95. Но переходя от этих, возможно, сомнительных случаев, взглянем на другие случаи. Подвижная радужка птицы проявляет движения после того, как нервы были разделены. Даже произвольные поперечнополосатые мышцы не совсем неподвижны. Шифф разделил подъязычный нерв с одной стороны и обнаружил, конечно, паралич языка с этой стороны; но он также обнаружил, что на третий день после операции некоторые мышцы этой стороны подергивались: возбуждение распространилось на другие, пока к концу четвертого дня все волокна не стали ритмично сокращаться. С этого времени сокращения были непрерывными; хотя они никогда не могли двигать язык, потому что волокна не сокращались одновременно.
Шифф также наблюдал, что волосы над глазами и «усы» кошек, кроликов и морских свинок в течение месяцев после сечения их нервов находились в непрерывной ритмической вибрации. Это наблюдалось, когда животные спали, так же как и когда бодрствовали. Валентин записывает спонтанные движения в диафрагме только что убитых животных; и это даже после сечения диафрагмального нерва. Те же движения можно увидеть в жаберной крышке рыб. Генле наблюдал спонтанные сокращения межреберных мышц; что подтверждает Шифф, добавляя, что движения, наблюдаемые им у кошек и птиц, были не просто сокращениями некоторых волокон, а всех мышц, так что три или четыре иссеченных ребра ритмично сокращались и расширялись.
Я провел множество экспериментов с целью определения этого вопроса, но феномены были настолько изменчивы, что я воздерживаюсь от приведения каких-либо, и просто констатирую общий результат как гармонирующий с вышеприведенными примерами. Большая изменчивость феноменов зависит от изменчивых условий мышечной раздражимости и анатомических отношений. Когда сердце одной женщины бьется через двадцать семь часов после смерти, в то время как у большинства мужчин и женщин оно прекращается через несколько минут, мы должны быть готовы обнаружить различные и даже противоречивые феномены при меняющихся неизвестных условиях. Существует, однако, общее согласие среди экспериментаторов, что мышечная раздражимость увеличивается после отделения от нервных центров, а затем быстро снова уменьшается.
96. Хотя стимуляция мышц обычно происходит через нервный центр, однако, поскольку мышцы не получают свою сократимость от нервных центров, любая стимуляция будет достаточной. Теперь, поскольку у нас есть обильные доказательства того, что сенсорные нервы стимулируются определенными органическими изменениями, ядами в крови, избытком углекислого газа и т. д., мы вправе заключить, что моторные нервы будут стимулироваться подобным же образом, и таким образом мышечное движение будет производиться время от времени без вмешательства центра. Давление на моторный нерв или раздражение, которое возникает в результате воспаления, будет определять сокращение или секрецию непосредственно. Недавно Эрб и Вестфаль раскрыли факт, что нога будет внезапно дергаться, если слегка постучать по коленной чашечке; и они доказывают, что это не рефлекторное действие, потому что оно следует с той же уверенностью после того, как кожа была сделана нечувствительной.
Существует, несомненно, много других феноменов, которые, хотя обычно приписываются рефлекторной стимуляции, на самом деле обусловлены прямой стимуляцией. Исследование могло бы с пользой обратиться к прояснению этого пункта. Поскольку существует доказуемое свидетельство того, что нерв, когда он больше не находится в связи со своим центром или с ганглиозными клетками, может быть возбужден электричеством, давлением, термическими и химическими стимулами, мы должны заключить, что даже когда он находится в связи со своим центром, любое местное раздражение от давления, изменений в кровообращении и т. д. также будет возбуждать его. Но поскольку такие местные возбуждения будут иметь только местные и изолированные эффекты, они редко будут заметны.
ГЛАВА VI. ЧЕМУ УЧИТ ЭМБРИОЛОГИЯ?
97. При условии квалификации, выраженной в последней главе, стимуляция мышц и желез включает нервный процесс во входящем нерве, центре и выходящем нерве. Это тройные элементы «нервной дуги». Если бы мышцы были непосредственно подвержены внешним влияниям, они стимулировались бы без вмешательства центра; но на самом деле они никогда не подвергаются такому воздействию, будучи всегда защищены кожей. Если бы кожные нервы проходили непосредственно к мышцам под ними, они двигали бы эти мышцы без вмешательства центра; но на самом деле кожные нервы проходят непосредственно к центру, так что только через центр они могут действовать на мышцы. Если бы мышцы и железы были непосредственно связаны с чувствительными поверхностями, их активность действительно пробуждалась бы прямой стимуляцией; но если бы мышцы не были связаны друг с другом посредством анастомоза волокон или непрерывности ткани, так что движение одной было бы движением всех, потребовался бы какой-то другой канал, по которому их отдельные энергии должны были бы комбинироваться и координироваться. У высших организмов анастомоз мышц редок, и комбинация осуществляется посредством нервов.
98. Хотя анализ различает два элемента нервно-мышечной системы, приписывая отдельные свойства отдельным тканям, интерпретация феноменов требует синтеза, так что движение должно мыслиться как всегда включающее чувствительность, а ощущение — как всегда включающее мотильность. Подобным же образом, хотя анализ различает различные органы тела, приписывая отдельные функции каждому, наша интерпретация требует их синтеза в организм; и мы должны таким образом объяснить, как целое имеет различные части и как эти различные части приводятся к единству. Эмбриология помогает нам дополнить фрагментарные указания анатомии и физиологии.
99. Возьмите свежеснесенное яйцо, тщательно взвесьте его, затем инкубируйте, и когда цыпленок вылупится, взвесьте и цыпленка, и скорлупу: вы обнаружите, что увеличения веса не произошло. Полужидкое содержимое превратилось в кости, мышцы, нервы, сухожилия, перья, клюв и когти, и все это без увеличения субстанции. Произошла дифференциация структуры, ничего больше. Кислород проникал в него извне; углекислый газ выходил из него. Молекулярное возбуждение тепла требовалось для перегруппировок субстанции. Без кислорода не было бы развития. Без тепла его бы не было. Если бы скорлупа была покрыта лаком, чтобы предотвратить надлежащий обмен кислорода и углекислого газа, цыпленок не развился бы. Если бы только одна часть скорлупы была покрыта лаком, эмбрион был бы деформирован.
99a. Терпеливые труды многих наблюдателей (насколько терпеливые, могут понять только те, кто делал такие наблюдения!) обнаружили нечто из этой чудесной истории и позволили уму представить некоторые из непрерывных разделений и воссоединений, химических и морфологических. Каждая стадия эволюции представляется как следствие предшествующей стадии, одновременно возникновение и продолжение; так что никакая перестановка стадий невозможна; каждая имеет свое назначенное место в ряду (Проблема I. § 107). Ибо, в самом деле, каждая стадия — это процесс — сумма множества содействующих условий. Мы, глядя вперед, можем предвидеть в каждой, чем она станет, как мы предвидим человека в чертах младенца; но в этом предвидении мы всегда предполагаем, что регулярный ход развития будет продолжаться беспрепятственно через регулярную последовательность специальных условий: младенец становится человеком только тогда, когда эта последовательность непрерывна. Очевидное, как это кажется, часто игнорируется; и старая метафизическая концепция потенциальных сил заслоняет реальное значение эпигенеза. Потенциальность клеток зародышевого листка — это просто их способность достигать последовательных стадий развития при определенном ряде содействующих условий. Мы предвидим результат и олицетворяем наше предвидение. Но этот результат не произойдет, если все точные изменения, которые необходимы, серийно не предшествуют ему. Легкое давление в одном направлении, недостаточное для изменения химического состава ткани, может настолько изменить ее структуру, чтобы нарушить регулярную последовательность форм, необходимых для совершенной эволюции.
100. Яйцо сначала представляет собой микроскопическую клетку, ядро которой делится и подразделяется по мере роста. Яйцо становится полым шаром, граничная стенка которого представляет собой один слой клеток, все настолько похожие, что любыми средствами оценки, которыми мы сейчас обладаем, они неразличимы. Они все являются потомством исходного ядра и желтка, или содержимого клетки. Очень скоро, однако, они начинают проявлять различимые различия, может быть, не в роде, а в степени. Стенка этого полого шара быстро превращается в зародышевый листок, из которого формируется эмбрион. Ковалевский (подтвержденный Бальфуром) указал, как у ланцетника полый шар сначала принимает овальную форму, а затем, путем вдавления нижней стороны с соответствующим изгибом верхней стороны, представляет собой нечто вроде чаши. Кривизна увеличивается, и изогнутые концы приближаются друг к другу, исходная полость сводится к тонкой линии, отделяющей верхнюю поверхность от нижней. Полость тела формируется путем изгибания вниз этого двойного слоя зародышевого листка.
101. Это не совсем тот курс, который наблюдается у других позвоночных; но во всех зародышевый листок, который лежит как часовое стекло на поверхности желтка, распознается как два различных слоя очень похожих клеток. Что они представляют? Это отправные точки двух великих систем: инструментальной и алиментарной. Одна дает дермальную поверхность; другая — слизистую оболочку. Каждая следует независимой, хотя и аналогичной карьере. Желток поставляет питательный материал зародышевому листку и так проходит более или менее непосредственно в ткани; но в отличие от зародышевого листка, он сам по себе не является в значительной степени местом генерации путем сегментации. Существует два желтка: желтый и белый (которые не следует путать с тем, что называется яичным белком); и их расположение можно увидеть на диаграмме (Рис. 14), скопированной из работы Фостера и Бальфура. Важность белого желтка в том, что он незаметно переходит в отдельный слой зародышевого листка, между двумя первичными слоями. Каждый из трех слоев зародышевого листка имеет свой специфический характер, приписанный ему эмбриологами, которые, однако, не все согласны. Некоторые авторитеты рассматривают самый верхний слой как происхождение нервной системы, эпидермиса, с волосами, перьями, ногтями, рогами, роговицей и хрусталиком глаза и т. д. К среднему слою приписываются мышечная и костная системы, половые органы и т. д. К самому внутреннему слою — пищеварительный канал с печенью, поджелудочной железой, желудочными и кишечными железами. Другие авторитеты выступают за два первичных слоя: один для нервной, мышечной, костной и дермальной систем; другой для внутренностей и неисчерченных мышц. Между этими двумя слоями постепенно формируется третий, который специально характеризуется как сосудистый.
Рис. 14.— Диаграмматический разрез неинкубированного куриного яйца. bl, бластодерма; w y, белый желток; y y, желтый желток; v t, вителлиновая мембрана; x и w, слои альбумина; ch l, халаза; a ch, воздушная камера; i s m, внутренний слой оболочки скорлупы; s m, внешний слой; s, скорлупа.
102. Господа Фостер и Бальфур, избегая спорных обозначений серозного, сосудистого и слизистого слоев, или сенсорного, моторно-герминативного и железистого слоев, используют обозначения, которые независимы от теоретической интерпретации и просто описывают положение слоев, а именно: эпибласт для верхнего, мезобласт для среднего и гипобласт для нижнего слоя. Из эпибласта они выводят эпидермис и центральную нервную систему (или даже ограничивают последнюю центральным серым веществом), вместе с некоторыми частями органов чувств. Из мезобласта — мышцы, нервы (и, вероятно, белое вещество центров), кости, соединительную ткань и кровеносные сосуды. Из гипобласта — эпителиальную выстилку пищеварительного канала, трахеи, бронхиальных трубок, а также печень, поджелудочную железу и т. д. Предложение Кёлликера во многом к тому же эффекту, а именно, что три слоя могут рассматриваться как два эпителиальных слоя, между которыми впоследствии возникает третий, происхождение нервов, мышц, костей, соединительной ткани и сосудов.
103. Путь, которым история может быть эпитомизирована, вкратце таков: существуют два зародышевых листка, соответственно представляющие инструментальную и алиментарную системы. Каждый листок дифференцируется, путем различных присвоений субстанции желтка, на три первичных слоя: эпителиальный, нервный и мышечный. В эпибласте, или верхнем листке, эти слои представляют: 1°, будущий эпидермис с его производными — волосами, перьями, ногтями, кожными железами и хроматофорами; 2°, будущую нервную ткань; 3°, будущую мышечную ткань. (Кость, дерма, соединительная ткань и кровяные тельца являются последующими образованиями.)
Гипобласт, или нижний листок, в инвертированном порядке представляет аналогичное расположение: 1°, неисчерченную мышечную ткань внутренностей и сосудов; 2°, нервную ткань симпатической системы; 3°, эпителиальную выстилку пищеварительного канала с его железами.
Фундаментально похожие, как эти два листка, они имеют специфические различия; но в обоих мы можем представить себе эмбриологическую единицу, состоящую из эпителиальной клетки, нервной клетки и мышечной клетки. Все другие клетки и ткани являются придатками, необходимыми, конечно, для работы жизненного механизма, но подчиненными высшим органоидам.
104. Эта концепция может быть сравнима с концепцией Гиса в делении архибласта и парабласта, приписанных им зародышу и добавочному зародышу. Мы можем представить, говорит он, все соединительные субстанции удаленными из организма, и таким образом оставить позади каркас, в котором головной и спинной мозг были бы осью, окруженной мышцами, железами и эпителием, а нервы — соединительными нитями. Все эти части стоят в более или менее прямой связи с нервной системой. Все они непрерывны. Посредством аналогичной абстракции мы можем представить эту органическую систему удаленной и оставить позади соединенный каркас, который сформирован из добавочного зародыша; но последний имеет только механическое значение; истинно жизненные функции принадлежат другой системе.
105. Исследования современных гистологов все сошлись к выводу, что органы чувств являются модификациями поверхности, с эпителиальными клетками, которые на одной стороне связаны с терминальными волосками или другими элементами, адаптированными к приему стимулов, и связаны на другой стороне через нервные волокна с перцептивными центрами. Было показано, что нервные волокна часто заканчиваются в (или среди) эпителиальных клетках — сенсорные волокна на поверхности, а моторные волокна в железах. Проникают ли волокна фактически в субстанцию клетки или нет, все еще оспаривается. Достаточно для нашей нынешней цели понять, что существует физиологическая связь между ними, и прежде всего то, что сенсорные нервы обычно стимулируются через ту или иную эпителиальную структуру.
Рис. 15.— Поперечный разрез бластодермы, инкубированной в течение восемнадцати часов. Разрез проходит через медуллярную бороздку, m e. A, эпибласт. B, мезобласт. C, гипобласт. m f, медуллярная складка, c h, нотохорд.
106. И это становится ясным, когда мы возвращаемся к самым ранним указаниям развития. Посмотрите на Рис. 15, представляющий поперечный разрез зародышевых листков у цыпленка после восемнадцати часов инкубации. Здесь три слоя, A, B и C, имеют вид простых клеток, очень незначительно отличающихся друг от друга. Тем не менее, поскольку каждый слой в конечном итоге имеет потомство, которое характерно различимо, мы можем говорить о каждом не как о том, чем он является сейчас, а чем он станет. Хотя самый экспертный эмбриолог часто неспособен отличить эмбрион рептилии от эмбриона птицы или млекопитающего на определенных стадиях эволюции, настолько близко один напоминает другой, тем не менее, поскольку эмбрион рептилии не становится и не может стать птицей, а эмбрион птицы — млекопитающим, он оправдан в том, чтобы смотреть вперед на то, чем каждый станет, и называть каждый эмбрион его будущим именем. На том же основании, хотя мы не можем указать на какое-либо такое различие между слоями бластодермы, как я указал в разделении инструментальной и алиментарной систем, ни уточнить какие-либо характеристики, по которым клетки могут быть распознаны как эпителиальные, нервные и мышечные, тем не менее, взгляд вперед предвосхищает эти деления. Мы знаем, что первым результатом сегментации желтка является формирование клеток, все одинаковых, которые в свою очередь растут и подразделяются на другие клетки. Мы знаем, что эти клетки становятся по-разному модифицированными как по составу, так и по структуре, и что посредством таких дифференциаций простой организм становится комплексом органов.
107. Но здесь необходимо вспомнить соображение, которое иногда игнорируется, особенно теми, кто говорит о дифференциации так, будто это некий магический формообразующий принцип, совершенно независимый от состояния формируемого организованного вещества. Существует глубокая концепция, впервые выдвинутая Гёте, а впоследствии развитая Мильн-Эдвардсом, которая рассматривает организм как увеличивающий свою мощь и сложность посредством физиологического «разделения труда», очень похожего на то разделение занятий, которое характеризует развитый социальный организм. Но эта метафора иногда вводила в заблуждение; ее интерпретировали как указание на то, что функция создает орган (см. Проблему I, § 88), и как если бы сама дифференциация была чем-то большим, чем выражение изменений, возникающих в результате введения различных элементов. В социальном организме «разделение труда» предполагает, что работники с их материалами для труда уже существуют; изменение заключается в перераспределении: вместо того чтобы каждый работник применял свое мастерство в выполнении многих видов работы, он ограничивается одним видом, который он затем способен выполнять с меньшими затратами времени и сил. Таким образом, социальная мощь приумножается без увеличения численности населения, и социальный организм становится более сложным благодаря дифференциации своих органов. С животным организмом в процессе его эволюции дело обстоит не совсем так. В самом деле, предполагать, что дифференциация зародышевого листка на особые ткани и органы происходит посредством подобного разделения занятий — значит впасть в древнюю ошибку, допуская, что организм существует в яйцеклетке в преформированном виде. Однозначное учение эпигенеза гласит, что каждая часть производится из элементов, предоставленных предыдущими частями; и для каждой дифференциации должно существовать различие в составе, структуре или текстуре — причем первое условие важнее второго, а второе важнее третьего. Слово «протоплазма» имеет почти такую же широкую общность, как слово «животное», и часто используется без учета его специфических значений: протоплазма нервной клетки не то же самое, что протоплазма клетки крови, мышечной клетки или клетки соединительной ткани, точно так же, как пчела — это не бабочка, а креветка — не омар. Как только приобретается специфический характер, как только посредством дифференциации образуется один органоид, возникает абсолютный барьер для любого его превращения в органоид другого типа. Нервная клетка, мышечная клетка и эпителиальная клетка имеют общую отправную точку и общность вещества; но одна не может быть превращена в другую, так же как моллюск не может быть превращен в ракообразное. В гомогенной клеточной массе, которая впоследствии становится «позвоночными пластинками», очень рано дифференцируется группа клеток: это зачаточный спинномозговой ганглий, который обволакивается мембраной, а затем следует совершенно иным путем, нежели другие окружающие его клетки, так что «та же самая клетка, которая ранее была элементом позвоночной пластинки, теперь становится нервной клеткой, в то время как ее соседи становятся хрящевыми клетками». 133 В самом деле, все гипотезы о трансформации тканей посредством дифференциации столь же ненаучны, как и гипотезы о трансформации животных. В организме, как и в Космосе, типичные формы, однажды достигнутые, сохраняются. Вероятно, в истории ряда животных было время, когда массы протоплазмы, усваивая различные материалы из окружающей среды, дифференцировались в организмы, более сложные и мощные, чем любые существовавшие ранее. Но очевидно, что из общей отправной точки не могло быть никаких вариаций в развитии без введения новых элементов состава: могли быть многочисленные модификации структуры, но если бы они не способствовали модификациям состава, никогда не возникли бы поразительные различия, наблюдаемые в животных организмах. 134