Краткая история науки

Работы Биша вдохновили других ученых заняться растениями и животными и теми крохотными «строительными блоками», из которых состоят эти существа. В самом начале девятнадцатого века существовало несколько конкурирующих гипотез по поводу того, какими являются эти самые блоки. Затем технические проблемы, имевшиеся у составных микроскопов, были разрешены во Франции и Британии (в 20-х годах), и с этого времени ученые, использующие эти инструменты, могли быть уверены, что они видят то, что есть на самом деле.

В 1830-х новые микроскопы помогли двум немецким исследователям доказать, что «кирпичики жизни» на самом деле клетки и что все растения и животные состоят из клеток. Одним из этой пары был ботаник Маттиас Шлейден, другим – врач Теодор Шванн (1810–1872). Шванн изучал то, как функционируют клетки и как они появляются.

В клетках растений и животных имеет место активность, делающая возможными такие феномены, как движение, переваривание пищи, дыхание и восприятие окружающего мира. Клетки действуют вместе, и понимание того, как это происходит, является ключевым, если вы хотите понять, как функционируют живые существа всех видов.

Когда вы наносите себе повреждение – скажем, порезали палец, – вырастает новая кожа, чтобы исцелить рану. Но если ткани состоят из клеток (а кожа тоже вид ткани), то откуда берутся новые клетки?

Шванн интересовался химией, и он предположил, что новые клетки кристаллизуются из особой жидкости, точно так же как в лаборатории кристаллы выращивают из определенных растворов. Он хотел выяснить, как формируется зародыш в яйце или в утробе животного, и также размышлял о том, откуда возникают клетки, когда вы зарабатываете царапину или синяк.

Как врач Шванн видел, что область вокруг повреждения становится красной и может раздуваться от клеток гноя. Эти клетки, считал он, кристаллизуются из жидкости, которая появляется при возникновении опухоли. Это интересная гипотеза, в которой сочетаются достижения химии и биологии, но быстро стало ясно, что она слишком проста.

По мере того как улучшались микроскопы, больше и больше ученых начинало наблюдать за жизнью клеток. Одним из наиболее известных исследователей в этой области стал Рудольф Вирхов (1821–1902). Человек широких интересов, большей частью патолог, он также активно занимался общественным здоровьем, политикой, антропологией и археологией (он помогал на раскопках древней Трои, о которой Гомер написал за восемь веков до н. э.).

В пятидесятых годах девятнадцатого века Вирхов начал размышлять, что клеточная теория может значить для медицины и для науки о болезнях, именуемой патологией. Подобно Шванну он считал клетки основой любого живого существа, и человека тоже. Понимание их функций и при здоровом, и при больном состоянии помогло бы создать новый вид медицины, научной в полном смысле слова.

Свои идеи Вирхов изложил в очень важной книге, названной «Целлюлярная патология» (1858). Он показал, что болезни, от которых доктора лечат пациентов и последствия которых могут позже наблюдать во время аутопсии (изучая тела после смерти), всегда являются последствием того, что происходит в мире клеток. Например, рост раковых опухолей (которыми Вирхов интересовался в особенности), воспаление, когда возникают гной и опухоль, и даже сердечные хвори.

«Учись смотреть микроскопически», – всегда учил он своих студентов во время занятий по патологии: обязательно заглядывай на клеточный уровень.

Вирхов комбинировал результаты великолепных собственных наблюдений с глубокими размышлениями в области биологии. Он считал, что «все клетки происходят от других клеток», и именно в этом пошел дальше Шванна.

Вирхов имел в виду, что гнойные клетки в воспаленной опухоли – после занозы или царапины, например – на самом деле порождаются другими клетками, а не кристаллизуются из некоей жидкости. Он также сделал заключение, что клетки рака вырастают из других клеток, которые по каким-то причинам стали вести себя неправильно и продолжили делиться, когда настало время остановить этот процесс.

Каждая клетка, которую мы можем рассмотреть под микроскопом, произведена уже существующей клеткой (известной как «материнская клетка»), разделившейся на две «дочерние» клетки. И в самом деле, по мере того как биологи продолжали наблюдения, они чаще и чаще видели процесс деления. Еще они заметили, что внутренности клеток, по всей видимости, изменялись; когда клетка делилась на две, происходило нечто особенное.

Исследования более раннего времени уже показали, что клетка не просто мешок, наполненный однородным веществом. В 1830-х британский ботаник Роберт Браун (1773–1858) доказал, что в каждой клетке имеется некий центральный компонент, ядро, и он выглядит темнее, чем окружающая субстанция.

Браун изучил большое число клеток под микроскопом и убедился, что ядро есть у всех. Вскоре все ученые приняли идею ядра, и остальная материя, находящаяся внутри клетки, получила название «протоплазма».