Песнь клетки. Медицинские исследования и новый человек

Именно опровержение теорий витализма и преформизма – и их замена клеточной теорией – в конечном итоге способствовало формированию новой науки и началу эпохи клеток.

В середине 1830-х годов, пока Франсуа-Венсан Распай пропадал в тюрьме, а Рудольф Вирхов все еще был бедствующим студентом-медиком, молодому немецкому юристу Маттиасу Шлейдену наскучила его профессия. Он попытался пустить себе пулю в лоб, но промахнулся. Смирившись с неудачей в попытке покончить с собой, Шлейден решил оставить юриспруденцию и отдаться своей настоящей страсти – ботанике.

Он принялся исследовать ткани растений под микроскопом. В то время инструменты были уже гораздо более сложными, чем у Гука или Левенгука, с более качественными линзами и колесиками для тонкой настройки, позволявшими добиваться очень высокой резкости изображения. Шлейдена интересовала ботаника и, понятное дело, природа растительных тканей. Разглядывая стебли, листья, корни и лепестки, он обнаружил такие же элементарные структуры, которые открыл Гук. Ткани, как он писал, состоят из скоплений крохотных многогранных элементов, “агрегатов полностью индивидуальных, независимых, отдельных существ, самих клеток”13.

Шлейден обсудил свои наблюдения с зоологом Теодором Шванном, в лице которого обрел верного единомышленника и соратника на всю жизнь. Шванн обнаружил, что ткани животных тоже имеют организованную структуру, видимую только под микроскопом: они состоят из клеток, как из строительных кирпичиков.

“Значительная доля животных тканей происходит или состоит из клеток14, – писал Шванн в 1838 году. – Невероятное разнообразие форм [органов и тканей] достигается за счет разных способов соединения простых элементарных структур, которые, хотя и имеют различные модификации, по сути, одни и те же, а именно – клетки”15. Сложные ткани растений и животных построены из живых элементов, как небоскребы из кубиков лето. У них одна и та же система организации. Волокнистые клетки мышц совсем не похожи на красные клетки крови или на клетки печени, но даже при наличии “различных модификаций”, как писал Шванн, они были одним и тем же – живыми элементами, используемыми для построения живых организмов. В каждой ткани, методично исследованной Шванном, обнаруживались эти самые крохотные единицы жизни – описанные Гуком “маленькие ячейки”.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Уоллес Стивенс (1879–1955) – американский поэт, один из самых значительных представителей модернистской поэзии XX века. – Прим. перев.

2

Интерес Шванна к построению животных и растений из одинаковых строительных кирпичиков, клеток, подогревался идеей о том, что, если эти организмы построены из независимых самостоятельных живых единиц, не нужно прибегать к понятию о “жизненных флюидах”, отвечающих за жизнь или зарождение клеток (эту идею горячо отстаивал Иоганнес Мюллер). Шлейден был учеником Мюллера и верил в существование “жизненных флюидов”, но имел собственную теорию происхождения клеток (по аналогии с образованием кристаллов), которая, как было доказано впоследствии, совершенно неправильна. Забавно, что история зарождения клеточной теории рассказывает не об ошибочном понимании того, откуда все произошло, а об ошибочном понимании того, как все произошло. Общность между растениями и животными, которую подметили Шванн и Шлейден (в частности, тот факт, что все живые существа состоят из клеток), абсолютно реальна, но теория Шлейдена (которую Шванн поначалу принял, но все больше и больше в ней сомневался) о зарождении клеток, как мы вскоре увидим, оказалась ошибочной, что было в значительной степени доказано Рудольфом Вирховом.

Трудно установить, понял ли Шлейден, что ткани всех растений состоят из клеточных единиц, еще до разговора со Шванном или этот разговор заставил его рассмотреть (или пересмотреть) его образцы, чтобы оценить универсальность их клеточной структуры в новом свете. Поэтому я написал “возможно, тем самым вечером”, поскольку не уверен в том, какие заключения сделал Шлейден до ужина со Шванном, а к каким пришел после. Однако время той встречи (1837 год), выход статьи Шлейдена вскоре после этого (1838 год) и его задокументированный визит в лабораторию Шванна для наблюдения сходства между растительными и животными клетками говорят о том, что взаимодействие со Шванном было важным катализатором в размышлениях Шлейдена об основах и универсальности клеточной теории. Тот факт, что и Шлейден, и Шванн с легкостью признали роль друг друга в качестве соавтора современной клеточной теории, а не соперника, также подтверждает, что их взаимодействие (скажем, беседа за ужином) должно было усилить убежденность Шлейдена в том, что все растительные ткани состоят из клеток. Шванн, в отличие от Шлейдена, яснее выражается относительно важности этой вечерней беседы в 1837 году: она изменила основное направление его исследований. В произнесенной в 1878 году речи он признает, что наблюдения Шлейдена о развитии растений сыграли ведущую роль в его собственном последующем открытии клеточной структуры животных тканей.

3

In situ (лат.) – в естественной среде, дословно “на месте”. – Прим. ред.

4

Одна тема, которую я затронул лишь слегка (но не затронуть не мог), касается стоимости и доступности новых методов. Эти вопросы в какой-то степени освещены в заключительных главах книги, но они требуют гораздо более глубокого обсуждения, чем позволяет этот труд. Книга по истории клеток не может одновременно являться и приемлемым вводным курсом на тему законодательных стратегий, общественного здравоохранения, а также вопросов стоимости и доступности процедур.

5

В фильме “Матрица” синяя таблетка позволяет жить в виртуальной реальности, красная – оказаться в реальном мире; Киану Ривз – исполнитель главной роли в этом фильме. – Прим. перев.

6

Эмерджентное свойство – это свойство, присущее той или иной системе за счет взаимодействия ее компонентов, но не присущее этим компонентам по отдельности. – Прим. ред.

7

Следует пояснить: эти “эмерджентные” свойства не являются определяющими признаками жизни. Скорее это свойства, которые эволюционировали в многоклеточных организмах из систем живых клеток.

8

Не все клетки обладают всеми этими свойствами. В частности, клетки многоклеточных организмов специализированы: например, за накопление питательных веществ отвечают одни клетки, а за утилизацию отходов – другие. Одноклеточные организмы, такие как бактерии и дрожжи, имеют специализированные внутриклеточные структуры, которые отвечают за эти функции, но у многоклеточных организмов, в том числе у человека, для реализации этих функций появились специализированные органы со специализированными клетками.

9

Гены обеспечивают матрицу для синтеза рибонуклеиновых кислот (РНК), а те, в свою очередь, расшифровываются и служат матрицей для синтеза белков. Кроме функции матрицы для построения белков некоторые молекулы РНК выполняют в клетке и другие функции, причем не все они уже известны. Также в некоторых биологических реакциях РНК регулируют активность генов и действуют совместно с белками.

10

Между 1996 и 1999 годами я даже немного занимался нейробиологией, когда работал с профессором Конни Чепко в Медицинской школе Гарварда и исследовал развитие сетчатки. Я изучал глиальные клетки задолго до того, как они стали популярным объектом исследований в нейробиологии. Чепко – специалист в области биологии развития и генетики, он обучал меня науке и искусству отслеживания линий, о чем мы поговорим позже.

11

Некоторые историки утверждают, что конкуренты Янсенов – мастера по изготовлению очков Ханс Липперсгей и Корнелиус Дреббел – тоже изобрели сложный микроскоп. Точные даты этих изобретений остаются предметом спора, но все это происходило в период между 1590 и 1620 годами.

12

Левенгук обнаружил микроскопические одноклеточные организмы еще в 1674 году, но его письмо в Королевское общество, датированное 1676 годом, содержит наиболее живое описание живых существ в отстоявшейся дождевой воде.

13

Сэмюэл Пипс (1633–1703) – английский чиновник морского ведомства, автор популярного дневника о повседневной жизни Лондона. – Прим. перев.

14

Такое увеличение можно получить только с помощью электронного микроскопа, но никак не с помощью примитивного светового микроскопа, которым пользовался Гук. Вероятно, это преувеличение отражает энтузиазм первых исследователей микромира и их современников. – Прим. науч. ред.

15

В 1671 году Королевское общество получило еще два сообщения – одно от итальянского ученого Марчелло Мальпиги и другое от секретаря общества Неемии Грю: оба описывали клеточные формы в разных тканях, особенно в растительном материале. Хотя и Левенгук, и Гук признали эти работы, наблюдения Мальпиги и Грю по клеточной анатомии в XVII веке оставались почти неизвестными. Рисунки клеток в стеблях растений, выполненные Грю, были забыты, но Мальпиги, занявшийся микроскопическим изучением анатомии тканей животных, остался жить в названиях многочисленных клеточных структур: среди них мальпигиев слой в коже и мальпигиевы тельца в почках.

16

Это было не первое столкновение между Гуком и Ньютоном. В 1670-е годы Ньютон представил Королевскому обществу эксперимент с призмой, показав, что проходящий через нее белый свет расщепляется на непрерывный радужный спектр разных цветов. Соберите их с помощью другой призмы, и вы вновь восстановите белый свет. Гук, который в то время был куратором общества, не согласился с Ньютоном и написал язвительный отзыв на эту статью, чем привел Ньютона, который и так уже сходил с ума из-за разглашения его трудов, в негодование. Два английских гения XVII века, оба с чрезмерным самомнением, продолжали препираться на протяжении нескольких десятилетий; кульминацией этих споров стало заявление Гука о его первенстве в открытии закона всемирного тяготения.

17

В 2019 году профессор биологии из Техаса Ларри Гриффинг изучал портрет неизвестного ученого работы Мэри Бил, выполненный примерно в 1680 году. Гриффинг считает, что это портрет Гука. См.: Portraits. RobertHooke.org.

18

Требуется некоторое уточнение: в 1846 году Распай был осужден и оштрафован за незаконную медицинскую деятельность, а к тюремному заключению приговорен в 1849-м за участие в революционных событиях 1848 года. В ссылку в Бельгию Распай отправился после освобождения из тюремного заключения в 1853 году. – Прим. перев.

В середине 1840-х годов Распай изменил направление интеллектуальных поисков и посвятил себя изучению антисептики, санитарии и общественного здравоохранения, особенно в среде заключенных и бедноты. Он был убежден, что большинство болезней вызваны паразитами и червями, но никогда не думал о бактериях в качестве причины заражения. В 1843 году он опубликовал две книги: Histoire naturelle de la sante et de la maladie и Manuel annuaire de la sante. Обе имели огромный успех и предназначались для специалистов по санитарии и гигиене, там содержались комментарии относительно питания, физических упражнений, мыслительной нагрузки и пользы свежего воздуха. В более поздние годы Распай занялся политической деятельностью и был избран в палату депутатов, где продолжал проводить медицинские реформы для заключенных и бедноты, а также бороться за чистоту городов, повторяя работу лондонского врача-крестоносца Джона Сноу. След этого человека, почти полностью исчезнувшего из медицинской литературы, можно найти на картине Винсента Ван Гога “Натюрморт с тарелкой с луком”, где на столе рядом с тарелкой лука изображен Manuel Распая. Возможно, ипохондрик Ван Гог просто купил книгу на улице, но соседство классического труда язвительного человека со слезоточивыми овощами кажется вполне уместным.

19

Перевод В. Рогова. – Прим. перев.

20

Немецкий ботаник Гуго фон Моль тоже наблюдал рождение клетки из клетки в меристеме растений. И Ремак, и Вирхов знали о работе фон Моля, которая позднее была расширена Теодором Бовери, Вальтером Флеммингом и другими учеными, описавшими стадии деления клеток растений и морских ежей.