий физиолог, автор выдающихся работ по физиологии животных.

Как отмечает Чирков: «Решение задачи было чрезвычайно остроумным. Помогли бактерии. У них нет фотосинтеза, зато они, как люди и животные, нуждаются в кислороде. А кислород выделяют клетки растений. В каких именно местах? А вот это и есть то, что надо выяснить!

Энгельман рассуждал так: бактерии соберутся в тех частях растительной клетки, где выделяется кислород, эти места и будут центрами фотосинтеза.

В каплю воды поместили бактерии и растительную клетку. Все это закрыли стеклом, края тщательно замазали вазелином: чтоб воспрепятствовать доступу кислорода под стекло из воздуха.

Если теперь все это устройство немного продержать в темноте, то бактерии, потребив весь кислород в жидкости, перестанут двигаться.

Теперь решающее: перенесем наше устройство на столик микроскопа и будем освещать растительную клетку так, чтобы лучи света падали на различные ее части (а остальное находилось в тени). И вот легко убедиться: бактерии начинают двигаться лишь тогда, когда луч света упадет на один из хлоропластов…

Так, наконец, было четко показано: хлоропласты — это те фабрички, где растение умело переплавляет луч света в химические вещества, а содержащийся в хлоропластах хлорофилл катализирует этот процесс».

Русский ботаник Андрей Сергеевич Фаминцин (1835–1918) доказал, что этот процесс может идти и при искусственном освещении.

В 1960 году газеты США и других стран оповестили мир о том, что известный американский химик-органик Роберт Берне Вудворд (1917) добился небывалого — осуществил синтез хлорофилла.

 

ОСНОВЫ ИММУНОЛОГИИ

Среди инфекционных болезней, которым человечество веками платило дань своими жизнями, оспа занимала одно из первых мест. В Европе в XVIII веке ежегодно погибало от нее около 440 тысяч человек. Еще больше оставалось на всю жизнь изуродованными, а иногда и слепыми. Особенно велика была смертность от оспы среди маленьких детей и бедняков.

Сегодня мы знакомы с натуральной оспой только из книг. И это благодаря оспопрививанию. В нашей стране оспа ликвидирована с 1937 года, а по всему миру она исчезла к 1980 году. И благодарить за это человечество должно Эдварда Дженнера, английского врача.

Интересно, что способ предупреждения заболевания оспой Дженнер открыл, когда еще никто не знал возбудителя этой болезни. Помогли ему наблюдательность, трудолюбие, целеустремленность.

Дженнер был простым сельским врачом, когда обратил внимание на то, что люди, заразившиеся «коровьей оспой», не заболевают натуральной человеческой оспой. Дело в том, что у некоторых животных: коров, свиней, ослов и других — наблюдается болезнь, очень сходная с человеческой оспой. У животных на вымени и коже появляются гнойные пузырьки. Доярки рассказывали Дженнеру, что все они, как правило, заболевают «коровьей оспой» и уже потом не боятся натуральной. Лишь иногда во время эпидемии некоторые из них чувствовали небольшое недомогание.

Много лет занимался Дженнер изучением вопроса, прежде чем решился провести опыт на человеке. И вот 14 мая 1796 года он привил восьмилетнему мальчику Джону Фиппсу гной с руки женщины, заразившейся коровьей оспой. Через несколько дней после небольшого недомогания мальчик был полностью здоров. Но стал ли он невосприимчив к натуральной оспе? Нужен был другой опыт, очень рискованный, когда на карту будет поставлено не только здоровье, но и жизнь ребенка.

Вскоре в этой местности вспыхивает эпидемия натуральной оспы. И Дженнер, взяв гной из пузырька больного, заражает им Джона Фиппса Ребенок не заболел!

Не сразу метод оспопрививания был признан в мире. Очень гневались церковники, считая это противным Богу. Многие врачи отнеслись к нему скептически. Ходили даже слухи, что у привитых людей вырастают рога и хвост. И все-таки оспопрививание победило.

Умирая в 1823 году на 74-м году жизни, Дженнер знал, что его способ борьбы с оспой оказался благодеянием для человечества. В честь него были выбиты памятные медали, в городах возводились памятники.

Но научный смысл оспопрививания был тогда еще неизвестен. Оставалось ждать еще 58 лет, пока это не сделает Луи Пастер. Пастер в отличие от Дженнера создал научный метод, приложимый ко всем инфекционным заболеваниям и основанный на точных экспериментах.

К семидесятым годам девятнадцатого столетия научные заслуги Пастера получают всеобщее признание. В 1872 году австрийское правительство присуждает ему премию за работу о болезнях шелковичных червей. В 1873 году он избирается во Французскую медицинскую академию и в том же году получает золотую медаль Лондонского королевского общества. Французское правительство назначает ему национальную дотацию пожизненно.

В 1879–1880 годах ученый изучает куриную холеру. «Он изолировал культуру возбудителя этой болезни и, регулярно пересевая ее на питательных средах, всегда убеждался в том, что введение этих бактерий курам неизбежно вызывало их смерть самое позднее через два дня, — пишет в своей книге А.А. Имшенецкий. — Однажды обстоятельства сложились так, что он не производил пересевы культуры и она простояла в термостате в аэробных условиях длительное время. Впрыскивание этой культуры микроба не вызвало гибели птиц. Когда же у Пастера снова была в руках вирулентная культура, он ввел ее как птицам, которым никогда не вводились эти бактерии, так и тем, которым уже впрыскивалась ранее культура, находившаяся в термостате и не вызвавшая их гибели. Результаты этих опытов оказались несколько неожиданными. Все куры, которым предварительно были введены бактерии, остались живы, те же, которым культура ранее не вводилась, вскоре погибли. Повторение опытов дало те же результаты. Эти, казалось бы, весьма скромные по своим результатам опыты позволили Пастору прийти к заключению, что: 1) длительное хранение культуры возбудителя куриной холеры в термостате при доступе воздуха приводит к ослаблению ее вирулентности; 2) предварительное введение ослабленной культуры курам делает их невосприимчивыми к этой болезни.

Так родилась идея о предохранительных прививках, которая была затем использована Пастером в его последующих работах с патогенными бактериями. Трудно переоценить значение вывода, который был сделан им из этих наблюдений. Был найден принцип, приложение которого стало реальным по отношению к самым различным инфекциям. Открылись широкие перспективы для экспериментального изменения вирулентности у патогенных культур с целью получить материал, необходимый для прививок. Некоторые современники Пастера всячески подчеркивали „случайный“ характер открытия, но роль случая в научных открытиях иногда склонны переоценивать, не понимая, что самое существенное заключается не в самом наблюдении, а в гениальном умении экспериментатора обобщить и предвидеть».

Установленный Пастером в его исследованиях с куриной холерой принцип ослабления вирулентности патогенных бактерий позволил ему провести аналогичные опыты с сибиреязвенной палочкой. Этот микроб образовывал споры, и очевидно, что вводить в живой организм споры патогенного микроба не имело смысла. Установив, что при 42–43 градусах Цельсия возбудитель сибирской язвы растет, но не образует спор, Пастер в дальнейшем поступил с ним точно таким же образом, как с возбудителем куриной холеры. Он получал микроб, в той или иной мере утративший вирулентность, но сохранивший иммуногенность. Проверка таких культур выяснила, что их введение животным приводит к тому, что последние уже не погибают при впрыскивании им вирулентной культуры. После доклада Пастера об этом открытии в Академии наук оставалась последняя проверка — массовый эксперимент на сельскохозяйственных животных в присутствии комиссии и интересующихся результатом прививки ветеринарных и медицинских врачей, а также широкой публики.

Такая проверка была осуществлена 31 мая 1881 года на ферме в Пуйиле-Фор. Результаты публичных испытаний были блестящи. Все овцы, которым через определенный срок после прививок была впрыснута вирулентная культура сибироязвенной палочки, остались живы, все животные, которым не были сделаны прививки, погибли. Благоприятное действие прививок было доказано также на коровах. Вскоре этот метод получил широкое распространение во всем мире, и заболевание сибирской язвой сельскохозяйственных животных стало редкостью.

Работы по куриной холере и сибирской язве позволили Пастеру в 1881 году выступить в Лондоне на Международном конгрессе врачей с докладом о прививках при этих заболеваниях. Доклад сопровождался большим успехом, и имя Пастера стало широко известно в медицинском мире.

Бесспорно, что исследования Пастера, приведшие его к разработке метода предохранительных прививок, не только заложили основы новой науки — иммунологии, но сделали возможным развитие одного из наиболее важных разделов профилактической медицины. Однако перенесение этих данных на другие инфекционные болезни затруднялось тем, что их возбудители еще не были открыты. Поэтому Пастер продолжал искать микробы, вызывающие различные заболевания.

Самой выдающейся работой Пастера в области медицинской микробиологии, несомненно, следует считать его изучение бешенства, закончившееся предложением антирабических прививок.

«Проверяя инфекционность мозга животных, больных бешенством, — отмечает Имшенецкий, — Пастер нашел, что заражение мозгом дает гораздо чаще положительные результаты, чем заражение слюной. Далее он убедился, что введение вещества мозга больного животного непосредственно в мозг кролика приводит к значительному сокращению инкубационного периода болезни, а последовательные пассажи вируса на кроликах дают возможность получить вирус, вызывающий заболевание уже через семь дней. Мозг больного кролика, подвешенный в стеклянном сосуде над едким натром, постепенно высыхает и одновременно с этим содержащийся в нем вирус ослабевает. Повторное введение такого мозга в виде растертой с физиологическим раствором кашицы здоровому животному делает его невосприимчивым к бешенству. Собаки, которым были сделаны эти прививки, помещались в клетки вместе с бешеными собаками. Последние кусали привитых животных, но, несмотря на это, ни одно из них не заболело бешенством. Бешенство — ужасная, но сравнительно редкая у человека болезнь, поэтому было совершенно очевидным, что делать прививки здоровым людям нецелесообразно, так как мало шансов быть покусанным бешеным животным. На этом этапе исследований у Пастера зародилась блестящая идея воспользоваться тем, что при бешенстве обычно бывает очень длительный инкубационный период. Он предположил, что, вводя все более и более сильный вирус покусанному животному, можно получить иммунитет до того как вирус, попавший при укусе, распространится по организму и вызовет заболевание. Это предположение полностью подтвердилось. Собакам, укушенным бешеной собакой, вводился растертый мозг кролика, содержащий вирус. Вначале впрыскивался мозг, сушившийся длительное время, т. е. содержавший ослабевший вирус, а затем мозг менее высушенный, с более активным вирусом. Эти эксперименты выяснили, что введение ослабленного вируса бешенства предохраняет от заболевания собаку, покусанную бешеным животным».

Задача была решена — удалось найти метод, позволивший спасать людей от мучительной смерти. Дальнейший шаг — начать прививки человеку — был сложным и трудным для Пастера. Толчком послужил приезд в июле 1885 года в Париж девятилетнего мальчика Жозефа Мейстера, искусанного бешеной собакой. Он оказался первым, кому после больших сомнений и колебаний Пастер сделал прививки против бешенства. В результате мальчик не заболел. 27 октября 1885 года Пастер выступил в Академии наук с докладом о результатах своих исследований по бешенству. Доклад произвел очень большое впечатление и вызвал овации в честь великого ученого.

О значении метода прививок Пастера говорит тот факт, что после его работ усилиями ученых всех стран были разработаны предохранительные прививки почти против всех известных инфекционных заболеваний как бактериальной, так и вирусной этиологии. Они резко снизили заболеваемость населения этими болезнями и позволили почти полностью ликвидировать отдельные инфекции. Исключительно большие успехи в этой области достигнуты также в ветеринарии, так как предохранение сельскохозяйственных животных от ряда эпидемических болезней зависит от своевременности прививок.

Пастер никогда не считал, что иммунитет может возникнуть только после введения вакцины, содержащей бактериальные клетки. Все последующие успехи иммунологии, в частности разработка метода серотерапии, в которой приняли активное участие и ученики Пастера, представляют собой только логическое развитие его идей, положенных в основу учения об иммунитете.

 

ВОЗБУДИТЕЛЬ ТУБЕРКУЛЕЗА

Во второй половине девятнадцатого века в Германии от туберкулеза умирал каждый седьмой человек. Врачи были бессильны. Туберкулез вообще считался наследственной болезнью, поэтому и попыток борьбы с ним не предпринималось. Больным прописывали свежий воздух и хорошее питание. Вот и все лечение.

«Большинство врачей считало туберкулез наследственной болезнью, усугубляющейся плохим питанием и скверными бытовыми условиями, — пишет в своей книге М. Яновская. — Еще Гиппократ, великий врач древности, писал, что „чахоточный родится от чахоточного“, что для чахоточных больных весна — плохое время года, но еще хуже — осень; что болезнь эта смертельная, но, захваченная в самом начале, она может быть вылечена: хорошим питанием, климатом, слабительными, водолечением и т. д. И хотя народная молва в те времена говорила о заразности чахотки, сам Гиппократ в своих трудах ни словом не упоминает об этом. Но уже Гален говорит о заразности чахотки, а французский ученый Гаспар Бейль утверждает, что легочная чахотка — не изолированное заболевание, что это страдание всего организма. Затем другой француз — Лаеннек — создает учение о единстве легочного туберкулеза и туберкулеза вообще, досконально изучает чахотку, устанавливает ее тождественность с золотухой и категорически утверждает: болезнь заразна, но выздоровление возможно. И сам умирает от скоротечной чахотки в возрасте сорока пяти лет…

…Споры о том, заразен или не заразен туберкулез, велись на протяжении веков. Еще в XVI веке Фракасторо из Вероны писал, что возбудителем болезни являются особые тельца, недоступные нашим органам чувств; они же и переносчики заразы. И хотя большинство ученых-медиков возражало против утверждения Фракасторо, а кое-кто утверждал, что речь должна идти вовсе не о „тельцах“, а о яде, — учение Фракасторо о заразности туберкулеза принесло большую пользу: во многих местах принимались меры против распространения заразы. В Провансе, например, на вещах легочных больных делали специальные пометки; после их смерти из комнаты, где лежали больные, выносилась мебель, сдиралась обивка со стен, постель и белье сжигались. В Неаполе был издан знаменитый декрет, по которому вся мебель, принадлежавшая туберкулезному больному, выносилась за пределы города и дезинфицировалась окуриванием и специальным мытьем».

Уже в девятнадцатом веке скромный французский врач Виллемен в парижской больнице Валь-де-Грас несколько лет занимался изучением туберкулеза. Он пришел к выводу, что болезнь эта заразна и должен быть микроб, который ее вызывает. Но поскольку микроба этого Виллемен не нашел, спорить с ним было легко.

Медицинские каноны сводились к тому, что туберкулез возникает в результате самопроизвольного изменения крови или других соков организма.

Известный ученый Вирхов, считал что золотуха, легочная чахотка, туберкулез костей совершенно различные заболевания. Не соглашался он и с тем, что туберкулез — заболевание специфическое; по его утверждению, всякое воспаление может переродиться в бугорчатку. Между тем именно Вирхов первый подробно изучил и описал просовидный бугорок, лежащий в основе заболевания туберкулезом (иначе, бугорчаткой), хотя причины, порождающие этот бугорок, остались и для него неизвестными.

— Туберкулез — сложная болезнь, — утверждал другой известный в те времена доктор Пиду. — Она дает один конечный результат: отмирание, разрушение тканей организма. Наша обязанность — не выискивать мифического микроба, а пресекать пути, по которым идет это разрушение.

«Специфичность тормозит развитие медицины! — твердили сторонники самозаражения и противники микробов. — Если все медики начнут ловить несуществующего возбудителя, кто же будет лечить больных?»

Единственное доказательство правоты — микроб — не давался в руки, и врачи, считавшие туберкулез заразной болезнью, вызываемой специфической бактерией, вынуждены были молчать.

Последним словом в защиту микроба были эксперименты Конгейма, всегда и во всех пораженных туберкулезом органах находившего бугорки, которые состояли из распавшихся тканей и гноя. Конгейм пришел к выводу, что бугорки — колыбель возбудителей туберкулеза. Это заключение Конгейма и послужило отправной точкой для исследований Роберта Коха, когда он в новой лаборатории Управления здравоохранения впервые взялся за поиски туберкулезного микроба.

Немецкий врач и бактериолог Генрих Герман Роберт Кох (1843–1910) родился в Клаусталь-Целлерфельде. Его родителями были Герман Кох, работавший в управлении шахт, и Матильда Юлия Генриетта Кох (Бивенд). В семье было 13 детей, Роберт был третьим по возрасту ребенком. Когда в 1848 году Роберт поступил в местную начальную школу, он уже умел читать и писать. Он легко учился и в 1851 году поступил в гимназию Клаусталя. Через четыре года он уже был первым учеником в классе, а в 1862 году окончил гимназию. Затем Роберт поступил в Геттингенский университет.

В 1866 году Роберт получил медицинский диплом. Кох обосновался в немецком городе Раквице, где начал врачебную практику в должности ассистента в больнице для умалишенных. Однако эта работа Коха была прервана, когда в 1870 году началась франко-прусская война.

Несмотря на сильную близорукость, Роберт добровольно стал врачом полевого госпиталя и здесь приобрел большой опыт в лечении инфекционных болезней, в частности холеры и брюшного тифа. Одновременно он изучал под микроскопом водоросли и крупные микробы, совершенствуя свое мастерство в микрофотографии.

В 1871 году Кох демобилизовался и в следующем году был назначен уездным санитарным врачом в Вольштейне (ныне Вольштын в Польше). Жена подарила ему на двадцативосьмилетие микроскоп, и с тех пор Роберт целые дни проводил у него. Он потерял всякий интерес к частной практике и стал вести исследования и опыты, заведя для этой цели настоящее полчище мышей.

Кох обнаружил, что в окрестностях Вольштейна распространена сибирская язва, эндемическое заболевание, которое распространяется среди крупного рогатого скота и овец, поражает легкие, вызывает карбункулы кожи и изменения лимфоузлов. Кох знал об опытах Луи Пастера с животными, больными сибирской язвой, и тоже решил понаблюдать за этими бактериями. С помощью микроскопа он проследил весь жизненный цикл бактерий, увидел, как из одной палочки возникают миллионы.

Проведя серию тщательных, методичных экспериментов, Кох установил бактерию, ставшую единственной причиной сибирской язвы. Он доказал также, что эпидемиологические особенности сибирской язвы, т. е. взаимосвязь между различными факторами, определяющими частоту и географическое распределение инфекционного заболевания, обусловлены циклом развития этой бактерии. Исследования Коха впервые доказали бактериальное происхождение заболевания.

Открытия Коха сразу принесли ему широкую известность, и в 1880 году он, в значительной мере благодаря усилиям Конгейма, стал правительственным советником в Имперском отделении здравоохранения в Берлине. В 1881 году Кох опубликовал работу «Методы изучения патогенных организмов», в которой описал способ выращивания микробов в твердых средах. Этот способ имел важное значение для изолирования и изучения чистых бактериальных культур.

Теперь Кох решает попытать счастья и найти возбудитель туберкулеза. Близость «Шарите», где полным-полно было туберкулезных больных, облегчала ему задачу: материала, к сожалению, было сколько угодно. Ежедневно он появлялся рано утром в больнице и получал оттуда немного мокроты больного чахоткой или несколько капель крови заболевшего ребенка. Затем он уносил маленькую скляночку к себе в лабораторию, стараясь спрятать ее от глаз ассистентов, и усаживался за микроскоп.

Шли дни, недели, месяцы… Руки ученого почернели от краски — очень быстро он понял, что если и есть шанс увидеть этого крохотного таинственного убийцу, то только с помощью окрашивающих веществ. Но, должно быть, краски слишком слабы. Надо было придумать что-нибудь посильнее.

Кох растирает туберкулезную ткань, окрашивает ее в метиленовой синьке, потом в «везувине» — едкой красно-коричневая краске, употребляемой для отделки кожи, и смотрит. Он заставляет себя оторвать взгляд от объектива, откидывается в кресле, прикрывает рукой глаза. Отдохнув, смотрит снова. На препарате отчетливо видны ясно-синие, необыкновенно красивого оттенка крохотные, слегка изогнутые палочки. Некоторые из них плавают между клеточным веществом, некоторые сидят внутри клеток. Не веря себе, Кох снова вертит микрометрический винт, снова надевает и снимает очки, прижимается глазом вплотную к окуляру, встает с кресла и смотрит стоя. Картина не меняется. Наконец-то!..

«Двести семьдесят первый препарат», — пишет Кох в дневнике. Он улыбается. И только сейчас до него доходит, что, собственно, произошло: он открыл возбудителя туберкулеза — всечеловеческое пугало, о котором столько было споров.

Кох достиг величайшего триумфа 24 марта 1882 года, когда объявил о том, что сумел выделить бактерию, вызывающую туберкулез. В публикациях Коха по проблемам туберкулеза впервые были обозначены принципы, которые затем стали называться постулатами Коха. Эти принципы «получения исчерпывающих доказательств… что тот или иной микроорганизм действительно непосредственно вызывает определенные заболевания» — до сих пор остаются теоретическими основами медицинской микробиологии.

В 1885 году Кох стал профессором Берлинского университета и директором только что созданного Института гигиены. В то же время он продолжал исследования туберкулеза, сосредоточившись на поисках способов лечения этого заболевания. В 1890 году он объявил о том, что такой способ найден. Кох выделил так называемый туберкулин (стерильную жидкость, содержащую вещества, вырабатываемые бациллой туберкулеза в ходе роста), который вызывал аллергическую реакцию у больных туберкулезом. Однако на самом деле туберкулин не стал применяться для лечения туберкулеза, т. к. особым терапевтическим действием он не обладал, а его введение сопровождалось токсическими реакциями, что стало причиной его острейшей критики. Протесты против применения туберкулина стихли, лишь когда обнаружилось, что туберкулиновая проба может использоваться в диагностике туберкулеза. Это открытие, сыгравшее большую роль в борьбе с туберкулезом у коров, явилось главной причиной присуждения Коху Нобелевской премии в 1905 году.

 

ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Воистину классическими признаны работы русского ученого Ивана Петровича Павлова по физиологии пищеварения. Это относится как к ценности фактических и теоретических результатов, так и оригинальности и мастерству выполнения. Благодаря гению Павлова удалось вывести физиологию органов пищеварительного тракта из тупика и поднять ее на небывалую высоту. «До Павлова физиология пищеварения была одним из отсталых разделов науки физиологии вообще, — замечает в своей книге о физиологе Э.А. Асратян. — Существовали лишь весьма смутные и фрагментарные представления о закономерностях работы отдельных пищеварительных желез и всего процесса пищеварения в целом. Вивисекционно острый эксперимент — основной прием исследования функций органов пищеварительной системы в те времена оказался непригоден для раскрытия тайн работы этих органов. Более того, полученные при таких порочных опытах фактические результаты стали причиной многих ошибок, например представления, что желудочные и поджелудочные железы не имеют секреторных нервов (Гейденгайн, Старлинг, Бейлис и др.). Если же отдельным ученым и удавалось установить наличие секреторных нервов для других пищеварительных желез, например для слюнных (Людвиг, Клод Бернар, Гейденгайн, Лэнгли и др.), то этот грубый прием физиологических исследований все же не позволял выявить всех тонкостей нервной регуляции их функций.

Зная это, многие наши и зарубежные ученые (Клод Бернар, Гейденгайн, Басов Тири и др.) пытались заменить вивисекцию более совершенным приемом исследования — экспериментами на хронически оперированных животных. Однако эти попытки не увенчались должным успехом: либо выполненные операции оказывались малоценными по замыслу и по технике осуществления (фистула протоков слюнных желез у Клода Бернара, изолированный желудок у Гейденгайна), либо остроумно придуманные и успешно выполненные операции были недостаточными для выявления закономерностей работы данного органа хотя бы в главных чертах и годились лишь для получения отдельных, разрозненных фактов об их работе.

Без преувеличения можно сказать, что основными и наиболее достоверными сведениями о физиологии пищеварительных желез наука обязана именно Павлову. Он фактически заново создал эту важную главу физиологии, создал монолитное и цельное учение о едином пищеварительном процессе взамен ранее существовавшей бесформенной смеси не связанных между собой половинчатых и ошибочных сведений о работе тех или иных органов пищеварительной системы».

Ни один из русских ученых того времени, даже Менделеев, не получил такой известности за рубежом. «Это звезда, которая освещает мир, проливая свет на еще не изведанные пути», — говорил о нем Герберт Уэллс. Его называли «романтической, почти легендарной личностью», «гражданином мира».

Иван Петрович Павлов (1849–1936) родился 26 сентября 1849 года в Рязани. Его отец, Петр Дмитриевич, был священником. С раннего детства Павлов перенял у отца упорство в достижении цели и постоянное стремление к самосовершенствованию. По желанию своих родителей Павлов посещал начальный курс духовной семинарии, а в 1860 году поступил в рязанское духовное училище.

В обширной отцовской библиотеке как-то Иван нашел книжку Г.Г. Леви «Физиология обыденной жизни». Книга так глубоко запала ему в душу, что, будучи уже взрослым, «первый физиолог мира» при каждом удобном случае на память цитировал оттуда целые страницы. Увлекшись естественными науками, Павлов в 1870 году поступил в Петербургский университет на естественное отделение физико-математического факультета.

Его интерес к физиологии возрос, после того как он прочитал книгу И. Сеченова «Рефлексы головного мозга», но освоить этот предмет ему удалось только после того, как он прошел обучение в лаборатории И. Циона, изучавшего роль депрессорных нервов.

Первое научное исследование Павлова — изучение секреторной иннервации поджелудочной железы. За нее Павлов и М. Афанасьев были награждены золотой медалью университета.

После получения в 1875 году звания кандидата естественных наук Павлов поступил на третий курс Медико-хирургической академии в Санкт-Петербурге (реорганизованной впоследствии в Военно-медицинскую). Затем Павлов становится ассистентом в Ветеринарном институте, где в течение двух лет продолжал изучение пищеварения и кровообращения.

Летом 1877 года он работал в городе Бреслау, в Германии с Рудольфом Гейденгайном, специалистом в области пищеварения. В следующем году Павлов начал работать в физиологической лаборатории при его клинике в Бреслау, еще не имея медицинской степени, которую Павлов получил в 1879 году. В том же году Иван Петрович начал исследования по физиологии пищеварения, которые продолжались более двадцати лет. Многие исследования Павлова в восьмидесятых годах касались системы кровообращения, в частности регуляции функций сердца и кровяного давления.

В 1883 году Павлов защитил диссертацию на соискание степени доктора медицины, посвященную описанию нервов, контролирующих функции сердца. Он был назначен приват-доцентом в академию, но вынужден был отказаться от этого назначения в связи с дополнительной работой в Лейпциге с Гейденгайном и Карлом Людвигом, двумя наиболее выдающимися физиологами того времени. Через два года Павлов вернулся в Россию.

К 1890 году труды Павлова получили признание со стороны ученых всего мира. С 1891 года он заведовал физиологическим отделом Института экспериментальной медицины, организованного при его деятельном участии, одновременно оставаясь руководителем физиологических исследований в Военно-медицинской академии, в которой проработал с 1895 по 1925 год.

В 1897 году свой экспериментальный материал и теоретические положения Павлов блестяще обобщил в классическом труде «Лекции о работе главных пищеварительных желез» (1897), который очень скоро был переведен за границей.

В своих исследованиях Павлов использовал методы механистической и холистической школ биологии и философии, которые считались несовместимыми. Как представитель механицизма Павлов считал, что комплексная система, такая, как система кровообращения или пищеварения, может быть понята путем поочередного исследования каждой из их частей; как представитель «философии целостности» он чувствовал, что эти части следует изучать у интактного, живого и здорового животного. По этой причине он выступал против традиционных методов вивисекции, при которых живые лабораторные животные оперировались без наркоза для наблюдения за работой их отдельных органов.

Считая, что умирающее на операционном столе и испытывающее боль животное не может реагировать адекватно здоровому, Павлов воздействовал на него хирургическим путем таким образом, чтобы наблюдать за деятельностью внутренних органов, не нарушая их функций и состояния животного. Мастерство Павлова в этой трудной хирургии было непревзойденным. Более того, он настойчиво требовал соблюдения того же уровня ухода, анестезии и чистоты, что и при операциях на людях.

Используя данные методы, Павлов и его коллеги показали, что каждый отдел пищеварительной системы — слюнные и дуоденальные железы, желудок, поджелудочная железа и печень — добавляет к пище определенные вещества в их различной комбинации, расщепляющие ее на всасываемые единицы белков, жиров и углеводов. После выделения нескольких пищеварительных ферментов Павлов начал изучение их регуляции и взаимодействия.

«Секреторные нервы слюнных желез были выявлены и довольно обстоятельно изучены предшественниками Павлова, — пишет Э.А. Асратян, — Клодом Бернаром, Гейденгайном, Людвигом, Ленгли и др., но условия острых вивисекционных экспериментов, в которых проводились их исследования, не позволяли им выявить во всей полноте картину и закономерности богатой и разносторонней естественной деятельности этих желез. Рефлекторная секреция слюны априорно ставилась в связь с общей возбудимостью рецепторов ротовой полости, хотя давно было известно, что эти рецепторы далеко не однородны по своей структуре и функциям.

В своих систематических и тщательных хронических экспериментах Павлов установил, что рефлекторная секреция слюны в сильной степени варьирует по количеству и даже по качеству в зависимости от природы, силы, количества и продолжительности действия натуральных раздражителей в виде пищевых или отвергаемых веществ на рецепторы ротовой полости. Попадает в рот пища или отвергаемое вещество (кислота, щелочь и т. д.), какой сорт пищи попадает в рот — мясо, хлеб, молоко или что-либо другое, в каком виде (сухом или жидком), в каком количестве — от этого зависит, какие слюнные железы и в каком темпе будут работать, какого состава и какое количество слюны будут выделять и т. д. К примеру, было показано, что сухая пища вызывает большее слюноотделение, чем влажная или жидкая, кислота вызывает слюну с большим содержанием белка, чем пищевые продукты, речной песок, засыпанный в рот, также вызывает обильное слюноотделение, а мелкие камешки, положенные в рот, не вызывая слюны, выталкиваются изо рта и т. д.

Вариабельность в количестве и качестве выделяемой слюны зависит также от ее функционального назначения — пищеварительного, защитного или санитарно-гигиенического. Например, на съедобные вещества выделяется, как правило, густая слюна, а на отвергаемые — жидкая. При этом соответственно меняется доля участия отдельных слюнных желез, производящих преимущественно жидкую или преимущественно густую слюну. Всей совокупностью этих и других фактов Павлов установил факт принципиальной важности: такая тонкая и яркая изменчивость рефлекторной деятельности слюнных желез обусловлена специфической возбудимостью разных рецепторов ротовой полости к каждому из этих раздражающих их агентов, и сами эти изменения носят приспособительный характер».

В 1904 году Павлов был награжден Нобелевской премией по физиологии и медицине «за работу по физиологии пищеварения, благодаря которой было сформировано более ясное понимание жизненно важных аспектов этого вопроса». В речи на церемонии вручения премии К. А. Г. Мернер из Каролинского института дал высокую оценку вкладу Павлова в физиологию и химию органов пищеварительной системы. «Благодаря работе Павлова мы смогли продвинуться в изучении этой проблемы дальше, чем за все предыдущие годы, — сказал Мернер. — Теперь мы имеем исчерпывающее представление о влиянии одного отдела пищеварительной системы на другой, т. е. о том, как отдельные звенья пищеварительного механизма приспособлены к совместной работе».

На протяжении всей своей научной работы Павлов сохранял интерес к влиянию нервной системы на деятельность внутренних органов. В начале двадцатого века его эксперименты, касающиеся пищеварительной системы, привели к изучению условных рефлексов. В одном из экспериментов, названным «мнимым кормлением», Павлов действовал просто и оригинально. Он проделал два «окошка»: одно — в стенке желудка, другое — в пищеводе Теперь пища, которой кормили прооперированную и вылеченную собаку, не доходила до желудка, вываливалась из отверстия в пищеводе наружу. Но желудок успевал получить сигнал, что пища в организм поступила, и начинал готовиться к работе: усиленно выделять необходимый для переваривания сок. Его можно было спокойно брать из второго отверстия и исследовать без помех.

Собака могла часами глотать одну и ту же порцию пищи, которая дальше пищевода не попадала, а экспериментатор работал в это время с обильно льющимся желудочным соком. Можно было варьировать пищу и наблюдать, как соответственно меняется химический состав желудочного сока.

Но главное было в другом. Впервые удалось экспериментально доказать, что работа желудка зависит от нервной системы и управляется ею. Ведь в опытах мнимого кормления пища не попадала непосредственно в желудок, а он начинал работать. Стало быть, команду он получал по нервам, идущим от рта и пищевода. В то же время стоило перерезать идущие к желудку нервы — и сок переставал выделяться.

Другими способами доказать регулирующую роль нервной системы в пищеварении было просто невозможно. Ивану Петровичу это удалось сделать первым, оставив далеко позади своих зарубежных коллег и даже самого Р. Гейденгайна, чей авторитет был признан всеми в Европе и к которому Павлов совсем недавно ездил набираться опыта.

«Любое явление во внешнем мире может быть превращено во временный сигнал объекта, стимулирующий слюнные железы, — писал Павлов, — если стимуляция этим объектом слизистой оболочки ротовой полости будет связана повторно… с воздействием определенного внешнего явления на другие чувствительные поверхности тела».

Конечно, далеко не все факты и теоретические положения Павлова по физиологии пищеварительной системы сохраняют свою силу и сегодня. Многочисленные исследования ученых из различных стран внесли в некоторые из них поправки и изменения. Однако в целом современная физиология пищеварения все еще сохраняет глубокую печать мысли и труда Павлова. Его классические работы по-прежнему служат основой для новых и новых исследований.

 

ХРОМАТОГРАФИЯ

Множество открытий прошедшего века обязаны русскому ученому Михаилу Цвету и его методу хроматографического анализа. Большое число выдающихся исследователей обязано ему своими успехами, а многие и Нобелевскими премиями!

«…Без работ Майкла Цвета нам, всем „пигментщикам“, делать было бы нечего…» — вот мнение одного известного английского ученого.

Михаил Семенович Цвет (1872–1919) — сын итальянки и русского интеллигента. Он родился в Италии в городе Асти, неподалеку от Турина. В 1891 году Михаил окончил Женевскую гимназию и поступил на физико-математический факультет Женевского университета. Представив диссертацию «Исследование физиологии клетки. Материалы к познанию движения протоплазмы, плазматических мембран и хлоропластов» Цвет в октябре 1896 года получил диплом доктора естественных наук. В декабре того же года он приезжает в Петербург.

Михаил не знал, что ученая степень Женевского университета не признается в России. Поэтому ему пришлось работать у известного ботаника Андрея Сергеевича Фаминцина, также изучавшего хлорофилл, можно сказать, на птичьих правах. В Петербурге Цвет познакомился с другими выдающимися ботаниками и физиологами растений: И.П. Бородиным, М.С. Ворониным, А.Н. Бекетовым. Это было блестящее общество оригинальных, богатых идеями мыслителей и умелых экспериментаторов. Цвет продолжил свои исследования хлоропластов, готовясь в то же время к новым магистерским экзаменам и к защите диссертации. Экзамены он сдал в 1899 году, а магистерскую диссертацию он защитил в Казанском университете 23 сентября 1901 года.

С ноября 1901 года Цвет работает на должности ассистента кафедры анатомии и физиологии растений в Варшавском университете. На XI Съезде естествоиспытателей и врачей Михаил Семенович сделал доклад «Методы и задачи физиологического исследования хлорофилла», в котором впервые сообщил о методе адсорбционной хроматографии.

Михаил Семенович долгое время решал задачу разделения пигментов зеленого листа, а они очень близки по свойствам. К тому же в листьях присутствуют и другие, очень яркие, пигменты — каротиноиды. Именно благодаря каротиноидам и по осени появляются желтые, оранжевые, багровые листья. Однако пока хлорофиллы не разрушатся, отделить их от каротиноидов было почти невозможно.

Как замечает Ю.Г. Чирков, «видимо, открытие Цвета явилось реакцией на существующие тогда грубые и убийственные для пигментов методы их разделения. Вот один из приемов.

Сначала добывали спиртовую вытяжку хлорофилла, затем ее три часа кипя гили с добавлением в раствор крепкой щелочи (едкого калия). В результате хлорофилл разлагается на составные части — зеленый и желтый пигменты.

Но ведь в процессе изготовления этого зелья (почти алхимические манипуляции) природный хлорофилл мог разрушиться. И тогда исследователь имел бы дело с кусками пигментов, а то и с продуктами их химического превращения».

О том, как свершилось великое открытие, пишет С.Э. Шноль: «Он взял стеклянную трубку, наполнил ее порошком мела и на верхний слой налил немного спиртового экстракта листьев Экстракт был буро-зеленого цвета, и такого же цвета стал верхний слой меловой колонки. А затем М.С. начал по каплям лить сверху в трубку с мелом чистый спирт. Капля за каплей очередная порция растворителя элюировала пигменты с крупинок мела, которые перемещались вниз по трубке. Там свежие крупинки мела адсорбировали пигменты и в свою очередь отдавали их новым порциям растворителя. В силу несколько разной прочности адсорбции (легкости элюции) увлекаемые подвижным растворителем разные пигменты двигались по меловой колонке с разной скоростью и образовывали однородные окрашенные полосы чистых веществ в столбике мела. Это было прекрасно. Ярко-зеленая полоса, полоса чуть желтее зеленого — это два вида хлорофиллов — и яркая желто-оранжевая полоса каротиноидов. М.С. назвал эту картину хроматограммой».

В 1903 году Михаил Семенович Цвет прочел доклад «О новой категории адсорбционных явлений и о применении их к биохимическому анализу». Здесь он впервые обстоятельно излагает принцип своего метода адсорбционного анализа.

«Цвет показал, — пишет Чирков, — что при пропускании растворенных в жидкости растительных пигментов через слой бесцветного пористого сорбента отдельные пигменты располагаются в виде окрашенных зон — каждый пигмент имеет собственный цвет или хотя бы оттенок. Порошок сорбента (это может быть мел, сахарная пудра…) адсорбирует (поверхностно поглощает: латинское adsorbere значит „глотать“) разные пигменты с неодинаковой силой: одни могут „проскочить“ с током раствора дальше, другие окажутся задержанными ближе. Полученный таким образом послойно окрашенный столбик сорбента Цвет назвал хроматограммой, а метод — хроматографией».

Так была решена казавшаяся неразрешимой задача. Метод оказался гениально прост. Он совсем не похож на громоздкие, требовавшие большого числа реактивов сложные процедуры, применяемые до этого.

Может, эта простота стала причиной того, что большая часть современников или не восприняла это удивительное открытие, или, что еще печальнее, резко восстала против его автора.

Но время все расставило на свои места. Цвет изобрел хроматографию для исследований хлорофилла. Он впервые выделил вещество, которое назвал хлорофиллом альфа и хлорофиллом бета. Он оказался пригодным для исследований не только пигментов, но и бесцветных, неокрашенных смесей — белков, углеводов. К шестидесятым годам двадцатого века хроматографии было посвящено уже несколько тысяч исследований. Хроматография стала универсальным методом.

«…Принцип хроматографического разделения веществ, открытый М. Цветом, лежит в основе множества разнообразных методов хроматографического анализа. Без его использования было бы невозможно большинство достижений в науке и технике XX века…

В основе всего этого — одна общая идея. Она проста. Это, в сущности, идея геометрической прогрессии. Пусть имеются два вещества очень близкие по всем своим свойствам. Ни осаждением, ни экстракцией, ни адсорбцией не удается разделить их в заметной степени. Пусть одно вещество адсорбируется на поверхности, например, карбоната кальция (т. е. менее 1 процента).

Иными словами, его содержание на адсорбенте составит 0,99 от содержания другого. Обработаем адсорбент каким-либо растворителем так, чтобы произошли десорбция (отсоединение) и элюция (смывание) обоих веществ и оба они перешли бы с адсорбента в растворитель, и перенесем этот получившийся раствор на свежую порцию адсорбента. Тогда доля первого вещества на поверхности адсорбента снова будет равна 0,99 от содержания второго, т. е. адсорбируется часть, равная 0,99 х 0,99=0,98 от исходного количества. Еще раз проведем элюцию и снова адсорбцию — теперь доля первого вещества составит 0,98 х 0,99 = 0,97 от содержания второго. Чтобы содержание первого вещества на очередной порции адсорбента составило всего 1 процент от содержания второго, потребуется повторить цикл адсорбции-элюции около 200 раз…

Идея многократной переадсорбции для разделения веществ может быть модифицирована в многократное перераспределение смеси веществ в системе несмешивающихся растворителей. Это — основа распределительной хроматографии. Та же идея лежит в основе современных методов электрофореза, когда смесь веществ движется с разной скоростью по различным адсорбентам в электрическом поле.

Тот же принцип используется при разделении изотопов с помощью диффузии через множество пористых перегородок».

Принцип хроматографического распределения веществ, открытый Цветом, используется в различных областях человеческой деятельности. В частности, его применяют для выделения и очистки антибиотиков в медицине и для разделения изотопов при производстве ядерного топлива.

 

ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Работа головного мозга долгие годы оставалась для человечества нераскрытой тайной. Не только священнослужители, но и ученые, исповедовавшие идеализм, связывали все психические процессы в организме с загадочной душой. Душа была «запретным местом» для научных исследований.

Века в науке господствовали дуалистические представления о теле и душе, материальном и психическом как о двух разнородных началах. Наиболее прогрессивными считались механистические взгляды философов-материалистов. Последние утверждали, что «мысль есть секреция мозга», что «мозг выделяет мысль так же, как печень выделяет желчь».

Русский физиолог Сеченов первый, кто не побоялся вторгнуться в сложный мир человеческой психики. Его целью было желание объяснить этот мир, показать физиологические механизмы, доказать материалистическую сущность психической деятельности человека.

Иван Михайлович Сеченов (1829–1905) родился в селе, в Нижегородской губернии, где и прошло его детство. Затем мальчика определили в военное училище с тем, чтобы он стал учиться на инженера. В 1843 году Иван отправился в Петербург, где за несколько месяцев он подготовился и успешно сдал вступительные экзамены в Главное инженерное училище.

Однако Сеченов не ладил с начальством и не был допущен в старший класс училища, чтобы стать военным инженером. В чине прапорщика он был выпущен и направлен в обычный саперный батальон. Через два года Сеченов подал в отставку, ушел с военной службы и поступил на медицинский факультет Московского университета.

Вдумчивый и старательный студент, Сеченов поначалу учился очень прилежно. Интересно, что на младших курсах он мечтал, по его собственному признанию, не о физиологии, а о сравнительной анатомии. На старших курсах после знакомства с главными медицинскими предметами Сеченов разочаровался в медицине того времени.

Сеченов увлекся психологией и философией. На старших курсах, окончательно убедившись, что медицина — это не его призвание, Сеченов стал мечтать о физиологии. Окончив курс обучения, Сеченов, в числе трех наиболее способных студентов, сдавал не обычные лекарские, а более сложные — докторские экзамены. Успешно выдержав их, он получил право готовить и защищать докторскую диссертацию.

После успешной защиты Сеченов отправился за границу «с твердым намерением заниматься физиологией» С этого времени физиология стала делом всей его жизни. Начиная с 1856 года он несколько лет проводит за границей, работая у крупнейших физиологов Европы — Гельмгольца, Дюбуа-Реймона, Бернара. Там же он пишет докторскую диссертацию — «Материалы к физиологии алкогольного опьянения», опыты для которой ставит на себе!

Возвратившись в Россию, после защиты диссертации 8 марта 1860 года он становится профессором Петербургской медицинской академии. С самого начала работы на кафедре физиологии Сеченов возобновил интенсивные научные исследования.

Осенью 1862 года ученый получил годовой отпуск и отправился в Париж. В столицу Франции его привело желание поближе познакомиться с исследованиями знаменитого Клода Бернара и самому поработать в его лаборатории.

Самым значительным результатом исследований, проведенных Сеченовым в Париже, было открытие так называемого центрального торможения — особых механизмов в головном мозге лягушки, подавляющих или угнетающих рефлексы.

Об этом Сеченов сообщил в работе, опубликованной в 1863 году сначала на французском, а затем на немецком и русском языках.

В том же году российский журнал «Медицинский вестник» опубликовал статью Сеченова «Рефлексы головного мозга».

Ученый впервые показал, что вся сложная психическая жизнь человека, его поведение зависит от внешних раздражителей, а не от некоей загадочной «души». Всякое раздражение вызывает тот или иной ответ нервной системы — рефлекс. Рефлексы бывают простые и сложные. В ходе опытов Сеченов установил, что мозг может задерживать возбуждение. Это было совершенно новое явление, которое получило название «сеченовского торможения».

«Путь, избранный мною для объяснения происхождения психических процессов, — писал он в предисловии к отдельному изданию „Рефлексов головного мозга“, — если и не ведет к совершенно удовлетворительному решению относящихся сюда вопросов, то, по крайней мере, оказывается плодотворным в деле разработки их… Время уже наступило, когда голос физиолога может быть небесполезным в разработке вопросов, касающихся психической жизни человека».

Открытое Сеченовым явление торможения позволило установить, что вся нервная деятельность складывается из взаимодействия двух процессов — возбуждения и торможения. Сеченов экспериментально доказал, что если у собаки выключить обоняние, слух и зрение, то она будет все время спать, поскольку в ее мозг не будет поступать никаких сигналов из внешнего мира.

Эта статья сразу же, как свидетельствуют современники, стала известной в самых широких кругах русского общества.

«Мысли, изложенные в „Рефлексах“, были так смелы и новы, анализ натуралиста проник в темную область психических явлений и осветил ее с таким искусством и талантом, что потрясающее впечатление, произведенное „Рефлексами“ на все мыслящее общество, становится вполне понятно», — писал видный русский физиолог Н.М. Шатерников.

«Самое главное в учении Сеченова состояло в том, что психический процесс по способу своего совершения (происхождения) он рассматривал как рефлекторный, — пишет М.Б. Мирский в книге об ученом. — Тем самым предпринятая ученым „попытка ввести физиологические основы в психические процессы“ завершилась блестящим успехом.

Разумеется, Сеченов вовсе не сводил человеческую психику только к рефлексам: понятие „рефлекс“ охватывало лишь общую форму и механизм психических процессов. А содержание психики, утверждал ученый, представляет собой отражение объективного мира, продукт познавательной деятельности человека.

Создав учение о рефлексах головного мозга, распространив понятие рефлекса на деятельность высшего отдела нервной системы, Сеченов положил начало естественно-научному обоснованию материалистической теории отражения.

Его учение стало поистине революционным. Оно явилось основой всего последующего развития физиологии психических процессов, фундаментом, на котором возникло величайшее достижение науки нынешнего века — учение И. П. Павлова о высшей нервной деятельности».

На преемственную связь сеченовской теории и учения Павлова неоднократно указывали и отечественные, и зарубежные физиологи, и в первую очередь сам Иван Петрович. В речи по поводу пятидесятилетия выхода в свет «Рефлексов головного мозга», произнесенной 24 марта 1913 года, Павлов сказал: «Ровно полстолетия тому назад (в 1863 году) была написана русская научная статья „Рефлексы головного мозга“, в ясной, точной и пленительной форме содержащая основную идею того, что мы разрабатываем в настоящее время. Какая сила творческой мысли требовалась тогда, чтобы родить эту идею! А родившись, идея росла, зрела и сделалась в настоящее время научным рычагом, направляющим огромную современную работу над головным мозгом».

В 1904 году за работы по пищеварению Павлову присудили Нобелевскую премию, а в 1907 году он был избран членом Российской Академии наук. В это время ученый проводил работы по физиологии высшей нервной деятельности.

В институте, который располагался неподалеку от Петербурга, в местечке Колтуши, Павлов создал единственную в мире лабораторию по изучению высшей нервной деятельности. Ее центром стала знаменитая «Башня молчания». То было особое помещение, позволявшее поместить подопытное животное в полную изоляцию от внешнего мира.

Проводя свои опыты, ученый заметил, что выделение слюны у собаки может происходить даже в ответ на шаги человека, приносящего ей пищу в одно и то же время. Значит, у собаки вырабатывалась условная связь между звуком шагов и получением еды Таким образом, пища — безусловный, врожденный раздражитель, вызывавший слюноотделение. Шаги же — условный раздражитель. Сама связь, образующаяся в коре головного мозга, получила название условного рефлекса. Условным раздражителем могут служить и звонок, и свет, и тепло, и холод, и многое другое.

«Павлов ввел в науку также понятия низшей нервной деятельности и высшей нервной деятельности, — пишет А.Э. Асратян. — Как соотносятся эти понятия друг к другу, состоит ли низшая нервная деятельность из безусловных рефлексов, а высшая нервная деятельность — из условных рефлексов или соотношения между этими понятиями не укладывались в такую простую формулу? К каким структурам мозга приурочены названные виды нервной деятельности?

Точка зрения Павлова по этим довольно сложным вопросам вкратце сводится к следующему. Высшая нервная деятельность понималась им как психическая деятельность и определялась как рефлекторная регуляция взаимоотношений организма с окружающей его внешней средой, а низшая нервная деятельность — как рефлекторная регуляция его собственных внутриорганизменных взаимоотношений. Первая обеспечивает точное, тонкое и совершенное приспособление организма к факторам внешнего мира, к вечно изменяющимся условиям существования, обеспечивает единство и непрерывное взаимодействие с внешней средой, а вторая обусловливает внутреннюю согласованность в работе органов и систем организма, обеспечивает его единство, гармоническую целостность и слаженное течение его многообразных функций; что является также необходимой предпосылкой и для успешного осуществления тонких его взаимоотношений с внешним миром».

Павлов писал: «Деятельность больших полушарий с ближайшей подкоркой, деятельность, обеспечивающую нормальные сложные отношения целого организма к внешнему миру, законно называть вместо прежнего термина „психической“ — высшей нервной деятельностью, внешним поведением животного, протипоставляя ей деятельность дальнейших отделов головного и спинного мозга, заведующих главнейшим образом соотношениями и интеграцией частей организма между собой под названием низшей нервной деятельности».

В одной из своих работ, резюмируя сказанное по этому принципиально важному вопросу, он отмечает: «Всю совокупность высшей нервной деятельности я представляю себе, отчасти для систематизации повторяя уже сказанное выше, так. У высших животных, до человека включительно, первая инстанция для сложных соотношений организма с окружающей средой есть ближайшая к полушариям подкорка с ее сложнейшими безусловными рефлексами (наша терминология), инстинктами, влечениями, аффектами, эмоциями (разнообразная обычная терминология). Вызываются эти рефлексы относительно немногими безусловными, т. е. с рождения действующими, внешними агентами. Отсюда ограниченная ориентировка в окружающей среде и вместе с тем слабое приспособление. Вторая инстанция — большие полушария, но без лобных долей. Тут возникает при помощи условной связи, ассоциации, новый принцип деятельности: сигнализация немногих безусловных внешних агентов бесчисленной массой других агентов, постоянно вместе с тем анализируемых и синтезируемых, дающих возможность очень большой ориентировки в той же среде и тем уже гораздо большего приспособления».

В своих трудах Павлов говорит и о третьей инстанции — о специфически человеческой сигнализационной системе.

Своими «…исследованиями Павлов, — отмечает Э.А. Асратян, — не только обогатил физиологию центральной нервной системы ценнейшими фактами относительно специфических особенностей открытого им качественно нового и высшего вида рефлекса — условного рефлекса, но и твердо установил фундаментальное для этого важного раздела физиологии положение о том, что выработка разнородных и разносте-пенных условных рефлексов — одна из существенных функций коры больших полушарий мозга, что эти рефлексы как элементарные психические акты не только лежат в основе простых и сложных поведенческих актов, но и составляют основной фонд высшей нервной, или психической деятельности высших животных и человека». Как писал Павлов: «Таким образом, с фактом условного рефлекса отдается в руки физиолога огромная часть высшей нервной деятельности, а может быть, и вся».

 

ПСИХОАНАЛИЗ ФРЕЙДА

Невозможно переоценить вклад Фрейда в науку о природе человека. Ему удалось впервые объяснить человеческое поведение в психологических понятиях и категориях и продемонстрировать, что поведение это при определенных обстоятельствах можно изменить. Он на практике сблизил понятия лечения и исследования. Его выводы и принципы вызвали к жизни первую всеобъемлющую теорию личности, основанную на наблюдении, а не на умозрительных предположениях.

Зигмунд Фрейд (1856–1939) родился во Фрайбурге. Когда мальчику исполнилось три года, семья перебралась в Вену. Не обманув надежд родителей, Зигмунд с блеском окончил школу.

После окончания школы Зигмунд поступил в Венский университет. Фрейд считал, что на его интеллектуальное развитие больше всего повлиял Эрнст Брюкке, один из ведущих физиологов второй половины XIX века. Он предполагал, что к изучению живых организмов применимы принципы физики и химии, и отрицал воздействие в биологии других сил, таких, как таинственная живая субстанция. Фрейд твердо усвоил этот строго научный подход и не отступал от него до конца жизни.

Поработав некоторое время ассистентом профессора Германка Нотнагеля, известного терапевта, он получил назначение на такую же должность в психиатрическом институте Мейнерта, где приобрел свой первый опыт в области клинической психиатрии. В 1885 году он подал заявление о приеме на должность приват-доцента по невропатологии и получил это место. Отныне для него была открыта дорога к успешной медицинской карьере.

Работая в институте Мейнерта, Фрейд совершенствовался в невропатологии. Первая из публикаций Фрейда по нейроанатомии касалась корней нейронных связей слухового нерва (1885). Затем он публикует исследовательскую работу о чувствительных нервах и мозжечке (1886), далее еще статью о слуховом нерве (1886). Из его работ по клинической неврологии две были особенно значительны. Так, его книга о детском церебральном параличе и сегодня считается важным вкладом в медицинскую науку; а другая — об афазии (1891) — менее известна, но с точки зрения теории даже более фундаментальна.

Работа Фрейда в области неврологии шла параллельно с его первыми опытами как психопатолога в области истерии и гипнотизма.

Интерес к психологическим аспектам медицины проявился у него в 1886 году, когда он получил стипендию, позволившую ему поехать на стажировку в Париж к профессору Шарко, который находился тогда в зените славы. К моменту возвращения в Вену Фрейд уже был ревностным сторонником взглядов Шарко на гипноз и истерию.

После недолгого периода безуспешного экспериментирования с применением различных приемов в 1895 году Фрейд открыл метод свободной ассоциации. Новая техника Фрейда состояла в том, что он предлагал своим пациентам отбросить сознательный контроль над своими мыслями и говорить первое, что придет в голову. Свободная ассоциация, как выяснил Фрейд, через достаточно длительное время подводила пациента к забытым событиям, которые он не только вспоминал, но и вновь проживал эмоционально. Эмоциональное реагирование при свободной ассоциации, в сущности, подобно тому состоянию, которое пациент испытывает во время гипноза, но оно не столь внезапно и бурно выражено, и поскольку реагирование идет порциями, при полном сознании, сознательное «Я» способно справиться с эмоциями, постепенно «прорубая» путь сквозь подсознательные конфликты. Именно этот процесс Фрейд и назвал «психоанализом», впервые употребив этот термин в 1896 году.

Фрейд научился читать между строк и постепенно понял значение символов, которыми пациенты выражали глубоко спрятанное. Он назвал перевод этого языка подсознательных процессов на язык повседневности «искусством толкования». Однако по-настоящему все это было осознано и понято лишь после того, как Фрейд раскрыл значение сновидений.

Он заинтересовался сновидениями, заметив, что многие из его пациентов в процессе свободной ассоциации вдруг начинали рассказывать о своих снах. Тогда он стал задавать вопросы о том, какие мысли приходили им в связи с тем или иным элементом сновидения. И заметил, что часто эти ассоциации раскрывали тайный смысл сновидения. Затем он попытался, пользуясь внешним содержанием этих ассоциаций, реконструировать тайный смысл сновидения — его латентное содержание — и таким путем обнаружил особый язык подсознательных умственных процессов. Он опубликовал свои находки в работе «Толкование сновидений» в 1900 году. Эта книга по праву может считаться самым существенным его вкладом в науку.

Вот что пишет Роже Дадун: «Царским путем сна, извилистыми тропинками неврозов, через великолепную одиссею самоанализа, смелые аналогии из области искусства, литературы, религии, общественной жизни, политики, культуры Фрейд подводит нас к непосредственному соприкосновению с областью, которая порождает наши самые затаенные желания и от которой мы, тем не менее, не перестаем упорно отворачиваться. С областью, которую он называет, заимствуя выражение Гете, Главными дверями, и где вырисовываются основные формы человеческого бытия: Любовь и Смерть, Эрос и Танатос.

Фрейд черпает из наших бездонных глубин многочисленные факты, странные и интимные, изложенные живо и ясно, с необходимой рациональностью, но все же с сохранением мистической ауры.

Кроме отмеченной Джонсом „деликатности“ нетрудно заметить, что для тех, кто оставался, возобновление членства в группе превращалось в демонстрацию преданности, новую клятву в верности. Когда позднее другие психоаналитические общества повторят способ Фрейда, то целью их, признаваемой или негласной, будет избавление от неудобных членов, чтобы сохранить, по выражению Джонса, „лишь тех, кто серьезно отдается изучению психоанализа“. Таким образом был открыт путь системе зависимости и тому духу серьезности, которые придали среде психоаналитиков характерную для нее суровую манеру деятельности».

После очередных наблюдений за пациентами в 1905 году была опубликована новая работа «Три очерка по теории сексуальности». Его теоретические выводы относительно сексуальной природы человека стали известны под названием «теория либидо».

«Влечение и Либидо, — пишет Р. Дадун, — два главных и наиболее типичных понятия фрейдовской теории сексуальности и психического аппарата в целом. Вместе они образуют часть того, что в „Метапсихо-логии“ называется „фундаментальными концепциями“ психоанализа, действенный характер которых проявлен вполне отчетливо; несмотря на „некоторую неопределенность“, они незаменимы в качестве основы и инструментов исследования. Будучи „пограничными концепциями“, они располагаются на пересечении соматического и психического, количественного и качественного, но именно со стороны психического и качественного психоанализ действует даже в том случае, когда его понятия насыщены телесным и количественным».

В работе «Коллективная психология и анализ Я» Фрейд пишет: «Либидо — это термин, заимствованный из теории эффективности. Мы с его помощью обозначаем энергию (рассматриваемую как количественная, но пока что не поддающаяся измерению величина) стремлений, относящихся к тому, что мы объединяем словом „любовь“. Ядро любви в нашем понимании, естественно, слагается из того, что обычно называется любовью и воспето поэтами, то есть половой любви, завершением которой является половой союз. Но мы не отделяем от него другие разновидности любви, такие, как любовь к себе, любовь к родителям и детям, дружба, человеческая любовь в целом, так же как не отделяем привязанности к конкретным предметам и абстрактным идеям».

Наиболее точное определение либидо Фрейд дал в своем последнем обращении к данной проблеме в «Кратком курсе психоанализа»:

«Вот как мы представляем себе первичное состояние: вся энергия Эроса, которую мы отныне будем называть либидо, находится внутри еще недифференцированного Я. Это и служит для нейтрализации разрушительных тенденций, также присутствующих в нем (для обозначения энергии влечения к разрушению мы не располагаем термином, аналогичным „либидо“)».

Как отмечает Дадун: «Оппозиция либидо своего Я и либидо объекта отвечает (не соответствуя полностью) основной двойственности влечений, установленной Фрейдом при интерпретации сексуальности: влечениям своего Я (то есть самосохранению, обеспечивающему выживание индивидуума, примером которого является влечение к пище) противостоит половое влечение, его предназначение — сохранение вида. Выдвигая эту пару противоположностей — голод и любовь, — Фрейд продолжает давнюю традицию. Но он идет значительно дальше: разделяет понятия „влечение“ и „инстинкт“, освобождая последнее от специфики его биологического прочтения, видевшего в нем врожденную, наследственную, автоматическую, слепую структуру, ограниченную репродуктивной функцией. С введением концепции влечения, которая является скорее не „пограничной“, как называл ее Фрейд, а пороговой, он создал необычайно удобный инструмент для психологии.

Фрейд обозначает „суть влечения“ двумя главными чертами: „Его происхождение связано с источниками возбуждения внутри организма, а проявляется оно в качестве постоянной силы“.

„Целью влечения, — считает Фрейд, — всегда является удовлетворение“, то есть оно находится в полной зависимости от принципа удовольствия. Удовлетворение рассматривается как разгрузка напряжения, созданного возбуждением».

«Объектом влечения служит то, в чем или посредством чего влечение может достигнуть своей цели». Здесь речь может идти как о внешнем объекте, личности или предмете, так и о собственном теле и его частях. Разнообразие объектов влечения и типов взаимоотношений — фиксации, переноса, распада — между объектом и влечением образует область приложения психоаналитических исследований.

«Теория либидо» вместе с открытием детской сексуальности явилась одной из главных причин того, что Фрейд был отвергнут и своими собратьями по профессии, и широкой публикой.

Ученого преследовали с момента, когда он заложил и развил свою теорию и назвал ее психоанализом. Его утверждение, что невротические недуги, которым подвержены люди, следствие сексуальных сбоев, воспринималось респектабельными учеными мужами не более чем как непристойность. Его поразительный тезис об универсальности Эдипова комплекса (излагая упрощенно), когда маленький мальчик любит мать и ненавидит отца, казался скорее литературной выдумкой, нежели научной проблемой, достойной внимания ученого-психолога.

Однако время доказало правоту Фрейда. Об этом ярко сказал в 1971 году Жан-Бертран Понталис: «Больше никто сегодня не пишет, что фрейдизм — это интерпретационный бред, достаточно плохо системагазированный, что его метод можно заимствовать, отбросив теорию (Далбье); нет больше ни великолепных противников вроде Алена, способных утверждать, что психоанализ — это психология обезьян, ни глупцов, сомневающихся в том, что, высвободив наших демонов, он провоцирует анархию; нет больше друзей-тугодумов, видящих противоречия капитализма в фиксации на садистско-анальной стадии… Очевидно, героическая эпоха миновала; повсюду, даже среди осторожных иезуитов, Фрейда встречают с распростертыми объятиями. Из бреда, из моды, из тяжелого труда психоанализ».

 

ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

В 1900 году независимо друг от друга трое ботаников — К. Корренс (Германия), Г. де Фриз (Голландия) и Э. Чермак (Австрия) обнаружили в своих опытах открытые ранее Менделем закономерности. Затем, натолкнувшись на его работу, они вновь опубликовали ее в 1901 году. Это способствовало глубокому интересу к количественным закономерностям наследственности. К тому времени цитологи обнаружили материальные структуры, роль и поведение которых могли быть однозначно связаны с менделевскими закономерностями.

Подобную связь усмотрел в 1903 году В. Сэтгон. Получили обоснование воззрения Менделя о наследственных факторах, о наличии одинарного набора факторов в гаметах и двойного — в зиготах.

Годом ранее Т. Бовери представил доказательства в пользу участия хромосом в процессах наследственной передачи. Он показал, например, что нормальное развитие морского ежа возможно лишь при наличии всех хромосом.

Установлением того факта, что именно хромосомы несут наследственную информацию, Сэттон и Бовери положили начало новому направлению генетики — хромосомной теории наследственности.

Решающий вклад в развитие этой теории внес американский ученый Морган.

Томас Гент Морган (1866–1945) родился в Лексингтоне, штат Кентукки. Его отцом был Чарльтон Гент Морган, консул США на острове Сицилия и родственник знаменитого магната Дж. П.Моргана. С детства Томас проявлял интерес к естествознанию. Он поступает в университет в Кентукки, и оканчивает его в 1886 году. Летом, сразу после его окончания, он поехал на морскую станцию в Эннисквам на побережье Атлантики, севернее Бостона. Здесь Томас впервые познакомился с морской фауной. Это знакомство захватило его, и с тех пор изучение морских форм привлекало его особый интерес в течение всей жизни. Свою дипломную работу он сделал под руководством Вильяма Кейта Брукса, морского биолога. В 1888 году Морган перебирается в Вудс-Хол, а летом этого же года стал работать на Государственной станции рыболовства. Однако в 1890 году Томас возвратился в Вудс-Хол на Морскую биологическую станцию, и все дальнейшие годы своей жизни большей частью проводил лето именно здесь. В том же году Морган сменил на посту руководителя отдела в Брайн-Маур-Колледже. В 1897 году его избрали одним из попечителей морской станции, и он оставался им всю свою жизнь. То был год, когда станция и управление ею были захвачены «младотурками», и Морган оказался одним из новых попечителей, избранным в этот переломный период. Тогда же на станции появился Вильсон из Чикагского университета.

Именно Вильсон в 1904 году убедил его занять профессорскую кафедру в Колумбийском университете. В течение двадцати четырех лет они работали в очень тесном общении.

Подобно большинству биологов-зоологов того времени, Морган был образован в области сравнительной анатомии и особенно описательной эмбриологии. Его диссертация касалась эмбриологии одного из видов морских пауков и сделана на материале, который он собирал в Вудс-Холе. Эта работа базировалась на данных описательной эмбриологии с выводами, простирающимися в область филогении.

Морган рано почувствовал интерес к экспериментальной эмбриологии. Проблемы, над решением которых Морган и другие эмбриологи тогда трудились, касались того, в какой степени развитие зависит от специфических формативных веществ, предположительно присутствующих в яйце, или испытывает их влияние. Как такие формативные вещества участвуют в развитии и каким образом они функционируют. Занимался молодой ученый и физиологическими исследованиями. Но настоящую славу ему принесла генетика.

В конце девятнадцатого века Морган побывал в саду Гуго де Фриза в Амстердаме, где он увидел дефризовские линии энотеры. Именно тогда у него проявился первый интерес к мутациям. Сыграл свою роль в переориентации Моргана и директор Биостанции в Вудс-Холе Уитмен, который был генетиком-экспериментатором. Он многие годы посвятил изучению гибридов между разными видами горлиц и голубей, но никак не желал применять менделевский подход. Это понятно, так как у голубей в этом случае получается, мягко выражаясь, мешанина. Странные признаки, не дающие красивое соотношение 3:1, смущали и Моргана. До поры до времени и он не видел выхода.

Таким образом, до 1910 года Морган скорее мог считаться антименделистом. В том году ученый занялся изучением мутаций — наследуемых изменений тех или иных признаков организма.

Морган проводил свои опыты на дрозофилах, мелких плодовых мушках. С его легкой руки они стали излюбленным объектом генетических исследований в сотнях лабораторий. Их легко раздобыть, они водятся повсеместно. Питаются соком растений, всякой плодовой гнильцой. Их личинки поглощают бактерии. Энергия размножения дрозофил огромна: от яйца до взрослой особи — десять дней. Для генетиков важно и то, что дрозофилы подвержены частым наследственным изменениям. У них мало хромосом — всего четыре пары. В клетках слюнных желез мушиных личинок содержатся гигантские хромосомы, которые особенно удобны для исследований.

С помощью мушки генетика к настоящему времени сделала множество открытий. Известность дрозофилы столь велика, что на английском языке издается ежегодник, ей посвященный, содержащий обильную разнообразную информацию.

Приступив к своим опытам, Морган вначале добывал дрозофил в бакалейных и фруктовых лавках, благо лавочники, которым мушки досаждали, охотно разрешали чудаку ловить их. Потом он вместе с сотрудниками стал разводить мушек в своей лаборатории, в большой комнате, окрещенной «мушиной». Это была комната размером в тридцать пять квадратных метров, в которой помещалось восемь рабочих мест. Там было место, где варили корм для мух. В комнате обычно сидело по меньшей мере пять работающих.

«Боюсь, что я не смогу дать представление об атмосфере, царившей в лаборатории, — вспоминал один из соратников ученого Альфред Стёртевант. — Я думаю, это было нечто такое, что нужно пережить, чтобы полностью оценить. Одним из крупнейших достоинств этого места было присутствие обоих — и Моргана, и Вильсона. Так студенты, специализирующиеся у одного из них, очень часто видели другого. Они дополняли друг друга в целом ряде отношений и были большими друзьями. В первые годы работы в Колумбийском университете мы кормили дрозофилу бананами, и в углу комнаты всегда висела большая связка бананов. Комната Вильсона находилась через несколько дверей от нашей, по коридору. Он очень любил бананы, так нашлась еще одна побудительная причина часто посещать „мушиную комнату“.

В течение всего этого времени Морган регулярно приезжал в Вудс-Хол. Это, однако, не означало перерыва в опытах с дрозофилами. Все культуры упаковывались в бочонки — большие бочонки из-под сахара, и отправлялись пароходом-экспрессом. То, что вы начинали в Нью-Йорке, вы заканчивали в Холе, и наоборот Мы всегда приезжали водой: это было время, когда пароходная линия Фолл-Ривер-Лайн была в действии, а Морган всегда занимался всевозможными опытами, не имевшими ничего общего с работой на дрозофиле. Он разводил цыплят, крыс и мышей, выращивал разные растения. И все это переносилось вручную, и грузилось на судно Фолл-Ривер-Лайн, а потом привозилось назад в Нью-Йорк.

А когда Морган попадал сюда, он с головой погружался в работу с морскими формами, в эмбриологию того или иного сорта, даже несмотря на то, что работа с дрозофилой тем временем активно двигалась вперед. Таков был моргановский стиль работы — он не чувствовал себя счастливым, если не ковал из горячего одновременно несколько вещей». Успеху ученого во многом способствовало то, что он, прежде всего, четко сформулировал исходную гипотезу. Теперь, когда уже было известно, что наследственные задатки находятся в хромосомах, можно было ответить на вопрос, всегда ли будут выполняться численные закономерности, установленные Менделем? Мендель совершенно справедливо считал, что такие закономерности будут верны тогда и только тогда, когда изучаемые факторы будут комбинироваться при образовании зигот независимо друг от друга. Теперь, на основании хромосомной теории наследственности, следовало признать, что это возможно лишь в том случае, когда гены расположены в разных хромосомах. Но так как число последних по сравнению с количеством генов невелико, то следовало ожидать, что гены, расположенные в одной хромосоме, будут переходить из гамет в зиготы совместно. Следовательно, соответствующие признаки будут наследоваться группами.

Проверку этого предположения осуществили Морган и его сотрудники К. Бриджес и А. Стёртевант. Вскоре у дрозофилы было обнаружено большое количество разнообразных мутаций, т. е. форм, характеризующихся различными наследственными признаками. У нормальных, или, как говорят генетики, дрозофил дикого типа, цвет тела серовато-желтоватый, крылья серые, глаза темного кирпично-красного цвета, щетинки, покрывающие тело, и жилки на крыльях имеют вполне определенное расположение. У обнаруживавшихся время от времени мутантных мух эти признаки были изменены: тело, например, было черное, глаза белые или иначе окрашенные, крылья зачаточные и т. д. Часть особей несла не одну, а сразу несколько мутаций: например, муха с черным телом могла, кроме того, обладать зачаточными крыльями. Многообразие мутаций позволило Моргану приступить к генетическим опытам. Прежде всего, он доказал, что гены, находящиеся в одной хромосоме, передаются при скрещиваниях совместно, т. е. сцеплены друг с другом. Одна группа сцепления генов расположена в одной хромосоме. Веское подтверждение гипотезы о сцеплении генов в хромосомах Морган получил также при изучении так называемого сцепленного с полом наследования.

Определив, что ген окраски глаз дрозофилы локализован в Х-хромосоме, и проследив за поведением генов в потомстве определенных самцов и самок, Морган и его сотрудники получили убедительное подтверждение предположения о сцеплении генов.

За выдающиеся работы в области генетики Морган был удостоен в 1933 году Нобелевской премии.

В тридцатые годы Вавилов писал: «Законы Менделя и Моргана легли в основу современных научных представлений о наследственности, на которых строится селекционная работа, как с растительными, так и с животными организмами… Среди биологов XX века Морган выделяется как блестящий генетик-экспериментатор, как исследователь исключительного диапазона».

 

ПСИХОАНАЛИЗ ЮНГА

Карл Густав Юнг (1875–1961) родился в Кессвиле, маленькой швейцарской деревушке, в семье пастора реформистской церкви. До девяти лет Юнг был единственным ребенком, одиноким и нелюдимым. Впоследствии, уже будучи взрослым, он придавал большое значение сновидениям и событиям своего детства. Отец с шести лет стал обучать его латыни, и к моменту поступления в Базельскую гимназию он был намного впереди своих сверстников. В 1886 году Карл поступает в гимназию, где он проводил долгие часы в библиотеке, погруженный в старинные книги.

В 1895 году Юнг поступил в Базельский университет, хотя первоначально его интересовала антропология и египтология, он выбрал для изучения естественные науки, а затем взгляд его обратился к медицине. Он решил специализироваться в психиатрии.

В 1900 году Юнг начал стажироваться у Блейлера в Бургельцли — университетской психиатрической клинике в Цюрихе. После трех лет изысканий Юнг опубликовал в 1906 году свои выводы в книге «Психология раннего слабоумия», которая, по выражению Джонса, «сделала переворот в психиатрии». Об этой книге другой приверженец Фрейда, А.А. Брилл, сказал, что эта книга, вместе с исследованиями Фрейда, «стала краеугольным камнем современной толковательной психиатрии». В начале книги Юнг дал один из лучших обзоров теоретической литературы того времени по раннему слабоумию. Его собственная позиция основывалась на синтезе идей многих ученых, в особенности Крэпелина, Дженета и Блейлера, но он заявил также, что в очень большой степени обязан «оригинальным концепциям Фрейда».

Но Юнг не только интегрировал существовавшие в то время теории, но и заслужил репутацию первооткрывателя экспериментальной психосоматической модели раннего слабоумия, где мозг представляется объектом эмоциональных влияний. Концепцию Юнга можно представить следующим образом: в результате аффекта вырабатывается токсин, который поражает мозг, парализуя психические функции таким образом, что комплекс высвобождается из подсознания и вызывает характерные симптомы раннего слабоумия.

В той же книге о раннем слабоумии Юнг, к тому времени респектабельный швейцарский психиатр, привлек широкое внимание к теориям Фрейда и выразил сожаление по поводу того прискорбного факта, что Фрейд «почти не признанный исследователь». Буквально перед тем, как поставить последнюю точку в своей книге, в апреле 1906 года, Юнг начал переписываться с Фрейдом. В конце февраля 1907 года он съездил в Вену специально для встречи с Фрейдом. Он нашел, что Фрейд «производит впечатление и в то же время он „странен“ для человека его квалификации».

На первом международном конгрессе по психиатрии и неврологии в Амстердаме Юнг сделал доклад «Фрейдистская теория истерии», имевший целью защиту психоанализа, а по сути превратившийся в апологию идей Фрейда, во всяком случае, таких его понятий, как «младенческая сексуальность» и «либидо».

В следующие несколько лет Юнг написал серию статей, которые в точности укладываются в рамки классического фрейдовского анализа.

Нет сомнения в том, что Юнг внес значительный вклад в нарождавшееся психоаналитическое движение. Через несколько месяцев после своего первого визита к Фрейду он основал Фрейдистское общество в Цюрихе. В 1908 году Юнг организовал первый Международный конгресс по психоанализу в Зальцбурге, где родилось первое издание, целиком посвященное вопросам психоанализа, — «Ежегодник психоаналитических и патопсихологических изысканий». На конгрессе в Нюрнберге в 1910 году была основана Международная психоаналитическая ассоциация, и Юнг был избран ее президентом.

Несмотря на столь высокое положение в психоаналитическом движении, Юнг ощущал растущее беспокойство. Оригинальность, отмечавшая его работы, исчезает в тех статьях, что были опубликованы в годы, когда главной его заботой стала защита теорий Фрейда. В 1911 году он предпринял попытку распространить принципы психоанализа на те области, которые многие годы занимали его, а именно применить новые подходы к изучению содержания мифов, легенд, басен, классических сюжетов и поэтических образов. После года исследований Юнг опубликовал свои заключения под названием «Метаморфозы и символы либидо, часть I». В «Метаморфозах I» Юнг ссылается на множество источников с целью провести параллель между фантазиями древних, выраженными в мифах и легендах, и схожим мышлением детей. Он был намерен также продемонстрировать «связь между психологией сновидений и психологией мифов». Юнг сделал неожиданный вывод, что мышление «имеет исторические пласты», содержащие «архаический умственный продукт», который обнаруживается в психозе в случае «сильной» регрессии. Он доказывал, что если символы, используемые веками, схожи между собой, то они «типичны» и не могут принадлежать одному индивиду. В этой цепи выводов лежит зерно центральной концепции Юнга о коллективном бессознательном.

В 1912 выходят в свет «Метаморфозы II». Несмотря на то, что в течение ряда лет Юнг поддерживал взгляды Фрейда на сексуальность, он так и не согласился полностью с его сексуальными теориями. Предлагая свою версию, он трактует либидо совсем не в духе Фрейда. Юнг в «Метаморфозах ІІ» полностью лишил его сексуальной подоплеки.

Полемика по поводу либидо оказала серьезное влияние на развитие теории психоанализа. Изменились и отношения Юнга и Фрейда. Их переписка вскоре утратила личный характер, став исключительно деловой. В сентябре 1913 года Юнг и Фрейд встретились в последний раз на международном конгрессе в Мюнхене, где Юнга вновь избрали президентом Международной психоаналитической ассоциации.

После 1913 года его теоретические разработки, определяющие сегодня юнговскую школу, не носят и следа влияния Фрейда.

Концепция Юнга состоит в том, что символ представляет собой неосознаваемые мысли и чувства, способные преобразовать психическую энергию — либидо — в позитивные, конструктивные ценности. Сновидения, мифы, религиозные верования — все это средства справиться с конфликтами при помощи исполнения желаний, как выявляет психоанализ; кроме того, в них содержится намек на возможное разрешение невротической дилеммы. Юнга не удовлетворяло толкование сновидений как различных вариаций Эдипова комплекса — что, кстати, отнюдь не является единственным методом психоанализа, — поскольку такое толкование не признавало созидательной перспективы сновидения. Сам Юнг неоднократно под влиянием своих сновидений изменял направление своей жизни так, как если бы они были вещими предзнаменованиями.

«Сам Юнг, — пишет немецкий исследователь его деятельности Герхард Вер, — рассматривал свои взгляды как попытки и предложения для формулирования новой естественно-научной психологии, которая опирается, прежде всего, на непосредственное познание человека. К тому же он постоянно подчеркивал, что его основная деятельность состояла в том, чтобы собирать, описывать и объяснять фактический материал. Я не составил ни системы, ни общей теории, а сформулировал лишь вспомогательные понятия, являющиеся для меня инструментом, как это принято в любой естественной науке.

Как эмпирик Юнг хочет быть психологом и психиатром, исследователем и врачевателем душ. Что же такое душа, рассматриваемая в этой перспективе?

В 1939 году Юнг назвал сборник работ своих учеников „Действительность души“ и высказал этим основной тезис, определяющий все его творчество: душа реальна. Он указывает на то, что любой опыт является „психическим“. Все чувственные восприятия, весь мир, воспринимаемый с помощью органов чувств, познаваем лишь через отражение объектов этого мира. Психика этим самым становится воплощением реальности, тем более что она не ограничивается лишь передаваемым в психических образах внешним миром, но охватывает еще — и прежде всего — широкую область психического внутреннего пространства».

Юнг пишет: «Психика — это наиболее реальная сущность, потому что она единственное, что дано нам непосредственно. К этой реальности, а именно к реальности психического, может обращаться психология». Эта психическая реальность предстает в необычайном разнообразии. Разнообразие существует хотя бы потому, что, по Юнгу, все возможные содержания относятся к человеческой психике. Отсюда вытекает ограниченность познания. Подобное ограничение совпадает с границами психики, от невозможности выйти за ее пределы.

В психике, считает Юнг, различаются две сферы. Прежде всего, сфера, обозначаемая как «сознание», сфера, где человек обладает полным «присутствием духа». Однако в этой сфере возможна и неустойчивость сознания. Вместе с тем существует и область, являющаяся обычно недоступной для сознания, — «бессознательное». Юнг поясняет: «Бессознательное — это не просто неизвестное, но, скорее, с одной стороны, неизвестное психическое, то есть то, о чем мы предполагаем, что оно, если бы оно получило доступ в сознание, ни в чем не отличалось бы от известных психических содержаний. С другой стороны, мы должны отнести к нему также психоидную систему, о характеристиках которой мы ничего не можем сказать прямо». К этому определению Юнг добавляет: «Все, что я знаю, однако о чем не думаю в данный момент, все, что я когда-то осознавал, но теперь забыл, все, что было воспринято моими органами чувств, но не зафиксировалось в моем сознании, все, что я чувствую, думаю, вспоминаю, хочу и делаю непреднамеренно и невнимательно, то есть бессознательно, все предстоящее, что подготавливается во мне и лишь позже достигает сознания, — все это является содержанием бессознательного».

Вероятно, решающим вкладом Юнга в науку, связанным с тех пор с его именем, является открытие коллективного бессознательного. Как первооткрыватель «коллективного бессознательного» Юнг значительно опередил Фрейда.

«Относительно поверхностный слой подсознания, несомненно, является личностным. Мы называем его личным бессознательным. Однако под ним находится более глубинный слой, который не основывается на личном опыте, а является врожденным. Этот более глубокий слой представляет собой так называемое коллективное бессознательное».

«Юнг, — отмечает Герхард Вер, — выбрал это выражение для указания на всеобщую природу этого психического слоя. Мы имеем здесь дело с неосознаваемой связью психики с богатой сокровищницей образов и символов, через которые индивидуум подключается к общечеловеческому. При этом речь ни в коей мере не идет лишь о гипотезах. Как практикующий врач Юнг отмечал присутствие примитивных архаических символов в сознании своих пациентов. Он заметил, например, что в сновидениях время от времени появлялся архаический образ Бога, который совершенно отличался от представления о Боге в бодрствующем сознании. Догадка о существовании бессознательного, которое простирается за пределы индивидуальной психики, подтверждалась различным образом. Юнг обнаружил в этом отношении поразительный параллелизм между сообщениями здоровых и больных людей, с одной стороны, и мифическими или символическими формами, с другой.

Чтобы обозначить сохраняющееся в психике коллективное бессознательное по его основной характерной форме, Юнг выбрал понятие „архетип“».

Ученый дает ему следующее определение: «Архетип в значительной мере представляет собой бессознательное содержание, которое изменяется через осознание и восприятие — и именно в духе того индивидуального сознания, в котором оно проявляется».

Юнг добавляет «архетипы» — «это факторы и мотивы, которые организуют психические элементы в некие образы, и притом так, что они могут распознаваться лишь по производимому ими эффекту. Они существуют до сознания и образуют, по-видимому, структурные доминанты психики…»

Архетип, непознаваемый сам по себе, находится в бессознательном, но архетипический образ человека познаваем. Так из потока индивидуального и коллективного бессознательного выступает «Эго». Оно является центром поля сознания, и главное — его субъектом. Юнг, говоря о «комплексе Эго», понимает под этим и комплекс представлений, связанных с этим центром сознания.

В одной из более поздних работ Юнг предложил ряд психотерапевтических приемов, которые могут быть применены в клинических условиях. В частности, его метод «активного воображения» иногда используется врачами не юнговского направления. Пациенту предлагается нарисовать или написать красками любые образы, которые спонтанно приходят ему в голову. С развитием, с изменением образа меняются и рисунки. Стремление пациента как можно точнее передать тот образ, что ему является, может помочь ему проявить свои предсознательные и сознательные представления. Юнг считал, что этот прием помогает пациенту не только тем, что дает ему возможность выразить свои фантазии, но и позволяет реально как-то использовать их.

В целом, психология Юнга нашла своих последователей больше среди философов, поэтов, религиозных деятелей, нежели в кругах медиков-психиатров. Учебные центры аналитической психологии по Юнгу, хотя учебный курс в них не хуже, чем у Фрейда, принимают и студентов- немедиков. Юнг признал, что он «никогда не систематизировал свои исследования в области психологии», потому что, по его мнению, догматическая система слишком легко соскальзывает на напыщенно-самоуверенный тон. Юнг утверждал, что причинный подход конечен, а потому фаталистичен. Его же телеологический подход выражает надежду, что человек не должен быть абсолютно рабски закабален собственным прошлым.

 

ПЕНИЦИЛЛИН

Открытие пеницилина принадлежит Александру Флемингу. Когда он умер, то его похоронили в соборе Св. Павла в Лондоне — рядом с самыми почитаемыми британцами. В Греции, где бывал ученый, в день его смерти объявили национальный траур. А в испанской Барселоне все цветочницы города высыпали охапки цветов из своих корзин к мемориальной доске с его именем.

Шотландский бактериолог Александр Флеминг (1881–1955) родился в графстве Эйршир в семье фермера Хью Флеминга и его второй жены Грейс (Мортон) Флеминг.

Александр посещал маленькую сельскую школу, расположенную неподалеку, а позже Килмарнокскую академию, рано научился внимательно наблюдать за природой. В возрасте 13 лет он вслед за старшими братьями отправился в Лондон, где работал клерком, посещал занятия в Политехническом институте на Риджент-стрит, а в 1900 году вступил в Лондонский шотландский полк.

По совету старшего брата он подал документы на национальный конкурс для поступления в медицинскую школу. На экзаменах Флеминг получил самые высокие баллы и стал стипендиатом медицинской школы при больнице св. Марии. Александр изучал хирургию и, выдержав экзамены, в 1906 году стал членом Королевского колледжа хирургов. Оставаясь работать в лаборатории патологии профессора Алмрота Райта больницы св. Марии, он в 1908 году получил степени магистра и бакалавра наук в Лондонском университете.

В то время врачи и бактериологи полагали, что дальнейший прогресс будет связан с попытками изменить, усилить или дополнить свойства иммунной системы. Открытие в 1910 году сальварсана Паулем Эрлихом лишь подтвердило эти предположения. Эрлих был занят поисками того, что он называл «магической пулей», подразумевая под этим такое средство, которое уничтожало бы попавшие в организм бактерии, не причиняя вреда тканям организма больного и даже взаимодействуя с ними.

Лаборатория Райта была одной из первых, получивших образцы сальварсана для проверки. В 1908 году Флеминг приступил к экспериментам с препаратом, используя его также в частной медицинской практике для лечения сифилиса. Прекрасно осознавая все проблемы, связанные с сальварсаном, он, тем не менее, верил в возможности химиотерапии. В течение нескольких лет, однако, результаты исследований были таковы, что едва ли могли подтвердить его предположения.

После вступления Британии в Первую мировую войну Флеминг служил капитаном в медицинском корпусе Королевской армии, участвуя в военных действиях во Франции. Работая в лаборатории исследований ран, Флеминг вместе с Райтом пытался определить, приносят ли антисептики какую-либо пользу при лечении инфицированных поражений. Флеминг доказал, что такие антисептики, как карболовая кислота, в то время широко применявшаяся для обработки открытых ран, убивает лейкоциты, создающие в организме защитный барьер, что способствует выживанию бактерий в тканях.

В 1922 году после неудачных попыток выделить возбудителя обычных простудных заболеваний Флеминг абсолютно случайно открыл лизоцим — фермент, убивающий некоторые бактерии и не причиняющий вреда здоровым тканям. К сожалению, перспективы медицинского использования лизоцима оказались довольно ограниченными, поскольку он был весьма эффективным средством против бактерий, не являющихся возбудителями заболеваний, и совершенно неэффективным против болезнетворных организмов. Это открытие, однако, побудило Флеминг заняться поисками других антибактериальных препаратов, которые были бы безвредны для организма человека.

Другая счастливая случайность — открытие Флемингом пенициллина в 1928 году — явилась результатом стечения ряда обстоятельств, столь невероятных, что в них почти невозможно поверить. В отличие от своих аккуратных коллег, очищавших чашки с бактериальными культурами после окончания работы с ними, Флеминг не выбрасывал культуры по 2–3 недели кряду, пока его лабораторный стол не оказывался загроможденным 40 или 50 чашками. Тогда он принимался за уборку, просматривая культуры одну за другой, чтобы не пропустить что-нибудь интересное. В одной из чашек он обнаружил плесень, которая, к его удивлению, угнетала высеянную культуру бактерии. Отделив плесень, он установил, что «бульон, на котором разрослась плесень… приобрел отчетливо выраженную способность подавлять рост микроорганизмов, а также бактерицидные и бактериологические свойства».

Неряшливость Флеминга и сделанное им наблюдение явились всего лишь двумя обстоятельствами в целом ряду случайностей, способствовавших открытию. Плесень, которой оказалась заражена культура, относилась к очень редкому виду. Вероятно, она была занесена из лаборатории, расположенной этажом ниже, где выращивались образцы плесени, взятые из домов больных, страдающих бронхиальной астмой, с целью изготовления из них десенсибилизирующих экстрактов. Флеминг оставил ставшую впоследствии знаменитой чашку на лабораторном столе и уехал отдыхать. Наступившее в Лондоне похолодание создало благоприятные условия для роста плесени, а наступившее затем потепление — для бактерий. Как выяснилось позднее, стечению именно этих обстоятельств было обязано знаменитое открытие.

Первоначальные исследования Флеминга дали ряд важных сведений о пенициллине. Он писал, что это «эффективная антибактериальная субстанция… оказывающая выраженное действие на пиогенные кокки… и палочки дифтерийной группы. Пенициллин даже в огромных дозах не токсичен для животных… Можно предположить, что он окажется эффективным антисептиком при наружной обработке участков, пораженных чувствительными к пенициллину микробами, или при его введении внутрь». Зная это, Флеминг, как ни странно, не сделал столь очевидного следующего шага, который двенадцать лет спустя был предпринят Хоуардом У. Флори и состоял в том, чтобы выяснить, будут ли спасены мыши от летальной инфекции, если лечить их инъекциями пенициллинового бульона. Флеминг лишь назначил его нескольким пациентам для наружного применения. Однако результаты были противоречивыми и обескураживающими. Раствор не только с трудом поддавался очистке, если речь шла о больших его количествах, но и оказывался нестабильным.

Подобно Пастеровскому институту в Париже, отделение вакцинации в больнице св. Марии, где работал Флеминг, существовало благодаря продаже вакцин. Флеминг обнаружил, что в процессе приготовления вакцин пенициллин помогает предохранить культуры от стафилококка. Это было небольшое техническое достижение, и Флеминг широко пользовался им, еженедельно отдавая распоряжение изготовить большие партии бульона. Он делился образцами культуры пенициллина с некоторыми коллегами в других лабораториях, но ни разу не упомянул о пенициллине ни в одной из 27 статей или лекций, опубликованных им в 1930–1940 годы, даже если речь в них шла о веществах, вызывающих гибель бактерий.

Пенициллин, возможно, был бы навсегда забыт, если бы не более раннее открытие Флемингом лизоцима. Именно это открытие заставило Флори и Эрнста Б. Чейна заняться изучением терапевтических свойств пенициллина, в результате чего препарат был выделен и подвергнут клиническим испытаниям. Все почести и слава, однако, достались Флемингу. Случайное открытие пенициллина в чашке с бактериальной культурой дало прессе сенсационную историю, способную поразить воображение любого человека.

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1945 года была присуждена совместно Флемингу, Чейну и Флори «за открытие пенициллина и его целебного воздействия при различных инфекционных болезнях». Горан Лилиестранд из Каролинского института сказал в приветственной речи: «История пенициллина хорошо известна во всем мире. Она являет собой прекрасный пример совместного применения различных научных методов во имя великой общей цели и еще раз показывает нам непреходящую ценность фундаментальных исследований». В Нобелевской лекции Флеминг отметил, что «феноменальный успех пенициллина привел к интенсивному изучению антибактериальных свойств плесеней и других низших представителей растительного мира». «Лишь немногие из них, сказал он, обладают такими свойствами. Существует, однако, стрептомицин, открытый (Зелманом А.) Ваксманом… который наверняка найдет применение в практической медицине; появятся и другие вещества, которые еще предстоит изучить».

Сегодня лечение многих болезней без антибиотиков просто невозможно.

 

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ЦЕНТРЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ

Учение о центрах происхождения культурных растений разработано советскими учеными, при первостепенной роли Николая Ивановича Вавилова (1887–1946).

Исследуя изменчивость и эволюцию культурных растений, великий Чарлз Дарвин опирался, прежде всего, на труд Альфонса Декандоля (1806–1893) «Рациональная ботаническая география». Правда, Дарвин обращал внимание на эволюцию видов, на наследственные изменения, которым подвергся вид. Декандоля же в первую очередь интересовало установление родины культурного растения.

Уже после смерти Дарвина вышла книга Декандоля «Происхождение культурных растений», ставшая основным трудом в этой области. Однако Декандоль лишь в общих чертах намечал родину культурных растений в пределах континентов. К тому же многие положения его труда оказались в корне неправильными. Остальные зарубежные ученые, занимавшиеся этой проблемой, в своих географических исследованиях мировой флоры совершенно не затрагивали культурные растения.

Классический труд Декандоля, при всей его насыщенности фактами, представлялся русскому ученому Николаю Ивановичу Вавилову односторонним, освещающим лишь вопрос о начальной родине культурных растений и связи их с дикими исходными или родственными видами.

Вавилов, в отличие от Декандоля, уделил первостепенное внимание, как основным областям возникновения видов, так и эволюционным этапам, пройденным видами при их расселении под действием культуры, условий среды и под влиянием естественного и искусственного отбора. «Первое исследование Н И. Вавилова, относящееся к проблеме происхождения культурных растений, — пишет А.Ф. Бахтеев, — было опубликовано в 1917 году в работе „О происхождении культурной ржи“, второе — „О восточных центрах происхождения культурных растений“ — увидело свет в 1924 году. А в 1926 году во втором томе 16-го выпуска „Трудов по прикладной ботанике и селекции“ Н.И. Вавилов представил научной общественности фундаментальную работу „Центры происхождения культурных растений“, посвященную Альфонсу Декандолю — результат настойчивого и последовательного изучения трудов своих предшественников, многолетних экспедиционных исследований, анализа собранных и апробационных посевов. Подытоживая в названной работе результаты теоретических положений, Николай Иванович подчеркивает очевидность параллелизма и цикличности в формообразовании самых различных родов и семейств, что позволяет предвидеть наличие тех или иных форм, упрощая решение проблемы их происхождения.

В данной публикации, впервые подводя итог своим теоретическим разработкам, Н.И. Вавилов выделил пять основных очагов главнейших полевых, огородных и садовых растений…»

«Выяснение центров формообразования и происхождения культурных растений, — пишет далее Вавилов, — позволяет подойти объективно и к установлению основных очаг. ов земледельческой культуры Споры о том, автономна ли египетская культура, не заимствовала ли она элементы культуры от Месопотамии или наоборот, вопросы об автономии китайской и индийской культур решаются объективно исследованием сортов культурных растений. Растения, их разновидности не так легко переносимы из одной области в другую; несмотря на многие тысячелетия странствований народов и племен, как мы видим, нет никаких затруднений в установлении основных очагов формообразования большинства культурных растений. Наличие в Северной Африке и Юго-Западной Азии больших эндемичных групп, видов и разновидностей культурных растений, на которых создавались самостоятельно земледельческие культуры, решает вопрос об автономии этих культур и в общем культурно-историческом смысле…

Конечная цель изложенных исследований, помимо их непосредственного утилитарного значения в смысле овладения источниками сортовых богатств, — попытаться подойти вплотную к общебиологическим проблемам видообразования. Эволюция шла в пространстве и во времени, только подойдя вплотную к географическим центрам формообразования, установив все звенья, связующие виды, можно, как нам кажется, — писал в заключение Вавилов, — искать путей овладения синтезом линнеевских видов, понимая последние как системы форм…

Самое решение проблем видообразования, как естественно вытекает из всего здесь изложенного, лежит только в синтезе углубленного исследования отдельных групп растений методами дифференциальной систематики ботанической географии, в смысле установления центров формообразования, методами генетики и цитологии…»

Николай Иванович Вавилов, несмотря на уже достигнутое, рассматривал первое издание «Центров происхождения…» как начальный этап дальнейших исследований. На протяжении более двух десятилетий он продолжал работать над этой проблемой. Каждая новая работа в той или иной степени обогащала и развивала идею «Центров происхождения культурных растений».

В дальнейшем, как отмечает А.Ф. Бахтин: «Для каждого из центров или очагов происхождения Н.И. Вавиловым указан основной перечень видов возделываемых растений, характерных для данного географического района включающий: хлебные злаки и другие зерновые культуры; зерновые бобовые; бамбуки, корнеплоды, клубнеплоды, луковичные и водяные пищевые растения; овощные, бахчевые; плодовые; кормовые; сахароносы; масличные и эфирно-масличные, смолоносы и дубильные растения; пряные растения; технические и лекарственные растения; прядильные; красильные; растения различного назначения, вплоть до растительных эндемов».

В одной из своих последних работ «Учение о происхождении культурных растений после Дарвина» Вавилов обобщает весь огромный исследованный материал: «Общая возделываемая территория земного шара в настоящее время определяется приблизительно в 850 миллионов га, что составляет около 7 процентов от всей суши. Из общего числа 1500 видов пищевых, технических и лекарственных культурных растений мы остановимся условно на 1000 главнейших видов, которые фактически занимают не менее 99 процентов всей возделываемой территории. Остальные 500–600 видов при всем их разнообразии занимают менее 1 процента всей возделываемой территории.

Континентом, давшим наибольшее число культурных растений, является Азия, на долю которой приходится из рассматриваемых 1000 видов около 700, т. е. около 70 процентов всей культурной флоры. На Новый Свет приходится приблизительно 17 процентов. Австралия до прихода европейцев не знала культурных растений, и только в последнее столетие ее эвкалипты и акации начинают широко использоваться в культуре тропических и субтропических районов мира.

В пределах континентов выделяются следующие семь основных географических центров происхождения культурных растений.

1. Южно-азиатский тропический центр, включая сюда территорию тропической Индии, Индокитая, Южного тропического Китая и острова Юго-Восточной Азии…

2. Восточно-азиатский центр включает умеренные и субтропические части Центрального и Восточного Китая, большую часть Тайваня, Корею и Японию…

3. Западноазиатский центр. Сюда входят территории нагорной Малой Азии (Анатолии), Иран, Афганистан, Средняя Азия и Северо-Западная Индия…

4. Средиземноморский центр включает страны, расположенные по берегам Средиземного моря…

5. В пределах Африканского материка выделяется маленькая Абиссиния как самостоятельный географический центр. Сюда же примыкает несколько своеобразный Горно-Аравийский (Йеменский) очаг…

6. На обширной территории Северной Америки выделяется, прежде всего, Центральноамериканский географический центр, включая южную Мексику…

7. Андийский центр в пределах Южной Америки, приуроченный к части Андийского хребта…

…Как видно, основные географические центры начального введения в культуру большинства возделываемых растений связаны не только с флористическими областями, отличающимися богатой флорой, но и с древнейшими цивилизациями. В самом деле, выделенные семь крупных центров соответствуют локализации древнейших земледельческих культур. Южно-азиатский тропический центр связан с высокой древнеиндийской и индокитайской культурой. Новейшие раскопки показали глубокую древность этой культуры, синхроничную переднеазиатской. Восточно-азиатский центр связан с древней китайской культурой. Юго-Западноазиатский с древней культурой Ирана, Малой Азии, Сирии и Палестины. Средиземноморье уже за несколько тысячелетий до нашей эры сосредоточило этрусскую, эллинскую и египетскую культуры, насчитывающие около 6 тысяч лет своего существования. Сравнительно примитивная абиссинская культура имеет глубокие корни, вероятно, синхроничные древней египетской культуре, а может быть, и предшествующие ей. В пределах Нового Света Центральноамериканский центр связан с великой культурой майя, достигшей до Колумба огромных успехов в науке и искусстве. Андийский центр связан с замечательной доинкской и инкской цивилизациями».

В одной из своих лекций Николай Иванович обратил внимание на отличие отечественного метода: «Специфической особенностью наших исследований является введение так называемого дифференциального ботанико-географического метода, поскольку в отношении культурных растений нас интересуют не только ареалы видов и родов, но, прежде всего, составляющие виды, разновидности и расы. В этом направлении советские исследователи пошли самостоятельно Крупные открытия, выпавшие на долю советской науки, обуславливаются именно нетронутостью этой области».

Оценивая учение о «Центрах происхождения культурных растений», Вавилов не без гордости говорил, что им была взята трудная задача мобилизации растительных ресурсов всего земного шара.

 

ДНК

Генетика как наука возникла в 1866 году, когда Грегор Мендель сформулировал положение, что «элементы», названные позднее генами, определяют наследование физических свойств. Спустя три года швейцарский биохимик Фридрих Мишер открыл нуклеиновую кислоту и показал, что она содержится в ядре клетки. На пороге нового века ученые обнаружили, что гены располагаются в хромосомах, структурных элементах ядра клетки. В первой половине XX века биохимики определили химическую природу нуклеиновых кислот, а в сороковых годах исследователи обнаружили, что гены образованы одной из этих кислот, ДНК. Было доказано, что гены, или ДНК, управляют биосинтезом (или образованием) клеточных белков, названных ферментами, и таким образом контролируют биохимические процессы в клетке.

К 1944 году американский биолог Освальд Авери, работая в Рокфеллеровском институте медицинских исследований, представил доказательства, что гены состоят из ДНК. Эта гипотеза была подтверждена в 1952 году Альфредом Херши и Мартой Чейз. Хотя было ясно, что ДНК контролирует основные биохимические процессы, происходящие в клетке, ни структура, ни функция молекулы не были известны.

Весной 1951 года, во время пребывания на симпозиуме в Неаполе, Уотсон встретил Мориса Г.Ф. Уилкинса, английского исследователя. Уилкинс и Розалин Франклин, его коллеги по Королевскому колледжу Кембриджского университета, провели рентгеноструктурный анализ молекул ДНК и показали, что они представляют собой двойную спираль, напоминающую винтовую лестницу. Полученные ими данные привели Уотсона к мысли исследовать химическую структуру нуклеиновых кислот. Национальное общество по изучению детского паралича выделило субсидию.

В октябре 1951 года ученый отправился в Кавендишскую лабораторию Кембриджского университета для исследования пространственной структуры белков совместно с Джоном К. Кендрю. Там он познакомился с Фрэнсисом Криком, физиком, интересовавшимся биологией и писавшим в то время докторскую диссертацию.

Впоследствии у них установились тесные творческие контакты. Начиная с 1952 года, основываясь на ранних исследованиях Чаргаффа, Уилкинса и Франклин, Крик и Уотсон решили попытаться определить химическую структуру ДНК.

Фрэнсис Харри Комптон Крик родился 8 июня 1916 года в Нортхемптоне и был старшим из двух сыновей Харри Комптона Крика, зажиточного обувного фабриканта, и Анны Элизабет (Вилкинс) Крик. Проведя свое детство в Нортхемптоне, он посещал среднюю классическую школу. Во время экономического кризиса, наступившего после Первой мировой войны, коммерческие дела семьи пришли в упадок, и родители Фрэнсиса переехали в Лондон. Будучи студентом школы Милл-Хилл, Крик проявил большой интерес к физике, химии и математике. В 1934 году он поступил в Университетский колледж в Лондоне для изучения физики и окончил его через три года, получив звание бакалавра естественных наук. Завершая образование в Университетском колледже, молодой ученый рассматривал вопросы вязкости воды при высоких температурах; эта работа была прервана в 1939 году разразившейся Второй мировой войной.

В военные годы Крик занимался созданием мин в научно-исследовательской лаборатории Военно-морского министерства Великобритании. В течение двух лет после окончания войны он продолжал работать в этом министерстве и именно тогда прочитал известную книгу Эрвина Шредингера «Что такое жизнь? Физические аспекты живой клетки», вышедшую в свет в 1944 году. В книге Шредингер задается вопросом. «Как можно пространственно-временные события, происходящие в живом организме, объяснить с позиции физики и химии?»

Идеи, изложенные в книге, настолько повлияли на Крика, что он, намереваясь заняться физикой частиц, переключился на биологию. При поддержке Арчибалда В. Уилла Крик получил стипендию Совета по медицинским исследованиям и в 1947 году начал работать в Стрэнджвейской лаборатории в Кембридже. Здесь он изучал биологию, органическую химию и методы рентгеновской дифракции, используемые для определения пространственной структуры молекул. Его познания в биологии значительно расширились после перехода в 1949 году в Кавен-дишскую лабораторию в Кембридже — один из мировых центров молекулярной биологии.

Под руководством Макса Перуца Крик исследовал молекулярную структуру белков, в связи с чем у него возник интерес к генетическому коду последовательности аминокислот в белковых молекулах. Около 20 важнейших аминокислот служат мономерными звеньями, из которых построены все белки. Изучая вопрос, определенный им как «граница между живым и неживым», Крик пытался найти химическую основу генетики, которая, как он предполагал, могла быть заложена в дезоксирибо-нуклеиновой кислоте (ДНК).

В 1951 году двадцатитрехлетний американский биолог Джеймс Д. Уотсон пригласил Крика на работу в Кавендишскую лабораторию.

Джеймс Девей Уотсон родился 6 апреля 1928 года в Чикаго (штат Иллинойс) в семье Джеймса Д. Уотсона, бизнесмена, и Джин (Митчелл) Уотсон и был их единственным ребенком. В Чикаго он получил начальное и среднее образование. Вскоре стало очевидно, что Джеймс необыкновенно одаренный ребенок, и его пригласили на радио для участия в программе «Викторины для детей» Лишь два года проучившись в средней школе, Уотсон получил в 1943 году стипендию для обучения в экспериментальном четырехгодичном колледже при Чикагском университете, где проявил интерес к изучению орнитологии. Став бакалавром естественных наук в университете Чикаго в 1947 году, он продолжил образование в Индианском университете Блумингтона.

К этому времени Уотсон заинтересовался генетикой и начал обучение в Индиане под руководством специалиста в этой области Германа Дж. Меллера и бактериолога Сальвадора Лурия. Уотсон написал диссертацию о влиянии рентгеновских лучей на размножение бактериофагов (вирусов, инфицирующих бактерии) и получил в 1950 году степень доктора философии. Субсидия Национального исследовательского общества позволила ему продолжить исследования бактериофагов в Копенгагенском университете в Дании Там он проводил изучение биохимических свойств ДНК бактериофага Однако, как он позднее вспоминал, эксперименты с бактериофагом стали его тяготить, ему хотелось узнать больше об истинной структуре молекул ДНК, о которых так увлеченно говорили генетики.

Крику и Уотсону было известно, что существует два типа нуклеиновых кислот — ДНК и рибонуклеиновая кислота (РНК), каждая из которых состоит из моносахарида группы пентоз, фосфата и четырех азотистых оснований: аденина, тимина (в РНК — урацила), гуанина и цитозина. В течение последующих восьми месяцев Уотсон и Крик обобщили полученные результаты с уже имевшимися, сделав сообщение о структуре ДНК в феврале 1953 года Месяцем позже они создали трехмерную модель молекулы ДНК, сделанную из шариков, кусочков картона и проволоки.

Согласно модели Крика—Уотсона, ДНК представляет двойную спираль, состоящую из двух цепей дезоксирибозофосфата, соединенных парами оснований аналогично ступенькам лестницы. Посредством водородных связей аденин соединяется с тимином, а гуанин — с цитозином. С помощью этой модели можно было проследить репликацию самой молекулы ДНК.

Модель позволила другим исследователям отчетливо представить репликацию ДНК. Две цепи молекулы разделяются в местах водородных связей наподобие открытия застежки-молнии, после чего на каждой половине прежней молекулы ДНК происходит синтез новой. Последовательность оснований действует как матрица, или образец, для новой молекулы.

В 1953 году Крик и Уотсон завершили создание модели ДНК. Это позволило им вместе с Уилкинсом через девять лет разделить Нобелевскую премию 1962 года по физиологии и медицине «за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живых системах».

А.В. Энгстрем из Каролинского института сказал на церемонии вручения премии: «Открытие пространственной молекулярной структуры… ДНК является крайне важным, т. к. намечает возможности для понимания в мельчайших деталях общих и индивидуальных особенностей всего живого». Энгстрем отметил, что «расшифровка двойной спиральной структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты со специфическим парным соединением азотистых оснований открывает фантастические возможности для разгадывания деталей контроля и передачи генетической информации».

После опубликования описания модели в английском журнале «Нейче» в апреле 1953 года тандем Крика и Уотсона распался.

В 1965 году Уотсон написал книгу «Молекулярная биология гена», ставшую одним из наиболее известных и популярных учебников по молекулярной биологии.

Что касается Крика, то в 1953 году он получил степень доктора философии в Кембридже, защитив диссертацию, посвященную рентгеновскому дифракционному анализу структуры белка. В течение следующего года он изучал структуру белка в Бруклинском политехническом институте в Нью-Йорке и читал лекции в разных университетах США. Возвратившись в Кембридж в 1954 году, он продолжил свои исследования в Кавендишской лаборатории, сконцентрировав внимание на расшифровке генетического кода. Будучи изначально теоретиком, Крик начал совместно с Сиднеем Бреннером изучение генетических мутаций в бактериофагах (вирусах, инфицирующих бактериальные клетки).

К 1961 году были открыты три типа РНК: информационная, рибосомальная и транспортная. Крик и его коллеги предложили способ считывания генетического кода. Согласно теории Крика, информационная РНК получает генетическую информацию с ДНК в ядре клетки и переносит ее к рибосомам (местам синтеза белков) в цитоплазме клетки. Транспортная РНК переносит в рибосомы аминокислоты. Информационная и рибосомная РНК, взаимодействуя друг с другом, обеспечивают соединение аминокислот для образования молекул белка в правильной последовательности. Генетический код составляют триплеты азотистых оснований ДНК и РНК для каждой из 20 аминокислот. Гены состоят из многочисленных основных триплетов, которые Крик назвал кодонами.

До расшифровки генома человека оставалось сорок лет…

 

КЛОНИРОВАНИЕ

История клонирования началась в далекие сороковые годы в СССР. Тогда советский эмбриолог Георгий Викторович Лопашов разработал метод пересадки (трансплантации) ядер в яйцеклетку лягушки. Результаты исследований он отправил в июне 1948 года в «Журнал общей биологии». Ученому не повезло. В августе 1948 года состоялась печально известная сессия ВАСХНИЛ, где окончательно утвердилось непререкаемое лидерство в биологии известного борца с генетикой Т.Д. Лысенко. Набор статьи Лопашова был рассыпан. Еще бы! Там доказывалась ведущая роль ядра и содержащихся в нем хромосом в индивидуальном развитии организмов. Как это часто случалось в истории российской науки, приоритет достался американским эмбриологам Бригге и Кингу, выполнившим в пятидесятые годы сходные опыты.

Дальнейшее совершенствование методики связано с Джоном Гердоном (Великобритания). Он стал удалять из яйцеклетки лягушки собственное ядро и трансплантировать в нее разные ядра, выделенные из специализированных клеток. Позднее он стал пересаживать ядра из клеток взрослого организма. В некоторых случаях у Гердона яйцеклетки с чужим ядром развивались до достаточно поздних стадий. В одном-двух случаях из ста особи проходили стадию метаморфозы и превращались во взрослых лягушек. Правда, таких хилых и дефектных, что вряд ли можно говорить об абсолютно точном копировании.

Однако вокруг исследований Гердона поднялся большой шум. Тогда впервые заговорили и о клонировании человека.

Как пишет доктор медицинских наук Леонид Иванович Корочкин, проблемой клонирования животных заинтересовались и в России: «программа „Клонирование млекопитающих“ стояла в плане совместной работы двух лабораторий — моей и академика Д.К. Беляева, обратившего внимание на идею клонирования и поддержавшего исследования в этой области. В 1974 году я даже выступал с докладом на сессии ВАСХНИЛ, опубликованным в книге „Генетическая теория отбора, подбора и методов разведения животных“ (Новосибирск: Наука, 1976) и сообщавшим, что „в настоящее время ставится задача получения клона млекопитающих“, и с преждевременным оптимизмом заключавшим, что задача эта очень сложная, но принципиально разрешимая. Наши начинания первоначально неплохо финансировались, но вскоре государство потеряло к ним интерес. Основным выводом, сделанным нами на основе тех результатов, которые мы успели получить, явилось признание бесперспективности трансплантации ядер при попытках получить клон млекопитающих. Эта операция оказалась слишком травматичной, предпочтительнее было применить метод соматической гибридизации, то есть перенос чужеродного ядра с помощью слияния яйцеклетки с соматической клеткой, ядро которой требовалось поместить в яйцеклетку. Именно такой подход использовал впоследствии Ян Вильмут при получении овечки Долли. Кстати, его сотрудник посещал Новосибирский институт цитологии и генетики АН СССР и беседовал с сотрудниками, когда-то занимавшимися проблемой клонирования (это не значит, конечно, что он непременно воспользовался их идеями).»

В конце 70-х годов американец швейцарского происхождения Карл Иллменсее опубликовал статью, из которой следовало, что ему удалось получить клон из трех мышек. И вновь клональный бум вытеснил все остальные научные новости, вновь зазвучали фанфары, возвещавшие об осуществлении вековой мечты человечества о бессмертии, достижимом, впрочем, своеобразным способом — через искусственное производство себе подобных копий. Горечь разочарования не заставила себя ждать: в научной среде поползли слухи о том, что в опытах Иллменсее что-то нечисто, что их никому (даже самым искусным экспериментаторам) не удается воспроизвести. В конце концов была создана авторитетная комиссия, поставившая на работе Иллменсее крест, признав ее недостоверной. Таким образом, по самой проблеме был нанесен весьма болезненный удар и поставлена под сомнение ее разрешимость. На какое-то время воцарилось спокойствие. И вдруг как гром с ясного неба — овечка Долли!

В феврале 1997 года появилось сообщение о том, что в лаборатории Яна Вильмута в шотландском городе Эдинбурге в Рослинском институте сумели клонировать овцу. Как стало известно позднее, только один опыт из 236 стал удачным. Так появилась на свет овечка Долли, содержащая генетический материал взрослой овцы, умершей три года назад.

Извлеченные яйцеклетки поместили в искусственную питательную среду с добавлением эмбриональной телячьей сыворотки при температуре 37 градусов Цельсия и провели операцию удаления собственного ядра. Для обеспечения яйцеклетки генетической информацией от клонируемого организма использовали разные клетки донора. Наиболее удобными оказались диплоидные клетки молочной железы взрослой беременной овцы.

«Развивающийся зародыш культивировали в течение 6 дней в искусственной химической среде или яйцеводе овцы, перетянутом лигатурой ближе к рогу матки, — отмечает Л.И. Корочкин — На стадии морулы или бластоцисты эмбрионы (от одного до трех) трансплантировали в матку приемной матери, где они могли развиваться до рождения».

Группа ученых из университета в Гонолулу во главе с Риузо Янагимачи решили усовершенствовать метод Вильмута. Они изобрели микропипетку, с помощью которой можно было безболезненно извлекать ядро из соматической клетки и трансплантировать его в обезъядренную яйцеклетку. Еще одно «ноу-хау» группы Янагимачи — использование в качестве донорских относительно менее дифференцированных ядер клеток, окружающих яйцеклетки.

Трансплантируемое дифференцированное в определенном направлении ядро и цитоплазма яйцеклетки до того работали как бы в разных режимах. Для обеспечения естественных ядерно-цитоплазматических взаимоотношений между ядром и цитоплазмой, они добились синхронизации процессов, протекающих в яйцеклетке и трансплантируемом в нее ядре.

Исследования Вильмута и ученых из Гонолулу привели, без сомнения, к выдающимся достижениям. Но перспективы их дальнейшего развития следует оценивать с осторожностью. Получить абсолютно точную копию данного конкретного животного очень сложно. По крайней мере, гораздо сложнее, чем это может показаться при первом знакомстве с проблемой. Главная причина в том, что структурно-функциональные изменения ядер в ходе индивидуального развития животных достаточно глубоки. Если одни гены активно работают, другие инактивируются и «молчат». Сам же зародыш представляет собой своеобразную мозаику полей распределения таких функционально различных генов. Чем выше на иерархической эволюционной лестнице стоит животное, тем большая специализация у организма, и изменения глубже и труднее обратимы.

«У некоторых организмов, — пишет Корочкин, — например, у известного кишечного паразита аскариды, генетический материал в будущих зародышевых клетках остается неизменным в ходе развития, а в других соматических клетках выбрасываются целые большие фрагменты ДНК — носителя наследственной информации. В красных кровяных клетках (эритроцитах) птиц ядра сморщиваются в маленький комочек и не работают, а из эритроцитов млекопитающих, стоящих эволюционно выше птиц, вообще выбрасываются за ненадобностью. У плодовой мушки дрозофилы особенно четко выражены процессы, свойственные и другим организмам: селективное умножение или, наоборот, недостача каких-то участков ДНК, по-разному проявляющиеся в разных тканях. Совсем недавно было показано, что в соматических клетках в ходе их развития хромосомы последовательно укорачиваются на своих концах, в зародышевых клетках специальный белок — теломераза достраивает, восстанавливает их, то есть полученные данные опять-таки свидетельствуют о существенных различиях между зародышевыми и соматическими клетками. И, следовательно, встает вопрос, способны ли ядра соматических клеток полностью и эквивалентно заменить ядра зародышевых клеток в их функции обеспечения нормального развития зародыша.

Уже упомянутый Карл Иллменсее исследовал, насколько дифференцированные ядра дрозофилы способны обеспечить нормальное развитие этого животного из яйца. Оказалось, что до поры до времени зародыш развивается нормально, но уже на ранних стадиях эмбриогенеза наблюдаются отклонения от нормы, возникают уродства, и такой эмбрион неспособен превратиться даже в личинку, не говоря уже о взрослой мухе. У лягушки как существа менее развитого, чем млекопитающие, ядерные изменения менее выражены. И при этом процент успеха при клонировании, как уже отмечалось, невысок (1–2 процента)…

Но млекопитающие значительно сложнее лягушек по своему устройству и степени дифференцированности клеток. Естественно, у них процент успеха будет, по крайней мере, не выше».

Кроме того, не надо забывать о несовпадении условий развития в матке разных приемных матерей. А значит, что в разных условиях развития зародыша одинаковые гены будут обнаруживать свое действие по-разному. Поскольку таких генов тысячи, то и вероятность полного сходства «клонов» будет не очень велика.

Основываясь на таком заключении, специалисты считают, что полное клонирование человека, например, невозможно. «Много шума из ничего», — так охарактеризовал Вентер, руководитель проекта по расшифровке генома человека, споры вокруг клонирования. — Можно создать человека, который будет выглядеть, как ваш близнец, но вероятность того, что его характер и интересы будут такие же, как у вас, близка к нулю. «„Ксерокопировать“ людей невозможно», — констатирует ученый.

 

ГЕНОМ ЧЕЛОВЕКА

Сенсационное научное достижение — расшифровку генома человека — по значимости сравнивают с расщеплением атома или раскрытием строения молекулы ДНК. Одно ясно: это открытие подняло науку на принципиально новый уровень познания.

Может быть, впервые в современной науке сложилась необычная ситуация. В работу над исключительно дорогостоящим и важным проектом включились, с одной стороны, индивидуальные исследователи, нашедшие себе мощных спонсоров, с другой стороны, учреждения и университеты, финансируемые правительствами нескольких стран. Первоначально в 1988 году средства на изучение генома человека выделило Министерство энергетики США. Одним из руководителей программы «Геном человека» стал профессор Чарлз Кэнтор. В 1990 году Джеймс Уотсон в результате лоббирования конгресса США — добился вскоре выделения сразу сотни миллионов долларов на изучение генома человека. То была весомая добавка к бюджету Министерства здравоохранения. Оттуда деньги направлялись в ведение дирекции сети институтов, объединенных под общим названием — Национальные институты здоровья (МН). В составе МН появился новый институт — Национальный институт исследования генома человека, директором которого стал Фрэнсис Коллинз.

В мае 1992 года ведущий сотрудник МН Крэйг Вентер подал заявление об уходе. Он объявил о создании нового, частного исследовательского учреждения — Института геномных исследований, сокращенно ТИГР. Ученому удалось удивительно быстро развить и вырастить свое детище. Уже первоначальный капитал института составил семьдесят миллионов долларов, пожертвованных спонсорами. ТИГР объявили неприбыльным частным институтом, не использующим свои результаты для обогащения или торговли. Практически одновременно образовали компанию «Науки о геноме человека», которая должна была продвигать на рынок данные, получаемые сотрудниками ТИГРа.

В июне 1997 года Вентер начал новые преобразования. Он вывел ТИГР из связки с «Наукой» и в 1998 году организовал в Роквилле (штат Мэриленд) свою собственную коммерческую компанию, которую назвал «Силера джиномикс». Вентер стал ее президентом, оставшись главным научным руководителем ТИГРа. Последний возглавила его жена Клэйр Фрэйзер.

Как пишет В.Н. Сойфер, «Вентер оказался исключительно умельи руководителем. Он договорился с одной из крупных компаний m производству научного оборудования, что та предоставит в прокат ТИП 18–20 автоматических секвенаторов-роботов, которые в первый же год работы позволят довести размер секвенируемых последовательностей дс 60 миллионов оснований (одной пятой всего генома человека; такой же был важен и для компании — лучшей рекламы своей продукции представить трудно). Позже Вентер заключил аналогичный контракт поставке институту огромных систем усовершенствованных роботов для секвенирования протяженных кусков ДНК». В распоряжении Вентера оказался огромный парк компьютеров, который считают вторым по мощности в мире. Триста суперкомпьютеров стоимостью около 80 миллионов долларов круглосуточно обрабатывают огромные объемы данных.

В итоге работы по Проекту человеческого генотипа набрали небывалую скорость. Первоначально получить полную версию генотипа I обещали к 2010 году, потом предполагалось завершить работу в 2003 году. Результата удалось добиться уже в 2001-м!

Открывая независимый центр — Институт исследования генотипа, Вентер пообещал первым расшифровать человеческий генотип.

К 2001 году удалось получить последовательность двух миллиардов знаков генотипа. Причем на установление последовательности первого миллиарда ушло четыре года, а на второй миллиард — меньше четырех месяцев. Ускорение — результат применения высоких технологий, например роботов.

Команда Вентера использует метод, называемый пулеметная последовательность. Взрывным способом весь генотип разделяется на семьдесят миллионов фрагментов. Далее машиной выстраивается последовательность, а порядок генотипа обрабатывается суперкомпьютером, управляемым процессором мощностью в 1,3 триллиона операций в секунду.

Вентер доказал эффективность пулеметной последовательности, когда «Силера джиномикс» воспроизвела последовательность генотипа микроба ответственного за такие серьезные инфекции, как менингит, а также закончила расшифровку генотипа фруктовой мухи (120 миллионов знаков).

В 2001 году Международный консорциум, в который вошли помимо ведущего участника этого проекта — биотехнологической компании «Силера джиномикс», 16 организаций из Великобритании, США, Франции, Германии, Японии и Китая, обнародовали результаты колоссальной работы. Ученые определили, что генетическую программу молекулы ДНК составляют 3,2 миллиарда бесконечно повторяющихся четырех пар азотистых оснований аденина, тимина, цитозина и гуанина.

Самой большой неожиданностью стал тот факт, что количество генов в наследственной программе человека оказалось не 80—100 тысяч, как ожидалось, а лишь 30–40 тысяч.

Если сравнить с количеством генов дождевого червя (18 000) или плодовой мушки (13 000), то разница окажется не слишком велика! При этом у разных живых организмов выявлены сходные гены, что только подтверждает теорию молекулярной эвононии.

«Если кто-то думал, что основное отличие между биологическими видами определяется именно количеством генов, то он, скорее всего, ошибался», — подводит итог профессор Эрик Ландер, руководитель научных исследований по геному человека в Массачусетском технологическом институте США. А Вентер не без сарказма добавляет: «Всего нескольких сотен генов, которые есть в геноме человека, нет в геноме мыши». Таким образом, первоначальные представления о том, что человек является с биологической точки зрения сложнейшей структурой, ученые подтвердить не смогли.

«Работа человеческих генов, говорят они, оказалась намного сложнее, чем они предполагали, — пишет в журнале „Эхо планеты“ Елена Слепчук. — У нас за один и тот же признак, за одну и ту же болезнь отвечают не один, а несколько или даже группа генов. Впрочем, об этом генетики догадывались и раньше. Возможно, таким образом гены страхуют друг друга, а заодно и приобретают более широкое поле деятельности. Работу генов можно сравнить с действиями кукловодов, ведущих целый спектакль, виртуозно руководя послушными куклами и вводя по ходу действия все новые персонажи. Представим, что вместо ниточек идут генные команды на производство тех или иных пептидов, из которых впоследствии строится тело живого организма. По мнению молекулярных биологов, еще одна особенность человеческих генов состоит в том, что природа придала нам большее число так называемых генов-контролеров, которые следят за работой своих „собратьев“. Действительно, зачем без конца увеличивать штат работников, если поставленной цели можно достичь путем толкового менеджмента? Вот где пример для подражания нашим управленцам. Кстати, ученые Кембриджского университета уже запланировали специальное исследование, надеясь разобраться, каким образом такая сложная структура — человек — спокойно управляется столь небольшим количеством генов.

А вот чем мы кардинально отличаемся от всего живого мира, так это удивительным многообразием своих белков. Сколько их, не знает никто. Генетики полагают, что отдельные белковые компоненты могут смешиваться между собой, образуя различные сочетания, подобно тому, как смешения семи основных цветов создают мириады различных красок.

Биология вершится не на уровне генов, а на уровне белков, признают они. Из этого следует еще один важный вывод: не все в нашей жизни определяется генами, от окружения тоже многое зависит».

Другим сюрпризом, поставившим биологическую науку в тупик, стало наличие так называемой «молчащей» ДНК. И раньше было известно, что вдоль цепи ДНК есть участки, которые не выдают никакой информации для производства белков Генетики называли их «генетическим мусором». И вот оказалось, что такие участки занимают 95 процентов всей ДНК. Одни биологи выдвигают гипотезу, что именно в них скрыта эволюционная информация. Другие полагают, что на эти участки возложена важная роль управления генами.

Вентер считает, что расшифровка генома человека поможет лучше понять истинные причины многих заболеваний. Это открытие позволит в недалеком будущем устранять наследственные недуги, а также создавать новые лекарства. Новые средства лечения смогут «чинить» или заменять «плохие гены». При подобном индивидуальном подходе к каждому человеку удастся продлевать человеческую жизнь.

А вот мнение профессора Дэвида Альтшулера из Уайтхедского института биомедицинских исследований: «Нет двух одинаковых болезней и двух одинановых пациентов. Примерно половину этих различий можно объяснить именно особенностями генетического кода. И если мы поймем, что за информация в нем содержится, то сможем сравнить гены наших пациентов с генами идеального, „чистого“ гомо сапиенс и искать пути к лечению, что значительно повысит эффективность работы врача».

«Более скептически в этом отношении настроен Джон Сальстон из Кембриджа, — пишет в том же журнале Борис Зайцев, — считающий, что с определенными генами связано относительно немного заболеваний Подавляющее же их большинство, в том числе таких „главных убийц“, как сердечные, возникает при участии многих генов и белков, с одной стороны, и под влиянием окружающей среды — с другой. Из этого следует, что перспектива создания нового поколения лекарств, способных лечить болезни на генетическом уровне, отодвигается, считает ученый. Пока созданы препараты, воздействующие на 483 „биологические цели“ в организме. Необходимо значительно глубже проникнуть в основы жизни — понять, каким образом взаимодействуют гены для выработки почти 300 тысяч белков. Это, по прогнозам, потребует значительно больше времени, чем расшифровка самого генома…

…Наряду с блестящими возможностями, которые открывает новое достижение ученых, генетический прорыв может иметь серьезные правовые, этические и социальные последствия. Генетический тест, если его проводить, покажет все заболевания, к которым предрасположен человек. Не отразится ли это на отношениях больной — врач, если болезней все равно не избежать? А если такие данные попадут к страховым компаниям, не воспользуются ли они ими для „отлучения“ потенциальных больных от финансовой помощи? И получат ли работу люди, не имеющие „чистых“ генов? Тесты на эмбрионах могут привести к принудительным абортам у женщин, чей плод оказался с „плохими“ генами. Нельзя исключать и жестких попыток вообще запретить иметь потомство людям с генетическими аномалиями. Появление же у них детей сразу может поставить младенцев в разряд „генетических изгоев“».

Профессор генетики Дэвид Альтшулер категоричен: «Уже сейчас мы должны начать переговоры с правительствами и законодателями о принятии закона, защищающего граждан от „генной дискриминации“».