Пузырьки и ячейки

Российский академик Михайло Васильевич Ломоносов написал в 1750 году "Письмо о пользе стекла". Как многие из его "писем", в стихах. Были в нем и такие довольно известные строки:

Коль много микроскоп нам тайностей открыл 
Неведомых частиц и тонких в теле жил.

Ученый и сам пользовался микроскопом. Изучал с его помощью не только химические вещества, но и биологические объекты. Далее Ломоносов пишет:

Не меньше, нежели в пучине тяжкий кит, 
Нас малый червь частей сложением дивит.

Микроскоп тогда был новинкой. Со времени изобретения Гуком модели более усовершенствованной, чем самые первые оптические стекла, прошло меньше ста лет. Наука, как и жизнь, в ту пору двигалась неторопливо, и столетие не было большим сроком. Ломоносов прав. Много "тайностей" открыл микроскоп и до сих пор продолжает открывать. И одна из таких "тайностей" - клеточное строение живых организмов - должна была быть открытой до выяснения законов наследственности.

Если говорить о формальном приоритете, то клетки первым увидел сам Роберт Гук еще в 1667 году. Он был ассистентом известного английского физика и химика Роберта Бойля, открывшего закон, за незнание которого школьники всего мира до сих пор получают двойки (закон Бойля - Мариотта). Гук построил микроскоп и начал разглядывать с его помощью всякую всячину. Попалась под руку старая винная пробка, он и ее положил под микроскоп. Странно... Такая мягкая и гладкая, она, оказывается, состоит из мелких клеточек-ячеек. Гук так и назвал их "клетки". Такое же строение он обнаружил и у других растительных объектов - в кусочках моркови и репы. Но великого открытия не последовало. Молодой ученый ограничился тем, что попробовал вычислить размеры этих клеточек, и удивленно записал: "Поры эти столь малы, что атомы, о которых думал Эпикур, были бы слишком велики, чтобы пройти через них". И все.

А что он еще мог написать в те времена? До великого обобщения должно было пройти почти двести лет. Многие ученые смотрели в микроскоп, и многие то здесь, то там наблюдали ячеистое или пузырчатое строение. Но далеко не всегда. Слишком несовершенны были и микроскоп и техника микроскопирования. А к концу 30-х годов прошлого века стало ясно, что клеточное строение живых организмов - закон. Не удивительно, что к этой мысли независимо друг от друга пришли несколько ученых.

Обычно честь создания клеточной теории приписывают двум немецким профессорам: ботанику Маттиасу Якобу Шлейдену, в течение нескольких лет работавшему в России, и зоологу Теодору Шванну. Но одновременно с ними к тому же выводу пришел чех Ян Пуркине, а несколько раньше русский ученый Павел Федорович Горянинов, профессор Санкт-Петербургской медико-хирургической академии. В 1837 году он писал: "Все органическое начинается микроскопическим пузырьком. От присоединения новых пузырьков образуется клетчатка, или ячеистая ткань, рыхлая, с округлыми пузырьками и сжатая или волокнистая, с длинными пузырьками или ячейками. Основные пузырьки клетчатки, многократно изменяясь, производят все виды органической ткани. Растительная клетка отличается математической правильностью пузырьков, но менее разнообразна..., животная, напротив, менее правильна, более разнообразна".

О самой клетке в те годы было известно мало. Даже о существовании хромосом никто из основателей клеточной теории не знал. И хромосомы, и закономерности деления клеток и ядер, и процессы, происходящие в клетках во время оплодотворения, были открыты и изучены уже после того, как Мендель сделал свои открытия. А сверхтонкое строение клеток, такие вопросы, как внутренняя структура хромосом и других клеточных органоидов, решаются только в наше время.

О строении клетки Горянинов и Пуркине, Шлейден и Шванн знали только, что это пузырек вязкой жидкости (которую назвали протоплазмой), окруженный оболочкой и заключающий в себе ядро. Был установлен лишь тот факт, что все живое состоит из клеток. Нам придется познакомиться с некоторыми тончайшими деталями строения клеток, но сейчас об этом говорить рано. Пока остановимся на том уровне, на котором наука находилась во времена Менделя. Так нам легче будет понять и величие его открытия и его судьбу.

Основой работ Менделя стали его опыты по гибридизации растений. Нам сейчас трудно поверить, но тогда, всего одно столетие назад, скрещивания растений были до некоторой степени "последним словом науки". Мы живем в удивительное время, когда наука и техника развиваются со скоростью, совершенно невиданной в истории человечества. Для современных детей телевизор - обычный бытовой прибор. А в пору нашего детства, в начале 30-х годов, простенький ламповый радиоприемник казался диковинкой. Всего каких-нибудь 30 лет назад! Поэтому нам трудно отделаться от изумления, когда мы, обращаясь к истории науки, узнаем, как долго выяснялись простейшие, на наш взгляд, вопросы.

Так было, в частности, и с вопросом о существовании пола у растений и с вопросом о возможности их скрещивания. Существует ли пол у растений? На это наука еще 300 лет назад ясного ответа не давала. Правда, ассирийские жрецы занимались искусственным опылением финиковых пальм, а Плиний Старший (23-79 годы нашей эры) писал о роли ветра при опылении, но это не была официальная наука. А ученые долго придерживались самых разных точек зрения. И так было вплоть до конца XVII века.

Тюбинген - небольшой городок в Германии - гордится не только памятниками средневековья, привлекающими многочисленных туристов, но и своим ботаническим садом, одним из старейших в Европе. Сын профессора Камерариуса, молодой Рудольф Якоб, все свободное время проводил в этом саду. Он разглядывал диковинные растения, наблюдал порхающих вокруг них бабочек, следил, как бутон превращается в цветок, цветок сменяется завязью, плодом, семенами. А потом он сам стал директором этого сада и в 1694 году написал небольшую книжку под заглавием "Письма о поле у растений". В этой книжке он собрал данные других ученых и подытожил результаты собственных наблюдений. Он подробно описал строение цветка, его мужские и женские органы, явления однодомности и двудомности. Но самое главное - в этой книге было подробно рассказано о значении пыльцы для образования семян. Камерариус совершенно ясно писал о том, что без опыления семена образовываться не могут.

Хотя книжка была о растениях, Камерариус не обошел в ней и вопрос пола у животных. Проведя сравнение между растительным и животным царствами, он пришел к выводу, что в любом случае для образования зародыша женские половые продукты должны встретиться с мужскими. Правда, какую именно роль играет при этом пыльца или семенная жидкость, он не выяснил. Для этого должно было пройти еще 200 лет.

Пузырьки и ячейки

Не ответил Камерариус и на другой вопрос: можно ли растение одного вида опылить пыльцой другого? Но большой заслугой его было и то, что он поставил этот вопрос и ломал голову над тем, что произойдет в результате такого опыления, если оно окажется успешным. Ответить было нелегко не только по чисто научным причинам. Ведь если такое опыление возможно, напрашивался вывод, что потомок не будет подобен ни одному из родителей. А в те времена все верили, что на Земле существуют только те виды, которые были с самого начала созданы богом.