Глава XI. МУЧЕНИКИ НАУКИ
«Электричество?» «Электричество!» Электричество в восемнадцатом веке интересовало всех. На площадях и при королевских дворах ученые и фокусники демонстрировали, на что способно необыкновенное новое вещество. Медики пытались лечить им своих пациентов, а когда удалось извлечь электричество из облаков и получить его при ясной погоде, возникла уверенность, «что вся природа стала электрической». Но если природа электрическая, тогда и жизнь человека должна определяться тем, что по жилам и мускулам его течет это таинственное вещество. Пошли разговоры о животном электричестве — «главном регуляторе жизни животных вообще и людей в частности».Итальянские физики разделились на два непримиримых лагеря. Одни считали, что животное электричество присуще всем животным. Другие считали, что его обладатели — только электрические рыбы. В рядах физиологов не было раскола. Физиологи выступали единым фронтом. Они придумали «животные эссенции». Эти эссенции, сходные с электрическими флюидами, текут по нервам и отвечают за перенос ощущений к мозгу и за сокращение мышц.Вот в это время, время необоснованных гипотез, путаных идей, когда в умах царила полная неразбериха, начал свои исследования профессор анатомии Болонского университета Луиджи Гальвани.Гальвани уже несколько лет изучал движения мышц лягушек. И вдруг произошло непредвиденное. В своем знаменитом «Трактате о силах электричества при мышечном движении» он пишет: «Я разрезал и препарировал лягушку... и поместил ее на стол, на котором находилась электрическая машина, при полном разобщении от кондуктора последней и на довольно большом расстоянии от него. Когда один из моих помощников острием скальпеля случайно очень легко коснулся внутренних, бедренных нервов этой лягушки, то немедленно все мышцы конечностей начали так сокращаться, что казались впавшими в сильнейшие тонические судороги. Другой же из них, который помогал нам в опытах по электричеству, заметил, как ему казалось, что это удается тогда, когда из кондуктора машины извлекается искра. Удивленный новым явлением, он тотчас же обратил на него мое внимание, хотя я замышлял совсем другое и был поглощен своими мыслями. Тогда я зажегся страстным желанием исследовать это явление и вынести на свет то, что было в нем скрытного».Гальвани раз за разом воспроизводит ситуацию, замеченную его ассистентом, и всегда получается: едва из машины выскакивает искра, лягушку, к нервам которой в этот момент прикасаются скальпелем, охватывает дрожь.Но подействует ли на лягушку не искусственное а атмосферное электричество? Гальвани протягивает над своим домом проволоку и подвешивает к ней лягушек к лапкам которых он присоединяет вторую длинную проволоку и опускает ее в воду колодца. И «...сколько раз вспыхивала молния, столько же раз все мышцы в тот же момент впадали в сильнейшие и многократные сокращения».Гальвани решает проверить, что произойдет с лягушками при ясном небе. Он подвешивает их на медных крючках к железной решетке, окружавшей висячий садик его дома, и видит, что мышцы лягушек иногда сокращаются. У Гальвани создается впечатление, что происходит это из-за изменений состояния атмосферного электричества. Однако связь с атмосферным электричеством не подтверждается. Стоило прижать медный крюк к железным перилам, как мышцы лягушки начали сокращаться.Гальвани продолжает опыты в помещении. Он кладет препарат на железную пластинку и прижимает к ней медный крючок, продетый через спинной мозг лягушки. И неизменно, как только нервы и мышцы лягушки соединяла металлическая дуга, мышцы ее сокращались Гальвани пишет: «Мне представляется, что при этом явлении от нервов к мышцам как бы протекает флюид и образуется цепь, как в лейденской банке». Он приходит к мысли: «...можно, я полагаю, с достаточным основанием заключить, что животным присуще электричество, которое мы позволили себе обозначить вместе с Бертолонием и другими некоторым общим названием «животного».Позже в работе, написанной в виде письма Ладзаро Спалланцани, Гальвани объяснит, что электричество накапливается в тканях мышц, по нерву оно переходит в металлическую дугу и через нее опять возвращаете в мышцу. Мышцы и нервы образуют как бы две обкладки лейденской банки.Трактат Гальвани читали многие его современники, прочел его и Алессандро Вольта. Вольта относился к той группе физиков, которые не верили в существование животного электричества и считали электрических рыб единственными его обладателями. Однако коллеги по Павийскому университету настояли на том, чтобы Вольта повторил опыты Гальвани. 3 апреля 1792 года Вольта пишет Гальвани: «Итак, вот я, наконец, обращен; с тех пор как я стал сам очевидцем и наблюдал эти чудеса, я, пожалуй, перешел от недоверия к фанатизму»5 мая в публичной лекции в университете Вольта поет дифирамбы Гальвани, говорит о важности его открытия, однако замечает, что лягушка может представлять собой всего-навсего очень чувствительный прибор — электрометр, А проделав опыты с электрометром, Вольта приходит к выводу, прямо противоположному тому, что сделал Гальвани: нервы лягушки это отрицательная обкладка конденсатора, а мышцы положительная.Проводя свои эксперименты, Гальвани обратил внимание на такой факт: если дуга состоит из одинаковых металлов, «то чаще всего сокращения либо отсутствуют, либо весьма незначительны». Но если соприкасаются два разных металла: железо и медь, а еще лучше — железо и серебро, «то сокращения немедленно становятся гораздо энергичнее и гораздо продолжительнее». Вот эта неодинаковость проводников особенно смущает Вольта: «Действительно ли они чисто пассивны или же являются положительно активными агентами, приводящими в движение электрический флюид животных, нарушая его спокойствие и равновесие и заставляя его входить через проводник одного типа и выходить через проводник другого типа»?Вольта не прекращает усиленно работать, и в лекции, состоявшейся 14 мая, он уже полемизирует с Гальвани. Вольта говорит, что сокращение мышц лягушки – это вторичное явление, вызванное возбуждением нерва. А в июне он делает вывод: «металлы не только прекрасные проводники, но и двигатели электричества, они не только предоставляют легчайший путь прохождению электрического флюида... но сами же вызывают такое нарушение равновесия тем, что извлекают этот флюид, и вводят его, подобно тому как это происходит при натирании идиоэлектриков».Это хорошо известный теперь закон контактных напряжений: два разнородных металла вызывают «нарушение равновесия» (создают разность потенциалов) между обоими металлами. Установив его, Вольта располагает металлы в такой ряд, что наибольший эффект дают металлы, которые в этом ряду больше удалены друг от друга.Столь чисто физическая трактовка явления, наблюдавшегося в опытах с лягушками, возмущает Гальвани. Он выражает протест и решает исключить из опытов металлические проводники, а Вольта всеми силами начинает стремиться избавиться от лягушки. Гальвани добивается своего. Он поставил опыт, в котором лишь нервы касались мышц, а тело лягушки все равно вздрагивало. Не остался в долгу и Вольта: он сумел обнаружить контактное электричество физическими методами. Физическое и физиологическое направления исследования разделились. Началась эпоха электротехники. Родилась электрофизиология. Но споры между «гальванианцами», которые утверждали, что животное электричество имеет особую природу, и «вольтианцами», отрицавшими существование животного электричества, продолжались до 1844 года, пока Карло Маттеуччи не доказал, что животное электричество ничем не отличается от обычного.Однако заслугу Гальвани преуменьшить трудно: он первым заметил, что мышцы реагируют на слабый ток, проходящий через тело. Он продемонстрировал и обратное явление: сокращение мышцы сопровождается изменением электрической активности.И организмы животных, и организм человека — сложные электрические системы. Пристроив два электрода близко друг к другу на тыльной стороне руки, в наше время получают электромиограмму, запись электрических потенциалов, связанных с сокращением мышц. А поместив электроды на руки и ноги, получают электрокардиограмму, которая регистрирует электрические потенциалы работающего сердца.Однако как работает сердце? Чем оно занимается? Для современного человека это детские вопросы. А самые первые анатомы хотя и были уверены: сердце — очень важный орган, но не знали точно, что именно оно делает. Прошли столетия, и в начале семнадцатого века никто не сомневался, что кровь течет от сердца и к сердцу по одним и тем же сосудам, что существуют, как и на морском побережье, приливы и отливы. И вдруг в 1628 году появляется труд английского врача Уильяма Гарвея «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных». Его встречают в штыки. Врачи подвергают Гарвея насмешкам, считают его чуть ли не сумасшедшим. Анатомы презрительно говорят. «Всякий теперь лезет со своими открытиями». Все это пришлось пережить Гарвею потому, что в своей книге он доказывал невообразимое: «Кровь кружит в теле» От сердца она течет в различные части тела по артериям, а вены нужны «для возвращения ее в сердце».Но как кровь, идя от сердца по артериям, попадает в вены? Этого Гарвей не знал. Открытие в том же семнадцатом веке сделал итальянец Марчелло Мальпиги. Мальпиги был в лучшем положении, чем Гарвей: наконец изобрели простейший микроскоп. И, рассматривая легкое лягушки, Мальпиги, к удивлению своему, увидел, что кровь из мелких артерий попадает в еще более мелкие сосуды — капилляры. Он увидел, что другими своими концами капилляры соединяются с венами. Гипотеза Гарвея о непрерывной циркуляции крови была подтверждена.Спустя двести с лишним лет, в 1921 году, австриец Отто Леви поместил сердце лягушки в камеру, которая содержала жидкость. Сердце не нужно заставлять работать, оно сокращается само по себе, и оно качало питательный раствор. Леви стал раздражать нерв, который шел к сердцу, слабым электрическим током. Оно билось все медленней и медленней, пока не останавливалось. Тогда Леви перелил жидкость, в которой было сердце, во вторую камеру. И другое сердце лягушки, очутившись в этом растворе, без всякого воздействия на него током начинало работать медленнее и в конце концов замирало.Единственный вывод, который можно было сделать и какой сделал Леви: при раздражении нерва выделяется химическое вещество, которое действует на работу сердца. Этим веществом оказался ацетилхолин. Мир узнал, что нервы «отдают приказы» мышцам на химическом языке. А через год Леви в аналогичной серии экспериментов, но раздражая током другой нерв, подходящий к сердцу лягушки, обнаружил еще одного посредника между нервами и мышцами — адреналин: под его влиянием сердце билось чаще.Химический язык универсален. На нем «разговаривают» друг с другом и нервные клетки. Сейчас известно двадцать веществ-посредников, медиаторов. Их открытие приравнивают к таким великим открытиям двадцатого века, как расщепление атомного ядра и расшифровка генетического кода. Благодаря этому открытию заново родилась наука о мозге. В 1924 году казанский электрофизиолог Александр Филиппович Самойлов писал: «Везде, где нет слияния между пограничными клетками и где процесс возбуждения должен перейти с одной клетки на другую... мы поймем особенности передачи возбуждения, и потерю во времени, и односторонность передачи, и суммирование и др., если примем, что из двух соприкасающихся клеток одна выработала в себе способность выделять раздражающее вещество, а другая — способность реагировать на это вещество». Начались поиски медиаторов мозга.Мозг — предмет, трудный для изучения, а недавно, по историческим меркам, не все мысли, возникшие при его исследовании, можно было и высказывать. 4 апреля 1866 года в Петербургский цензурный комитет была представлена книга Ивана Михайловича Сеченова «Рефлексы головного мозга». Через два дня выходит постановление о наложении ареста на книгу, а 9 июня возбуждается судебное дело против автора. Министр внутренних дел утверждает постановление. Вот некоторые мотивы обвинения, которые Петербургский цензурный комитет сообщил прокурору окружного суда: «Сочинение Сеченова объясняет психическую деятельность головного мозга. Она сводится к одному мышечному движению, имеющему своим начальным источником всегда внешнее материальное действие. Таким образом, все акты психической жизни человека объясняются чисто механическим образом... Эта материалистическая теория... разрушая моральные основы общества о земной жизни, тем самым уничтожает религиозный догмат жизни будущей...»В цензурном комитете работали умные люди, они поняли все правильно: Сеченов отважился проникнуть в святая святых — в душу человека.Греки изображали Психею, олицетворяющую душу человека, в образе бабочки или девушки. Душа человека — одна из загадок жизни, стоявших с древнейших времен. Лучшие умы человечества бились над ней. Греческий философ Гераклит считал, что «мир был, есть и будет вечно живущее пламя, вечно живой огонь, который самопроизвольно возжигается и угасает». Он считал, что из огня возникает все. А душа человека, по мнению Гераклита, «получает свое питание от мирового огня, она первичный огонь в его чистой форме». Другой грек, Демокрит, думал, что душа соткана из «тончайших и нежнейших» частиц, из мельчайших, идеальных по форме и очень подвижных атомов, «подобных атомам огня».Сократ и Платон признавали во Вселенной два начала: верховный мировой разум и вещественный мир. Два начала было и в человеке: душа и тело. Душа имеет божественное происхождение, и она обладает чисто мыслительной силой.Без представления о душе, без веры в душу не обходятся современные религии. И каждая так или иначе противопоставляет душу и тело. Живя на этом свете, христиане верили и верят в загробную жизнь, в вечную жизнь на том свете, они верили, что бог наделил человека бессмертной душой.Книга Сеченова опровергала эти представления Купчиха из Сибири и та сказала: «Наш ученый профессор Сеченов говорит, что души нет, а есть рефлексы» Хотя Сеченов впрямую так не писал, купчиха была права. Сеченов, приоткрыв завесу над темной до тех пор областью психических явлений, показал, что психика зарождается и умирает с движением. Он писал: «Все разнообразие внешних проявлений мозговой деятельности сводится окончательно к одному лишь явлению — мышечному движению. Смеется ли ребенок при виде игрушки, улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к родине, дрожит ли девушка при первой мысли о любви, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге — везде окончательным фактом является движение».Когда друзья спросили Сеченова, какого адвоката он хочет взять для своей защиты на суде, он ответил «Зачем мне адвокат? Я возьму с собой в суд лягушку и проделаю перед судьями все мои опыты: пускай тогда прокурор опровергает меня».Латинское слово «рефлексус» означает «отраженный». Прежде чем объяснить сложнейшие формы деятельности мозга человека, Сеченов провел немало опытов с лягушками. «Чистые рефлексы, или отраженные движения», движения, которые возникают в ответ на раздражение извне, он исследовал на лягушках без головного мозга: «Дотроньтесь до кожи, лягушка шевельнется и опять покойна. Щипните посильнее, и она, пожалуй, сделает прыжок, как бы стараясь убежать от боли. Механизм этих явлений прост: от кожи к спинному мозгу тянутся чувствующие нервные нити, а из спинного мозга выходят к мышцам нервы движения; в самом же спинном мозгу обоего рода нервы связаны между собой при посредстве так называемых нервных клеток»Сеченов находит, что спинной мозг без головного всегда «производит движения, если раздражается чувствующий нерв». Однако и головной мозг может действовать иногда «как машина», без всякого участия сознания: человек вздрагивает от неожиданного звука или прикосновения, невольные движения есть и у лягушек.Экспериментируя на лягушках, Сеченов открывает центральное явление в работе мозга — торможение. Открыл Сеченов его так. Он погружал задние лапки лягушки в сосуд с раствором серной кислоты и следил по часам, когда она вытащит их оттуда. И выяснилось: если раздражать зрительные бугры мозга лягушки, то время реакции заметно увеличится.Обнаружив, что мозг в состоянии отсрочить появление рефлекса, Сеченов решает проверить свой вывод на самом себе. Он знал, что рефлекс отдергивания руки можно задержать, если стиснуть зубы, сильно напрячь мышцы груди и живота и задержать дыхание. Именно этим способом он и воспользовался, когда опустил руку в концентрированный раствор серной кислоты. Собрав всю волю, Сеченов держит руку в растворе и чувствует, что ощущение жжения исчезает.Однако головной мозг способен не только затормозить движения, он способен и усилить их. Побудет несколько часов в теплой комнате лягушка, тогда-то и надо опустить ее задние лапки в воду со льдом. В этот момент лягушка «как бы пугается» и очень быстро вытаскивает лапки обратно. Но еще сильнее двинет она лапками, если в ледяной воде окажется часть ее туловища. Лягушка с удаленным головным мозгом безразлична к холодной воде.Оттолкнувшись от экспериментов на лягушках, Сеченов выдвигает новую для своего времени идею: психическая жизнь невозможна без информации, поставляемой органами чувств. Нервные пути рефлекса образуют так называемую рефлекторную дугу, которая состоит из чувствительной ветви, передающей в мозг все, что воспринимают органы чувств, и двигательной ветви, отходящей от мозга и идущей к «рабочим органам», к мышцам Сеченов делает исключительно важный вывод: «Все проявления сознательной и бессознательной жизни по способу происхождения суть рефлексы». Принцип рефлекса он распространяет на механизмы таких сложных процессов, как мышление.В Париже перед зданием Пастеровского института стоит памятник лягушке. Второй можно увидеть в Токио. Памятники воздвигнуты медиками, которые проводят на лягушках тысячи экспериментов. Однако эти памятники — дань уважения всего человечества. С тех пор как существует человек, в нем живет желание познать окружающий мир и самого себя. И амфибии ему в этом очень помогли. Заслуги лягушек в развитии культуры и науки огромны. Физиология почек. Физиология сердца. Огромная часть наших знаний о деятельности этих органов получена в исследованиях на лягушках, неприхотливых, терпеливых, живучих существах. Даже в развитие эмбриологии внесли они свой вклад.Откуда берутся дети? Сейчас этим вопросом мучают взрослых малыши, а было время, когда этот вопрос мучил самих взрослых. Мучил их и другой вопрос: «Откуда берутся животные?»В средневековье многие думали, что кусочки ветвей и листьев, упав в воду, превращаются в разных животных. А если растереть высушенную змею в порошок и посеять его — вырастет тьма молодых змеек. Гениальный алхимик Парацельс, родившийся за семь лет до конца пятнадцатого века, дает в своей книге «О природе вещей» рецепт, по которому можно «изготовить человека»: «Возьми известную человеческую жидкость и оставь ее гнить сперва в запечатанной тыкве, потом в лошадином желудке сорок дней, пока начнет жить, двигаться и копошиться, что легко заметить. То, что получилось, еще нисколько не похоже на человека, но прозрачно и без тела. Если же потом ежедневно втайне, осторожно и благоразумно питать его человеческой кровью и сохранять в продолжение сорока седьмиц в постоянной равномерной теплоте лошадиного желудка, то произойдет настоящий живой ребенок, имеющий все члены, как дитя, родившееся от женщины, но только весьма маленького роста».В восемнадцатом веке знали, что мыши, птицы, ящерицы, лягушки появляются на свет от себе подобных. Но почему они появляются на свет? Как происходит оплодотворение? Вокруг этого не утихали споры.Ладзаро Спалланцани решил сначала ответить на вопрос: «Где совершается оплодотворение у лягушек и жаб?» Будьте снисходительны: в то время вопрос был достаточно серьезным. Знаменитый Карл Линней был убежден, «что у рыб оплодотворение происходит следующим образом: самец выбрасывает в воду молоки а самка их проглатывает, и внутри ее тела икринки оплодотворяются...». А вот мнение немецкого ученого Менциуса: «Когда самец лягушки охватывает крепким объятием самку во время спариванья, семенная жидкость выходит из бугорка его пальцев, проникает оттуда в грудь самки и тысячью неизвестных путей достигает яичника, где и оплодотворяет икринки».Спалланцани тщательно проводит опыты, ведет наблюдения и доказывает, что у лягушек и жаб оплодотворение происходит вне организма самки.Разобравшись в этом, Спалланцани хочет понять, в чем сущность оплодотворения. Какова роль «мужского семени»? Что является оплодотворяющим началом — «живчики» или жидкость, в которой они плавают? И тут перво-наперво он должен был убедить всех, что развитие яйца начинается после его встречи со спермой. Спалланцани блестяще доказывает это. Он производит искусственное осеменение яиц лягушки, жабы и искусственное осеменение собаки.Во времена Спалланцани существовало убеждение, что на яйцо действует «аура» — особые пары, выделяемые спермой и стимулирующие развитие зародыша. Спалланцани помещает икринки лягушки очень близко от достаточно большой порции семенной жидкости. Через несколько часов часть спермы испаряется. Однако ни из одной икринки головастики не выводятся.Спалланцани знал: «Маленькие сперматические червячки вовсе не нарождаются в семени несколько минут спустя после выхода его из тела животного... их находят в семени, содержавшемся внутри самих органов размножения». Но все же, что главное — «червячки» или жидкость? Спалланцани отвечает: жидкость. С этим убеждением он и умер, хотя опыты его противоречили такому выводу. Спалланцани пропускал разведенную сперму лягушки через бумажный или матерчатый фильтр и оплодотворял ею икру. И икра или совсем не развивалась, или развивалась частично: все зависело от плотности фильтра. Но зато когда сперма, оставшаяся на фильтре, попадала на икру, в ней появлялись зародыши.Признав главной «жидкость», Спалланцани допустил ошибку. Однако у метода искусственного осеменения, примененного им в 1780 году, как и предсказывал он, оказалось большое будущее. В двадцатые и тридцатые годы в нашей стране этот метод уже широко использовали в коневодстве и овцеводстве. В послевоенные годы он вошел в практику в зарубежных странах. Сейчас у нас искусственно осеменяют весь крупный рогатый скот в совхозах и в животноводческих комплексах. А в 1983 году Всесоюзный научно-исследовательский институт разведения и генетики сельскохозяйственных животных сообщил: родился теленок из яйцеклетки, выращенной и оплодотворенной в пробирке.В мире живет около ста тысяч людей, которые появились на свет в результате искусственного осеменения. А 25 июля 1978 года в 23 часа 47 минут в городе Олдхем, на северо-западе Англии, родилась девочка, у матери которой за семь месяцев до этого события извлекли яйцеклетку. Ее оплодотворили, вырастили эмбрион и вернули туда, где ему положено развиваться. В Англии, Австралии, Франции и США живут сотни «детей из пробирки».Спалланцани был разносторонним ученым. Не меньше, чем другие проблемы, его интересовала регенерация, способность животных, лишившихся какого-либо органа, восстанавливать его.Самые ранние сведения о регенерации донес до нас миф о Прометее. Прометей похитил у богов огонь и передал его людям. Он познакомил людей с металлами, научил, как их добывать, смирил дикого быка и надел на него ярмо. В общем, Прометей сделал для людей много хорошего, за что и покарал его Зевс, приковав к скале в горах Кавказа. И вот «лежит он, распростертый, на высокой скале, пригвожденный к ней, опутанный оковами. Жгут его палящие лучи солнца, проносятся над ним бури, его изможденное тело хлещут дожди и град, зимой же хлопьями падает снег на Прометея, и леденящий холод сковывает его члены. И этих мук мало! Каждый день громадный орел прилетает, шумя могучими крыльями, на скалу... Орел рвет своим клювом печень титана... За ночь заживают раны, и вновь вырастает печень, чтобы днем дать новую пищу орлу».Сообщения научного характера можно найти у Аристотеля и у Плиния Старшего. Но экспериментальные исследования регенерации начались лишь в восемнадцатом веке. А самые первые опыты на животных, имеющих позвоночник, провел Ладзаро Спалланцани.Спалланцани отрезал у саламандры хвост. Прошло время, хвост снова вырос. Спалланцани отрезал у саламандры лапы — выросли новые. По нескольку раз саламандра лишалась то хвоста, то лап, и опять они появлялись. Отращивали заново хвосты с лапами и тритоны а их головастики отращивали заново жабрыВсе, что происходило в оперированном органе, Спалланцани наблюдал, используя микроскоп. Он следил как идет восстановление мускулов, нервов, кожи. Спалланцани обнаружил, что процесс этот распадается на определенные фазы, и дал точное описание их. Но влияет ли на скорость регенерации температура, пища, возраст животных? Задавшись этим вопросом, Спалланцани начинает проводить исследования еще и на лягушках и жабах. Он устанавливает: время, необходимое для того, чтобы отросли лапы у саламандры, зависит от ее возраста и окружающей температуры. Второе его открытие: лягушки и жабы, лишившись лап, остаются инвалидами.Полученные результаты были во многом загадочны для Спалланцани. Особенно его поразил тот факт, что у головастиков лапы вырастают, а у взрослых лягушек и жаб — нет. Спалланцани размышляет: «Но если животные способны восстанавливать конечности в молодом возрасте, почему же они не делают этого в своем дальнейшем развитии?.. Можно ли отнести столь удивительную способность к восстановлению лишь за счет действия водной среды, в которой обитают молодые животные? Но ведь этому противоречат наблюдения над саламандрами, которые восстанавливают части своего тела и при жизни на суше» И, продолжая размышлять, Спалланцани заканчивает свои рассуждения оптимистично: «Если вышеупомянутые животные, как водные, так и земноводные, восстанавливают свои конечности, когда их содержат на суше, почему не представить, что другие животные, обитающие на суше постоянно, и лучше известные нам, не наделены той же силой? Быть может, они приобретают способность к восстановлению с помощью каких-либо полезных усовершенствований? И следует ли считать химерой надежду на то, что мы сами сможем когда-нибудь воспользоваться подобной силой природы?»Вырастить новую ногу, руку или хотя бы палец эта мысль давно не дает покоя исследователям.Основные правила регенерации были известны со времен Чарлза Дарвина. Вот они: чем старше животное, тем хуже у него восстанавливаются органы, чем сложнее устроен организм животного, тем меньше у него способность к регенерации.Отделится от гидры, планарии — плоского ресничного червя — или дождевого червя, кусочек тела — вырастет целая гидра, вырастут целые черви. У тритона, саламандры, аксолотля появляются только новые органы. А птицы, млекопитающие и человек не могут рассчитывать и на это.В 1932 году Лев Владимирович Полежаев, тогда еще студент, приступил к первым своим опытам. Его подопытными стали головастики лягушек. Лягушки, жабы и жерлянки стоят посередине между хвостатыми амфибиями и млекопитающими, а Полежаев задавал себе те же вопросы, что и Спалланцани: почему у лягушек не вырастают заново лапы? Нельзя ли как-то заставить их расти?Головастики вот-вот должны были стать травяными лягушками. Они уже не в состоянии восстанавливать какие-либо свои органы. И в этот момент Полежаев ампутирует им задние лапки. А дальше он поступает так: левую лапку не трогает, а культю правой колет и колет иглой. Лапка сильно краснеет, воспаляется. И вдруг начинает расти.Шел день за днем, и у лягушки появилась новая правая лапка, а в левой лапке, которая была предоставлена самой себе, не произошло никаких изменений, образовался рубец и все. Оказалось, что в остатке правой лапки ткани сильно разрушились, перестали быть на себя похожими, произошел как бы возврат их к более ранней стадии развития. Клетки получили свободу и стали активно размножаться. Образовался зачаток, из которого и развилась лапка.Полежаев проводит новые исследования, они подтверждают результаты первых опытов. И вот уже не головастики, а взрослые лягушки лишаются передних лапок. Опять ткани лапок разрушают иглами или растворами химических веществ, которые, как выяснилось, действуют не менее эффективно. А в итоге обе лапки у лягушек вырастают.Новая серия опытов. Теперь на млекопитающих Лапки новорожденных крысят обрабатывают по прежней методике. И то, что казалось фантастическим, становится реальным. У крысят появляются лапки, а самое интересное — регенерация происходит у них очень сходно с регенерацией у бесхвостых амфибий.Восстановить руку или ногу у человека проблема не считается сейчас абсолютно неразрешимой. Однако это еще далекая перспектива, а другую проблему удалось полностью решить.Сломает человек ногу, руку или палец — приятного мало, но дело поправимое. Кости срастутся. А если попадет человек в автомобильную катастрофу, и придется удалить кусок кости черепа — кусок этот никогда не восстановится Мозг окажется незащищенным. Как же принудить кости черепа — очень твердые кости — регенерировать? Ответ на этот вопрос искали в лаборатории Л. В. Полежаева несколько лет. Когда же поиск закончился, было разработано четыре метода восстановления костей черепа. А самый простой и самый эффективный подсказали аксолотли.Еще раньше Л. В Полежаев задумал выяснить: зависит ли регенерация от структуры тканей остатка органа? У аксолотля удалили заднюю лапку, но не полностью, оставили «манжетку» из кожи и нерв. А то, что удалили, размельчили ножницами и растерли в ступке. «Фарш», в котором сохранились только клетки, поместили в «манжетку», «провели» нерв и зашили. Через две недели рукав, начиненный «фаршем», прижился, и тогда кончик его обрезали. Вскоре у аксолотля выросла вполне обычная лапа.Если лапа способна регенерировать, когда полностью уничтожена нормальная структура ее тканей, может, и с костями черепа случится то же? Восемь и даже двенадцать квадратных сантиметров — такие куски черепа удалили у собак и размельчили. Получились опилки. Эти опилки, смоченные кровью, положили на твердую мозговую оболочку, зашили рану и стали наблюдать за происходящим. Через неделю от опилок не осталось следа, они растворились. Но из них выделились вещества, которые начали действовать на клетки незрелой соединительной ткани, масса которых появилась в то же самое время. Мало-помалу образовалась молодая кость, похожая на губку. Она развивалась, уплотнялась, становилась все компактней. Наконец, в ней возник костный мозг, она слилась с краями старой кости, и не отличить ее уже от старой.И вот испытания в клиниках. Первыми применили уникальный метод нейрохирурги Харькова и Ижевска. Регенерация костей черепа у людей, попавших в клиники этих городов, прошла успешно.За семь лет до первых опытов Полежаева, в 1925 году, на заседании Биологического общества в Париже выступил с сенсационной информацией Р. Маттей. Он перерезал зрительный нерв у тритонов, а зрение у них восстанавливалось. Новые нервные волокна, которые отрастали от культи, прокладывали путь к зрительным центрам в головном мозге. То, что зрительный нерв и, как позже сообщил Маттей, даже сетчатка могут регенерировать у взрослого животного, удивило всех. Но совсем уже на грани невероятного был факт, что восстанавливалась сложная сеть нервных связей между глазом и множеством определенных точек в мозге. Как у животного, у которого все зрительные волокна перерезаны вдали от их окончаний, могла воссоздаться упорядоченная система проводящих путей? Было предложено два объяснения. Первое. При регенерации перерезанного нерва образуется очень много новых волокон, они ветвятся и расходятся по всему мозгу, и животное учится использовать те связи, которые случайно оказываются правильными. Вторая точка зрения. У каждого волокна особые свойства, и как-то это каждое волокно добирается до места своего назначения в мозге, образует там связь.Американский ученый Роджер Сперри задумал проверить первую точку зрения: действительно ли тритон учится видеть? Сперри перевернул глаз тритона на сто восемьдесят градусов. Будет тритон видеть все «вверх ногами»? А если будет, то исправится ли такое видение от приобретенного опыта и тренировок?И вот тритону показывают корм вверху: держат над его головой. Тритон роет гальку и песок на дне аквариума. Ему подносят корм спереди, он поворачивается и начинает искать еду в противоположной стороне. А стоило приманке очутиться сзади тритона, он бросался вперед.Тритоны вели себя ненормально не только когда дело касалось еды. Они меняли свою окраску не под цвет дна аквариума, а под цвет воды. Они постоянно двигались по кругу. Два года жили тритоны со своими необычными глазами, однако никто из них не смог научиться видеть все там, где надо.В следующем эксперименте Сперри и поворачивал глаза тритонов на сто восемьдесят градусов, и перерезал зрительные нервы. И опять животные воспринимали все перевернутым «вверх ногами» и задом наперед Опять они не делали никаких поправок.И еще серия экспериментов. Теперь у тритона перерезаны зрительные нервы, и соединены они не с противоположной стороной мозга, как положено, а с той же стороной. Тритоны, заметив добычу правым глазом, реагируют на нее так, словно видят ее левым глазом, и наоборот. Научиться учитывать дефекты своего зрения они снова не сумели.Лягушки, у которых были перевернуты глазные яблоки, а потом перерезаны зрительные нервы, вели себя, как и тритоны. Лягушек, как и тритонов, не удалось переучить, хотя за каждое неправильное движение их наказывали.Вряд ли что-нибудь, касающееся поведения живых существ, вызывало у всех больший интерес, чем спор о роли наследственности и опыта, приобретаемого с помощью учебы. Спор этот велся десятилетия. Велся он долго и потому, что проблема, столь интересующая многих, трудна для точного исследования. Почти во всех формах поведения есть и врожденные, и приобретенные элементы. И роль их разграничить сложно.Когда Роджер Сперри начал свои эксперименты, существовало мнение: животные рождаются с глазами, но умение видеть должно созреть. «Так где же кончается врожденная способность видеть и начинается обучение? Или, иначе говоря, с каким физиологическим аппаратом и с какими инстинктивными способностями мы рождаемся?» — вот что хотел понять Роджер Сперри, проводя эксперименты. Исследования такого рода были первыми. А итог их оказался однозначным. Видеть животные не учатся, опыт тут ни при чем. Все дело было в другом: в том, что между нервными клетками существуют генетически запрограммированные связи. Как бы ни поворачивали глаза тритонов и лягушек, поправившись после операции, амфибии все видели. Но зрение их восстанавливалось автоматически. Перерезанные волокна, образующие зрительный нерв и идущие от разных точек сетчатки, начинали расти, добирались до мозга. Каждое волокно «знало», что должно установить связь обязательно со своими клетками мозга, и находило их. Этот участок мозга и соответствовал исходному пункту волокна в сетчатке. Добравшись до места назначения, все нервные волокна снова выполняли положенную им работу, словно ничего не произошло.Другое открытие, открытие выдающееся, Роджер Сперри сделал, исследуя функции больших полушарий головного мозга человека.В 1981 году Роджеру Сперри была присуждена Нобелевская премия.Еще двое ученых, получивших Нобелевскую премию вместе со Сперри — Дэвид Хьюбел и Торстен Визел, раскрыли принципы переработки информации в мозге. Их подопытными были кошки. Но постановка эксперимента была сходной с той, что использовали массачусетские ученые: перед глазом кошки, как и перед глазом лягушки, устанавливали экран. Приступая к исследованиям зрительной системы млекопитающих, Хьюбел и Визел опирались на уже установленные факты, на работу все тех же массачусетских ученых: «Что сообщает глаз лягушки мозгу лягушки».Человек, стараясь понять, как работает мозг, преследует разные цели. И среди них есть одна особая — корыстная.Слово «робот» придумал в 1920 году Карел Чапек. В его драме «R. U. R.» существа, сделанные на фабрике, «весьма приятного человеческого облика», «обладают невероятно сильным интеллектом». Роботы, «мужчины» и «женщины», служат бухгалтерами, секретаршами, продавщицами. Они прекрасно справляются с обязанностями каменщиков, подметают улицы, выращивают пшеницу. Они работают на фабриках.У современных промышленных роботов облик совсем не человеческий, а поведение их зависит от заданных им программ. Но чтобы роботы вели себя как надо и в меняющихся условиях, следует повышать их интеллектуальный уровень, снабжать их аналогами органов чувств. Тогда, непрерывно получая информацию извне, они будут перерабатывать ее, принимать оптимальные решения и действовать в соответствии с ними.Один из вариантов усовершенствования роботов предложил немецкий ученый Йорг-Петер Эверт. Изучив охотничье поведение серой жабы, он обнаружил, что в ее зрительной системе есть высокоспециализированные «мозговые модули», которые отвечают и за распознавание цели — добычи, и за определение места, где она находится, и за многое другое. Эверт создал модель зрительной системы жабы, которая способна управлять ее охотничьим поведением. Принципы построения этой модели можно использовать при разработке промышленных роботов, блоков, имеющих название «глаз — рука» и входящих в комплект аппаратуры, из которой состоят механические люди.Задолго до Эверта другой ученый — Лебнер, работавший по контракту с отделением бионики и вычислительной техники Управления ВВС по авиационным системам США, начал проводить исследования по моделированию сетчатки, или иначе ретины, глаза лягушки которая в любую погоду великолепно обнаруживает насекомых Появлялись дополнительные данные — Лебнер использовал их Наконец в январе 1963 года работа была завершена. Электронная модель сетчатки — ретинатрон оказалась намного больше лягушачьей восемьдесят девять на восемьдесят девять сантиметров, а состояла она из трех слоев. В первом из них было тысяча триста ячеек — «фоторецепторов». Эти ячейки соединялись с ячейками второго слоя. И некоторые «нервные клетки» его, как и настоящие, лягушачьи, могли запоминать, что объект вошел в поле зрения и тогда, когда движение его прекратилось. В третьем слое располагалось шестьсот пятьдесят «ганглиозных клеток» — детекторов всех типов.Уставившись на экран аэродромного радиолокатора, ретинатрон различает контур изображения с учетом контрастности Он отсеивает информацию о неподвижных предметах, наблюдает только за объектами, которые движутся, и быстро принимает решение.Сейчас сконструировано уже несколько типов электронных моделей лягушачьего глаза Они работают вместе с аэродромными радиолокаторами и делают полеты самолетов в зоне аэропортов более безопасными.Ретинатрон — первый шаг к созданию нового класса обзорных и разведывательных радиолокационных устройств. На основе искусственного глаза лягушки бионики собираются сконструировать автоматическую систему. Эта система будет давать разрешение на посадку самолетов, следить, чтобы воздушные лайнеры не столкнулись на перегруженных полосах. Эту систему можно заставить обнаруживать самолет, отклонившийся от своего курса, ее можно заставить подавать команды на автопилот для коррекции курса.А вот передо мной другая информация: «Лягушка-монтажница».В последнее время при монтаже огромных многотонных конструкций все чаще и чаще стали использовать вертолеты. Пилоты должны быть ювелирно точными, и это стоит им больших усилий. Однако работу их можно во много раз облегчить. Надо лишь установить на вертолетах прибор: электронную модель лягушачьего глаза.Зрение амфибий не единственное, что привлекло к себе внимание человека. Лягушки, превосходно чувствующие себя в воде, положили начало способу плавания, который в спортивном мире известен как стиль брасс.Каждый день по телевидению нам сообщают, каких успехов добились пловцы и другие спортсмены. Нам упорно внушают: надо плавать, бегать, делать зарядку. И те, кто не хотят поддаваться внушению, сидят в поликлиниках, толпятся в аптеках, снизу доверху уставленных лекарствами.В старое доброе время люди не знали, что такое гиподинамия, и не страдали от нее. Однако тоже болели. Древние лекари не располагали столь богатым ассортиментом снадобий, как современные. Они обходились тем, что бог послал. Среди этих посланных были и амфибии.В Китае и Японии в народной медицине издавна использовали сибирскую лягушку. Особенно ценили китайцы «жир лягушек» — разбухшие яйцеводы. А японцы готовили из лягушек препараты для избавления от опухолей.Жабий яд применялся в восточной медицине при кровотечениях, язвах. Он нужен был как мочегонное средство при водянке. Делали из него и лекарства для лечения болезней сердца. Приготовленный определенным образом яд китайской жабы — «Чан су» — до сих пор применяется в Китае и Японии.О лечебных свойствах жабьего яда знали и в других странах. Аргентинцев он спасал от зубной боли. А в конце девятнадцатого века европейские врачи, делая операции на глазах, заменяли им всем известное обезболивающее средство — кокаин.Амфибии — пока что «биохимическая загадка». Как возникают ядовитые соединения, нередко сильно токсичные для других животных, но совершенно безвредные для самих амфибий? Почему яды, близкие по химической природе и механизмам действия, изготавливают животные, которые принадлежат к разным классам и даже к разным типам? Обнаружены поразительные параллели.Иглобрюхи — рыбы, на теле которых шипики — умеют превращаться в шар, наполненный воздухом или водой. О том, что эти рыбы ядовиты, было известно около двух с половиной тысяч лет до новой эры. Знаменитый мореплаватель Джеймс Кук в 1774 году, во время своего второго кругосветного путешествия, вместе с товарищами отравился иглобрюхом и описал, что с ними происходило. В Японии, где этих рыб считают деликатесом, случаев отравлений, особенно иглобрюхом фугу, больше всего. У фугу самые ядовитые органы — яичники и печень, а когда приходит пора откладывать икру — токсичность рыбы становится выше.В 1909 году японский ученый Тахара, выделив яд из фугу, назвал его «тетродотоксином» («тетраодон» — иглобрюхи). Но лишь через сорок лет он был получен в кристаллическом виде, а его химическую структуру установили только в шестидесятые годы.В 1932 году американский ученый В. Твитти, которого волновали совсем иные проблемы, пересадил яйца калифорнийского тритона тариха тороза тигровой амбистоме. И вдруг ее разбил паралич. Спустя три десятилетия из яиц тритона выделили кристаллический яд: тарихотоксин. Однако вскоре, после того как был изучен тетродотоксин, выяснилось, что он и тарихотоксин, в сущности, одно и то же. А в семидесятые годы стал известен новый обладатель тетродотоксина — ателоп, центрально-американская амфибия. В довершение всего яд этот был выделен из слюнных желез осьминога и недавно — из пищеварительных желез бабилонии, моллюска, живущего на побережье Японии.Почему тритоны и ателопы используют для своей защиты одинаковое химическое оружие? Почему у них есть «родственники» среди рыб и моллюсков? Все это еще предстоит узнать. Но то, что амфибии имеют яды, свойства которых удивительны, то, что амфибии могут производить разнообразнейшие химические соединения, уже научно доказано.Филломедуза Сауваги, жительница полупустынь Южной Америки, особые железы которой вырабатывают воск, делая кожу водонепроницаемой, теперь вызывает интерес к себе не только этим. Из ее кожи выделено необыкновенное вещество. Оно действует в одиннадцать раз сильнее, чем прославленное обезболивающее лекарство морфин.Прудовые и остальные настоящие лягушки, другие разные лягушки готовят для собственных нужд тахикинины, брадикинин и его аналоги. Эти вещества с очень высокой, можно сказать с ухищренной, физиологической активностью расширяют сосуды, снижают артериальное давление.Церулеин, впервые обнаруженный в коже австралийской белой квакши хиля цоерулеа, той, что отражает инфракрасный свет, действует сходно. Церулеин и его аналоги к сему дню найдены у многих квакш, найдены они у некоторых свистунов. Спектр действия церулеина широк. Он еще и стимулирует гладкую мускулатуру, и усиливает образование и выделение клетками желудка и поджелудочной железы секретов.Жерлянок («бомбина»), краснобрюхую и желтобрюхую, поначалу считали единственными владелицами бомбезина, который очень влияет на выделение желчи и, как и церулеин, увеличивает выделение желудочного сока. Но вот выясняется: бомбезин есть в мозге млекопитающих, даже человека, а основная его функция — регулировать работу желудка.Бомбезин — фантастическое вещество. Если его ввести в мозг крыс, живущих в холоде, они не смогут поддерживать температуру своего тела постоянной. Крысы охлаждаются, словно они лягушки. По способности понижать температуру тела теплокровных бомбезин в десятки раз превосходит другие вещества.Яд жаб — не меньшее чудо природы. Он сохраняет свои свойства необычайно долго. Яд зеленой жабы, пролежавший двадцать пять лет, все равно что свежий.В состав жабьего яда входит много химических соединений, и одно из них — буфотенин («буфо» — жабы). Буфотенин есть и в семенах южно-американского растения. Воины индейских племен делали из этих семян нюхательный порошок, приготавливали напиток. То или другое они использовали перед боем для создания соответствующего настроя, или по-научному — как психостимулятор. При передозировке буфотенина, которая начинается с двух миллиграммов на килограмм веса, возникают расстройства психики, галлюцинации. Длиться они могут три часа.В 1904 году русский фармаколог академик Н. П. Кравков, изучив яд двух видов жаб, высказал суждение, что он действует на сердце аналогично препаратам растения наперстянки. В яде жаб есть вещества, схожие по своему строению с веществами, содержащимися в наперстянке. Однако, как сейчас стало известно по влиянию на деятельность сердца он ближе к строфантину К, который получают из семян тропической лианы. При введении животным жабьего яда пульс замедляется, а артериальное давление повышается: усиливаются сердечные сокращения. Яд способен стимулировать работу крайне утомленного сердца.Среди химических соединений, обнаруженных в яде жаб, оказался и адреналин. Он может повышать давление, но все же главное действующее начало яда — буфодиенолиды, и они более активны, чем другие вещества, влияющие на деятельность сердца.Недавно в нашей стране разработан новый препарат: буфодиенолидин. Изготовлен он из секрета кожных желез зеленой жабы и действует, что очень важно, прямо на миокард, на сердечную мышцу. Препарат опробован пока на кошках. Нужную дозу лекарства вводили в вену или сразу, или ставили капельницу. Однако независимо от способа введения буфодиенолидин улучшал работу сердца.Яд жаб великолепно влияет не только на деятельность сердца. Если ввести его животным даже после полной остановки дыхания, легкие у них заработают.В последние годы исследования лечебных свойств жабьего яда усилились. И как выяснилось, у подопытных животных он повышает иммунинет к инфекционным заболеваниям. Его успешно применяли при шоке от ожогов и при других экспериментальных шоках. Он хорошо заживляет раны. У морских свинок, получавших сильно разведенный яд, на девятнадцатый день лечения раны исчезали практически полностью.Очень интересно еще одно свойство жабьего яда: он может защищать от радиации, поскольку стимулирует систему кроветворения. А в острый период лучевой болезни яд предотвращает повреждение стенок кровеносных сосудов.Жабий яд, его препараты были использованы в экспериментальной терапии злокачественных опухолей. У пятой части животных, которых лечили ядом, они рассасывались, у других переставали расти такие опухоли, как саркомы. И у всех животных увеличивалась продолжительность жизни.Однако и этим не ограничиваются достоинства жабьего яда. В маленьких дозах он убивает за сорок пять, а то и за пятнадцать минут многих паразитических червей, обитающих в кишечнике животных. Поэтому препарат из яда жаб может найти применение как средство от глистов.
