Когда отступает фантастика

Говорят, что мысль о существовании закона всемирного тяготения пришла Ньютону в голову, когда он увидел падающее яблоко. В физике наступила новая эра, а Ньютоново яблоко вошло в историю как пример мелочи, могущей натолкнуть ученого на великое открытие. Чаще же этот случай рассматривается просто как исторический анекдот.

Однако есть в истории науки факт, не менее разительный, чем Ньютоново яблоко, и в то же время абсолютно достоверный. Речь пойдет о кусочке пробки. Да, обыкновенной бутылочной пробки, приведшей к открытиям, пожалуй, столь же грандиозным и важным для биологии, как и установление закона всемирного тяготения для физики.

Но расскажем обо всем по порядку.

Событие это произошло в Англии в 1667 году и, как часто бывает, вначале не привлекло к себе внимания. В самом деле, что особенного можно было усмотреть в том, что некто Гук, по должности всего лишь ассистент известного физика профессора Бойля, издал книгу, в которой описывал сконструированный им микроскоп?

Чтобы привлечь внимание современников к своему микроскопу, Гук, как человек предприимчивый, не только описал конструкцию прибора, но и снабдил книгу рисунками тех удивительных вещей, которые можно было увидеть при помощи микроскопа. Был среди них и рисунок, изображавший кусочек пробки. Под микроскопом она выглядела совсем необычно. Не пробка, а пчелиные соты! Весь кусок — сплошные ячейки, плотно прилегающие друг к другу. Между ячейками тонкие перегородки, а внутри — пустоты. «Клетки» — так назвал Гук эти ячейки, с той поры слово «клетка» не сходит со страниц научных трудов биологов. Клетка стала предметом самого тщательного изучения исследователей всех стран. Создалась целая наука о клетке — цитология.

Что же так привлекает ученых в клетке? Почему они, не жалея труда и сил, стремятся познать тайны строения и жизнедеятельности клеток? Какие общебиологические закономерности стоят за этой микроскопической ячейкой?

Чтобы ответить на эти вопросы, придется хотя бы несколько слов сказать и о других открытиях, к которым вскоре привело применение микроскопа в биологии.

В конце XVII века голландские ученые Свамердам и Левенгук, рассматривая под микроскопом каплю воды из пруда, заметили в ней массу крохотных, разнообразных по форме животных, быстро двигающихся в разных направлениях. Микроскоп открыл целый мир существ, дотоле неизвестных. Свамердам чуть не сошел с ума при виде чудес этого «невидимого» мира. Он сжег свои рисунки, изображающие его обитателей, считая, что человек не должен проникать в тайны, скрытые от него богом. Менее суеверный Левенгук продолжал наблюдения. Вскоре он издал большой труд под названием: «Тайны природы, открытые при помощи микроскопа». В ней были описаны представители мира одноклеточных — инфузории и коловратки.

Известные человеку границы жизни расширились. И опять открытие было связано с клеткой — найденные Левенгуком животные состояли всего из одной клетки.

Вскоре были найдены и одноклеточные растения — микроскопические водоросли.

Итак, в капле воды, взятой из пруда, существовал целый мир микроскопических существ — одноклеточных животных и растений. Казалось бы, пределы распространения жизни найдены.

Но вскоре тот же Левенгук открывает еще один, дотоле неведомый мир живой природы, мир бактерий. И опять каждая бактерия представляет собой отдельную клетку.

Итак, уже первые десятилетия использования микроскопа привели к величайшим открытиям. Мир одноклеточных животных. Мир одноклеточных растений. Мир бактерий. Жизнь. Везде жизнь! И везде она связана с клеткой.

Благодаря тому же Левенгуку наука узнает, что в крови плавает несметное количество кругловатых телец, известных теперь под именем красных и белых кровяных шариков. Это тоже отдельные клетки.

Изучает Левенгук и строение мышц и нервов. Оказывается, они построены из не видимых простым глазом волокон. И только слабый микроскоп не позволил Левенгуку увидеть мышечные клетки.

Шло время.

Микроскопы совершенствовались. В работу включались все новые и новые исследователи, и шаг за шагом набирался и нарастал материал, из которого возникло лучшее и красивейшее из творений науки XIX века — клеточная теория строения организмов. Теория, которую Энгельс отнес к числу величайших открытий человечества.

Суть клеточной теории заключена в нескольких положениях. Каждое живое существо — будь то растение, животное или человек — состоит из клеток, то есть таких же или подобных им маленьких ячеек, которые разглядел Гук под своим микроскопом в пробке.

Другими словами, мир един в своем многообразии: все живые существа либо построены из множества клеток, либо представляют собой одну клетку. Так в бесконечной внешней несхожести бесчисленных видов живых существ, населяющих нашу планету, несхожести, объясняемой до этого прихотью божьей, была найдена общность, открывающая путь к дальнейшему познанию живой природы.

Не менее важно для биологии и другое обобщение клеточной теории. Коротко его можно сформулировать так.

Развитие каждого организма, какое бы сложное строение он ни имел впоследствии, всегда начинается с одной клетки. И если трудно уловить сходство, допустим, между слоном и ежом, то, когда каждый из этих организмов представлял собой всего лишь одну клетку, их почти невозможно было различить. Затем эти клетки делились, размножались, их становилось все больше, организмы развивались, и в одном случае получился еж, а в другом слон. Тело этих животных построено из очень многих клеток. Образно можно сказать, что клетки — это кирпичи, из которых сложено здание организма, его ткани и органы. Поэтому не удивительно, что еще в прошлом веке клетку называли «единицей жизни».

«Стало общепризнанной истиной, законом природы, что клетка — органическая единица — необходимое условие существования всего растительного и животного царства, — альфа и омега органической жизни; с нею занимается заря этой жизни, с нею же угасает и последний луч ея; весь мир растений и животных — собрание клеточек». Эти слова были сказаны почти сто лет назад.

Пожалуй, ни одна биологическая структура не привлекла к себе столь пристального внимания ученых, как ядро клетки и хромосомы. Уже более ста лет (клеточное ядро было открыто в 1835 году Робертом Брауном) идет непрерывный штурм этой микроскопической крепости. Сейчас проблемой занимаются тысячи ученых самых различных специальностей: цитологи, генетики, вирусологи, физико-химики, биохимики, математики.

Какие же факты заставляют ученых именно в клеточном ядре и хромосомах искать механизмы наследственной передачи?

Прежде всего некоторые общие закономерности развития организмов, которые уже сравнительно давно удалось выявить биологам.

Ближайшие потомки всегда в той или иной степени похожи на своих предков. Во всяком случае, потомство всегда повторяет основные черты строения родителей. Это так привычно, что часто даже не вызывает вопроса: почему? Причиной такого сходства является наследственность. Что же такое наследственность? Как протекает процесс передачи наследственных признаков от отцов и матерей к детям? Какие структуры в клетках организмов являются носителями индивидуальных признаков всякого существа? Или, другими словами, каковы материальные, вещественные основы наследственности? Ответить на эти вопросы стало возможным лишь после того, как были установлены основные положения клеточной теории строения организмов, а главное, изучено строение самих клеток, этих микроскопических «единиц жизни».