За образом і подобою
Кожне наукове відкриття тією або іншою мірою просуває людство вперед у пізнанні навколишнього світу. Однак деякі відкриття з цього погляду особливі — вони є підґрунтям для вже накопичених фактів та усталених закономірностей, одномоментно зводячи струнку й міцну будівлю науки. Такі глобальні узагальнення трапляються рідко, і решту часу наука, звичайно, не припиняє розвиватися, потроху збираючи фактаж.
Фрідріх Енгельс, а за ним і більшість істориків науки, справедливо вважав знаковими для всього природознавства три відкриття: цикл Карно, природний добір Дарвіна й клітинну теорію Шванна. Про останню широкому загалу відомо набагато менше. 200-річчя видатного німецького вченого — добра нагода ще раз перегорнути золоті сторінки історії сучасного природознавства.
Про еволюційну теорію, на відміну від клітинної, чули всі. Однак серед численних доказів зміни видів, на які спирався Чарльз Дарвін під час побудови своїх узагальнень, одну із центральних ролей відіграють саме засади клітинної теорії Теодора Шванна, сформульовані ним за двадцять років до опублікування «Походження видів». Крім того, Дарвіну допоміг біогенетичний закон, до встановлення якого чимало зусиль доклав відомий німецький натураліст Йоганн Мюллер — людина, що визначила становлення Шванна як ученого. Син шевця, який зробив все можливе й неможливе для того, щоб його дитина здобула освіту, Мюллер сам усіляко підтримував молодь, збираючи навколо себе талановитих учнів. У 1834 році він радо прийняв молодого лікаря Теодора Шванна, який щойно закінчив медичний факультет у Бонні, в анатомічний музей Берлінського університету. Тут протягом, здавалося б, недовгих п’яти років майбутній створювач клітинної теорії збагатився фактичними даними на роки вперед.
Італійський психіатр Чезаре Ломброзо, відомий, серед іншого, своїми копіткими дослідженнями в галузі психології геніальності, говорив, що генія відрізняє постійна зміна наукових інтересів — він просто не може «всидіти» на одній тематиці. Теодор Шванн не був енциклопедистом, однак у біології того часу його цікавили різні речі. Він вивчав вплив кисню на розвиток птахів з яєць, порівнював будову хрящів у дорослих земноводних і хорди в їхніх личинок, з’ясовував механізми гниття й бродіння (тут він уперше довів, що дріжджі — це живі істоти), досліджував процес травлення (відкрив травний фермент пепсин і ввів термін «метаболізм», який входить сьогодні в загально-мовну лексику), відкрив названі його ім’ям клітини в периферичній нервовій системі, які підтримують і живлять нервові волокна, передбачив доказ Луї Пастера про неможливість спонтанного самозародження життя…
І, як це часто буває в науці, для формулювання клітинної теорії — фундаментального узагальнення — не вистачало одного-єдиного фактика, який мав створити критичну масу. Роль «спускового механізму» відіграла бесіда із другом — ботаніком Маттіасом Шлейденом. Реформатор цієї науки, він критикував своїх колег-систематиків за вузькість підходу й пропагував новий метод дослідження видового різноманіття рослин — на основі вивчення їхнього ембріонального розвитку. Спостерігаючи під мікроскопом поділ рослинної клітини, Шлейден відзначив провідну роль у цьому процесі клітинного ядра і якось за обідом поділився своїми спостереженнями зі Шванном. Відкриття Шлейдена мало першорядне значення для ботаніки саме по собі, але Шванна воно вразило іншим — своєю схожістю з тим, що він бачив у себе в музеї, спостерігаючи поділ клітин тварин. Здогад молодого анатома про єдність принципів будови всіх живих істот сьогодні здається звичайною річчю й викликає посмішку, але далекого 1838 року це було дійсно революційним припущенням.
Шванн переглянув під мікроскопом усі наявні препарати, щоб переконатися, що клітинну будову мають усі тканини й органи. Винятків не було: клітинами й продуктами їхньої життєдіяльності виявилися навіть «найсумнівніші» зразки — нігті, пір’я й емаль зубів. Уже того ж 1838 року Теодор Шванн опублікував три невеликі замітки з коротким викладенням положень своєї теорії, а через рік побачили світ знамениті «Мікроскопічні дослідження про відповідність у структурі й рості тварин і рослин», які пояснювали розвиток живих істот із позицій функціонування окремих клітин.
Клітинна теорія являє собою набір постулатів — такі собі аксіоми Евкліда в біології. По-перше, клітина оголошується основою життя з усіх поглядів: вона є одиницею будови, життєдіяльності, росту й розвитку всіх живих істот. По-друге, клітини всіх організмів мають близький хімічний склад, улаштовані й функціонують принципово схожим чином. Нарешті, нові клітини утворюються тільки з уже наявних шляхом їхнього поділу.
Наступні досягнення біології додали до клітинної теорії нові положення: про диференціацію клітин у багатоклітинному організмі, про однаковість наборів генів у них і так далі, однак це все вже деталі. Віруси, які являють собою неклітинні утворення, що складаються з нуклеїнової кислоти — носія спадкоємної інформації, й декількох білків, спершу піддали сумніву основний постулат клітинної теорії — про неможливість життя поза клітинами. Пізніше, однак, з’ясувалося, що властивості живого віруси проявляють, тільки потрапивши в клітину іншого організму, а решту часу вони «мертві» й можуть навіть кристалізуватися подібно до хімічних сполук. Тож теорія 28-літнього вченого вже понад 170 років залишається непохитною, ставши основою сучасної науки про живе.
А в 1839 році Теодор Шванн переїхав у Бельгію, де майже до кінця життя очолював кафедри анатомії в Лувені й Льєжі. Тут побачило світ ще одне відкриття професора. Це був перший ребризер — ізолювальний дихальний апарат, який збагачує видихуване повітря киснем і повторно подає його на вдих. Не таке фундаментальне, воно було високо оцінене у вузьких колах дайверів.
