... Но как бы ни самозарождались живые существа-в других ли животных, в почве, в растениях или их частях, результатом спаривания появившихся таким образом мужских и женских особей всегда является нечто дефектное, непохожее на своих родителей. Например, при спаривании вшей возникают гниды, у мух-личинки, у блох-яйцевидные по форме личинки. и такое потомство не порождает особей родительского типа или каких-либо других животных вообще, а лишь нечто неопи суемое.
Аристотель хорошо знал, что многие насекомые имеют сложный цикл развития и, прежде чем стать взрослыми, проходят через стадии личинки и куколки. Но хотя в своем описании генезиса двух видов насекомых он допускает явные ошибки, его суждения строго логичны. Самозарождение не отвечало бы здравому смыслу,' его существование было бы сомнительным, если бы возникшие в результате этого про цесса виды могли нормально воспроизводиться. Следова тельно, говорит Аристотель, эти существа при своем спа ривании производят нечто "неописуемое", что и обусловли вает постоянную необходимость самозарождения.
Разумеется, сейчас все это выглядит бессмыслицей, но наука, созданная Аристотелем, уже была наукой, хотя и в младенческом состоянии. Достаточно сказать, что исследо вание насекомых он считал занятием, достойным внимания. Как ни трудно в это поверить, развитые им представления сохранялись практически неизменными на протяжении почти 2000 лет. Даже средневековая церковь признавала авторитет Аристотеля в вопросах самозарождения, и сам святой Фома Аквинский (1225-1274) связывал его взгляды с христианским учением, утверждая, что самозарождение осуществляется ангелами, которые используют для этого солнечные лучи.
На XVI в.. эпоху господства религиозных суеверий, при ходится расцвет классического учения о самозарождении. Его очень активно развивал в это время врач и естество испытатель Парацельс (1493 1541) и его последователь Ян Баптист ван Гельмонт (1579-1644). Последний предложил "метод производства" мышей из пшеничных зерен, поме щенных в кувшин вместе с грязным бельем, на который многократно ссылались в дальнейшем. Двумя веками позже Пастер, комментируя "метод" ван Гельмонта, писал: "Это доказывает лишь то, что ставить эксперименты легко, но грудно ставить их безупречно".
В своей работе, впервые опубликованной в 1558 г. под названием "Магия природы", Джамбатиста делла Порта приводит еще больше сведений о самозарождении, кото рыми было столь богато его время. Этот неаполитанский ученый-любитель был основателем и вице-президентом Ака демии деи Линчей* - одного из самых первых в мире научных обществ. Его книга, содержавшая популярное описание не которых технических диковин, чудес природы и всяких ро зыгрышей, была переведена на несколько языков. Вот от рывки из ее английского издания, опубликованного в Лон доне в 1658 г.:
В Дариене. расположенном в одной из провинций Нового света, очень нездоровый воздух, место грязное, полное зло вонных болот, более того. сама деревня представляет собой болото, где, по описанию Петера Мартира. жабы выводятся из капель жидкости. Кроме того. они рождаются из гниющих в грязи утиных трупов: есть даже стихи, где утка говорит: "Когда меня гноят в земле, я жаб произвожу на свет..."
Грек Флорентинус утверждал, что если пожевать базилик, а затем положить его на солнце, то из него появятся змеи. А Плиний при этом добавлял, что если базилик потереть и положить под камень, то он превратится в скорпиона, а если пожевать и положить на солнце то в червяка.
Саламандры рождаются из воды: сами они никого не производят, потому что у них. как и у угрей, нет ни мужских, ни женских особей...
Рыбы под названием ортика. бабочки-нимфалины, мидии. 1 ребешки. морские улитки, другие брюхоногие моллюски и ракообразные рождаются из грязи, поскольку они не способны
* Национальная академия деи Линчей (Accademia Nazionale dei l.incei) -одна из старейших в Европе академий наук: существует (с перерывами) с 1603 г. в Италии. Название происходит от слова //псе-рысь: основатели академии поклялись исследовать природу глазами зоркими, как у рым.-Прим. ред.
спариваться и по своему образу жизни напоминают растения. Замечено, что разная грязь производит на свет различных животных: темная грязь порождает устриц, красноватая морских улиток, грязь, образовавшаяся из горных пород, голотурий, гусей и т.п. Как показал опыт, брюхоногие за рождаются в гниющих деревянных загородках, что служат для лова рыбы, и как только исчезают загородки, пропадают и эти моллюски.
Современному читателю, привыкшему рассматривать происхождение жизни как однократное и самое значительное в истории Земли событие, подобные описания кажутся сказ ками. И все же не следует считать их просто чьими-то выдумками. Скорее всего, столь уверенные сообщения в какой-то степени основывались на действительных наблю дениях широко известных явлений, но их неправильно объяс няли, стремясь согласовывать наблюдаемое с древними ав торитетами, да и с обычной житейской практикой. Клас сическое учение о самозарождении вместе со многими дру гими освященными веками фантастическими представления ми было похоронено в эпоху Возрождения. Его ниспровер гателем стал Франческо Реди (1626-1697), физик-экспери ментатор, известный поэт и один из первых ученых-биологов современной формации, он был фигурой, типичной для эпохи позднего Возрождения. Книгу Реди "Опыты по само зарождению насекомых" (1668), которая в основном и созда ла ему научную репутацию, отличают здоровый скептицизм, тонкая наблюдательность, прекрасная манера изложения результатов. Хотя главным объектом его исследований были насекомые, он изучал также зарождение скорпионов, жаб, лягушек, пауков и перепелов. Реди не только не подтвердил распространенное тогда мнение о самозарождении перечис ленных животных, а, напротив, в большинстве случаев про демонстрировал, что на самом деле они рождаются из оплодотворенных яиц. Таким образом, результаты его тща тельно проведенных опытов опровергли представления, сформировавшиеся в течение 20 столетий.
Реди построил эту работу в виде письма к своему другу Карло Дати. Начав с истории вопроса, он далее писал:
Как я уже говорил, суть рассуждений древних и совре менных ученых и широко распространенный взгляд на эту проблему в наши дни сводятся к тому, что гниение мертвого тела или отбросов, представляющих собой разлагающуюся материю, порождает червей. Стремясь хотя бы отчасти убе диться в справедливости такого взгляда, я проделал следующий эксперимент. В начале июня я приказал убить трех змей из тех, что
зовутся эскулаповыми угрями. Их трупы я оставил разлагаться в открытой коробке и через некоторое время заметил, что они покрылись червями конической формы, по-видимому, не имею щими ног. Эти черви жадно пожирали мясо, увеличиваясь день ото дня как в размерах, так и в числе...
Далее следует подробное описание "червей", их превра щения в куколок и наконец во взрослых мух. Реди тщательно описывает результаты повторных наблюдений, при которых он использовал различные сорта мяса.
Я продолжал сходные эксперименты с сырым и вареным мясом быка, оленя, буйвола, льва, тигра, собаки, ягненка, козленка, кролика; иногда с мясом уток, гусей, куриц, ласточек и т. д. и. наконец, с мясом различных рыб... В каждом случае выводились мухи того или иного из упомянутых типов, а иногда на мясе одного животного обнаруживались мухи обоих типов. . . и почти всегда я замечал, что само разлагающееся мясо и щели в коробках, где оно лежало, были покрыты не только червями. но и яйцами, из которых, как я уже говорил, выводились черви. Эти яйца заставили меня подумать о тех отложениях, которые мухи оставляют на мясе и которые в конце концов становятся червями,-факт, отмеченный составителем словаря нашей Ака демии, а также хорошо известный охотникам и мясникам, которые летом защищают мясо от мух, завертывая его в белую материю...
Рассмотрев эти факты, я убедился, что все черви, об наруженные в мясе, произошли непосредственно из отложений. сделанных мухами, а не из-за его гниения, и я еще более утвердился в этом предположении, заметив, что мухи, кру жившиеся над мясом перед тем, как оно зачервивело, относятся к тому же типу, что и те, которые вывелись на нем впоследст вии. Это суждение требовало, однако, экспериментального под тверждения, и в середине июля я положил мертвую змею, некоторое количество рыбы, угрей и ломтик телятины в четыре большие широкогорлые бутыли; хорошо закрыв их и запечатав, я подобным же образом заполнил затем еще столько же бутылей, но оставил их открытыми. Вскоре мясо и рыба в открытых сосудах покрылись червями, и было видно, как туда свободно влетают мухи, тогда как в закрытых бутылях я не заметил червей даже по прошествии многих дней. . .
Оставив это длинное отступление и возвращаясь к моим доводам, должен сказать Вам, что, несмотря на эти факты. доказывающие невозможность возникновения червей в мясе мертвых животных, если в него не отложено семя других живых существ, чтобы разрешить последние сомнения, я провел новый эксперимент. На этот раз я положил мясо и рыбу в большой сосуд, покрытый тонкой и гладкой сеткой, обеспечивавшей свободный доступ воздуха. В целях более полной защиты от мух сосуд был помещен в специальную клетку, покрытую такой же сеткой. В этих условиях я никогда не видел на мясе червей, хотя нетрудно было заметить, как много их ползает по сетке, покрывающей клетку. Привлеченные запахом мяса, они в конце концов сумели бы, наверное, проникнуть в сосуд через мелкие ячейки сетки, если бы я быстро не удалил их.
Подобная постановка опытов очень современна. Послед ние два эксперимента Реди стали классическими и послужили моделями для будущих исследований процесса самозарожде ния. В других главах книги Реди описывает свои дальнейшие эксперименты, последовательно и убедительно критикуя ши роко распространенные домыслы и заблуждения, связанные с самозарождением животных. По ходу повествования Реди дает верное истолкование и наблюдениям делла Порты:
Появилась благоприятная возможность для проверки утверждения Батиста Порты относительно зарождения жаб из гниющего мяса, валяющегося в навозной куче. Три опыта с этим материалом нс дали никаких результатов, и это убедило меня в том, что Порта проявлял здесь излишнюю доверчивость, бу дучи в других случаях очень интересным и глубоким писателем.
Книга Реди в течение 20 лет переиздавалась пять раз. и в результате знакомства с ней все более широкого круга образованных людей вера в возможность самозарождения животных постепенно исчезла. Однако этот вопрос снова возник, хотя уже на другом уровне, примерно в 1675 г.. вслед за открытием микроорганизмов голландцем Антони ван Левенгуком (1632-1723). Это открытие стало возможным благодаря усовершенствованию в XVII в. техники изготов ления линз. Сам Левенгук был одновременно и опытным мастером по изготовлению линз, и исследователем, увле ченно работающим с микроскопом. Ряд важных открытий, сделанных Левенгуком в течение его долгой жизни, создали ему известность, и он по праву считается одним из осново положников научной микроскопии.
Микроорганизмы настолько малы и, кажется, так просто организованы, что с самого их открытия широко распро странилось мнение, будто они представляют собой продукты распада, принадлежащие к нечетко обозначенной промежу точной области между живым и неживым. Таким образом, вопрос о самозарождении вновь оказался в центре внимания в знаменитой полемике XVIII в.. разгоревшейся между английским священником Дж.Т.Нидхемом (17131781) и итальянским натуралистом аббатом Ладзаро Спаллаппани (1729-1799). Нидхем утверждал, что если баранью подливку и подобные ей настои сначала нагреть, а затем герметически закрыть в сосуде с небольшим количеством воздуха, то в течение нескольких дней они обязательно порождают микро организмы и разлагаются. Он полагал, что раз нагревание исследуемого объекта убивает все ранее существовавшие в нем организмы, то, следовательно, полученный результат
служит доказательством самозарождения. Повторяя экспе рименты Нидхема, Спалланцани показал, что если колбы нагреть после закупоривания, то в них не возникает никаких организмов и не происходит гниения, как долго бы они ни хранились. (В одном из своих опытов Спалланцани герме тично закупорил в стеклянном сосуде зеленый горох с водой, после чего в течение 45 мин держал его в кипящей воде. Позже, в 1804 г., парижский шеф-повар Франсуа Аппер использовал этот метод для получения первых консерви рованных продуктов. Таким образом, консервная промыш ленность явилась одним из побочных результатов дискуссии о самозарождении.)
Нидхем заявил в ответ, что чрезмерное нагревание разру шило внутри закрытого сосуда содержащийся в воздухе жизненно важный элемент, без которого самозарождение невозможно. Методы газового анализа в то время были еще недостаточно развиты, чтобы разрешить этот спор. В дейст вительности оказалось, что результат, полученный Нидхе мом, был следствием скрытой ошибки, обнаружить которую не удалось в течение целого столетия. Известнейшие ученые XIX в., включая Жозефа Луи Гей-Люссака, Теодора Шванна. Германа фон Гельмгольца, Луи Пастера и Джона Тиндаля, были вовлечены в этот спор. Великий французский химик Гей-Люссак поддержал точку зрения Нидхема, обнаружив, что из нагретого в присутствии органического вещества воздуха кислород исчезает, а его отсутствие, как показали дальнейшие опыты,-необходимое условие консервирования продуктов. Однако решающий эксперимент, т. е. экспери мент Реди, по проделанный с микроорганизмами, остался невыполненным.
Вопрос, казалось бы, прост: будут ли расти в стери лизованном органическом настое микроорганизмы в при сутствии воздуха, из которого удалены все микробы? Не смотря на кажущуюся простоту вопроса, существовавшая в то время экспериментальная техника не позволяла дать на него убедительный ответ. Было поставлено множество хитроумных экспериментов, но каждый раз исследователи давали неточные или лишь отчасти правильные и проти воречивые объяснения наблюдаемого. Поскольку проблема самозарождения имела большое общемировоззренческое и практическое значение, разгорелись бурные дискуссии.
Страсти достигли кульминации в 1859 г., когда Феликс Пуше (1800-1872), директор Музея естественной истории в Руане, опубликовал книгу, где вновь сообщалось об экспе
риментальном подтверждении самозарождения. Свое пре дисловие Пуше начал так: "Когда в результате размышлений мне стало ясно, что самозарождение представляет собой еще один способ, который природа использует для воспроиз ведения живых существ, я сосредоточил все внимание на том, чтобы экспериментально продемонстрировать соответству ющее явление. Английский физик Джон Тиндаль (1820 1893), принимавший активное участие в дискуссии, так про комментировал появление на арене Пуше:
Никогда еще ни один предмет спора не требовал столь холодного и критического ума, как этот, спокойствия в позна нии столь сложного явления, тщательности в постановке и исполнении опытов, умелого подбора условий и постоянного сомнения в результатах, пока строгая повторяемость не убедит вас в их безупречности. Для человека с темпераментом Пуше подобный предмет таил в себе опасность, которую еще более усиливало его предвзятое отношение к проблеме.
В это время в исследования включился Луи Пастер (1822-1895). Изучая с точки зрения химии процесс спир тового брожения, он вопреки многочисленным возражениям пришел к выводу, что этот процесс вызывается живыми организмами. Проведенные эксперименты послужили хоро шей подготовкой для решения последующей задачи. Ис следования Пастера-это в методическом отношении без упречно поставленная серия опытов, ознаменовавших собой одно из величайших достижений экспериментальной био логии. В сущности они привели к закрытию долгого спора о самозарождении. Пастер разрешил все трудности, пугавшие его предшественников. Он недвусмысленно показал, что загадочной "первопричиной", витавшей в воздухе и вызы вающей в стерильном бульоне рост микроорганизмов, яв ляются те же самые микроорганизмы, которые переносятся частицами пыли.
Рассмотрим вкратце один из самых простых и изящных экспериментов Пастера, убедительность которого поразила даже самого ученого. Нужную питательную среду, например дрожжевой экстракт с сахаром, Пастер помещал в колбы: затем, нагревая их горло в пламени, оттягивал его так, что получились узкие, но тем не менее открытые трубки, изогну тые различным образом (рис. 5). Далее он доводил пи тательную среду в колбе до кипения и поддерживал ее в таком состоянии в течение нескольких минут, после чего давал ей остыть. Обработанная таким образом среда оста валась в колбах стерильной неограниченно долго даже при контакте с воздухом. К удивлению Пастера, колбы можно
было даже перемещать с места на место, не опасаясь заражения среды. Пытаясь объяснить этот эффект, ученый предположил, что воздушный столб в длинном горле действует как своего рода подушка, препятствуя быстрому движению воздуха; в результате проникающая в горло кол бы пыль оседает на его стенках раньше, чем достигает питательной среды. Чтобы доказать, что заключенная в колбе питательная среда, будучи инфицированной, способна поддерживать рост микроорганизмов, Пастер обрезал у некоторых колб горло-и вскоре процесс размножения действительно начинался.
Таким образом, Пастеру удалось повторить опыты Реди на уровне одноклеточных организмов. Он продемонстри ровал, что в мире микробов, как и среди высших видов, любая форма жизни ведет свое существование от "роди тельской". Результаты, полученные Пастером, не вызывали сомнений, но тем не менее в течение ряда лет высказывались
различного рода контрдоводы и возражения. Особенно ин тересный случай произошел в 1870-х годах в Англии, когда Джон Тиндаль защищал точку зрения Пастера от нападок одного врача по имени Г. Чарлтон Бастиан. Исследования Тиндаля по рассеянию света на частицах пыли в атмосфере позволили ему осуществить новые опыты, свидетельствую щие о роли пыли в переносе инфекции. Он показал, что способная к гниению среда, заключенная в открытых (контрольных) пробирках, остается стерильной, пока воздух над ними свободен от пыли. Далее рассказывается, каким способом Тиндалю удалось обнаружить присутствие пыли в воздухе. Его изобретательность создала ему славу выдаю щегося популяризатора науки викторианской эпохи.
Вернемся в Лондон времен королевы Виктории и обратим внимание на плавающую в воздухе пыль. Представим себе комнату, где только что произведена уборка. Окна в ней плотно закрыты, и лишь через узкое отверстие в ставне проникает пересекающий комнату солнечный луч. Плавающая в воздухе пыль позволяет увидеть путь света. Чтобы сфокусировать пучок параллельных световых лучей, поместим в отверстие линзу. Теперь лучи образуют конус, в вершине которого освещенность настолько велика, что пыль кажется почти белой. В темноте глаз особенно чувствителен к такому освещению. Пыль, на сыщающая лондонский воздух,-это органическое вещество, ко торое можно сжечь без остатка. Действие пламени спиртовки на плавающее в воздухе вещество Тиндаль описывал следующим образом:
"В интенсивный параллельный пучок света, освещавший пыль в воздухе нашей лаборатории, я поместил зажженную спиртовку. В самом пламени и по его краям были видны странные темные завихрения, похожие на густой черный дым. Такие же темные вихри, устремленные вверх, можно было заметить, поместив пламя чуть ниже пучка света. Они выгля дели чернее самого черного дыма, выходящего из пароходной трубы: их сходство с дымом было столь велико, что невольно возникала мысль, что для обнаружения таких облаков сво бодного углерода в чистом пламени спиртовки, по-видимому, необходим лишь пучок света достаточной интенсивности.
Но действительно ли эти темные завихрения являются дымом? Ответ на этот мгновенно возникший вопрос нам уда лось найти следующим образом. Под пучком лучей мы по местили раскаленную докрасна кочергу, и от нее тоже стали подниматься черные вихри; затем мы наблюдали за сильным пламенем водородной горелки, которое само по себе не дает дыма, но и горение водорода сопровождалось мощным вихре вым движением темной массы. Если это не дым, то что же она собой представляет? Как и в межзвездном пространстве, тем нота здесь объясняется отсутствием на пути пучка света какого либо вещества, вызывающего его рассеяние. Когда пламя на ходилось под пучком лучей, имеющееся в воздухе вещество разрушалось, и очищенный от него горячий воздух, поднимаясь,
пересекал пучок света, унося прочь освещенные частицы и тем самым-благодаря собственной абсолютной прозрачное ти вы зывая образование темных вихрей. Ничто не могло бы убе дительнее продемонстрировать невидимость того, что делает все вещи видимыми. Световой пучок пересекал невидимое чер ное пространство, образованное прозрачным воздухом, в то время как по обе стороны от него сияли плотные массы частиц пыли, подобно тому как светятся любые тела, освещенные сильным светом".
Тиндаль изобрел также метод стерилизации растворов, содержащих споры бактерий, способные выживать в ки пящей воде: этот метод до сих пор известен под названием "тиндализация". Суть его заключается в том, что стери лизуемый раствор несколько раз нагревается в течение ряда дней: непроросшие споры выдерживают нагревание, а про росшие гибнут. Таким образом, после нескольких после довательных нагреваний раствор становится стерильным. Опыты Тиндаля были столь оригинальными, а его под держка взглядов Пастера столь энергичной, что он по праву разделяет с Пастером славу ниспровергателя учения о са мозарождении.
Исследования Пастера и Тиндаля нашли еще одно прак тическое применение. Его предложил их современник хирург Листер (1827-1912), хорошо знакомый с работами этих ученых. Листер высказал мысль, что если бы операционное поле на теле больного удалось изолировать от микроор ганизмов, попадающих из воздуха, то это спасло бы жизнь многим оперируемым. В те времена в английских больницах смертность при ампутации достигала 25-50%-главным об разом вследствие заражения. При операциях в полевых условиях во время военных кампаний дело обстояло еще хуже. Так, в ходе франко-прусской войны из 13 тыс. ам путаций. проведенных французскими хирургами, не менее 10 тыс. имело смертельный исход! Пока сохранялась вера в самозарождение микробов, не было причин удалять их из раны. Однако после открытия Пастера Листер понял, что носителей инфекции необходимо уничтожать прежде, чем они попадут на операционное поле. И Листер добился успеха, применив карболовую кислоту (фенол) в качестве антибактериальною средства. Он стерилизовал инструмен ты, опрыскивал кабинет и даже пропитывал одежду боль ного раствором фенола. Принятые меры дали отличные результаты, что привело к рождению антисептической хирургии.
Панспермия
Учение о самозарождении постепенно умирало на про тяжении столетий, и то, что оно было окончательно по хоронено Пастером и Тиндалем, вряд ли может удивить современных ученых. Однако не существовало теории, спо собной занять его место. Нетрудно представить, что в XIX в. при чрезвычайно низком уровне знаний о химической ор ганизации живой материи, всякий, кто попытался бы думать о происхождении жизни, был обречен на неудачу. Как за метил в 1863 г. Дарвин в письме Гукеру, "сущий вздор рассуждать сейчас о происхождении жизни; с тем же успехом можно было бы рассуждать о происхождении материи".
Дарвин был прав. Слишком мало было в то время известно о природе жизни и истории Земли, чтобы про дуктивно рассуждать о происхождении жизни. Однако кру шение учения о самозарождении привело некоторых из вестных ученых к мысли, что жизнь никогда не возникала, а, как материя или энергия, существовала вечно. Согласно этому представлению, "зародыши жизни" блуждают в кос мическом пространстве до тех пор, пока не попадают на подходящую по своим условиям планету-там они и дают начало биологической эволюции. Эту идею поддерживали Герман ван Гельмгольц (1821-1894) и Уильям Томсон (позднее лорд Кельвин; 1824-1907)-самые знаменитые фи зики XIX в. Гельмгольц, лично ставивший опыты по изу чению самозарождения бактерий, в лекции, прочитанной в 1871 г., говорил:
Я не смогу возразить, если кто-нибудь будет считать данную гипотезу в большой или даже очень большой степени неправдоподобной. Но мне кажется, что в случае, если все наши попытки получить живые организмы из неживой материи про валятся, с научной точки зрения правомочно задать вопрос: возникала ли жизнь когда-нибудь вообще или же ее зародыши переносятся из одного мира в другой и развиваются повсюду, где есть подходящие условия?
Гельмгольц и Томсон были близкими друзьями и, вполне вероятно, не раз обсуждали этот вопрос. Как бы там ни было, несколькими месяцами позже Томсон высказал очень похожую мысль в своем президентском обращении к Бри танской ассоциации развития науки:
Аристотель хорошо знал, что многие насекомые имеют сложный цикл развития и, прежде чем стать взрослыми, проходят через стадии личинки и куколки. Но хотя в своем описании генезиса двух видов насекомых он допускает явные ошибки, его суждения строго логичны. Самозарождение не отвечало бы здравому смыслу,' его существование было бы сомнительным, если бы возникшие в результате этого про цесса виды могли нормально воспроизводиться. Следова тельно, говорит Аристотель, эти существа при своем спа ривании производят нечто "неописуемое", что и обусловли вает постоянную необходимость самозарождения.
Разумеется, сейчас все это выглядит бессмыслицей, но наука, созданная Аристотелем, уже была наукой, хотя и в младенческом состоянии. Достаточно сказать, что исследо вание насекомых он считал занятием, достойным внимания. Как ни трудно в это поверить, развитые им представления сохранялись практически неизменными на протяжении почти 2000 лет. Даже средневековая церковь признавала авторитет Аристотеля в вопросах самозарождения, и сам святой Фома Аквинский (1225-1274) связывал его взгляды с христианским учением, утверждая, что самозарождение осуществляется ангелами, которые используют для этого солнечные лучи.
На XVI в.. эпоху господства религиозных суеверий, при ходится расцвет классического учения о самозарождении. Его очень активно развивал в это время врач и естество испытатель Парацельс (1493 1541) и его последователь Ян Баптист ван Гельмонт (1579-1644). Последний предложил "метод производства" мышей из пшеничных зерен, поме щенных в кувшин вместе с грязным бельем, на который многократно ссылались в дальнейшем. Двумя веками позже Пастер, комментируя "метод" ван Гельмонта, писал: "Это доказывает лишь то, что ставить эксперименты легко, но грудно ставить их безупречно".
В своей работе, впервые опубликованной в 1558 г. под названием "Магия природы", Джамбатиста делла Порта приводит еще больше сведений о самозарождении, кото рыми было столь богато его время. Этот неаполитанский ученый-любитель был основателем и вице-президентом Ака демии деи Линчей* - одного из самых первых в мире научных обществ. Его книга, содержавшая популярное описание не которых технических диковин, чудес природы и всяких ро зыгрышей, была переведена на несколько языков. Вот от рывки из ее английского издания, опубликованного в Лон доне в 1658 г.:
В Дариене. расположенном в одной из провинций Нового света, очень нездоровый воздух, место грязное, полное зло вонных болот, более того. сама деревня представляет собой болото, где, по описанию Петера Мартира. жабы выводятся из капель жидкости. Кроме того. они рождаются из гниющих в грязи утиных трупов: есть даже стихи, где утка говорит: "Когда меня гноят в земле, я жаб произвожу на свет..."
Грек Флорентинус утверждал, что если пожевать базилик, а затем положить его на солнце, то из него появятся змеи. А Плиний при этом добавлял, что если базилик потереть и положить под камень, то он превратится в скорпиона, а если пожевать и положить на солнце то в червяка.
Саламандры рождаются из воды: сами они никого не производят, потому что у них. как и у угрей, нет ни мужских, ни женских особей...
Рыбы под названием ортика. бабочки-нимфалины, мидии. 1 ребешки. морские улитки, другие брюхоногие моллюски и ракообразные рождаются из грязи, поскольку они не способны
* Национальная академия деи Линчей (Accademia Nazionale dei l.incei) -одна из старейших в Европе академий наук: существует (с перерывами) с 1603 г. в Италии. Название происходит от слова //псе-рысь: основатели академии поклялись исследовать природу глазами зоркими, как у рым.-Прим. ред.
спариваться и по своему образу жизни напоминают растения. Замечено, что разная грязь производит на свет различных животных: темная грязь порождает устриц, красноватая морских улиток, грязь, образовавшаяся из горных пород, голотурий, гусей и т.п. Как показал опыт, брюхоногие за рождаются в гниющих деревянных загородках, что служат для лова рыбы, и как только исчезают загородки, пропадают и эти моллюски.
Современному читателю, привыкшему рассматривать происхождение жизни как однократное и самое значительное в истории Земли событие, подобные описания кажутся сказ ками. И все же не следует считать их просто чьими-то выдумками. Скорее всего, столь уверенные сообщения в какой-то степени основывались на действительных наблю дениях широко известных явлений, но их неправильно объяс няли, стремясь согласовывать наблюдаемое с древними ав торитетами, да и с обычной житейской практикой. Клас сическое учение о самозарождении вместе со многими дру гими освященными веками фантастическими представления ми было похоронено в эпоху Возрождения. Его ниспровер гателем стал Франческо Реди (1626-1697), физик-экспери ментатор, известный поэт и один из первых ученых-биологов современной формации, он был фигурой, типичной для эпохи позднего Возрождения. Книгу Реди "Опыты по само зарождению насекомых" (1668), которая в основном и созда ла ему научную репутацию, отличают здоровый скептицизм, тонкая наблюдательность, прекрасная манера изложения результатов. Хотя главным объектом его исследований были насекомые, он изучал также зарождение скорпионов, жаб, лягушек, пауков и перепелов. Реди не только не подтвердил распространенное тогда мнение о самозарождении перечис ленных животных, а, напротив, в большинстве случаев про демонстрировал, что на самом деле они рождаются из оплодотворенных яиц. Таким образом, результаты его тща тельно проведенных опытов опровергли представления, сформировавшиеся в течение 20 столетий.
Реди построил эту работу в виде письма к своему другу Карло Дати. Начав с истории вопроса, он далее писал:
Как я уже говорил, суть рассуждений древних и совре менных ученых и широко распространенный взгляд на эту проблему в наши дни сводятся к тому, что гниение мертвого тела или отбросов, представляющих собой разлагающуюся материю, порождает червей. Стремясь хотя бы отчасти убе диться в справедливости такого взгляда, я проделал следующий эксперимент. В начале июня я приказал убить трех змей из тех, что
зовутся эскулаповыми угрями. Их трупы я оставил разлагаться в открытой коробке и через некоторое время заметил, что они покрылись червями конической формы, по-видимому, не имею щими ног. Эти черви жадно пожирали мясо, увеличиваясь день ото дня как в размерах, так и в числе...
Далее следует подробное описание "червей", их превра щения в куколок и наконец во взрослых мух. Реди тщательно описывает результаты повторных наблюдений, при которых он использовал различные сорта мяса.
Я продолжал сходные эксперименты с сырым и вареным мясом быка, оленя, буйвола, льва, тигра, собаки, ягненка, козленка, кролика; иногда с мясом уток, гусей, куриц, ласточек и т. д. и. наконец, с мясом различных рыб... В каждом случае выводились мухи того или иного из упомянутых типов, а иногда на мясе одного животного обнаруживались мухи обоих типов. . . и почти всегда я замечал, что само разлагающееся мясо и щели в коробках, где оно лежало, были покрыты не только червями. но и яйцами, из которых, как я уже говорил, выводились черви. Эти яйца заставили меня подумать о тех отложениях, которые мухи оставляют на мясе и которые в конце концов становятся червями,-факт, отмеченный составителем словаря нашей Ака демии, а также хорошо известный охотникам и мясникам, которые летом защищают мясо от мух, завертывая его в белую материю...
Рассмотрев эти факты, я убедился, что все черви, об наруженные в мясе, произошли непосредственно из отложений. сделанных мухами, а не из-за его гниения, и я еще более утвердился в этом предположении, заметив, что мухи, кру жившиеся над мясом перед тем, как оно зачервивело, относятся к тому же типу, что и те, которые вывелись на нем впоследст вии. Это суждение требовало, однако, экспериментального под тверждения, и в середине июля я положил мертвую змею, некоторое количество рыбы, угрей и ломтик телятины в четыре большие широкогорлые бутыли; хорошо закрыв их и запечатав, я подобным же образом заполнил затем еще столько же бутылей, но оставил их открытыми. Вскоре мясо и рыба в открытых сосудах покрылись червями, и было видно, как туда свободно влетают мухи, тогда как в закрытых бутылях я не заметил червей даже по прошествии многих дней. . .
Оставив это длинное отступление и возвращаясь к моим доводам, должен сказать Вам, что, несмотря на эти факты. доказывающие невозможность возникновения червей в мясе мертвых животных, если в него не отложено семя других живых существ, чтобы разрешить последние сомнения, я провел новый эксперимент. На этот раз я положил мясо и рыбу в большой сосуд, покрытый тонкой и гладкой сеткой, обеспечивавшей свободный доступ воздуха. В целях более полной защиты от мух сосуд был помещен в специальную клетку, покрытую такой же сеткой. В этих условиях я никогда не видел на мясе червей, хотя нетрудно было заметить, как много их ползает по сетке, покрывающей клетку. Привлеченные запахом мяса, они в конце концов сумели бы, наверное, проникнуть в сосуд через мелкие ячейки сетки, если бы я быстро не удалил их.
Подобная постановка опытов очень современна. Послед ние два эксперимента Реди стали классическими и послужили моделями для будущих исследований процесса самозарожде ния. В других главах книги Реди описывает свои дальнейшие эксперименты, последовательно и убедительно критикуя ши роко распространенные домыслы и заблуждения, связанные с самозарождением животных. По ходу повествования Реди дает верное истолкование и наблюдениям делла Порты:
Появилась благоприятная возможность для проверки утверждения Батиста Порты относительно зарождения жаб из гниющего мяса, валяющегося в навозной куче. Три опыта с этим материалом нс дали никаких результатов, и это убедило меня в том, что Порта проявлял здесь излишнюю доверчивость, бу дучи в других случаях очень интересным и глубоким писателем.
Книга Реди в течение 20 лет переиздавалась пять раз. и в результате знакомства с ней все более широкого круга образованных людей вера в возможность самозарождения животных постепенно исчезла. Однако этот вопрос снова возник, хотя уже на другом уровне, примерно в 1675 г.. вслед за открытием микроорганизмов голландцем Антони ван Левенгуком (1632-1723). Это открытие стало возможным благодаря усовершенствованию в XVII в. техники изготов ления линз. Сам Левенгук был одновременно и опытным мастером по изготовлению линз, и исследователем, увле ченно работающим с микроскопом. Ряд важных открытий, сделанных Левенгуком в течение его долгой жизни, создали ему известность, и он по праву считается одним из осново положников научной микроскопии.
Микроорганизмы настолько малы и, кажется, так просто организованы, что с самого их открытия широко распро странилось мнение, будто они представляют собой продукты распада, принадлежащие к нечетко обозначенной промежу точной области между живым и неживым. Таким образом, вопрос о самозарождении вновь оказался в центре внимания в знаменитой полемике XVIII в.. разгоревшейся между английским священником Дж.Т.Нидхемом (17131781) и итальянским натуралистом аббатом Ладзаро Спаллаппани (1729-1799). Нидхем утверждал, что если баранью подливку и подобные ей настои сначала нагреть, а затем герметически закрыть в сосуде с небольшим количеством воздуха, то в течение нескольких дней они обязательно порождают микро организмы и разлагаются. Он полагал, что раз нагревание исследуемого объекта убивает все ранее существовавшие в нем организмы, то, следовательно, полученный результат
служит доказательством самозарождения. Повторяя экспе рименты Нидхема, Спалланцани показал, что если колбы нагреть после закупоривания, то в них не возникает никаких организмов и не происходит гниения, как долго бы они ни хранились. (В одном из своих опытов Спалланцани герме тично закупорил в стеклянном сосуде зеленый горох с водой, после чего в течение 45 мин держал его в кипящей воде. Позже, в 1804 г., парижский шеф-повар Франсуа Аппер использовал этот метод для получения первых консерви рованных продуктов. Таким образом, консервная промыш ленность явилась одним из побочных результатов дискуссии о самозарождении.)
Нидхем заявил в ответ, что чрезмерное нагревание разру шило внутри закрытого сосуда содержащийся в воздухе жизненно важный элемент, без которого самозарождение невозможно. Методы газового анализа в то время были еще недостаточно развиты, чтобы разрешить этот спор. В дейст вительности оказалось, что результат, полученный Нидхе мом, был следствием скрытой ошибки, обнаружить которую не удалось в течение целого столетия. Известнейшие ученые XIX в., включая Жозефа Луи Гей-Люссака, Теодора Шванна. Германа фон Гельмгольца, Луи Пастера и Джона Тиндаля, были вовлечены в этот спор. Великий французский химик Гей-Люссак поддержал точку зрения Нидхема, обнаружив, что из нагретого в присутствии органического вещества воздуха кислород исчезает, а его отсутствие, как показали дальнейшие опыты,-необходимое условие консервирования продуктов. Однако решающий эксперимент, т. е. экспери мент Реди, по проделанный с микроорганизмами, остался невыполненным.
Вопрос, казалось бы, прост: будут ли расти в стери лизованном органическом настое микроорганизмы в при сутствии воздуха, из которого удалены все микробы? Не смотря на кажущуюся простоту вопроса, существовавшая в то время экспериментальная техника не позволяла дать на него убедительный ответ. Было поставлено множество хитроумных экспериментов, но каждый раз исследователи давали неточные или лишь отчасти правильные и проти воречивые объяснения наблюдаемого. Поскольку проблема самозарождения имела большое общемировоззренческое и практическое значение, разгорелись бурные дискуссии.
Страсти достигли кульминации в 1859 г., когда Феликс Пуше (1800-1872), директор Музея естественной истории в Руане, опубликовал книгу, где вновь сообщалось об экспе
риментальном подтверждении самозарождения. Свое пре дисловие Пуше начал так: "Когда в результате размышлений мне стало ясно, что самозарождение представляет собой еще один способ, который природа использует для воспроиз ведения живых существ, я сосредоточил все внимание на том, чтобы экспериментально продемонстрировать соответству ющее явление. Английский физик Джон Тиндаль (1820 1893), принимавший активное участие в дискуссии, так про комментировал появление на арене Пуше:
Никогда еще ни один предмет спора не требовал столь холодного и критического ума, как этот, спокойствия в позна нии столь сложного явления, тщательности в постановке и исполнении опытов, умелого подбора условий и постоянного сомнения в результатах, пока строгая повторяемость не убедит вас в их безупречности. Для человека с темпераментом Пуше подобный предмет таил в себе опасность, которую еще более усиливало его предвзятое отношение к проблеме.
В это время в исследования включился Луи Пастер (1822-1895). Изучая с точки зрения химии процесс спир тового брожения, он вопреки многочисленным возражениям пришел к выводу, что этот процесс вызывается живыми организмами. Проведенные эксперименты послужили хоро шей подготовкой для решения последующей задачи. Ис следования Пастера-это в методическом отношении без упречно поставленная серия опытов, ознаменовавших собой одно из величайших достижений экспериментальной био логии. В сущности они привели к закрытию долгого спора о самозарождении. Пастер разрешил все трудности, пугавшие его предшественников. Он недвусмысленно показал, что загадочной "первопричиной", витавшей в воздухе и вызы вающей в стерильном бульоне рост микроорганизмов, яв ляются те же самые микроорганизмы, которые переносятся частицами пыли.
Рассмотрим вкратце один из самых простых и изящных экспериментов Пастера, убедительность которого поразила даже самого ученого. Нужную питательную среду, например дрожжевой экстракт с сахаром, Пастер помещал в колбы: затем, нагревая их горло в пламени, оттягивал его так, что получились узкие, но тем не менее открытые трубки, изогну тые различным образом (рис. 5). Далее он доводил пи тательную среду в колбе до кипения и поддерживал ее в таком состоянии в течение нескольких минут, после чего давал ей остыть. Обработанная таким образом среда оста валась в колбах стерильной неограниченно долго даже при контакте с воздухом. К удивлению Пастера, колбы можно
было даже перемещать с места на место, не опасаясь заражения среды. Пытаясь объяснить этот эффект, ученый предположил, что воздушный столб в длинном горле действует как своего рода подушка, препятствуя быстрому движению воздуха; в результате проникающая в горло кол бы пыль оседает на его стенках раньше, чем достигает питательной среды. Чтобы доказать, что заключенная в колбе питательная среда, будучи инфицированной, способна поддерживать рост микроорганизмов, Пастер обрезал у некоторых колб горло-и вскоре процесс размножения действительно начинался.
Таким образом, Пастеру удалось повторить опыты Реди на уровне одноклеточных организмов. Он продемонстри ровал, что в мире микробов, как и среди высших видов, любая форма жизни ведет свое существование от "роди тельской". Результаты, полученные Пастером, не вызывали сомнений, но тем не менее в течение ряда лет высказывались
различного рода контрдоводы и возражения. Особенно ин тересный случай произошел в 1870-х годах в Англии, когда Джон Тиндаль защищал точку зрения Пастера от нападок одного врача по имени Г. Чарлтон Бастиан. Исследования Тиндаля по рассеянию света на частицах пыли в атмосфере позволили ему осуществить новые опыты, свидетельствую щие о роли пыли в переносе инфекции. Он показал, что способная к гниению среда, заключенная в открытых (контрольных) пробирках, остается стерильной, пока воздух над ними свободен от пыли. Далее рассказывается, каким способом Тиндалю удалось обнаружить присутствие пыли в воздухе. Его изобретательность создала ему славу выдаю щегося популяризатора науки викторианской эпохи.
Вернемся в Лондон времен королевы Виктории и обратим внимание на плавающую в воздухе пыль. Представим себе комнату, где только что произведена уборка. Окна в ней плотно закрыты, и лишь через узкое отверстие в ставне проникает пересекающий комнату солнечный луч. Плавающая в воздухе пыль позволяет увидеть путь света. Чтобы сфокусировать пучок параллельных световых лучей, поместим в отверстие линзу. Теперь лучи образуют конус, в вершине которого освещенность настолько велика, что пыль кажется почти белой. В темноте глаз особенно чувствителен к такому освещению. Пыль, на сыщающая лондонский воздух,-это органическое вещество, ко торое можно сжечь без остатка. Действие пламени спиртовки на плавающее в воздухе вещество Тиндаль описывал следующим образом:
"В интенсивный параллельный пучок света, освещавший пыль в воздухе нашей лаборатории, я поместил зажженную спиртовку. В самом пламени и по его краям были видны странные темные завихрения, похожие на густой черный дым. Такие же темные вихри, устремленные вверх, можно было заметить, поместив пламя чуть ниже пучка света. Они выгля дели чернее самого черного дыма, выходящего из пароходной трубы: их сходство с дымом было столь велико, что невольно возникала мысль, что для обнаружения таких облаков сво бодного углерода в чистом пламени спиртовки, по-видимому, необходим лишь пучок света достаточной интенсивности.
Но действительно ли эти темные завихрения являются дымом? Ответ на этот мгновенно возникший вопрос нам уда лось найти следующим образом. Под пучком лучей мы по местили раскаленную докрасна кочергу, и от нее тоже стали подниматься черные вихри; затем мы наблюдали за сильным пламенем водородной горелки, которое само по себе не дает дыма, но и горение водорода сопровождалось мощным вихре вым движением темной массы. Если это не дым, то что же она собой представляет? Как и в межзвездном пространстве, тем нота здесь объясняется отсутствием на пути пучка света какого либо вещества, вызывающего его рассеяние. Когда пламя на ходилось под пучком лучей, имеющееся в воздухе вещество разрушалось, и очищенный от него горячий воздух, поднимаясь,
пересекал пучок света, унося прочь освещенные частицы и тем самым-благодаря собственной абсолютной прозрачное ти вы зывая образование темных вихрей. Ничто не могло бы убе дительнее продемонстрировать невидимость того, что делает все вещи видимыми. Световой пучок пересекал невидимое чер ное пространство, образованное прозрачным воздухом, в то время как по обе стороны от него сияли плотные массы частиц пыли, подобно тому как светятся любые тела, освещенные сильным светом".
Тиндаль изобрел также метод стерилизации растворов, содержащих споры бактерий, способные выживать в ки пящей воде: этот метод до сих пор известен под названием "тиндализация". Суть его заключается в том, что стери лизуемый раствор несколько раз нагревается в течение ряда дней: непроросшие споры выдерживают нагревание, а про росшие гибнут. Таким образом, после нескольких после довательных нагреваний раствор становится стерильным. Опыты Тиндаля были столь оригинальными, а его под держка взглядов Пастера столь энергичной, что он по праву разделяет с Пастером славу ниспровергателя учения о са мозарождении.
Исследования Пастера и Тиндаля нашли еще одно прак тическое применение. Его предложил их современник хирург Листер (1827-1912), хорошо знакомый с работами этих ученых. Листер высказал мысль, что если бы операционное поле на теле больного удалось изолировать от микроор ганизмов, попадающих из воздуха, то это спасло бы жизнь многим оперируемым. В те времена в английских больницах смертность при ампутации достигала 25-50%-главным об разом вследствие заражения. При операциях в полевых условиях во время военных кампаний дело обстояло еще хуже. Так, в ходе франко-прусской войны из 13 тыс. ам путаций. проведенных французскими хирургами, не менее 10 тыс. имело смертельный исход! Пока сохранялась вера в самозарождение микробов, не было причин удалять их из раны. Однако после открытия Пастера Листер понял, что носителей инфекции необходимо уничтожать прежде, чем они попадут на операционное поле. И Листер добился успеха, применив карболовую кислоту (фенол) в качестве антибактериальною средства. Он стерилизовал инструмен ты, опрыскивал кабинет и даже пропитывал одежду боль ного раствором фенола. Принятые меры дали отличные результаты, что привело к рождению антисептической хирургии.
Панспермия
Учение о самозарождении постепенно умирало на про тяжении столетий, и то, что оно было окончательно по хоронено Пастером и Тиндалем, вряд ли может удивить современных ученых. Однако не существовало теории, спо собной занять его место. Нетрудно представить, что в XIX в. при чрезвычайно низком уровне знаний о химической ор ганизации живой материи, всякий, кто попытался бы думать о происхождении жизни, был обречен на неудачу. Как за метил в 1863 г. Дарвин в письме Гукеру, "сущий вздор рассуждать сейчас о происхождении жизни; с тем же успехом можно было бы рассуждать о происхождении материи".
Дарвин был прав. Слишком мало было в то время известно о природе жизни и истории Земли, чтобы про дуктивно рассуждать о происхождении жизни. Однако кру шение учения о самозарождении привело некоторых из вестных ученых к мысли, что жизнь никогда не возникала, а, как материя или энергия, существовала вечно. Согласно этому представлению, "зародыши жизни" блуждают в кос мическом пространстве до тех пор, пока не попадают на подходящую по своим условиям планету-там они и дают начало биологической эволюции. Эту идею поддерживали Герман ван Гельмгольц (1821-1894) и Уильям Томсон (позднее лорд Кельвин; 1824-1907)-самые знаменитые фи зики XIX в. Гельмгольц, лично ставивший опыты по изу чению самозарождения бактерий, в лекции, прочитанной в 1871 г., говорил:
Я не смогу возразить, если кто-нибудь будет считать данную гипотезу в большой или даже очень большой степени неправдоподобной. Но мне кажется, что в случае, если все наши попытки получить живые организмы из неживой материи про валятся, с научной точки зрения правомочно задать вопрос: возникала ли жизнь когда-нибудь вообще или же ее зародыши переносятся из одного мира в другой и развиваются повсюду, где есть подходящие условия?
Гельмгольц и Томсон были близкими друзьями и, вполне вероятно, не раз обсуждали этот вопрос. Как бы там ни было, несколькими месяцами позже Томсон высказал очень похожую мысль в своем президентском обращении к Бри танской ассоциации развития науки: