В которой сравниваются два способа исследовать природу и появляются предки, живущие на дне моря, а также обнаруживается, что, когда нарушаются научные законы, начинается самое интересное

«ПРИЯТНОЕ ЗРЕЛИЩЕ ПРИРОДЫ»

В средние века мало кто думал, что окаменевшие кости — странного вида, попадающиеся в каменоломнях, — это останки давно вымерших животных. Тем более никому и в голову не могло прийти искать среди этих костей следы наших эволюционных предков — сначала надо было еще додуматься до самой идеи эволюции...

Тайну зарождения жизни искали только в современной живой природе. Причем давно было ясно, что вовсе не обязательно каждый раз анатомировать женщин, умерших от неудачных родов (церковь всегда подозрительно относилась к подобным исследованиям). Еще Аристотель знал, что люди в общих чертах примерно так же появляются на свет, как и все млекопитающие звери, а в развитии зародыша обнаруживалось сходство даже с птицами. Великий врач древности Гиппократ (а он был огромным авторитетом для всей средневековой медицины) так и писал:

«Цыпленок растет в яйце и совершенно таким же образом делится на члены, как и дитя».

Тебе никогда не приходило в голову поискать в яйце, которое тебе дали на завтрак, зародыш будущего цыпленка? Если приходило, то учти, что до тебя это же самое приходило в голову миллионам, и, может быть, из этого детского любопытства, когда оно овладело и взрослыми, родилась эмбриология.

Эмбриологией называется наука, изучающая зародышей, эмбрионов животных. Она очень много сделала для того, чтобы люди поняли свое родство со всем живым миром.

А одним из самых больших эмбриологов был уже знакомый тебе англичанин Вильям Гарвей.

Между прочим, Гарвей был придворным врачом английского короля Карла I Стюарта, того самого, казненного во время английской буржуазной революции. О причинах этой революции ты, наверное, помнишь лучше меня. Ну а недовольство английских пуритан именно Карлом I было вызвано безудержным расточительством этого короля. Король очень любил дорогие удовольствия, а среди них самое дорогое — королевскую охоту на оленей.

Король развлекался охотой, содержал множество слуг, егерей, конюхов. Это было, конечно, непохвально, но в истории иногда бывает так, что нет худа без добра: охотничья страсть Карла привела его к казни, Англию — к кровавой революции, но она же помогла его придворному врачу Гарвею создать великое произведение «Происхождение животных», на обложке которой был изображен Юпитер, в руках у него яйцо с вылезающими оттуда змеями, рыбами, птицами и человеком, а на яйце та самая знаменитая надпись «Все живое — из яйца».

Вот что писал в этой книге Гарвей о страсти короля к охоте и о том, как из этого получился прок для науки:

«У нашего покойного государя... было обыкновение для облегчения души от тяжелых забот и для укрепления здоровья почти каждую неделю охотиться на зверей, в особенности на оленей и ланей, которых ни один государь в Европе не держал для этой цели в большем количестве... Охотились в течение трехлетних месяцев на самцов... а осенью и зимой также три месяца на самок. Тогда мне была предоставлена возможность вскрывать их в большом числе... и наблюдать, сколько угодно».

«Зародыша, — пишет дальше Гарвей, — уже величиной с боб... все члены которого были сформированы, я предоставлял для рассмотрения светлейшему королю и королеве. Приятное зрелище природы! Плавал гладкий и совершенный плод в светлой прозрачной и кристаллической жидкости (как бы в чистейшем стеклянном сосуде), по величине соответствующий голубиному яйцу и одетый собственной прозрачной оболочкой».

Исследуя зародышей оленей, а также цыплят в высиживаемых наседкой яйцах, Гарвей проверял выводы своего учителя — знаменитого анатома Фабриция, дерзнувшего поспорить с самим Аристотелем. Из рассуждений Фабриция следовало, что и белок, и желток яйца питают подрастающий зародыш, но никак не влияют на его форму. Хотя Фабриций и не говорил этого прямо, но можно было понять, что форма зародыша — это что-то присутствующее в яйце с самого начала. «Фабриций постоянно искал материю цыпленка (или определенную часть яйца, из которой образуется его тело), как если бы порождение цыпленка происходило путем метаморфоза, или преобразования собранной ранее материи, и все части тела, или, по крайней мере, главные, сразу возникли... и становились телом».

Так писал Гарвей о взглядах своего учителя и возражал ему:

«Ни одна часть будущего плода не существует в яйце актуально (то есть в готовом виде), но все части находятся в нем потенциально... И этот способ возникновения мы называем «путем эпигенеза», именно возникновение одной части (зародыша) после другой... есть порождение в собственном смысле слова».

Именно из спора Гарвея с Фабрицием родился знаменитый спор, раздиравший биологию еще почти два столетия. Это спор преформистов и эпигенетиков.

Рис. Великая развилка

ШКАТУЛОЧНАЯ ТЕОРИЯ

Помнишь, мы говорили о том, как ошибался революционный демократ Писарев, увидевший в принципе «живое из живого» мистику и идеализм.

В истории науки так бывало неоднократно: верная общая идея, если ее применять к практической науке очень уж прямо и не вовремя, может привести к странным выводам, к ошибке.

Гарвей, вслед за Аристотелем, правильно решил, что живое существо целиком рождается заново, что бесполезно даже с помощью сильнейшего микроскопа искать в только что вымеченной икринке маленькую лягушку — ее там нет. Что же там есть?

Мы-то с тобой сейчас знаем, что: зародышевая клетка и в ее ядре — генная запись на молекуле ДНК. Но Аристотель и Гарвей никак не могли знать этих достижений науки XX века. И они говорили: части будущего организма находятся в яйце потенциально, в идее. Эту идею они в те времена не могли понимать иначе, как нечто вроде божественного, чудесного веления.

Многие биологи никак не могли примириться с подозрительной «идеей», управляющей зарождением живого существа. Но как тогда объяснить зарождение?

И вот уже знакомый тебе Фабриций в 1600 году, а позже, в 1679 году, еще больше его соотечественник итальянец Марчелло Мальпиги выдвигают гипотезу, что никакого зарождения вообще нет, а есть только рост и развертывание готовых, только мелких, а потому не видных зародышей, во всем похожих на взрослое существо.

Семнадцатый век, микроскопы плохие, усталым — до чертиков в глазах — ученым очень хочется увидеть микроскопическое существо в яйце, чтобы избавиться от подозрительной аристотелевской «идеи», и вот на страницах научных трактатов появляются превосходно сделанные рисунки крошечных цыплят, а то и человечков величиной с булавочную головку. Казалось бы, все в порядке, зародыш материален, существует, но...

Еще не наступила вторая половина XVIII века (и, значит, еще не появился знаменитый труд Каспара Фридриха Вольфа, доказавший, что Гарвей был все-таки прав), а теория заблаговременной готовности зародыша, теория преформации, возникшая из стремления к материальному, вещественному объяснению одной из самых волнующих загадок жизни, зашла в логический тупик. И больше того, она привела туда, куда Фабриций и Мальпиги меньше всего хотели возвращаться, — к библейскому сотворению.

Все просто: если, например, в курице содержится уже готовый цыпленок, которому остается только вырасти и развернуться, то и в этом цыпленке содержится готовый цыпленок следующего поколения. В нем, в свою очередь, еще одна будущая курица, в той — еще и т. д. до... бесконечности?

Но хотя тогда ученые еще не знали, что вещество состоит из атомов и что уменьшение размеров не может продолжаться до бесконечности, длинный ряд вложенных друг в друга куриц (или людей) смущал их, казался неправдоподобным. Значит, какая-то матрешка-курица будет последней. А какая-то была первой! Уж не та ли, которую Бог сотворил незадолго до Адама и Евы? Сотворил, вложив в нее заранее всех будущих кур одна в другую вплоть до самой последней! А человек? Ну и он, — конечно. Кончится запас матрешек — и настанет страшный суд. «Итак, — писал один из последователей Мальпиги, — мы должны думать, что все тела людей и животных, которые, быть может, появятся до окончания мира, были созданы еще при сотворении мира». Другой преформист, Сваммердам, высказался еще более ясно:

«В природе нет зарождения, но только размножение, рост частей... Все человечество было заключено в чреслах Адама и Евы. Когда иссякнет запас их яиц, человеческий род прекратит свое существование». Знаменитый физиолог и поэт Галлер высчитал, что в шестой день сотворения мира более шести тысяч лет назад Бог создал разом зародыши 200 миллиардов людей — со всеми их поступками и характерами, со всеми их судьбами — уродов и красавцев, жестоких и добрых, все это искусно заключил в тело «праматери Евы» и успокоился.

И уже с самого начала преформисты перессорились, не все были согласны, что Бог проделал эту хирургическую операцию именно с Евой. Почему не с Адамом? Знаменитый философ Лейбниц в одной своей проницательной, умной книге написал:

«Души людей всегда существовали в форме организованных тел в наших предках с Адама, следовательно, при начале вещей».

Так даже верный как будто изначально «материализм» преформистов, при самых благих намерениях, может привести к самой смешной (на современный взгляд) нелепице. И сейчас нам, как ни странно, кажется более трезвым «идеализм», «идея» и «потенция» Аристотеля и Гарвея — ведь не могли же они тогда знать, как именно записано распоряжение о будущем устройстве организмов в не открытых тогда еще клетке и клеточном ядре.

Когда же ошибочная теория укрепляется и становится главной, господствующей, иногда, к сожалению, находятся недобросовестные экспериментаторы, готовые обманом подтвердить все что угодно. Фабриций, Мальпиги, Галлер ошибались в своих рассуждениях, но в их трудах нет обмана. Другие люди, экспериментаторы, имен которых можно и не называть, «увидели» и даже зарисовали в семени лошади микроскопическую лошадь, в семени осла микроскопического длинноухого и даже маленьких петушков в семени петуха.

Наверное, ты догадался, что теория матрешек (в Западной Европе подобная игрушка состоит из множества шкатулок, вложенных одна в другую, и поэтому эту теорию называли шкатулочной) начисто отвергает всякую возможность эволюционного развития живой природы, превращения одних существ в другие.

Вся история жизни оказывается утомительным повторением одного итого же порядка: зарождение → зародыш → рождение → рост → зрелость → зарождение.

Как писал когда-то поэт и натуралист Древнего Рима Лукреций:

...и теперь пребывают все в том же движенье

Вечно зачатков тела, в каковом, пребывали и раньше,

Тем же порядком, а впредь продолжать

они двигаться будут.

НО ВОТ ПРИШЕЛ ВОЛЬФ

Полтора века назад теория матрешек считалась вершиной научной мысли. «Победой разума над воображением» называли ее преформисты. Воображение, видимо, все-таки никак не могло примириться с мириадами вложенных одно в другое существ. Но пришло время, и разум тоже взбунтовался против всесильной теории.

Как вестники недалекого ее конца возникли Вопросы к теории:

1. Глубокоуважаемая теория матрешек! Как вы объясните появление уродов и у зверей и у людей — шестипалых, двухголовых, сросшихся несчастных созданий. Они тоже были запланированы Богом в дни творения?

2. Почему сын похож на отца или на мать, а то и на обоих? И не похож на датского короля? Ведь для первоначального всеобщего творения все будущие существа — равны.

3. Ящерица с оторванным хвостом отращивает новый, такой же. Запасные хвосты были запланированы заранее или нет и сколько их запланировано? Губка, гидра, морская звезда — разрежь их хоть на сто частей, из каждой частички вырастет новая губка, гидра. А тут как?

4. Последний вопрос. Если зародыш заранее существует, а только невидим до поры, то с того момента, как его можно видеть, он уже должен быть абсолютно похож на взрослое животное. Под микроскопом же видно, что сосуды цыпленка не появляются внезапно под окуляром, а развиваются постепенно из более простых структур, а заполняющая их бесцветная жидкость далеко не сразу краснеет, то есть становится кровью.

Все эти вопросы поставил перед теорией матрешек в 1759 году Каспар Фридрих Вольф в своей диссертации. На вопросы молодого ученого попытался ответить знаменитый натуралист Галлер. Ответы его были неубедительны, но поверили ему, знаменитому ученому, а не Вольфу. Проверять же экспериментом, кто прав, почему-то никому не пришло в голову. Над Вольфом стали смеяться, как над чудаком. Но Вольф не отступил. Его пригласили в Петербург в молодую Академию наук России. Вольф поехал.

В 1768 году российский немец академик Вольф опубликовал в трудах Российской академии сочинение «О формировании кишечника». Для теории матрешек это был еще один страшный удар. Вольф проследил, как образуется кишечник цыпленка в яйце.

От брюшка зародыша отделялся слой ткани в виде желобка, потом края желобка смыкались — возникала трубка. Эта трубка становилась кишечником. Работа Вольфа была так обстоятельна, все в ней было так толково и ясно показано и доказано, что с ученым уже больше не спорили. Работу Вольфа просто замолчали. До начала XIX века в европейской науке по инерции продолжала доживать свои последние дни теория матрешек, хотя она уже была мертвой теорией, бесплодной теорией, теорией, которая никуда не звала и ничего не обещала.

Ну а теория настоящего зарождения, теория эпигенеза, что она обещала дать науке?

Она обещала ответить на каверзные вопросы Вольфа. Она обещала проложить путь для ответа на главный вопрос — о зарождении и развитии всей жизни на Земле. Не случайно, как только утвердилась мысль о том, что зародыш сильно меняется во время развития в икринке или яйце, появилось подозрение, что зародыш не только меняется, но меняется по определенному закону. На ранних стадиях зародыши птиц, млекопитающих, земноводных удивительно походили друг на друга, причем чем более ранние были зародыши, тем большее сходство обнаруживалось.

При этом оказывалось, что в зародыше млекопитающих есть признаки пресмыкающихся, земноводных и даже рыб. Но не наоборот!

«Эмбрион проходит через классы животных», — написал об этом в 1805 году молодой германский ученый Лоренц Окен.

А раз так... А что, если и обратная теорема тоже верна, классы животных развивались и вытекали один из другого так, как идет превращение эмбриона. От простейшего одноклеточного существа — через рыб, земноводных и рептилий — до человека!