Мальпиги с помощью микроскопа обнаруживает капилляры

Из всех бесчисленных живых существ, вышедших некогда из первозданного моря, только человеку удалось добиться господства над вещами. Правда, став благодаря этому самым могущественным созданием на земле, человек в то же время оказался в плену у вещей.

Человек пользуется жилищем, одеждой, отоплением, установками для кондиционирования воздуха, чтобы приспособиться к климатическим условиям. Он использует различные орудия для заготовки продовольствия и приготовления пищи. Первобытный человек, который не мог догнать антилопу, убивал ее быстрыми стрелами, а копье его было длиннее и острее клыков тигра.

Самые разнообразные предметы защищают и оберегают человека, способствуют усилению его могущества. Он может пересечь море быстрее любой рыбы, летать выше любой птицы, перегнать самого быстрого леопарда, преследующего добычу. С помощью простого нажатия кнопки человек распоряжается силами, неизмеримо превосходящими те, которыми обладают все киты во всех океанах. Вещи окружают современного человека и помогают ему с первого и до последнего дня жизни. Кровать, на которой он спит, часы, по которым он узнает время, плита, на которой он готовит пищу, тарелка, с которой он ест, стол, за которым он работает, телефон, который передает его голос на далекие расстояния, химические и биологические вещества, которые оберегают его от инфекций и боли, очки, зубной протез, носовой платок и принадлежности для игры в гольф – такова лишь ничтожная часть вещей, используемых человеком столь же естественно и бессознательно, как он пользуется легкими для дыхания. Человек настолько привык к ним, что, пожалуй, считает их не чем‑то посторонним, а продолжением самого себя.

Можно спорить о том, не стал ли человек настолько зависим от вещей, что они в конце концов погубят его. Но разве станет кто‑нибудь отрицать, что без вещей и создавшего их творческого гения человек давно исчез бы с лица земли?

Изобретя телескоп, человек усилил свое зрение и смог детально изучать отдаленные уголки Вселенной. Затем, чтобы проникнуть в невидимый мир бесконечно малого, он создал микроскоп.

Еще в Александрийскую эпоху некоторые ученые с помощью стеклянных шаров, наполненных водой, добивались небольшого увеличения различных предметов, однако изображение их получалось искаженным. Возможно, принцип микроскопа был известен уже тогда, но уровень развития техники не позволял создать его.

Никто не может с уверенностью назвать имя изобретателя микроскопа. Не исключено, что первая модель была смонтирована примерно в 1590 году Захариасом Янсеном, шлифовщиком линз из голландского городка Миддельбурга. Иногда честь открытия микроскопа приписывают Галилею и другим ученым, но имеющиеся материалы свидетельствуют все же в пользу голландца.

С точки зрения теории вероятности появление микроскопа в ту эпоху было практически неизбежным. Нужда в инструменте такого рода все усиливалась, а оборудование, необходимое для его производства, имелось в изобилии – на рынок поступало огромное количество линз всех типов. Требовалось лишь свести воедино все эти факторы.

На первых порах микроскоп считали не более как привлекательной научной новинкой. В течение нескольких десятилетий он был только своеобразной игрушкой, будившей творческое воображение. И лишь после того, как возможности нового прибора в достаточной степени были выявлены, его стали использовать для проведения экспериментов в анатомии, физиологии, биологии и других науках.

Верными помощниками анатомов эпохи Возрождения в проделанной ими гигантской работе являлись их ничем не вооруженные глаза. Но к тому времени, когда Гарвей закончил свою работу, возможности невооруженного человеческого глаза были, по сути дела, исчерпаны. В изучении анатомии человек зашел так далеко, как это позволяли его физические данные. В основном он уже разглядел большинство внутренних органов, но мельчайшие детали органов и тканей по‑прежнему оставались невидимыми. Чтобы двигаться дальше, человеку требовался новый прибор, который мог бы расширить границы его зрения.

Первый барьер преодолел Галилей. Если и не он на самом деле изобрел микроскоп, то, уж несомненно, он явился пионером его научного применения. В 1610 году Галилей изготовил микроскоп из телескопа, которым уже давно пользовался. Пораженный открывшимися возможностями, он сконструировал усовершенствованный образец микроскопа и приступил к систематическому изучению растений, насекомых и других живых существ, тщательно записывая все увиденное.

Человеческому взору предстал новый мир. Впервые люди увидели организмы, живущие и умирающие в микроскопической Вселенной, само существование которой было почти невозможно представить. Они увидели клетки, формирующие живую ткань. Они изучали внутренние органы насекомых. Наконец, они поняли, что этот крошечный невидимый мир и представляет тот основной материал, из которого состоит вся окружающая их бесконечная Вселенная.

Микроскоп произвел настоящую революцию. Ученые внезапно почувствовали, что могут задавать вопросы, о которых раньше не приходилось и мечтать, а эксперименты, предпринятые в поисках ответов на эти вопросы, дали ошеломляющие результаты.

Вопреки прежним представлениям, кровь оказалась не просто жидкостью красного цвета. Выяснилось, что строение тканей значительно сложнее, чем можно было судить на основе простого осмотра. Из мира туманных гипотез микроскоп извлек капилляры – это недостающее звено в схеме кровообращения – и перенес их в мир реальной действительности.

Последний штрих на карту Реки жизни нанес еще один выдающийся итальянский ученый по имени Марчелло Мальпиги. Мальпиги родился неподалеку от Болоньи в 1628 году (в том самом году, когда Гарвей опубликовал свою книгу). Его щедрый талант обогатил не только анатомию и экспериментальную медицину, но и энтомологию, зоологию и ботанику.

Мальпиги одним из первых использовал микроскоп для биологических исследований. Предпринятое им изучение мельчайших составных частей тканей заложило основы новой науки – гистологии. С помощью микроскопа Мальпиги внимательно изучал строение таких небольших насекомых, как гусеница тутового шелкопряда, и таких крупных птиц, как орел. Его исследования тканей животных, насекомых и растений поражают необычайной глубиной.

Любознательность Мальпиги была столь велика, что открытие им капилляров произошло как нечто само собой разумеющееся. Это случилось в 1661 году, почти через две тысячи лет после того, как Эразистрат впервые заявил об их существовании, и через шестьдесят восемь лет после того, как Чезальпино дал им точное название в своей третьей книге.

Рис. 20. Марчелло Мальпиги (1628–1694), с помощью микроскопа открывший капилляры и завершивший составление схемы кровообращения.

Однажды Мальпиги рассматривал легкие лягушки. Невооруженному глазу они казались скоплением крошечных ячеек. Однако через микроскоп Мальпиги увидел сложное переплетение тканей, клеток и сосудов. В кусочке легкого, которое лежало на предметном стекле, оставалось немного лягушечьей крови… Впрочем, предоставим слово самому Мальпиги, описавшему свое открытие следующим образом: «Перед моим взором предстали еле заметные, но довольно многочисленные следы крови… Приглядевшись к ним с помощью увеличительного стекла (так в то время называли микроскоп. – Ред. ), я увидел не просто разбросанные пятна, а сосуды, соединенные наподобие колец. Сосуды эти, ответвляясь с одной стороны от вены, а с другой стороны от артерии, не пронизывают ткань по прямой линии, а извиваются, образуя в пространстве между венами и артериями целую сеть».

Драматизм и торжественность момента побудили Мальпиги заявить: «Мне посчастливилось увидеть такое, что я, пожалуй, не без оснований могу повторить ныне изречение Гомера: „Вижу глазами своими творенье великое“».

Когда существование капилляров было подтверждено, Мальпиги и другие его современники попытались установить, имеются ли они у теплокровных животных или только у пресмыкающихся. Однако методика и техника микроскопии делали тогда еще только первые шаги, и это ставило перед исследователями неразрешимые проблемы.

Прошло более ста лет, прежде чем капилляры удалось найти и у теплокровных животных.

Это сделал физиолог Лаццаро Спалланцани весной 1771 года. Спалланцани направил микроскоп на куриное яйцо с живым зародышем. Ученому вряд ли удалось бы добиться положительных результатов, не покажись ему, что для наблюдений в лаборатории явно не хватает света.

«Так как помещение, где я работал, было освещено недостаточно, – писал Спалланцани, – а я был преисполнен решимости как‑то удовлетворить свое любопытство, я решил исследовать яйцо на открытом воздухе, под лучами солнца… Я быстро сфокусировал на нем линзы и, несмотря на окружавшее меня море света, смог, чуть прикрыв глаза, ясно увидеть, как кровь циркулирует по всему комплексу пупочных артерий и вен. Охваченный столь нежданной радостью, я позволил себе вскричать: „Нашел! Нашел!“»

Итак, путь Реки жизни был теперь, по крайней мере в общих чертах, прослежен до конца и зафиксирован в виде стройной схемы. Многое, однако, еще предстояло понять и изучить. Не было, например, ясного представления о том, каким именно образом в легких происходит аэрация крови. Человек не знал, каким путем продукты пищеварения попадают в ток крови и разносятся ею к различным частям организма. Надо было выяснить это и многое другое. Но все‑таки над первой, некогда неведомой областью – системой кровообращения – мрак уже рассеялся.

Оставалось исследовать вторую область – природу крови, ее состав и функции. Только слепому было неясно, что кровь представляет собой жидкость красного цвета, что она ярче в артериях, чем в венах, что при определенных условиях она свертывается и что она, по всей вероятности, играет важную роль в жизнедеятельности организма. Кроме этого, в сущности, ничего не было известно, хотя и бытовало множество прочно укоренившихся и часто противоречивших друг другу поверий, которые касались главным образом магических и мистических свойств крови, а также ее связей с «душой». Медицинские же воззрения на кровь продолжали оставаться в плену у ряда нелепых догм, в соответствии с которыми кровопускание считалось основным средством лечения почти всех болезней. Природа крови была окружена такой глубокой тайной, что, не будь микроскопа, человек, возможно, вообще не догадался бы о ее существовании.

Первый шаг к разгадке сделал все тот же Мальпиги. Пользуясь микроскопом для преодоления границ видимого, он показал, что кровь вовсе не простая красная жидкость и что врожденное несовершенство подвело человеческие глаза. В 1665 году, через четыре года после раскрытия тайны капилляров, Мальпиги обнаружил в крови человека эритроциты, или красные кровяные тельца. Перед исследователями открылся совершенно новый мир.

Если поток крови нес с собой невидимые твердые частички одного вида, то можно было предположить, что в нем имеются и другие частички, которые предстояло открыть и охарактеризовать. Поскольку в природе все разумно и гармонично, эти таинственные незнакомцы имели, вероятно, особые функции, установить которые могли лишь люди, обогащенные новыми знаниями, новым инструментарием и анализом все чаще проводимых экспериментов.

В бой вступали все новые и новые ученые, чьё любопытство росло не по дням, а по часам. Открытие эритроцитов в конечном счете привело к выяснению роли крови в процессе дыхания. Открытие одной твердой частички в потоке крови побудило к поискам других. В итоге были найдены лейкоциты, или белые кровяные тельца, а также прочие форменные элементы, входящие в состав крови.

Все эти открытия стали возможными благодаря гению Мальпиги, вооруженному микроскопом.

И снова, как и во все драматические моменты истории цивилизации, когда человечество как бы оказывалось на перепутье, люди раскололись на два враждующих лагеря. Лагерь смелого меньшинства стремился вперед. Другой лагерь – лагерь влиятельного и окопавшегося на тепленьких местечках большинства – сопротивлялся переменам, ибо они угрожали заведенному порядку вещей. Очутившись между этими полярными силами, одна из которых увлекала вперед, а другая тянула назад, основная часть человечества ухитрялась медленно, с большим трудом продвигаться по пути прогресса.

В родном городе Мальпиги – Болонье, куда он прибыл с целью публикации своих работ и где он основал новую анатомическую школу, вокруг него сформировалась группа студентов, интересовавшихся научными исследованиями. Однако многие преуспевавшие врачи и ученые встретили Мальпиги крайне враждебно. Разумеется, – и у них были весьма веские причины не сомневаться в этом – они боялись, как бы Мальпиги не нанес смертельного удара по догмам, на которых покоилось их безбедное существование. Учение Галена все еще имело многочисленных и всемогущих приверженцев – упорных противников любых новых идей, которые могли бы окончательно расшатать и без того непрочные бастионы их веры.

Тот факт, что Мальпиги располагал возможностью продемонстрировать свои выводы с помощью микроскопа, лишь усиливал исходившие от него опасность и угрозу. Повторялась та же история, что и с анатомическими доказательствами, представленными в свое время Серветом, Чезальпино и Гарвеем. Неприязнь к Мальпиги усиливалась с неимоверной быстротой. Со всех сторон он подвергался нападкам, издевкам, клевете, публичным насмешкам. Ко всеобщей травле присоединились газеты. Преследуемый бедами, глубоко несчастный, Мальпиги, этот одинокий титан, продолжал разведку невидимых сфер жизни.

Тогда несколько его коллег по Болонскому университету решились на прямые действия. Скрыв лица под масками, они напали на Мальпиги и жестоко избили его, разграбили дом, сожгли многие бумаги, уничтожили лабораторию. Но микроскоп и открытия Мальпиги нельзя было уничтожить, и они продолжали верно служить науке, способствуя накоплению новых знаний. Самому Мальпиги также удалось выжить. Свои последние годы он провел в Риме в качестве лейб‑медика папы Иннокентия XI.

Вскоре, совсем ненамного отстав от Мальпиги по времени, почти по тому же пути устремился другой первооткрыватель, Антон ван Левенгук. Этот удивительный голландец собрал микроскоп, используя собственноручно отшлифованные увеличительные стекла. Жизнь этого чрезвычайно разностороннего, талантливейшего человека поистине необыкновенна. До того, как всерьез заняться наукой, Левенгук был мелким торговцем галантерейными товарами. Он никогда не учился в университете, не изучал ни латыни, ни греческого, ни классических дисциплин. И этот самоучка благодаря необыкновенным природным способностям и глубокой любви к науке завоевал славу одного из самых выдающихся знатоков микроскопии в мире!

Для Левенгука, как и для Мальпиги, микроскоп не был просто волшебной игрушкой. Он считал, что работа с микроскопом требует строжайшей дисциплины. В 1673 году, спустя восемь лет после того, как Мальпиги впервые увидел эритроциты в человеческой крови, Левенгук обнаружил аналогичные клетки и в крови животных. Это открытие наглядно показало, что кровяные тельца не являются некими таинственными субстанциями, которые выделяют человека из ряда прочих живых существ. Эритроциты оказались непременной составной частью крови, независимо от того, в чьих жилах она течет.

Любознательный голландский экспериментатор предпринял попытку определить размеры красных кровяных телец и описать их строение. Результаты его измерений поразительно близки к истине. Учитывая, что диаметр красной кровяной клетки составляет примерно 0,0075 миллиметра, а толщина – 0,0025 миллиметра, можно только поражаться удивительному качеству работы, выполненной в те далекие дни, когда микроскоп находился еще на начальной стадии своего развития!

Левенгук изучал стенки сосудов, по которым происходит движение крови, и провел ряд экспериментов, чтобы установить скорость кровотока. Кроме того, он первым обнаружил бактерии и доказал, что они являются самостоятельными организмами. Сделанные им зарисовки бактерий появились на страницах английского научного журнала «Философские труды» в 1683 году. Именно тогда люди впервые увидели изображения микробов – этих прежде невидимых и неизвестных соседей, с которыми им приходится жить бок о бок.

По мере расширения масштабов научной работы, проводимой с помощью микроскопа, ученые в полной мере смогли оценить значение этого прибора и совершенствовать технические приемы его использования. Но едва они успевали разрешить одну какую‑нибудь проблему, как возникали другие, решение которых требовало проведения новых экспериментов.

В свое время древнегреческим и александрийским анатомам случалось обнаруживать сосуды, содержавшие желтую или беловатую жидкость. Часто их принимали за нервы. Эти сосуды видел и описал Эразистрат, который имел несчастье на несколько тысячелетий опередить свое время.

23 июля 1622 года их заново открыл профессор Падуанского университета Гаспаре Азелли, производивший в присутствии нескольких друзей вскрытие собаки. Заметив в брюшной полости какие‑то белые тяжи, Азелли вначале решил, что это нервы. Однако он тут же сообразил, что нервы кишечника, в котором были расположены таинственные тяжи, выглядят совсем по‑другому, и перерезал один из них. Из надреза показалась беловатая жидкость. Душу Азелли переполнил восторг, и он, повернувшись к друзьям, воскликнул: «Эврика! Нашел!»

Но нашел Азелли отнюдь не то, что думал. По цвету появившейся жидкости он назвал найденные им сосуды млечными. Азелли решил, что эти сосуды несут продукты пищеварения в печень, где они, по‑видимому, превращаются в кровь. Как выяснилось впоследствии, это не соответствовало действительности.

Примерно четверть века спустя, в 1648 году, молодой врач из Дьеппа, по имени Жан Пеке, который вел исследовательскую работу в университете Монпелье, установил, что содержимое сосудов с беловатой жидкостью не поступает в печень. Как показал Пеке, сосуды эти впадают в грудной проток, который в свою очередь соединен с крупной веной, несущей кровь к сердцу, – так называемой «непарной веной».

Еще через два года студент‑медик Падуанского университета швед Улаф Рюдбек обнаружил те же сосуды в печени, причем они опять‑таки впадали в грудной проток и в конце концов в «непарную вену».

Все сведения о сосудах с беловатой жидкостью удалось обобщить датскому анатому Томасу Бартолину в 1652 году. Он нашел их буквально во всех частях организма и заметил, что их содержимое всегда попадает в кровь. Так началась работа по описанию и определению функций лимфатической системы – этого притока Реки жизни и неотъемлемой части ее бассейна. Лимфа, которая по своему составу тождественна плазме крови, проникающей через стенки капилляров к клеткам, омывает ткани точно так же, как первозданное море омывало первые живые существа. Затем она оттекает по сосудам лимфатической системы и вновь возвращается в кровь.

Рис. 21, 22. Инструменты для кровопускания (XVIII век).

По мере своего развития человечество стремится проникнуть в наиболее сложные проблемы окружающего его мира, отбрасывая упрощенные схемы. Для характеристики своего мира и правивших им сил первобытный человек не нуждался в большом словарном запасе. В этом мире были добрые и злые демоны, белая и черная магия. Наш сегодняшний мир столь сложен, что средствами современного языка при всей его изощренности уже не удается описать многие явления. Например, эйнштейновское пространство‑время нельзя представить себе наглядно, а описать его, не прибегая к помощи символических терминов, и подавно невозможно.

Точно так же составление схемы кровообращения не положило конец исследованиям Реки жизни, не упростило связанных с ней сложных проблем. Напротив, оно открыло неизвестные до сих пор области, поставило еще более трудные, чем прежде, задачи.

Глава XV