Хотя корни растений направляются к влаге, а их листья — к воздуху и свету, — хотя части некоторых растений проявляют колебательные движения без какой-либо заметной причины, а листья других втягиваются при прикосновении, — все же ни одно из этих движений не оправдывает приписывание растениям восприятия или воли. Из подвижности животных Кювье, с его характерной склонностью к телеологическим рассуждениям, выводит необходимость существования у них пищеварительной полости, или резервуара для пищи, откуда их питание может извлекаться сосудами, которые являются своего рода внутренними корнями; и в наличии этой пищеварительной полости он естественно видит первичное и самое важное различие между животными и растениями.
Следуя своему телеологическому аргументу, Кювье отмечает, что организация этой полости и ее принадлежностей должна неизбежно варьироваться в зависимости от природы пищи и операций, которым она должна подвергнуться, прежде чем она сможет быть преобразована в вещества, пригодные для всасывания; в то время как атмосфера и земля снабжают растения соками, уже готовыми и которые могут быть поглощены немедленно. Поскольку животное тело должно было быть независимым от тепла и атмосферы, не было средств, с помощью которых движение его жидкостей могло бы быть вызвано внутренними причинами. Отсюда возник второй великий отличительный признак животных, или система кровообращения, которая менее важна, чем пищеварительная, поскольку она была излишней и поэтому отсутствует у более простых животных.
Животным далее требовались мышцы для передвижения и нервы для чувствительности. Отсюда, говорит Кювье, было необходимо, чтобы химический состав животного тела был более сложным, чем у растения; и это так, поскольку дополнительное вещество, азот, входит в него как существенный элемент; в то время как у растений азот лишь случайно соединен с тремя другими фундаментальными составляющими органических существ — углеродом, водородом и кислородом. Действительно, впоследствии он утверждает, что азот свойственен животным; и в этом он помещает третье различие между животным и растением. Почва и атмосфера снабжают растения водой, состоящей из водорода и кислорода; воздухом, состоящим из азота и кислорода; и углекислотой, содержащей углерод и кислород. Они удерживают водород и углерод, выдыхают излишний кислород и поглощают мало азота или не поглощают его вовсе. Существенным характером растительной жизни является выдыхание кислорода, которое осуществляется посредством света. Животные, напротив, получают свое питание прямо или косвенно от растений. Они избавляются от излишнего водорода и углерода и накапливают азот. Отношения растений и животных к атмосфере поэтому обратны. Растение извлекает воду и углекислоту из атмосферы, животное вносит и то, и другое в нее. Дыхание — то есть поглощение кислорода и выдыхание углекислоты — является специально животной функцией животных и составляет их четвертый отличительный признак.
Так писал Кювье в 1828 году. Но в четвертом и пятом десятилетиях этого века величайшая и самая быстрая революция, которую когда-либо претерпевала биологическая наука, была осуществлена применением современного микроскопа к исследованию органической структуры; введением точных и легко управляемых методов проведения химического анализа органических соединений; и, наконец, использованием инструментов точности для измерения физических сил, которые действуют в живой экономии.
То, что полужидкое содержимое (которое мы теперь называем протоплазмой) клеток некоторых растений, таких как харовые, находится в постоянном и регулярном движении, было установлено Бонавентурой Корти столетие назад; но этот факт, каким бы важным он ни был, был предан забвению и должен был быть переоткрыт Тревиранусом в 1807 году. Роберт Броун отметил более сложные движения протоплазмы в клетках традесканции в 1831 году; и теперь такие движения живого вещества растений хорошо известны как одни из самых широко распространенных явлений растительной жизни.
Агард и другие ботаники поколения Кювье, которые занимались низшими растениями, наблюдали, что при определенных обстоятельствах содержимое клеток некоторых водорослей высвобождалось и двигалось с значительной скоростью и со всеми признаками спонтанности в качестве локомоторных тел, которые из-за их сходства с животными простой организации назывались «зооспорами». Даже в 1845 году, однако, ботаник уровня Шлейдена относился к этим утверждениям весьма скептически; и его скептицизм был тем более оправдан, поскольку Эренберг в своем детальном и всеобъемлющем труде об инфузориях объявил большинство того, что сейчас признается локомоторными растениями, животными.
В настоящее время известно, что бесчисленные растения и свободные растительные клетки проводят всю или часть своей жизни в активно локомоторном состоянии, ничем не отличимом от состояния одного из простейших животных; и, находясь в этом состоянии, их движения по всем признакам столь же спонтанны — столь же сильно являются продуктом воли, — как и движения таких животных.
Следовательно, телеологический аргумент в пользу первого диагностического признака Кювье — наличия у животных пищеварительной полости, или внутреннего кармана, в котором они могут носить с собой свое питание, — разрушился, по крайней мере, в той мере, в какой касается его способа изложения. И с развитием микроскопической анатомии универсальность самого факта среди животных перестала быть предсказуемой. Многие животные даже сложной структуры, которые живут паразитически внутри других, полностью лишены пищеварительной полости. Их пища предоставляется им не только готовой к употреблению, но и готовой к перевариванию, и пищеварительный канал, ставший излишним, исчез. Опять же, самцы большинства коловраток не имеют пищеварительного аппарата; как заметил один немецкий натуралист, они посвящают себя целиком «служению даме» (Minnedienst) и должны быть причислены к немногим реализациям байронического идеала любовника. Наконец, среди низших форм животной жизни крупица студенистой протоплазмы, составляющая все тело, не имеет постоянной пищеварительной полости или рта, но принимает пищу где угодно; и переваривает, так сказать, всей поверхностью своего тела.
Но хотя ведущий диагноз Кювье, отличающий животное от растения, не выдерживает строгой проверки, он остается одним из самых постоянных отличительных признаков животных. И если мы заменим обладание пищеварительной полостью способностью принимать твердую пищу в тело и там переваривать ее, то определение, измененное таким образом, охватит всех животных, за исключением некоторых паразитов и немногих исключительных случаев непаразитических животных, которые вообще не питаются. С другой стороны, определение, исправленное таким образом, исключит все обычные растительные организмы.
Сам Кювье практически отказывается от своего второго отличительного признака, когда признает, что он отсутствует у более простых животных.
Третье различие основано на совершенно ошибочной концепции химических различий и сходств между составляющими животных и растительных организмов, за что Кювье не несет ответственности, так как она была распространена среди современных ему химиков. Сейчас установлено, что азот является столь же существенной составляющей растительного, как и животного живого вещества; и что последнее, химически говоря, столь же сложно, как и первое. Крахмалистые вещества, целлюлоза и сахар, которые когда-то считались исключительно присущими растениям, теперь известны как регулярные и нормальные продукты животных. Амилоидные и сахаристые вещества в большом количестве производятся даже высшими животными; целлюлоза широко распространена как составляющая скелетов низших животных; и вероятно, что амилоидные вещества повсеместно присутствуют в животном организме, хотя и не в точной форме крахмала.
Более того, хотя остается верным, что существует обратное отношение между зеленым растением на солнечном свету и животным, поскольку при этих обстоятельствах зеленое растение разлагает углекислоту и выдыхает кислород, в то время как животное поглощает кислород и выдыхает углекислоту; однако точные исследования современных химиков-исследователей физиологических процессов растений ясно продемонстрировали ошибочность попыток провести какое-либо общее различие между животными и растениями на этом основании. На самом деле различие исчезает с солнечным светом, даже в случае зеленого растения, которое в темноте поглощает кислород и выделяет углекислоту, как любое животное. С другой стороны, те растения, такие как грибы, которые не содержат хлорофилла и не являются зелеными, всегда, насколько касается дыхания, находятся в точном положении животных. Они поглощают кислород и выделяют углекислоту.
Таким образом, благодаря прогрессу знаний четвертое различие Кювье между животным и растением было столь же полностью опровергнуто, как третье и второе; и даже первое может быть сохранено только в модифицированной форме и с учетом исключений.
Но стремился ли прогресс биологии просто разрушить старые различия, не устанавливая новых?
С оговоркой, которая будет рассмотрена в дальнейшем, ответ на этот вопрос, несомненно, утвердительный. Знаменитые исследования Шванна и Шлейдена в 1837 году и последующие годы основали современную науку гистологию, или ту отрасль анатомии, которая имеет дело с конечной видимой структурой организмов, как она раскрывается микроскопом; и с того дня до настоящего времени быстрое улучшение методов исследования и энергия множества точных наблюдателей придавали все большую широту и твердость великому обобщению Шванна о том, что фундаментальное единство структуры существует у животных и растений; и что, как бы ни были разнообразны ткани, из которых состоят их тела, все эти разнообразные структуры являются результатом метаморфозы морфологических единиц (называемых клетками в более общем смысле, чем тот, в котором слово «клетки» использовалось поначалу), которые не только сходны у животных и растений соответственно, но и представляют близкое сходство, когда сравниваются клетки животных и растений.
Сократимость, которая является фундаментальным условием локомоции, не только была обнаружена гораздо шире среди растений, чем предполагалось ранее; но у растений акт сокращения, как показали интересные исследования доктора Бердона Сандерсона, сопровождается нарушением электрического состояния сократимого вещества, сравнимым с тем, которое, как обнаружил Дюбуа-Реймон, является сопутствующим фактором активности обычной мышцы у животных.
Опять же, я не знаю теста, с помощью которого реакция листьев росянки и других растений на раздражители, столь полно и тщательно изученная мистером Дарвином, может быть отличима от тех актов сокращения, следующих за раздражителями, которые называются «рефлекторными» у животных.
На каждой доле двулопастного листа венериной мухоловки (Dionæa muscipula) находятся три нежных волоска, которые стоят под прямым углом к поверхности листа. Коснитесь одного из них кончиком тонкого человеческого волоса, и доли листа мгновенно смыкаются в силу акта сокращения части их вещества, точно так же, как тело улитки сокращается в свою раковину, когда раздражается один из ее «рогов».
Рефлекторное действие улитки является результатом наличия нервной системы у животного. Молекулярное изменение происходит в нерве щупальца, передается мышцам, которыми тело втягивается, и, заставляя их сокращаться, осуществляется акт втягивания. Конечно, сходство актов не обязательно влечет за собой вывод, что механизм, с помощью которого они осуществляются, один и тот же; но оно предполагает подозрение в их идентичности, которое нуждается в тщательной проверке.
Результаты недавних исследований структуры нервной системы животных сходятся к выводу, что нервные волокна, которые мы до сих пор рассматривали как конечные элементы нервной ткани, таковыми не являются, а представляют собой просто видимые агрегаты гораздо более тонких нитей, диаметр которых уменьшается до пределов нашего нынешнего микроскопического зрения, как бы они ни были расширены современными усовершенствованиями микроскопа; и что нерв по своей сути есть не что иное, как линейный тракт специально модифицированной протоплазмы между двумя точками организма, одна из которых способна воздействовать на другую посредством установленной таким образом связи. Следовательно, можно представить, что даже простейшее живое существо может обладать нервной системой. И вопрос о том, снабжены ли растения нервной системой или нет, таким образом приобретает новый аспект и ставит перед гистологом и физиологом проблему чрезвычайной сложности, которая должна быть атакована с новой точки зрения и с помощью методов, которые еще предстоит изобрести.
Таким образом, должно быть признано, что растения могут быть сократимыми и локомоторными; что, будучи локомоторными, их движения могут иметь столько же признаков спонтанности, сколько движения низших животных; и что многие проявляют действия, сравнимые с теми, которые вызываются действием нервной системы у животных. И должно быть допущено как возможное, что дальнейшие исследования могут выявить существование чего-то сравнимого с нервной системой у растений. Так что я не знаю, где мы можем надеяться найти какое-либо абсолютное различие между животными и растениями, если мы не вернемся к их способу питания и не спросим, являются ли некоторые различия более оккультного характера, чем те, которые, как предполагал Кювье, существуют, и которые, безусловно, справедливы для подавляющего большинства животных и растений, универсально применимыми.
Боб может быть снабжен водой, в которой соли аммония и некоторые другие минеральные соли растворены в должной пропорции; атмосферным воздухом, содержащим свою обычную малую дозу углекислоты; и ничем иным, кроме солнечного света и тепла. При этих обстоятельствах, какими бы неестественными они ни были, при правильном обращении боб выпустит свой корешок и росток; первый вырастет вниз в корни, второй вырастет вверх в стебель и листья энергичного растения боба; и это растение в должное время зацветет и даст свой урожай бобов, точно так же, как если бы оно выращивалось в саду или в поле.
Вес азотистых белковых соединений, маслянистых, крахмалистых, сахаристых и древесных веществ, содержащихся в полновозрастном растении и его семенах, будет значительно больше веса тех же веществ, содержащихся в бобе, из которого оно возникло. Но бобу не было поставлено ничего, кроме воды, углекислоты, аммиака, поташа, извести, железа и тому подобного в сочетании с фосфорной, серной и другими кислотами. Ни белок, ни жир, ни крахмал, ни сахар, ни какое-либо вещество, хотя бы в малейшей степени напоминающее их, не входило в состав пищи боба. Но веса углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора, серы и других элементарных тел, содержащихся в растении боба и в семенах, которые оно производит, точно эквивалентны весам тех же элементов, которые исчезли из материалов, поставленных бобу во время его роста. Откуда следует, что боб принял только сырые материалы своей ткани и переработал их в вещества боба.
Боб смог совершить этот великий химический подвиг с помощью своего зеленого красящего вещества, или хлорофилла; ибо только зеленые части растения под влиянием солнечного света обладают чудесной способностью разлагать углекислоту, высвобождая кислород и захватывая углерод, который она содержит. На самом деле боб получает два из абсолютно необходимых элементов своего вещества из двух различных источников; водный раствор, в который погружены его корни, содержит азот, но не содержит углерода; воздух, которому подвергаются листья, содержит углерод, но его азот находится в состоянии свободного газа, в каком состоянии боб не может использовать его; и хлорофилл — это аппарат, с помощью которого углерод извлекается из атмосферной углекислоты, причем листья являются главными лабораториями, в которых осуществляется эта операция.
Подавляющее большинство заметных растений, как все знают, зеленые; и это происходит из-за обилия их хлорофилла. Немногие, которые не содержат хлорофилла и бесцветны, не способны извлекать углерод, который им требуется, из атмосферной углекислоты и ведут паразитическое существование на других растениях; но из этого никоим образом не следует, как часто повторялось это утверждение, что производящая способность растений зависит от их хлорофилла и его взаимодействия с лучами солнца. Напротив, легко продемонстрировать, как впервые доказал Пастер, что низшие грибы, лишенные хлорофилла или какого-либо заменителя его, тем не менее обладают характерными производящими способностями растений в очень высокой степени. Только необходимо, чтобы они были снабжены другим видом сырого материала; поскольку они не могут извлекать углерод из углекислоты, они должны быть снабжены чем-то другим, что содержит углерод. Винная кислота является таким веществом; и если одна спора самой обыкновенной и самой хлопотной из плесеней — Penicillium — будет посеяна в блюдце с водой, в которой содержится тартрат аммония с небольшим процентом фосфатов и сульфатов, и будет содержаться в тепле, будь то в темноте или на свету, она в короткое время даст начало толстой корке плесени, которая содержит во много миллионов раз больший вес, чем исходная спора, в белковых соединениях и целлюлозе. Таким образом, у нас есть очень широкая база фактов для обобщения, что растения существенно характеризуются своей производящей способностью — своей способностью перерабатывать простые минеральные вещества в сложные органические соединения.
Напротив, существует не менее широкое основание для обобщения, что животные, как выражается Кювье, зависят прямо или косвенно от растений в отношении материалов своих тел; то есть либо они травоядные, либо они едят других животных, которые являются травоядными.
Но от каких составляющих своих тел животные таким образом зависят от растений? Конечно, не от своего рогового вещества; ни от хондрина, проксимального химического элемента хряща; ни от желатина; ни от синтонина, составляющей мышц; ни от своих нервных или желчных веществ; ни от своих амилоидных веществ; ни, обязательно, от своих жиров.