От средневековья до Пастера
Происхождение жизни
Проблема происхождения жизни исстари приковывала к себе человеческую мысль. С глубокой древности и до нашего времени было высказано множество гипотез о происхождении жизни на Земле. Однако все их многообразие сводится к двум взаимоисключающим точкам зрения.
Сторонники теории биогенеза (от греч. био — жизнь и генезис — происхождение} полагали, что все живое происходит только от живого. Их противники защищали теорию абиогенеза(а—лат. отрицательная приставка); они считали возможным происхождение живого от неживого, т. е. в той или иной мере допускали самозарождение жизни.
Простоте этого рецепта мог бы позавидовать всякий: «Положи в горшок зерна, заткни его грязной рубашкой и жди». Что случится? Через двадцать один день появятся мыши: они зародятся из испарений слежавшегося зерна и грязной рубашки.
Второй рецепт требовал некоторых хлопот. «Выдолбите углубление в кирпиче, положите в него истолченной травы базилика, положите на первый кирпич второй, так, чтобы углубление было совершенно прикрыто; выставьте оба кирпича на солнце, и через несколько дней запах базилика, действуя как закваска, видоизменит траву в настоящих скорпионов».
Автором этих рецептов был один из крупнейших ученых своего времени (первая половина XVII века) — алхимик Ван-Гельмонт. Он утверждал, что сам наблюдал зарождение мышей в горшке, и мыши появились вполне взрослыми.
Гельмонт не был одинок, он не был и первым. Еще философы древней Греции — Аристотель[1] и другие — утверждали, что лягушки родятся из ила, что насекомые, черви и прочая мелочь заводятся сами собой во всех мало-мальски подходящих местах.
Откуда взялись черви, мухи, лягушки, улитки? Почему они появляются иногда тысячами и тысячами? Никто не видел, как они родились, никто не видел их яиц, никто не видел, как они росли. Ясно — они не родились, не выросли, а появились сразу: народились из грязи, мусора, ила, гнили, из всего, чего хотите. Были и критически настроенные умы. Были скептики, которые никому и ничему не верили. Они пытались иногда протестовать, но силен был авторитет греческих мудрецов, недосягаемой звездой сиял на горизонте средневековой науки Аристотель. Кто посмеет пойти против него?
От средневековья до Пастера
Против теории самозарождения в XVII в. выступил флорентийский врач и натуралист Франческо Реди (1626— 1698). Положив мясо в закрытый горшок, Ф. Реди обнаружил, что в гнилом мясе личинки мясной мухи не зарождаются самопроизвольно. Но сторонники теории самозарождения не сдавались, они утверждали, что самозарождения личинок не произошло по той лишь причине, что в закрытый горшок не поступал воздух. Тогда Ф. Реди поставил гениальный по своей простоте опыт. Он поместил кусочки мяса в несколько глубоких сосудов. Часть из них оставил открытыми, а часть прикрыл кисеей. Через некоторое время в открытых сосудах мясо кишело личинками мух, тогда как в сосудах, прикрытых кисеей, в гнилом мясе никаких личинок не было. Таким образом, для всех живых организмов возник принцип «Всё живое – из живого».
Интересны в этом отношении взгляды английского ученого В. Гарвея.
Он прилежно изучал куриное яйцо. Белок, желток, всякие там пленки, скорлупа… Сколько материала для работы!
— Почему скорлупа пористая? Может быть, через поры проходит воздух к зародышу?
Врач покрыл скорлупу лаком. Это не сразу удалось ему: лак то растекался, то ложился так густо, что упорно не хотел сохнуть. И тогда — вот скандал! — яйцо, подложенное под наседку, прилипало к ней. Курица с кудахтаньем металась по комнате, а прилипшее яйцо качалось на ее перьях.
Несколько десятков испорченных яиц — и Гарвей научился этому, столь простому на вид делу. Он так ловко покрывал яйца лаком, что не уступил бы в этом искусстве даже таким специалистам-лакировщикам, как китайцы и японцы.
Гарвей положил лакированное яйцо под курицу. Курица подвинулась и затихла: яйцо не прилипло к ее перьям, все было в порядке. Шли дни. Гарвей старательно ухаживал за наседкой.
Цыплята выклюнулись изо всех яиц, кроме одного. Лакированное было самым красивым, но цыпленка оно не дало. Гарвей разбил яйцо. Там не было видно и следов зародыша. По крайней мере, он не заметил этих следов.
— Так, — сказал он, — это так… Через поры зародыш дышит. Но… нужно проверить.
Время еще было: лето только что начиналось. Под новую наседку была положена сразу дюжина лакированных яиц. Это было замечательное по красоте гнездо: так блестели яйца!
Курица сидела, Гарвей ждал. Прошли положенные дни, прошел еще один день: курица стала беспокоиться. Это была опытная наседка, и, должно быть, ее волновало столь необычное явление.
Прошло еще два дня. Наседка слезла с яиц, встряхнулась, почистилась и отошла в сторонку. По ней было видно, что она отказывается от таких странных яиц.Яйцо за яйцом разбивал Гервей. Следов зародыша он не нашел.
— Это так! Они задохнулись, не могли развиться, — вот что сказал вместо надгробного слова над дюжиной загубленных жизней охотник за тайной яйца.
Гарвей не мог ограничиться только выяснением значения пор скорлупы. Началось изучение развития зародыша. Теперь яйца уже не покрывались лаком, но зато наседки сидели дюжинами. Сотни яиц пошли в работу.
Изо дня в день следил Гарвей за яйцами, вел точный учет дней насиживания, определял возраст зародышей.
Каждый день несколько яиц прямо из-под наседки попадали на стол исследователя.
Взяв яйцо после четырех дней насиживания, Гарвей осторожно снял с него скорлупу и положил его в теплую воду. Он увидел маленькое мутноватое облачко. В середине облачка вздрагивала крохотная красная точка. Размер ее не превышал булавочной головки. Эта капелька крови то появлялась, то исчезала.
— Она красная! Она бьется! — воскликнул Гарвей. — Это сердце!
«Эта капелька крови, то появлявшаяся, то вновь исчезавшая, казалось, колебалась между бытием и бездной, и это был источник жизни», — так писал он о капельке-крошке.
День за днем исследовал Гарвей яйца, и перед ним постепенно развертывалась картина развития от чуть заметной точки до цыпленка.
Он перепотрошил десятки кур и выяснил, как происходит развитие и формирование самого яйца. Установил значение и белка, и пленок, и желтка, и наседа.
— Он извел столько яиц, что яичницы, приготовленной из них, хватило бы на весь Лондон! — вот оценка работы Гарвея, сделанная его кухаркой.
Куриное яйцо не могло исчерпать любопытства Гарвея. Он принялся за млекопитающих животных.
«О произрождении животных» — так называлась эта книга. Бóльшая часть ее была написана по памяти: самые главные материалы погибли во время пожара.
На обложке книги красовалась виньетка: Юпитер держит в руках яйцо, а из яйца выходят паук, бабочка, змея, птица, рыба и ребенок. Надпись гласила: «Все живое — из яйца».
В XVIII в. теорию самозарождения жизни защищали немецкий математик и философ Г. Лейбниц (1646—1716), французский натуралист Ж. Бюффон (1707—1788), ирландский натуралист, физик, аббат Дж. Нидгэм (1713—1781). Они утверждали, что в живых организмах существует особая «жизненная сила». По мнению виталистов (от лат. вита—жизнь), «жизненная сила» присутствует всюду. Достаточно лишь «вдохнуть» ее, и неживое станет живым.
Микроскоп открыл людям микромир. Наблюдения показывали, что в плотно закрытой колбе с мясным бульоном или сенным настоем через некоторое время обнаруживаются микроорганизмы. Дж. Нидгэм прокипятил мясо в закрытом сосуде и через некоторое время обнаружил в бульоне микроорганизмы. Казалось, самозарождение бактерий было доказано-
Но против ирландского аббата выступил итальянский аббат Лаццаро Спалланцани (1729—1799) — натуралист, микроскопист и изобретательный экспериментатор. Прокипятив мясной бульон в течение часа, Спалланцани запаял вытянутое горлышко колбы. В запаянной колбе микроорганизмы не возникали. Виталисты выдвинули предположение, что длительное кипячение убивает «жизненную силу», которая не может проникнуть в запаянную колбу.
Споры между сторонниками абиогенеза и биогенеза продолжились и в первой половине XIX в.
Появление книги Ч. Дарвина вновь поставило вопрос о том, как возникла жизнь на Земле. Французская академия наук в 1859 г. назначила специальную премию за попытку осветить по-новому вопрос о самопроизвольном зарождении. Эту премию спустя три года (в 1862 г.) получил знаменитый французский ученый Луи Пастер.
Луи Пастер. Пастер (1822— 1895) провел эксперимент, по простоте соперничавший со знаменитым опытом Реди. Он кипятил в колбе различные питательные среды, в которых могли развиваться микроорганизмы. При длительном кипячении в колбе погибали не только микроорганизмы, но и их споры. Помня о возражении виталистов против опытов Спалланцани, что «жизненная сила» не может проникнуть в запаянную колбу, Пастер соединил колбу с наружным воздухом длинной s-образной трубкой. Споры микроорганизмов оседали на внутренней поверхности тонкой изогнутой трубки и не могли проникнуть в питательную среду. Хорошо прокипяченная питательная среда оставалась стерильной, в ней не наблюдалось самозарождения микроорганизмов, хотя доступ воздуха (а с ним и пресловутой «жизненной силы») был обеспечен. Виталистам был нанесен сокрушительный удар.