Песнь клетки. Медицинские исследования и новый человек - Сиддхартха Мукерджи
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”.
Ни Шванн, ни Шлейден не нашли ничего нового и не открыли неизвестных свойств клеток. Известность им принесло не открытие, а дерзость их гипотез. Они объединили работы своих предшественников – Гука, Левенгука, Распая, Биша и голландского врача и натуралиста Яна Сваммердама – и сформулировали на их основе радикальное предположение. Эти двое ученых поняли, что предыдущие исследователи обнаружили не особенности или специфические признаки отдельных тканей или некоторых типов животных и растений, а общий и универсальный принцип биологии[21]. Что делают клетки? Составляют организмы. Когда универсальность и широта этой идеи стали очевидными для Шлейдена и Шванна, они сформулировали два первых постулата клеточной теории:
1. Все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток.
2. Клетка – это основополагающая структурная и организационная единица живых существ.
Но даже Шванн и Шлейден не понимали, откуда берутся клетки. Если растения и животные состоят из независимых и самостоятельных живых элементов, откуда берутся эти элементы? По логике, клетки животного должны появляться из первой оплодотворенной клетки, а затем их численность увеличивается в миллионы или миллиарды раз в процессе построения целого организма. Но за счет чего тогда появляются и множатся клетки?
Шванн и Шлейден с благоговением относились к своему учителю физиологу Иоганнесу Мюллеру – видной фигуре в блеклом мире немецкой биологии. “Неоднозначный, загадочный, переменчивый персонаж”, как его описала мне историк науки Лаура Оутис16. Мюллера раздирали противоречия: с одной стороны, он соглашался с идеей виталистов о том, что у живой материи есть особенные свойства, с другой стороны, он настойчиво искал универсальные научные принципы функционирования живой природы[22]. Под влиянием Мюллера, пытавшегося определить эти универсальные принципы, Шлейден занялся вопросом происхождения клеток. По мнению Шлейдена, единственный механизм, позволявший объяснить микроскопические наблюдения (возникновение в тканях большого количества организованных структурных единиц), заключался в привязке к химическому процессу, который тоже приводит к созданию множества организованных единиц из химического вещества, а именно – кристаллизации. Мюллер считал, что клетки должны возникать в результате некоего процесса по типу кристаллизации во флюиде жизни, и Шлейден не мог с ним не согласиться.
Однако чем больше Шванн изучал ткани под микроскопом, тем меньше он верил в эту теорию. Где эти так называемые живые кристаллы? В книге “Микроскопические исследования” он писал: “Мы действительно сравниваем рост организма с кристаллизацией… однако в [кристаллизации] есть много неопределенного и парадоксального”17. Но каким бы парадоксальным это ни казалось, даже Шванн не мог выйти за пределы догм витализма, хотя собственными глазами видел нечто совершенно иное. Он предположил следующее: “Главный вывод заключается в том, что в основе развития лежит определяющий общий принцип… подобно тому как те же законы управляют образованием кристаллов”18. Сколько он ни пытался, он не мог понять, как зарождаются клетки.
Осенью 1845 года в Берлине Рудольфа Вирхова, которому было двадцать четыре года и который тогда только-только окончил медицинский факультет, пригласили на консультацию в связи со случаем пятидесятилетней женщины, у которой наблюдалась постоянная беспричинная усталость, вздутый живот и пальпируемая, увеличенная селезенка. Он взял у женщины кровь и рассмотрел ее под микроскопом. В образце содержалось необычайно много белых клеток. Вирхов назвал это состояние лейкоцитемией, а затем просто лейкемией – избытком белых кровяных клеток19.
Аналогичный случай был задокументирован в Шотландии. Однажды мартовским вечером 1845 года шотландского врача Джона Беннета срочно вызвали к двадцативосьмилетнему кровельщику, умиравшему от загадочной болезни. “У него смуглая кожа, – писал Беннет, – обычно он здоров и воздержан; [он] сообщает, что двадцать месяцев назад у него появилась сильная усталость, продолжающаяся до сего времени. В прошлом июне он обнаружил опухоль в левой части живота, которая постепенно увеличивалась в размере на протяжении четырех месяцев, после чего рост прекратился”20.
После этого у пациента Беннета появились множественные опухоли в подмышечных впадинах, в паху и на шее. При вскрытии тела несколько недель спустя Беннет обнаружил, что в крови кровельщика было очень много белых клеток. Беннет предположил, что пациент скончался от инфекции. “Данный случай кажется мне особенно ценным, – писал Беннет, – поскольку служит демонстрацией существования истинного гноя, возникающего повсеместно в сосудистой системе”21. Спонтанное “гноение крови”, как Беннет назвал эту ситуацию, опять-таки указывало на самопроизвольное зарождение, в которое верили виталисты. Однако в данном случае не было никаких других признаков инфекции или воспаления, и это сбивало врачей с толку[23].
Шотландский случай классифицировали как непонятное медицинское явление или аномалию, но он заинтересовал Вирхова, который и сам видел нечто подобное. Если Шванн, Шлейден и Мюллер были правы и клетки действительно образуются в результате кристаллизации жизненных флюидов, почему (и как) в крови вдруг выкристаллизовались миллионы белых клеток?
Вирхову не давало покоя происхождение этих клеток. Он не мог представить, чтобы десятки миллионов белых клеток крови появлялись из ниоткуда и безо всякой причины. Он начал подозревать, что эти миллионы аномальных клеток могли возникнуть из других клеток. Они даже выглядели как другие клетки, поскольку
