Глава 16

Открытие микромира

Вообще-то микроскоп – прибор оптический, и его изобретение формально относится к истории физики. Но если вспомнить, сколько возможностей открыл микроскоп медикам, то станет ясно, что и к истории медицины этот прибор имеет самое прямое отношение.

Линзы, прозрачные тела, ограниченные с обеих сторон криволинейными поверхностями, были известны человечеству с незапамятных времен. В Британском музее хранится линза, изготовленная в VIII веке до нашей эры из горного хрусталя и дающая трехкратное увеличение. Предположения относительно ее использования варьируются от детали древнего телескопа до элемента декора.

Древние греки умели добывать огонь при помощи выпуклого стекла, концентрирующего солнечные лучи в одной точке. Об этом упоминается в комедии известного драматурга Аристофана «Облака», написанной во второй половине V века до нашей эры. А римский император Нерон в I веке нашей эры использовал шлифованный изумруд для коррекции близорукости.

Во второй половине XIII века в Италии были изобретены очки. Их существование подтверждается многочисленными документальными свидетельствами того времени, начиная с документов гильдий стекольщиков и заканчивая изображениями людей с очками. Первые очки предназначались для коррекции дальнозоркости, линзы, которые в них использовались, были выпуклыми. Очки для близоруких с вогнутыми линзами появились только в XVI веке. Заодно в XVI веке мастера научились шлифовать линзы настолько хорошо, что их стало возможным совмещать для получения бо́льшего увеличения. Совмещаемые линзы должны быть прозрачными и не должны давать искривлений, иначе изображение получится мутным или искривленным.

На вопрос о том, кто именно изобрел микроскоп, ответа не существует.

Теоретически его изобрел венецианский ученый – врач, философ, математик и астроном – Джироламо Фракасторо в первой половине XVI века. Именно Фракасторо первым высказал мысль о возможности совмещения двух увеличивающих, то есть двояковыпуклых, линз. Но дальше этого дело не пошло, воплощать свою идею на практике Фракасторо не стал.

Раз уж речь зашла о Джироламо Фракасторо, то надо сказать о нем несколько слов, тем более что он этого заслуживает. Фракасторо можно считать основоположником, точнее – одним из основоположников, науки эпидемиологии, которая изучает закономерности возникновения и распространения заболеваний, причем не только инфекционных. Фракасторо создал теорию распространения инфекционных болезней, которая предполагала наличие живого и способного к размножению болезнетворного фактора, который выделялся больными людьми. Мысли свои Фракасторо изложил в трехтомном трактате «О контагии, контагиозных болезнях и лечении», который можно считать первым в мире руководством по инфекционным заболеваниям. В этом трактате впервые появляется термин «инфекция», которым Фракасторо обозначает проникновение болезнетворного начала в организм. А печально известное заболевание сифилис получило свое название от поэмы Фракасторо «Сифилус, или О галльской болезни», в которой рассказывалось о том, как пастух по имени Сифилус разгневал богов-олимпийцев и был за это наказан ужасной болезнью, покрывшей его тело сыпью и язвами.

Можно предположить, что Фракасторо пытался создать прообраз микроскопа для того, чтобы увидеть возбудителей инфекционных болезней, но это ему не удалось. Зато удалось голландцам Иоанну Липперсгею и Захарии Янсену, мастерам из города Мидделбурга, который был центром стеклодувного дела. В конце XVI века один из них (а кто именно, так и не ясно) изобрел подзорную трубу, устроенную по тому же принципу, что и микроскоп. А в начале XVII века Галилео Галилей продемонстрировал оптический прибор из двух линз, который его приятель, врач и ботаник Джованни Фабер, назвал «микроскопом». Сам Галилей назвал свое изобретение «оккиолино», что в переводе с итальянского означает «маленький глаз». Другой голландец – Корнелиус Дреббель – усовершенствовал изобретение Галилея и создал прибор, который более походил на известный нам микроскоп…

Можно назвать еще полторы дюжины людей, приложивших ум и руки к созданию микроскопа, но для историков медицины самым важным «микроскопистом» является великий физик Роберт Гук, который усовершенствовал микроскоп настолько, что смог рассматривать в него клетки.

Диапазон интересов Гука был невероятно широким, а перечень его изобретений и открытий растянется на несколько страниц, но нас интересует только то, что способствует прогрессу в медицине. Гук увидел в свой микроскоп клетку и дал ей имя.

Примечательно, что при всей своей разносторонней любознательности Гук совершенно не интересовался медициной, всеми помыслами его владела физика и только физика. Однажды, уже после изобретения своего усовершенствованного микроскопа, Гук решил установить причину невероятно высокой плавучести коры пробкового дерева. Он делал тонкие срезы и рассматривал их под микроскопом.

Оказалось, что пробка состоит из множества маленьких ячеек, которые вызвали у Гука ассоциации с монашескими кельями, небольшими по размеру и расположенными впритык друг к другу. В честь кельи он и назвал эти ячейки.

Разумеется, ни один настоящий ученый (а Роберт Гук был самым настоящим из всех настоящих) не сможет пройти мимо возможности сделать открытие, даже если это открытие будет принадлежать к наукам, которыми он не занимается. Начав с изучения пробки, Гук продолжил делать наблюдения, итогом которых стал труд под названием «Микрография», опубликованный в тысяча шестьсот шестьдесят четвертом году. Гук описал разные живые клетки, сопроводив свои описания иллюстрациями, но, будучи физиком, не стал сильно углубляться в строение клетки. Но главное не в этом, а в том, что было открыто окно в микромир и была обнаружена клетка – структурная единица, из которой состоит все живое. Наука наконец-то «докопалась до корней», дошла до первоосновы всего живого.

Дело, начало которому положил физик Гук, сразу же продолжили два врача – итальянец Марчелло Мальпиги и англичанин Неемия Грю.

Марчелло Мальпиги изучал медицину в Болонском университете, там же получил докторскую степень и начал преподавать. Время от времени он покидал родную Болонью ради преподавания в других университетах, но всегда возвращался обратно. Окончательно он покинул Болонью лишь в тысяча шестьсот девяносто первом году, когда стал личным врачом папы Иннокентия Двенадцатого. Короче говоря, Мальпиги был известным ученым, которого переманивали из одного университета в другой, и отличным врачом. Высокая репутации Мальпиги в ученом мире подтверждается и его членством в Королевском обществе, которое в то время только что было создано.

Мальпиги поставил точку в учении Гарвея о кровообращении, открыв капилляры и установив тем самым связь между артериями и венами. Ему несложно было сделать это, поскольку он использовал микроскоп со стовосьмидесятикратным увеличением! Такое совершенное устройство помогло Мальпиги проводить самые разнообразные исследования, начиная со строения почки и заканчивая током веществ в растениях. По сути дела, Мальпиги стал первым исследователем клеточного мира, первым ученым, который серьезно и досконально изучал строение живых организмов под микроскопом. Мальпиги с полным на то правом можно назвать отцом гистологии, поскольку именно он заложил основы этой науки.

Мальпиги не только изучал строение органов или, скажем, насекомых, но и пытался понять, как работает то, что он открыл. Все свои открытия он рассматривал через призму физиологии, что на порядок увеличивало ценность его работ. Многовековым блужданиям в потемках, всем этим ненаучным гипотезам, пытающимся объяснить, как устроено все живое, пришел конец – клетка заняла полагающееся ей место в науке.

Мальпиги изучал строение всего живого, и растений в том числе. Растительные клетки крупнее животных клеток и потому легче поддаются изучению. Двухтомный трактат «Анатомия растений», написанный Мальпиги, стал не только руководством по строению растений, но и веским доказательством научности клеточной теории строения живых организмов.

Англичанин Неемия Грю начал с медицины, но впоследствии увлекся ботаникой и написал труд под тем же названием, что и Мальпиги. Обе эти «Анатомии растений», написанные примерно в одно и то же время – во второй половине XVII века, – дополняют друг друга и вместе образуют фундамент современной ботаники. Надо сказать, что трактат Грю более информативен, чем трактат Мальпиги, в нем содержатся более подробные описания, но это неудивительно, ведь для Мальпиги исследование растений было одним из направлений научной деятельности, а Грю только растениями и занимался.

Мальпиги и Грю не доказали, что все органы всех исследованных ими растений состоят из клеток. Отсюда сам собой напрашивался вывод о том, что вообще все живое состоит из клеток, но многим ученым того времени такое предположение показалось обидным и даже оскорбительным. Ну разве можно сравнивать человека с какими-то «ничтожными былинками»? Разве можно утверждать, что человек устроен точно так же (если брать в целом), что и растения? Исследования в области эмбриологии тоже вызывали возмущение у ученых дураков (да простится автору такая резкость, но иначе сказать невозможно). Дураки отказывались верить в то, что человеческий зародыш развивается по тем же правилам, что и куриный. И лишь к середине XIX века гистология вместе с входящей в нее эмбриологией развились настолько, что сомневаться в их научности и правомерности стало невозможно.

К месту можно вспомнить одну историю, касающуюся Мальпиги и Грю. Оба ученых были членами Королевского общества, а Грю вдобавок еще и его секретарем. Оба ученых публиковали сообщения о результатах своих исследований в журнале, издаваемом Обществом. Иногда, когда дело касалось растений, эти сообщения были сильно похожи друг на друга, что вызывало удивление у читателей. Грю даже подозревали в том, что он отправляет часть своих сообщений от имени ученого-итальянца. Делалось это якобы из соображений престижа. Те выводы, в правильности которых Грю уверен полностью, он подписывал своим именем, а все сомнительное, что может быть опровергнуто или оспорено, – отдавал итальянскому коллеге. Эта сплетня не выдерживает элементарной проверки логикой, но тем не менее в нее верили настолько, что считали нужным упомянуть в мемуарах…

Обратили ли вы внимание на то, что никто из вышеупомянутых персон не был назван «отцом научной микроскопии», а казалось бы, что Гук, или Мальпиги, или Грю вполне заслужили такой титул. Но отцом научной микроскопии, а также главным микроскопистом того времени (XVII век и начало XVIII века) считается голландец Антоний ван Левенгук, который, если уж говорить начистоту, настоящего микроскопа в глаза не видел. Ну, во всяком случае, не пользовался им в работе и никогда ничего подобного не создавал. Вот такой получается исторический парадокс, с которым нужно разобраться.

Начнем с конца – с приборов, которые делал Левенгук. С одной стороны, они позволяли рассматривать объекты в сильно увеличенном виде, то есть по сути были микроскопами. С другой же стороны, они представляли собой одну-единственную линзу, укрепленную на штативе, а в классическом микроскопе линз должно быть две. Но здесь можно вспомнить слова, сказанные королем Георгом Третьим об адмирале Нельсоне: «Мне нет дела до манер этого отважного моряка, меня интересует только то, как ловко он громит врагов». Пусть «микроскопы» Левенгука состояли всего из одной линзы, то есть являлись не микроскопами, а лупами, но зато они давали такое увеличение, которое не мог дать ни один из современных им оптических приборов. Сам Левенгук писал, что создал микроскоп, дающий пятисоткратное увеличение, но этот прибор, к сожалению, до нас не дошел. А лучший из тех девяти, что сохранились до наших дней, увеличивает примерно в триста раз. Но давайте вспомним, что Мальпиги пользовался гораздо менее мощным микроскопом. Сто восемьдесят или почти триста – это огромная разница.

До сих пор неясно, как в XVII веке Левенгуку удавалось создавать столь совершенные линзы. Все попытки изготовить нечто подобное с использованием инструментов того времени проваливались. Есть мнение, что Левенгук сочетал тщательнейшую шлифовку линз с термической обработкой. Но это только гипотеза, секрет великого голландского мастера пока еще не раскрыт.

В течение полувека Левенгук отправлял в Королевское общество отчеты об увиденном в свои приборы. Он не был врачом или ботаником, поэтому просто описывал то, что увидел, не делая выводов и не создавая теорий. Но благодаря своим уникальным линзам видел Левенгук очень многое.

Великие открытия часто совершаются случайно. Однажды Левенгук решил установить причину острого вкуса перца. Ему казалось, что в перечном настое он сможет найти нечто особенное, то, чего нет в настоях других плодов. Но вместо этого он увидел мельчайшие живые организмы. Так были открыты микробы. Заинтересовавшись, Левенгук начал искать их повсюду – и везде находил. «Некоторые из них в длину были раза в три-четыре больше, чем в ширину, – писал Левенгук в Королевское общество, – хотя они и не были толще волосков, покрывающих тело вши. Другие имели правильную овальную форму. Был там еще и третий тип организмов, наиболее многочисленный, – мельчайшие существа с хвостиками, которые находились в постоянном движении».

С момента основания Королевского общества в нем установлено правило ничего не принимать на веру без подтверждения и ничего не отрицать без оснований. Сообщению Левенгука в Лондоне не поверили. Согласитесь, что тому, кто никогда в жизни не слышал о микробах, трудно поверить в то, что нас окружают какие-то невидимые мельчайшие существа. Но от сообщения Левенгука не отмахнулись как от чепухи, а отправили к нему в голландский город Делфт делегацию, которой предстояло проверить правдивость изложенных сведений. Возглавлял делегацию уже знакомый вам Неемия Грю. Левенгук показал «инспекторам» микробов и к знанию о клетке добавилось знание о микроорганизмах. Так родилась микробиология, основателем которой может считаться Левенгук.

Заслуги Левенгука перед наукой были настолько велики, что в тысяча шестьсот восьмидесятом году его избрали действительным членом Королевского общества, несмотря на отсутствие образования и незнание латыни. Свои научные сообщения Левенгук писал на голландском языке, но в Королевском обществе их принимали без каких-либо оговорок.

Левенгук был первым и единственным членом Королевского общества, который нигде никогда не учился. Он был галантерейщиком, а на досуге интересовался науками. После прочтения «Микрографии» Роберта Гука, Левенгуку захотелось сделать микроскоп и заняться исследованиями. Он научился изготовлению линз и сделал свой первый микроскоп… Воистину энтузиазм не знает никаких преград! Для того чтобы в полной мере оценить мастерство Левенгука, надо знать, что его линзы были размером с чечевичное зерно. И такие мелкие линзы получались у этого самоучки абсолютно симметричными, не дававшими никаких искажений!

В тысяча шестьсот девяносто пятом году сообщения, которые присылал в Королевское общество Левенгук, были изданы на латыни отдельной книгой под названием «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком при помощи микроскопов». Немного позже вышел сборник на голландском языке.

Тайн Левенгук открыл много, начиная с клеток крови и заканчивая строением мышечных волокон. Но в XVIII веке некому было продолжить исследования микромира на таком уровне. Лишь в XIX веке появились микроскопы, дающие примерно то же увеличение, что и линзы Левенгука. Итогом всех исследований микромира стала клеточная теория строения живых организмов, которую во второй половине XIX века сформировали немецкие зоологи Маттиас Шлейден и Теодор Шванн, а затем дополнили другие ученые. Согласно этой теории, все живое состоит из клеток, размножение представляет собой образование новых клеток, а все болезни вызываются процессами, происходящими в клетках.

Современные электронные микроскопы способны увеличивать в миллион раз. Принцип работы электронных и оптических микроскопов по сути один и тот же, только на образец направляется не световой луч, а пучок электронов. Первый электронный микроскоп был создан в тридцатых годах прошлого века, через двести сорок лет после того, как появился первый двулинзовый увеличивающий оптический прибор. Весьма неплохие темпы развития, если учесть, что от первой известной нам линзы до создания оптического микроскопа прошло более двух тысяч лет.

РЕЗЮМЕ. ПОЯВЛЕНИЕ ПЕРВЫХ МИКРОСКОПОВ ПОЛОЖИЛО КОНЕЦ ВСЕМ НЕНАУЧНЫМ ГИПОТЕЗАМ, ПЫТАВШИМСЯ ОБЪЯСНИТЬ СТРОЕНИЕ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ТЕЛА, А ТАКЖЕ ПОЗВОЛИЛО ОТКРЫТЬ СУЩЕСТВОВАНИЕ МИКРОБОВ И НАЧАТЬ ИХ ИЗУЧЕНИЕ.