Страница 6 из 10
Семейное торжество. Гуси и раки – сородичи?
Поиск гомологов
О гомологии сначала заговорили математики, и в рамках этой науки термин обозначал эквивалентность между рядами чисел. Использование его в биологии для описания схожих признаков у живых созданий началось с работы Пьера Белона. Гомологичные черты у животных означают, что виды разделяют общее прошлое.
Пьер Белон (1517–1564) одним из первых натуралистов сравнил анатомию разных форм жизни. Ученый родился в Ле-Мане во Франции и изучал медицину в Париже. Белон, одна из значимых фигур в деле возобновления естественноисторических исследований в XVI в., главным образом известен благодаря своему труду «Естественная история птиц» (L’Histoire de la Nature des Oyseaux). Книга опубликована в 1555 г., описывает 200 видов и указывает на схожесть форм и функций скелетов птиц и людей. Таким образом, труд стал первым шагом к созданию сравнительной анатомии. Белон выдвинул идею, что разные животные и растения развиваются по-разному, используя одни и те же анатомические структуры. Позднее биологи, такие как Чарлз Дарвин, предположили, что организмы, у которых в анатомическом строении имеется множество схожих элементов, близко связаны.
В начале XIX в. Жорж Кювье высказал мысль, что набор гомологичных структур, наблюдаемый у родственных животных, имеет причиной их взаимодействия с окружающей средой. Этьен Жоффруа Сент-Илер выступил с альтернативной точкой зрения: все тела животных видоизменяются в соответствии с единым общим планом. Предваряя теорию эволюции Дарвина, британский анатом Ричард Оуэн предположил в 1849 г., что гомологичные особенности скелета свидетельствуют о том, что четвероногие наземные животные произошли от рыб.
Пьер Белон обнаружил, что скелеты людей и скелеты птиц состоят из одного набора костей, который модифицируется для обеспечения разных функций.
Зоология
«История животных» (Historia Animalium) Конрада Геснера, опубликованная в 1558 г., стала первой попыткой собрать всю информацию, известную тогда о животном мире. Это важный труд, обозначивший очертания современной зоологии.
Геснер родился в Цюрихе в Швейцарии. В 1541 г. он получил степень доктора медицины и до конца жизни практиковал в родном городе. Свободное время он посвящал своему хобби – наблюдал за дикой природой и исследовал анатомию животных. Опираясь на классификацию видов Аристотеля, Геснер разделил царство зверей на четыре категории: четвероногие, земноводные, птицы и рыбы (и другие водные животные), и каждой посвятил один из томов своей «Истории». Пятый том, о змеях и скорпионах (включавший также пауков и насекомых), был опубликован в 1587 г., после смерти Геснера.
Конрад Геснер был настоящим эрудитом и славился не только как натуралист, но и как специалист по классическим языкам, ботаник и врач.
От древности к современности
Не полагаясь на слухи и сомнительные факты из работ более ранних авторов, таких как Плиний и Аристотель, Геснер избрал эмпирический подход. Он построил свое исследование на предельно точных описаниях собственных наблюдений и вскрытий. «Исследователь, – говорил Геснер, – должен <…> наблюдать, буквально разбирать на части, затем описывать животных, делая при этом иллюстрации». Это не означает, что ученый полностью игнорировал старые источники. Он признавал вклад Аристотеля и других и приводил множество цитат из Ветхого Завета и средневековых бестиариев, даже включил в книги мифических существ, таких как единорог, феникс и морской змей. Дополнив имеющиеся знания результатами собственного труда, Геснер сумел объединить хроники древности, средневековый мир и более современный подход к науке.
Иллюстрации деталей
«История» изобиловала иллюстрациями – около 1000 раскрашенных от руки гравюр, (многие были выполнены самим Геснером). Но «История животных» – это не просто описание зверей в их природных условиях. Автор затронул современное ему понимание среды обитания, поведения и физиологии, занялся ролью животных в литературе и искусстве. Он даже нашел место, чтобы обсудить кулинарные рецепты и использование животных в медицине.
Геснер был не только одаренным ученым, но и талантливым художником. Гравюра из «Истории животных» изображает лысого ибиса.
Вода и жизнь
Вода – обязательное условие жизни, и это было абсолютно ясно еще тогда, когда человек начал мыслить. Философы, в том числе древние греки, считали воду одной из четырех стихий, формировавших мир. Остальные три – это огонь, земля и воздух. Простой опыт, проведенный в XVII в., дал этой идее научное обоснование. Но является ли вода источником всей жизни?
Аристотель придерживался той точки зрения, что растения получают пищу из почвы. С этой идеей не пытались спорить до XVII в. Фламандский исследователь и врач Ян Баптист ван Гельмонт учился у Парацельса и разделял мнение алхимика о том, что только воздух и вода являются фундаментальными элементами, а огонь и земля – нет. Ван Гельмонт решил опровергнуть утверждение Аристотеля и провел один из самых известных опытов в ранней биологии.
Монизм – это убеждение в том, что в конечном итоге все во Вселенной происходит из одного фундаментального материала. Такого взгляда в основном придерживались древнегреческие философы. Фалес, основатель западной философии, фундаментальным элементом считал воду. Возможно, его выводу не стоит удивляться, учитывая, что вода – единственная субстанция, которую можно наблюдать в твердом, жидком и газообразном состоянии и которая, очевидно, жизненно необходима.
Корни науки
Ван Гельмонт посадил иву весом 2,27 кг в глиняный горшок, где было 90,7 кг почвы. В течение пяти лет он ухаживал за ивой, поливая ее только дождевой или пресной водой. В конце этого периода ученый еще раз взвесил дерево и выяснил, что теперь в нем около 77 кг; он также взвесил почву, обнаружив, что ее масса уменьшилась всего на 56,7 г.
Из этого наблюдения ван Гельмонт заключил, что 74 кг «дерева, коры и корней», даже не считая листьев, которые растение сбрасывало каждую осень, «произошли только от воды». Он списал отрицательную разницу в массе почвы на погрешность эксперимента.
Очевидно, ван Гельмонт не мог знать, что из почвы поступают минеральные вещества для производства растительных белков и других биомолекул. И он ничего не знал о фотосинтезе – процессе, в ходе которого растение накапливает энергию солнечного света, чтобы генерировать новые ткани из углекислого газа и воды, которую берет из почвы. Но он нашел один из фрагментов мозаики. Потребовалось еще 200 лет, чтобы собрать ее целиком.
Ян ван Гельмонт доказал значение воды для жизненных процессов, а кроме того, будучи алхимиком, нашел первое свидетельство существования углекислого газа. Он выделил его из дыма, идущего от горящего дерева, и назвал «лесным хаосом». Но ученый не увидел взаимосвязи между углекислым газом и жизнью.