СОДРУЖЕСТВО КЛЕТОК

Несколько популярных очерков по физиологии человека

Г. Г. Ф. СПЕРРЕЛЛ, бакалавр искусств Оксфордского университета

ЛОНДОН BAILLIÈRE, TINDALL AND COX 8, HENRIETTA STREET, STRAND 1901

[ Все права защищены ]

Моему уважаемому другу и наставнику, доктору медицины ГУСТАВУ МАННУ и др.

ПРЕДИСЛОВИЕ

С самого начала моих студенческих дней, когда мои современники стали донимать меня неловкими просьбами разъяснить те или иные медицинские вопросы, я постоянно поражался тому интересу, который проявляют к устройству своего организма и материальной основе своего разума люди, далекие от науки. Именно этот всеобщий интерес среди моих друзей побудил меня добавить еще одну книгу к тем многим, что уже посвящены данной теме. Используя слово «далекие от науки», я, разумеется, не имею в виду никакого упрека. Я просто хочу обозначить тех людей, которые специализируются в какой-либо области знаний, отличной от тех, что в совокупности называются естественными науками.

Обсуждая физиологию с такими людьми, я обычно обнаруживаю, что их больше интересуют общие принципы, нежели детали, которые они часто находят отталкивающими, и что они формулируют свои вопросы пугающе всеобъемлющим образом.

Поэтому моей целью в этой небольшой работе было представить фундаментальные принципы физиологии в краткой, последовательной и доступной форме для тех, кто не желает изучать учебники. Сейчас нет недостатка в отличных книгах, иллюстрированных тщательными рисунками, которые по своей точности выглядят весьма пугающе, но почти все они предназначены для «студентов», а обычный читатель, видя, что органы разделены для исчерпывающего описания, не может составить себе представление об организме как об органическом целом и упускает из виду именно те принципы, которые он ищет, в груде деталей, под которыми они погребены.

Может вызвать некоторое удивление то, что, хотя в своих попытках быть на современном уровне я местами опередил учебники, я не цитирую авторитетные источники. Но минутное размышление покажет, что обременять текст описанием того, как формировались мои взгляды, означало бы провал самой цели подобного очерка, в то время как пионеры науки меня простят. Их статьи будут цитироваться в более долговечных трудах, а их имена будут чтить еще долго после того, как эта маленькая книга будет забыта.

Г. Г. Ф. С.

Oxford, March, 1901.

CONTENTS

| PAGE
Introduction | ix
ESSAY I.
Living Matter | 1
ESSAY II.
The Chemistry of the Body | 8
ESSAY III.
The Mechanics and Physics of the Body | 31
ESSAY IV.
The Nervous System | 58
ESSAY V.
The Body | 94
Conclusion | 107
Index | 113

ВВЕДЕНИЕ

Люди, далекие от науки, крайне склонны — и не совсем без оснований — брать медицину за отправную точку и выстраивать вокруг нее всю биологическую науку. Более того, поскольку они склонны оценивать интерес и полезность каждой отрасли этой науки с практической точки зрения и уделяют наибольшее внимание тому, что, по их мнению, приносит наибольшую пользу врачу, я полагаю, что серия популярных очерков по физиологии не могла бы начаться более удачно, во всяком случае для самой физиологии, чем с краткого обсуждения не того, чем она занимается, ибо это довольно общеизвестно, а того, каково ее отношение к медицине. Далее, поскольку врача обсуждать легче, чем медицину, физиолог для наших непосредственных целей будет более удобным объектом, чем физиология в абстрактном смысле, поэтому мы посвятим первые несколько страниц вопросу о том, как его труды приносят пользу пациенту.

Все знают врача, и все знают, что физиология занимается «функциями различных органов тела»; но широкая публика редко встречает физиолога, разве что в причудливых карикатурах его врагов, которые, хотя часто и носят личный характер, редко бывают точными. Эти злобные пасквили, если бы кто-то обращал на них внимание, могли бы породить сомнения в том, является ли физиолог хорошим спутником для врача и не лучше ли им как можно меньше видеться друг с другом.

Врач, однако, не может сделать ни шагу без физиолога. Его дело — исправлять бунт любого органа против его назначенной задачи и устранять ущерб, нанесенный его отклонением от нормального пути. Этого он никак не сможет сделать, если не знает, каковы нормальные условия работы этого органа, а каковы они — долг физиолога рассказать ему. Врач, следовательно, должен быть просвещенным физиологом, знающим, как должен работать организм, и относящим болезни к их истинной причине, такой как яды, образовавшиеся в результате вторжения бактерий или иным образом, либо неправильное питание — то есть недостаток или избыток топлива для одного из многочисленных двигателей организма. Медицина до сих пор во многом остается эмпирической. Мы не знаем, чем вызваны многие болезни или почему определенные средства облегчают их, если вообще известно какое-либо лекарство; и пока эти вопросы не будут удовлетворительно решены, тщетно надеяться, что болезнь в целом можно успешно победить. Нет смысла знать, что остановит определенные неприятные симптомы, если мы не знаем, как устранить их истинную причину, и ради этой цели изучается весь организм и каждый отдельный орган, чтобы процессы жизни могли быть точно поняты; и человек, который делает это для своего друга врача, — это физиолог.

У физиолога много врагов, пестрая компания чудаков, объединенных такими благородными узами, как общая ненависть к науке и предвзятое невежество, маскирующееся под скептицизм; но он может позволить себе игнорировать их по той простой причине, что люди не могут обойтись без него. Только по этой причине они и упоминаются. Люди говорят: «Врач — это тот, кому нужны знания по физиологии; он человек, который с наибольшей вероятностью изучит ее успешно» — по-видимому, на своих ошибках — «и не будет тратить на нее больше времени, чем необходимо», — вопрос, о котором они так пекутся. Врач, однако, предпочитает доверять физиологу. Если бы он этого не делал, у него было бы очень мало времени на что-либо другое. С таким же успехом можно ожидать, что портной будет сам изготавливать ткань, прежде чем шить пальто. Он, несомненно, сможет шить лучшие пальто, если качество поставляемой ему ткани улучшится; но если ради улучшения готового изделия он отложит ножницы и примется за ткачество, его дело, несомненно, пострадает.

То, что физиология — это область, способная поглотить всю энергию человека, будет, я думаю, признано каждым, кто осознает, как широки ее горизонты. Сам физиолог должен специализироваться, ибо предмет слишком обширен, чтобы один человек мог охватить его целиком. Организм состоит из тех же элементов, что и весь остальной мир, и их расположение очень важно, поэтому он должен быть искусным химиком. Он состоит из твердых тел, жидкостей и газов, а диффузия, фильтрация, рычажные механизмы — частые процессы, и каждое движение сопровождается электрическим проявлением, так что механика и физика должны были быть частью его подготовки. Он вряд ли сможет изучать органы, если не знает их формы, поэтому он должен знать анатомию. И, наконец, поскольку его дело — изучать жизнь и все сопутствующие ей явления, а основа жизни — это клетка, он должен быть гистологом. Быть всем этим — значит требовать от одного человека очень многого; но хотя он может специализироваться ради продвижения конкретной отрасли своей науки, он должен быть сведущ в остальном, так как ни одна жизненная функция не зависит только от одного из перечисленных факторов. От него требуется упорный труд, хотя некоторые говорят, что он сделал мало. То, что он открыл, кратко, очень кратко изложено в последующих очерках, с парой намеков на узлы, которые он хотел бы и пытается сейчас распутать.

СОДРУЖЕСТВО КЛЕТОК. Несколько популярных очерков по физиологии человека.

ОЧЕРК I. ЖИВАЯ МАТЕРИЯ.

Физиология — это наука о жизни, и то, что физиолог хотел бы открыть больше всего, — это то, чем жизнь является на самом деле. Если бы это было полностью известно, все физиологические процессы, вероятно, можно было бы вывести из этого, а болезнь, которая является вмешательством в тот или иной из них, можно было бы лечить научно. Пока что он не продвинулся дальше описания последствий жизни, и его выводы не ведут его дальше этого: жизнь — это свойство вещества, протоплазмы, а протоплазма может продолжать существовать только в форме клетки.

Это определение может показаться некоторым людям несколько загадочным, а другим — весьма шокирующим. «Жизнь, — привыкли говорить многие, — означает наличие души и является сверхъестественной; а что касается того, что это вопрос химического состава, то это абсурд. То, что я состою из клеток, тоже не объясняет моего мышления». Но когда люди так догматизируют о том, чего они не обдумывали, они обычно оказываются в затруднительном положении. Они слишком спешат: самый духовный из людей настолько зависит от материи и ее свойств, что его душа быстро покинет тело, если ему помешать дышать. И причина этого в том, что если он не может получить воздух, химия клеток, из которых состоит его тело, изменяется; он больше не состоит из протоплазмы, следовательно, он больше не живет. Жизнь, чтобы существовать в материальном мире, должна иметь материальную основу, и если она нарушается, то она угасает или покидает материальную плоскость; во всяком случае, она перестает интересовать физиолога как физиолога. Я не думаю, что кого-то должно шокировать признание этого факта.

Конечно, амбиция физиолога — создать протоплазму, но пока он не продвинулся дальше создания некоторых сложных тел, на которые распадается протоплазма при смерти. Еще недавно эта голая возможность громко высмеивалась, но прогресс в органической химии за последние годы был настолько велик, и в лаборатории было создано так много сложных веществ, которые когда-то казались такими же недостижимыми, как сама протоплазма, что теперь у нас есть надежда когда-нибудь получить точное знание химии жизни, хотя этот день может быть еще очень далек.

Чтобы дать отчет о жизни, нужно описать, насколько мы можем, природу живого вещества, протоплазмы; и поскольку протоплазма — это «структура соединений», пара слов о химических соединениях может расчистить почву для ее обсуждения. Если бы вы взяли соединение, скажем, кусок сахара, и начали его разрушать, вы могли бы долго стучать по нему, и это все равно был бы сахар; но если бы крошечная фея с крошечным молотком и зубилом продолжала дробить зерна, в конечном итоге перед ней оказались бы молекулы сахара. Каждая молекула состояла бы из точно такого же количества атомов углерода, водорода и кислорода, и если бы она разделила ее дальше путем удаления хотя бы одного атома, это уже не был бы сахар. Она могла бы сколько угодно стучать по атомам, ибо они не способны к дальнейшему делению.

Существует семьдесят с лишним различных видов атомов. Когда молекулы вещества состоят только из одного вида, оно называется простым; когда из нескольких видов — сложным. Теперь разница между различными веществами, которые мы видим вокруг себя, заключается не только в том, из каких различных видов атомов состоят их молекулы и в их количестве, но и в их расположении. Это расположение может быть в виде цепей или колец, и относительное положение, которое занимают различные атомы в структуре молекулы, имеет решающее значение.

Эта разница в составе придает соединениям различные свойства; поэтому соединение должно состоять только из молекул, которые все одинаковы. Если вещество состоит из молекул разных видов, не соединенных химическими связями и поэтому способных смешиваться в любых пропорциях, оно называется не соединением, а смесью соединений.

Но подобно тому, как атомы соединяются, образуя молекулы, так и более мелкие молекулы иногда вступают в комбинации друг с другом, образуя новые соединения, имеющие более крупные и сложные молекулы. Говорят, что такое соединение состоит из радикалов, или групп атомов, и при разложении может быть расщеплено сначала на более простые соединения, которые впоследствии могут быть далее разделены на составляющие их элементы.

Так вот, из всех веществ протоплазма, по-видимому, состоит из наибольшего числа компонентов и имеет их расположение самым сложным из известных; хотя «известных» — это на самом деле не то слово, которое следует использовать в этой связи. Причина, по которой мы не знаем, что такое жизнь, заключается в том, что мы не можем выяснить, каким образом объединены составляющие соединения в структуре протоплазмы. Как только мы пытаемся проанализировать протоплазму, она умирает; то есть она распадается на ряд более простых тел и изменяется до неузнаваемости.

Эти соединения, на которые распадается протоплазма при смерти, сами по себе чрезвычайно сложны; но, несмотря на то, что им было посвящено много тщательных исследований, мы пока не можем сказать, как они собраны вместе, чтобы образовать живое вещество. Протоплазма — слишком изменчивое тело, чтобы считаться единым соединением, в то время как, с другой стороны, химические связи ее компонентов должны быть слишком тесными, чтобы ее можно было назвать смесью. Ее химическое положение, следовательно, уникально, и мы можем говорить о ней только как о веществе неизвестного состава.

Что же тогда делает протоплазму безошибочно узнаваемой и отличной от всех других веществ? Сложность ее структуры — это, в конце концов, лишь вопрос степени. Разницу нелегко определить, но в общих чертах она сводится к следующему: протоплазма всегда меняется, но всегда остается прежней. Жизнь — это изменение в молекулах.

Если наше определение жизни казалось неясным, то это звучит как парадокс; но, возможно, следующий факт поможет его объяснить: при определенных условиях некоторые более простые соединения ведут себя схожим образом. Например, есть одно, которое настолько жадно до кислорода, что захватывает его у всего, что готово его легко отдать, и чтобы сделать это, оно вынуждено отказаться от того, что уже имеет в своей молекуле, чтобы освободить место для только что приобретенного. Протоплазма всегда ведет себя подобным образом, пока она защищена от крайностей жары и холода, а также от активных химических веществ, которые расщепляют ее молекулы для образования новых соединений. Тогда она умирает или перестает быть протоплазмой.

Но важность этого постоянного изменения заключается в том, что, постоянно расщепляя свои собственные молекулы, протоплазма получает энергию для их восстановления из неживых соединений с высокой потенциальной энергией, для изменения окружающей среды и, по сути, для совершения работы жизни.

Выше было сказано, что протоплазма продолжает существовать только в форме клетки; следовательно, что такое клетка и почему она необходима?

Мы видели, что протоплазма имеет очень сложную структуру и что ее нормальное состояние — это состояние изменения. Раз это так, она, очевидно, не может существовать в больших массах, ибо если бы это было так, изменение наверняка было бы неравномерным в разных частях из-за самой ее сложности; и центр этой массы либо голодал бы, либо был бы отравлен продуктами собственной жизнедеятельности. Чтобы избежать этого, масса разделена на огромное количество мелких единиц, каждая из которых завершена в себе, находится в более или менее прямом общении со своими соседями и одинаково доступна для жидкостей, которые одновременно питают и очищают их.

Но есть и другая, еще более важная причина для такого разделения. Протоплазма постоянно выделяет продукты распада и нуждается в восстановлении своих потерь путем встраивания свежих соединений. Сырье вокруг нее требует обработки, прежде чем оно сможет принести пользу, а встраивание — это трудное дело. Поэтому в каждой клетке есть место, отведенное для того, где протоплазма обладает особыми способностями, и именно здесь осуществляется эта переработка. Это место называется ядром. Таким образом, видно, что формирование тела животного путем агрегации клеток является необходимым и остроумным способом избежать трудности.

Однако сказать, что тело животного состоит из клеток, — значит выбрать совершенно неверную отправную точку. Клетка завершена в себе и может жить, если ее правильно кормить, даже будучи отделенной от своих соседей. Многие целые животные состоят всего из одной клетки. Клетка, более того, способна расти и делиться, давая начало двум клеткам с двумя ядрами, и только потому, что клеткам выгоднее не разделяться, а образовывать массы и специализироваться на разных видах работы, у нас есть крупные животные, состоящие из миллионов клеток, подобные нам самим.

Если есть клетка, необходимо содержать эту клетку в благоприятных условиях. В противном случае нестабильная протоплазма распадается. Она должна иметь элементы, необходимые для поддержания своего цикла изменений в надлежащей форме, которые мы теперь можем назвать пищей, и многие клетки должны идти и искать это необходимое. Она должна держаться подальше от вредных влияний, и она должна соревноваться с другими клетками за места, благоприятные для ее роста и размножения; на самом деле, клетка должна работать.

То, что клетка может в силу одних лишь своих химических сродств передвигаться, искать благоприятные условия, проявлять избирательность и выполнять работу, кажется непостижимым. Во-первых, как она может двигаться? Есть только один способ: она должна осуществить перераспределение своего вещества и добиться того, чтобы те части клетки, чья активность направлена на эту цель, были расположены так, чтобы вызывать определенные изменения в ее форме в соответствии с причиной, которая их вызывает. О том, как движутся различные клетки, мы еще много скажем позже.

Почему протоплазма должна быть побуждаема к движению, еще требует объяснения. И все же разрыв между протоплазмой и другими веществами на самом деле не так уж велик. Тепло и магнетизм вызывают движение в неживой материи, и реакция протоплазмы, как это демонстрируют некоторые мелкие одноклеточные животные, почти столь же механична. Некоторые виды, плавающие в воде, движутся к положительному полюсу гальванической батареи, другие — к отрицательному, если провода опущены в сосуд, содержащий их. Некоторые движутся к свету, другие — от него, с неизменной регулярностью. Температура и химические вещества также оказывают определенное воздействие на эти микроорганизмы. И все эти движения совершенно непроизвольны, абсолютно неизменны и, по сути, являются реакциями, вызванными фиксированными причинами.

Тем не менее, будет видно, что протоплазма может продолжать существовать только в форме клетки, поскольку, если она не организована таким образом, она не может ни удерживать себя в благоприятных условиях, ни подготавливать свежие ингредиенты для восполнения своих потерь. Если клетку разрезать на несколько частей, эти отделенные кусочки протоплазмы будут жить некоторое время; но смерть настигает их, как только они исчерпают свой запас материала. Когда он заканчивается, они вынуждены потреблять свое собственное вещество, процесс, который быстро оказывается фатальным. Если фрагмент содержит небольшую часть ядра, отрезанную вместе с ним, он проживет немного дольше; но только та часть, которая содержит ядро более или менее неповрежденным — другими словами, клетка, пусть и поврежденная, — может выжить и оправиться от такого увечья.

Специализация протоплазмы для формирования клетки — это, пожалуй, ее самая примечательная особенность. Протоплазма не только дифференцируется для формирования различных структур, но и посвящает энергию, выделяемую в ее непрерывном изменении, различным целям. Протоплазма двигательных органов клетки расходует себя полностью на производство физических движений, необходимых для приближения и захвата пищи. Когда она попадает в клетку, протоплазма другой разновидности работает над тем, чтобы очистить и растворить ее, а затем передает ее ядру. Протоплазма ядра, в свою очередь, имеет другую работу. Она посвящает свою энергию производству химических изменений в сырье и превращению его в новые соединения, которые различные части клетки могут усваивать. Некоторые из них она удерживает для своих собственных нужд; остальные она распределяет по двигательным и другим органам, чтобы восстановить их потери и обеспечить их энергией для получения большего количества пищи.

Так различные разновидности протоплазмы, составляющие клетку, удовлетворяют потребности друг друга и позволяют друг другу жить; и так цикл химических изменений образует фундамент, на котором покоится все здание жизни. Но в детали мы пока не можем вдаваться, ибо наши исследования материальной основы жизни еще не вывели нас за пределы этих общих выводов.

В настоящее время мы ничего определенного не знаем о первопричинах жизни, и, хотя у нас есть надежды, возможно, никогда не узнаем. Тем временем мы наблюдаем, анализируем и классифицируем явления, в которых проявляется жизнь, в надежде, что в конце концов свет прольется на наши исследования и мы сможем, если не синтезировать протоплазму в пробирке, то хотя бы продемонстрировать ее работу в уравнениях.

Тем временем наши фактические знания о живой материи все еще могут быть сжаты в слова, которыми профессор Гексли подытожил их много лет назад:

«Углерод, водород, кислород и азот — все это безжизненные тела. Из них углерод и кислород соединяются в определенных пропорциях и при определенных условиях, давая начало угольной кислоте; водород и кислород образуют воду; азот и водород дают начало аммиаку. Эти новые соединения, подобно элементарным телам, из которых они состоят, безжизненны. Но когда они собираются вместе при определенных условиях, они дают начало еще более сложному телу — протоплазме, и эта протоплазма проявляет явления жизни».

Пока у нас не будет дальнейших знаний об изменениях, которые составляют эти явления, физиология должна оставаться скорее описательной, чем объяснительной.

ОЧЕРК II. ХИМИЯ ОРГАНИЗМА.

I.

Клетка обычно очень мала — фактически абсолютно невидима без микроскопа, хотя в некоторых случаях она имеет приличный размер. Весь желток яйца — это одна клетка, пока его крошечное ядро, пятнышко с одной стороны, не начинает делиться, и он становится несколькими. К тому времени, когда цыпленок готов вылупиться, их уже миллионы.

Обычно, однако, клетка мала — ровно столько протоплазмы, сколько может поддерживать ее еще более крошечное ядро; хотя здесь, опять же, нужно быть осторожным, ибо ядер может быть несколько, а не только одно. Протоплазма на внешней поверхности и вокруг ядра специализируется в более или менее определенную мембрану. К этой внешней оболочке прикреплены тонкие фибриллы, которые соединяются с небольшим телом внутри клетки, называемым центросомой, и путем удлинения и укорачивания их форма может быть изменена. Содержимое — это жидкости; поэтому, если содержащая мембрана ослабляется в каком-либо направлении, они стремятся выпячиваться и образовывать нарост, и таким образом клетка получает возможность выбрасывать конечности и окружать частицы пищи, а расслабляя фибриллы в одном направлении и сокращая их в других, ползти туда, куда направляют ее химические, тепловые или физические сродства. (См. Диаграмму 1.)

Не особенно вдохновляет вид жизни в ее простейшей форме, но когда несколько миллионов этих клеток группируются вместе и образуют одно тело, разделяя труд между собой, результат получается ошеломляющим. Существуют животные, устроенные таким образом, некоторые клетки которых развили свои пищеварительные способности до такой степени, что почти утратили все остальные. Они тщательно охраняются внутри тела. Другие клетки в этом же звере, получая пищу в жидкой форме от этих пищеварительных специалистов, выделяют известь вокруг себя, пока не будет построен скелет. К рычагам этого скелета прикреплены пучки и тяжи клеток, которые, если ничего другого не могут, могут удлиняться и укорачиваться и заставлять его двигаться. И снова есть клетки, которые имеют особые возможности для получения, взвешивания и передачи химических и физических побуждений. Эти клетки, опять же, лежат в защищенном уголке внутри, но они посылают тонкие нити друг к другу и ко всем частям тела и управляют всем целым.

Животное, у которого эта прекрасная система разделения труда была доведена до величайшего совершенства, обладает многими и разнообразными способностями. Он может в некоторых случаях даже применять к индивидуумам своего вида принципы собственной клеточной экономики и тем самым достигать не только сочинения стихов и шуток, но и строительства Вестминстерского аббатства, конструирования пулеметов Максима и навязывания своих экономических усовершенствований своим менее высокоспециализированным соседям.

Мы теперь проследили общую идею жизни. Мы видели, что ее основа покоится на химической структуре, которая, чтобы сохранить свою идентичность, должна постоянно меняться. Мы видели, что для этого она должна постоянно разрушать свое вещество, выделять продукты и захватывать посторонние материалы, и встраивать их не только для возмещения потерь, но и для роста; и что для этого она должна быть более или менее модифицирована в частях, чтобы основная масса могла быть приведена в пределы досягаемости своей пищи, а затем способна превратить ее в наиболее полезную форму. И, наконец, мы видели, что подобно тому, как несколько специализированных форм плазмы вместе составляют клетку, так несколько видов клеток, каждая с преувеличенной особенностью, агрегируют и, удовлетворяя потребности друг друга, составляют тело.

Набросав теперь в общих чертах схему, по которой работает такое тело, мы можем перейти к более детальному рассмотрению разделения труда и того, как каждый отдел снабжает другие и зависит от них. Если бы мы сделали это тщательно, это заняло бы много времени и места, ибо физиология картофельного растения, хотя и по существу такая же, представляет много различий от физиологии лошади; но физиология великого человеческого интереса — это также физиология самого сложного животного, а именно человека, поэтому именно на нем мы сосредоточим наше внимание.

Протоплазму легче изучать, чем более специализированным является животное, которое она составляет. Когда все события жизни происходят в крупице материи, невидимой без микроскопа, невозможно проанализировать изменения, которые она производит в своем окружении, или сделать вывод о тех, что происходят в ней самой. Но когда большое количество клеток исследуется коллективно, мы можем иметь дело с тем, что они поглощают и что они выделяют в достаточном объеме, чтобы прийти к довольно точному определению. Исследование становится еще проще у животного с чрезвычайно специализированными органами, как у человека, у которого пища почти вся принимается через рот и, таким образом, остается совершенно отличной от того, что выводится; последнее, опять же, в основном выделяется почками, остается столь же отличным. Более того, промежуточные изменения, происходящие в различных органах, еще больше упрощают исследование жизненного процесса; ибо физические эффекты также легче изучать, когда они преувеличены в конкретной части животного. Электрические изменения в одной клетке могли бы долго оставаться незамеченными, если бы мы не смогли наблюдать таковые в мышце с помощью гальванометра.

Теперь, хотя клетки, составляющие тело человека, очень сильно различаются из-за различных задач, которые они должны выполнять при получении пищи и избавлении от отходов, все они требуют очень похожего топлива, чтобы иметь возможность жить, и, получив его, все они обращаются с ним очень похожим образом; поэтому наше первое дело — рассмотреть, что нужно организму и что он с этим делает. После этого мы можем попытаться выяснить, как он это получает и где.

Первое и самое необходимое требование протоплазмы — вода. Следующим, вероятно, является азот, соединения которого, по-видимому, образуют каркас протоплазматической структуры. Следующим, вероятно, является углерод, а затем свободный кислород. Два последних упомянутых соединяются с выделением энергии. Это происходит в топке, когда горит уголь, и результатом является тепло. В тканях тела результатом может быть тепло, рост или движение, причем все три присутствуют в явлении мышечной активности. Наконец, есть минеральные соли, наиболее важной из которых является хлорид натрия, который ставится на стол при каждом цивилизованном приеме пищи.

Но хотя эти элементы приведены здесь по порядку, их важность на самом деле равна, ибо все они необходимы. Это примерно столько, сколько разумно сказать здесь. Химия живых клеток — их анаболизм, или как свежий материал встраивается в их структуру; их катаболизм, или как та же структура разрушается, чтобы можно было совершить работу; на самом деле, общий метаболизм — настолько сложен и так мало понят до сих пор, и требует столь обширных знаний химии, чтобы следовать за ним, что лучше оставить его в покое людям, которые не хотят углубляться в него. В лучшем случае такое обсуждение сводится к изложению теорий различных наблюдателей с причинами, почему они их придерживаются, — причинами, основанными на кропотливых и технических исследованиях. Можно было бы написать страницы о различных теориях, подкрепленные еще страницами химических формул, чтобы показать, почему этот взгляд заслуживает глубокого рассмотрения, в то время как тот, несмотря на упрямство, с которым он отстаивается, абсурден; но хотя такие дискуссии приближают к тайне жизни, широкая публика не без оснований склонна клеймить эту сторону физиологии как сухую. Это вопрос, который интересует экспертов, а не случайного читателя.

Совсем другое дело — вопрос диеты. Это дело каждого, как свидетельствует количество обществ фанатиков и нагло рекламируемых «продуктов питания». И хотя приготовление пищи в организме до того момента, когда она сливается с живой материей и теряется из виду — одним словом, «пищеварение» — это опять же вопрос химии, это тот вопрос, к которому можно подойти без таких исчерпывающих знаний этой науки, как потребовали бы предыдущие соображения. Это, более того, судя по тому, как это обсуждается, тема всеобщего интереса.

Беглый взгляд на животный мир покажет, что диета — это широкая тема. Голубь будет есть горох; тигр не знал бы, что делать с горохом, если бы получил его; в то время как обезьяна будет есть почти все, что попадется ей под руку. Растение уводит нас еще дальше, ибо оно может использовать атомы веществ с чрезвычайно простой молекулой — например, углекислый газ.

Наша задача, однако, упрощается тем, что нам нужно рассматривать только человека; и хотя большинство высших животных настолько похожи, что их можно рассматривать в общем и противопоставлять в деталях, это большое дело — избавиться от всего растительного мира с бактериями и паразитическими животными.

Одним из первых требований для поддержания жизни, как упоминалось выше, является азот. Теперь азот — один из самых распространенных элементов в мире, но его труднее всего доставить в организм. Четыре пятых воздуха — это чистый азот, но чистый азот бесполезен как пища. Мы втягиваем его в наши легкие с каждым вдохом и не становимся от этого лучше, ибо выдыхаем его обратно без изменений; и если бы он полностью отсутствовал в воздухе, нам было бы не намного хуже. Старый Моряк воскликнул: «Вода, вода повсюду, и ни капли, чтобы напиться»; голодающий человек мог бы воскликнуть: «Азот, азот повсюду, и ни атома, чтобы усвоить».

Животные должны получать свой азот в форме протеида, вещества, молекула которого состоит из азота, кислорода, водорода, углерода и т. д., и может быть грубо описана как мертвая протоплазма. Растения, которыми питаются животные, когда они не получают свой протеид более простым, хотя и менее моральным способом поедания друг друга, способны получать свой азот в более простой форме; но это нас не касается.

Протеиды — это группа веществ, которые напоминают протоплазму по элементам, из которых они состоят, и по сложности, с которой они объединены. Различные протеиды, однако, по-видимому, имеют определенный химический состав и поэтому отличаются от протоплазмы тем, что являются истинными соединениями; более того, если их беречь от бактерий, они не претерпевают никаких изменений. Одной из лучших форм протеида для исследования является яичный белок; он, как известно, застывает или коагулирует при кипячении, растворяется в воде, из которой может быть осажден кипячением, и проявляет различные другие химические свойства, общие для всех протеидов. Существует, однако, немалая разница между несколькими разновидностями протеидов, и более сложные должны быть превращены в более простые, прежде чем они смогут быть усвоены. Отсюда необходимость пищеварения.

Теперь, поскольку протеид напоминает мертвую протоплазму, можно было бы предположить, что диета только из протеида была бы наиболее экономичной; но это не так. Если бы можно было жить без работы, т.е. без движения любого рода, это могло бы быть так; но чтобы совершать работу, должно быть окислено больше углерода, чем содержит молекула протеида.

Углерод, следующий пункт в нашем списке, знаком каждому в сравнительно чистой форме угля, древесного угля и «грифеля» карандашей. Он обычно используется для горения — т.е. окисления — чтобы можно было получить тепло для кипячения воды и работы механизмов. Это именно то, что он должен делать в организме, где он сжигается кислородом, поступающим через легкие, чтобы в результате могли получиться тепло и энергия. Это общеизвестный факт, что тяжелые физические нагрузки вызывают затрудненное дыхание, и причина этого в том, что углерод в организме окисляется, и продукт, углекислый газ, должен быть удален. Чем больше работы выполняется, тем больше кислорода требуется для сжигания углерода в мышцах. Чем больше углерода сжигается, тем больше тепла выделяется и тем более необходимо, чтобы кровь охлаждалась путем втягивания прохладного воздуха в легкие. Отсюда более частое дыхание. Воздух, который обычно выдыхается, всегда теплее того, который вдыхается, и всегда содержит дополнительный углекислый газ. После физической нагрузки количество увеличивается, и его увеличение по сравнению с нормальным количеством, выделяемым организмом, можно легко продемонстрировать путем анализа проб воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого.

Но углерод, как и азот, не может быть принят в сыром виде. Никто не стал бы пытаться сделать обед из древесного угля. Определенное количество содержится в молекуле протеида, достаточное, без сомнения, чтобы обеспечить основу протоплазматической структуры; но если только вы не готовы съесть чрезмерное количество протеида, что влечет за собой отходы и истощение пищеварительного аппарата, баланс должен быть восполнен поеданием углеводов.

Формы, в которых люди наиболее знакомы с углеводами, — это крахмал и сахар. Сахар — лучшая пища, так как он гораздо более растворим, чем крахмал; и, по сути, крахмал всегда превращается в своего рода сахар, прежде чем он будет использован организмом. Обычный тростниковый сахар, который все так хорошо знают, является едва ли не самым полезным продуктом питания, который у нас есть, благодаря своей чистоте, а значит, концентрации, и своей простоте. Необходимо очень небольшое пищеварение, чтобы превратить его в простейший из всех углеводов, вещество, легко запасаемое в виде гликогена до тех пор, пока оно не понадобится, которое присутствует в мышцах после еды и расходуется, когда мышца активна, окисляясь до углекислого газа, саркомолочной кислоты и спирта.

Важность углерода в диете поэтому очевидна; и люди, которые намерены выполнять дополнительную мышечную работу, должны принимать дополнительную сладкую пищу, а не дополнительный протеид. Локомотив, который собирается совершить рекордный пробег, берет больше угля, а не больше машинистов, и наши спортсмены теперь следуют тому же принципу. Мы, однако, еще много скажем об атлетах в ближайшее время.

Есть еще один момент, который следует рассмотреть в отношении углерода. Углерод не обязательно должен приниматься в форме углеводов, альтернативой являются жиры и масла. Жиры и углеводы оба состоят из элементов углерода, водорода и кислорода, но пропорции, в которых они соединены, различны. Жиры не являются такими полезными продуктами, как углеводы, и для большинства людей не такими приятными — сравните ложку оливкового масла и кусок сахара. Но есть один важный момент, который следует привести в их пользу: они дают в два раза больше тепла, чем протеиды или углеводы; поэтому их положение среди продуктов питания обеспечено.

Другие химические потребности организма мы можем только упомянуть здесь. Водород является одним из компонентов протеида, углевода, жира и воды; и если он не входит в последней форме, он — во всяком случае, большая его часть — выходит в таком виде, окисляясь в тканях. Сера и железо заслуживают почетного упоминания; поваренная соль требуется крови; известь и фосфаты идут на создание костей; но, как бы важны они ни были, они не должны задерживать нас дальше в настоящее время.

Что касается количества этих элементов, которое требуется в день и которое устанавливается путем сбора и взвешивания всего, что выделяется, то установлено, что среднему человеку — т.е. весящему около 10 стоунов — необходимо около ½ унции азота и 10 унций углерода. ½ унции азота и около 2 унций углерода содержатся в 4 унциях сухого протеида, что оставляет баланс в 8 унций углерода, который должен быть восполнен; и это обычно достигается поеданием 4 унций жира и 18 унций углеводов.

Грубо говоря, эти принципы содержатся в ¾ фунта обычного мясного мяса и 2 фунтах хлеба; но было бы хорошо отложить рассмотрение диеты на данный момент, пока мы не изучим аппарат, с помощью которого организм извлекает то, что ему нужно, из сырья, и какие из них предлагают ему наименьшее сопротивление.

II.

То, как протоплазма получает свои химические требования для роста, несомненно, просто путем их поглощения. Некоторые из низших бесструктурных форм доводят это до абсурдной крайности, ибо когда встречаются две особи, они сливаются, и каждая, несомненно, утверждает, что съела другую. Поскольку, более того, первое, что делает клетка, когда она растет, — это делится, все это выглядит довольно тщетно. Но готовая протоплазма в усвояемой форме встречается редко, и не часто клетка, если только это не растение или паразит, оказывается в веществе, которое можно передать прямо ядру без дальнейшей обработки. Обычно клетка должна выделить из себя реагент, который разовьет правильные химические качества в веществе, которое она хочет поглотить. Это вещество известно как фермент. Ферменты, однако, являются расходом для клетки, требующим определенных усилий для их производства; поэтому, чтобы их можно было экономить, они в высших формах выливаются на пищу, пока она находится в замкнутой полости, или желудке. У простейших животных, состоящих из одной клетки, протоплазма просто обтекает частицу пищи, и она «поглощается» с каплей воды. В эту «пищеварительную вакуоль» секретируются ферменты, и когда все полезное было растворено и поглощено, пузырек перемещается к поверхности и лопается; или, говоря иначе, клетка плывет дальше, а вакуоль, с любой оболочкой или отходами, которые она может содержать, остается позади. (См. Диаграмму 1.) В других клетках, которые постоянны по форме, есть отверстие, ведущее внутрь клетки. Вокруг него есть маленькие выступающие нити, которые регулярно бьют по воде. В некоторых положениях эти нити позволяют клетке плавать, но здесь их обязанность — вызывать ток и смывать частицы пищи вниз по примитивному горлу внутрь, где, как и в предыдущем случае, они заключаются в вакуоль. (См. Диаграмму 2.)

Диаграмма 1. — Амеба.

Диаграмма 2. — Парамеция.

Переходя на ступень выше, мы находим животных, состоящих из нескольких клеток. Из них вполне естественно предположить, что некоторые обладают большими способностями к образованию ферментов, чем другие.

Диаграмма 3. — Развитие эмбриона: первая стадия.

Диаграмма 4. — Образование пищеварительной полости.

Диаграмма 5. — Поперечный разрез развивающегося эмбриона.

На шаг выше в шкале животных, или дальнейшее продвижение в развитии схематического эмбриона (изображенного на Диаграммах 3–6), и мы обнаруживаем, что эти специальные пищеварительные клетки теряют свои более прочные качества и помещаются в положение, защищенное клетками, которые специализировались в другом направлении. Это показано на Диаграмме 4, где полый шар клеток, который получился в результате повторного деления одной клетки, представлен в разрезе. Одна сторона шара вдавлена, и теперь зверь состоит из двух слоев клеток, внешнего защищающего и внутреннего пищеварительного (гидра и морская анемона). Вскоре, однако, оказывается более удобным иметь трубку для переваривания пищи, ибо тогда различные вещества могут перевариваться и усваиваться в разных частях; и отходы, которые животное не может использовать, не нужно возвращать в рот, чтобы избавиться от них.

Это, однако, требует ряда других изменений в структуре животного, которые грубо показаны на Диаграммах 5 и 6. Не в наших целях здесь обсуждать развитие животных или животного; но на рисунки стоит взглянуть, так как они показывают не только то, как некоторые из клеток выделяются для переваривания пищи, но и то, что большое тело состоит на самом деле только из массы протоплазмы, составляющей родственные клетки общего происхождения.

Диаграмма 6. — Показывающая развитие эмбриона.

Теперь, по очевидным причинам, чем длиннее, в определенных пределах, эта трубка, тем лучше. Все виды различных пищевых продуктов должны подвергаться воздействию в ней, и некоторые предлагают значительное сопротивление пищеварению; и чем дальше они должны путешествовать в трубке, тем больше шансов на то, что они будут успешно обработаны. Кроме того, разные части имеют разные функции, и чем длиннее трубка — опять же в необходимых пределах — тем больше возможностей для разделения труда и последующей экономии. Относительная длина пищеварительного канала отнюдь не одинакова у всех животных. Плотоядные животные, такие как кошка, чья пища мягкая и легко переваривается, имеют довольно короткий канал. Травоядные, такие как овца, чья пища трудна для переваривания и смешана с большим количеством шелухи, которая полностью неперевариваема, имеют сравнительно очень длинный. Человек, который всеяден, но ест меньше и более разумно выбранную пищу, чем любой из вышеперечисленных классов, имеет канал средней длины. Но во всех случаях среди высших животных делается попытка избежать необходимости увеличения длины животного путем сворачивания трубки внутри тела. Прилагаемая диаграмма (7) иллюстрирует этот принцип. Она показывает схематическое животное, чей пищеварительный канал намного длиннее его самого.

Диаграмма 7. — Показывающая, как удлиняется пищеварительный канал.

Диаграмма 8. — Поперечное сечение пищеварительной трубки.

Пищеварительный канал, однако, имеет другую функцию. Клетки, которые составляют его, должны не только секретировать соки, чтобы превратить пищу в пригодную форму; они должны затем усвоить ее. Чем ближе частица пищи к стенке клеток, тем скорее она достигается этими соками, и тем меньше шансов, что полезный материал будет унесен и потерян. Ввиду этого факта, вдоль определенных трактов пищеварительный канал складывается внутрь, и есть выступы, которые увеличивают количество клеток для секреции и их возможности усвоения. (См. Диаграмму 8.)

Диаграмма 9. — Показывающая, как возникают железы.

Здесь снова мы имеем иллюстрацию постоянно повторяющейся потребности с устройством для ее удовлетворения — увеличение поверхности без увеличения объема. Мы встречали это раньше в клеточной системе; мы встретим это снова в железах, легких и мозге, по крайней мере. Важность устройства для достижения этой цели очевидна, когда вспоминаешь, каково сравнительное значение поверхности и объема для животного, и что, в то время как поверхность увеличивается в квадрате, объем увеличивается в кубе.

Принцип доведен до крайности, вместе с родственным принципом разделения труда, в железах. Цель их — увеличить количество секретирующих клеток, и, поскольку они деликатны, защитить их от контакта с грубыми частицами пищи. И чтобы ничто не мешало их эффективности, они освобождены от обязанности усвоения. Отсюда трубки вырастают из полости пищеварительного канала, выстланные теми же клетками, но, поскольку пища никогда не входит, клетки, которые выстилают их, посвящают себя полностью изливанию пищеварительных соков. Железы значительно различаются по структуре и по жидкостям, которые они секретируют. Некоторые очень малы; некоторые, как печень, очень велики. В некоторых трубка очень короткая, в некоторых длинная, свернутая и разветвленная, и иногда железа соединена с поверхностью более или менее протоком. Некоторые железы секретируют только один фермент, некоторые — несколько. В каждой, однако, принцип — это тот, что показан на Диаграмме 9, независимо от того, как его структура маскируется кровеносными сосудами и поддерживающими клетками или соединительной тканью, которые окутывают ее.

После еды, или, вернее, когда процесс пищеварения завершен и животное начинает задумываться о следующем приеме пищи, железистые клетки приступают к выработке фермента. В ядре наблюдается большая активность, и гранулы устремляются из него к просвету железы — если воспользоваться простым сравнением, подобно тому как пузырьки в шипучем напитке образуются на дне стакана и поднимаются вверх, пока поверхность не покроется пеной. В нужный момент эти гранулы выбрасываются, подобно тому как пузырьки на поверхности жидкости лопаются от легкого толчка. Обычно это не сам фермент, а его предшественник — вещество, которое превращается в фермент, только оказавшись вне клеток. Образованные ферменты представляют собой весьма своеобразные вещества, о которых нам хотелось бы узнать больше от химиков, хотя в последнее время в наших знаниях о них был достигнут значительный прогресс.

Среди прочих особенностей можно упомянуть, что, хотя ферменты могут храниться неограниченно долго в закупоренном виде, они легко разрушаются при слишком экстремальных температурах или в слишком кислой или щелочной среде, их состав совершенно неизвестен, и, что самое странное, они не расходуются. Определенное количество сычужного фермента может свернуть любое количество молока в разумных пределах, оставаясь при этом сычужным ферментом. Священник часто приводится в качестве иллюстрации действия фермента, и это удачный пример. Он может обвенчать любое количество подходящих друг другу мужчин и женщин, при этом его собственное положение остается неизменным.

III.

У человека пищеварительный процесс можно разделить на три стадии. Они расположены последовательно, так что каждая подготавливает путь для следующей, и протекают в ротовой полости, желудке и верхней части тонкой кишки, в то время как остальная часть канала занята преимущественно всасыванием.

Схема 10. — Общая схема пищеварительного канала с его ответвлениями — легкими и железами.

Поскольку подавляющая часть пищи представляет собой углеводы в той или иной форме, естественно ожидать, что первая стадия пищеварения будет иметь дело с компонентами этого класса. Так оно и есть. Пища поступает в рот небольшими порциями и перетирается зубами, в процессе чего подвергается воздействию слюны. Эта жидкость, являющаяся секретом трех пар желез, превращает значительную часть углеводов, крахмала, тростникового сахара и т. д., в очень простой сахар, который всасывается сразу же, как только попадает в желудок.

Одним из самых сенсационных открытий физиологов стало то, что слюна, покидающая железу, не содержит фермента, необходимого для осуществления этого превращения, пока не подвергнется воздействию гнилостных бактерий. К счастью для нас, приятно осознавать, что они просто кишат во рту.

Когда пища проглочена, она очень быстро проходит по первой части пищеварительного канала, которая является прямой, а затем некоторое время удерживается в желудке. Желудок отличается от остальной части канала по нескольким параметрам, среди которых следующие: это большая полость, закрытая с обоих концов клапаном, чтобы удерживать пищу до тех пор, пока она не будет тщательно обработана; он имеет дело со всей массой пищи, принятой за один раз, и при этом не имеет приспособлений для увеличения своей поверхности.

Здесь пища подвергается важнейшему и тщательному исследованию. Заключенная в этот мешок, она тщательно перемешивается со слабой соляной кислотой, выделяемой многочисленными железами, и постоянно перемешивается благодаря мышечному действию стенок, чтобы содержимое оставалось хорошо перемешанным. Кислота достаточно сильна, чтобы убить протоплазму, и поэтому гнилостные бактерии, которые были необходимы во рту, но были бы весьма сомнительным благом внутри тела, уничтожаются. Другие вещи также погибают. Желудок не только казнит вторгающиеся бактерии, но и убивает значительную часть нашей пищи. Фрукты и салаты состоят в основном из еще живых клеток, а иногда попадается и более крупная добыча, например, устрицы. Однако есть одна вещь, которую кислота не убивает, — это клетки, выстилающие желудок, и здесь стоит сказать, что части тела, подвергающиеся воздействию ферментов, обладают весьма необходимой способностью противостоять им, так что нормальное животное не переваривает само себя.

Желудок, однако, является не только бойней, но и кухней. Желудочный сок, или секрет всех открывающихся в него желез, содержит, помимо кислоты, два важных фермента, оба из которых действуют на протеиды. Углеводы в желудке всасываются, но не перевариваются, так как кислота разрушает слюну. Один из ферментов — сычужный фермент, знакомый кулинарам, который свертывает молоко. Другой действует на протеиды в целом, превращая их в конечном итоге в очень простую форму — пептон, который всасывается сразу же. Сколько именно протеида в желудке превращается в пептон, неизвестно, так как действия одной лишь кислоты достаточно, чтобы сделать его способным к всасыванию. Раствор протеида, например, яичного белка, полностью меняется, если его слегка подкислить; он больше не свертывается при кипячении, но наиболее практический интерес представляет то, что при введении в вены он, по-видимому, становится частью крови, в то время как обычные протеиды действуют как яды.

Пептонизирующий фермент, однако, выполняет одну очень важную функцию: он переваривает коллаген соединительной ткани — вещество, которое при кипячении превращается в желатин. Причина, по которой это так важно, заключается не только в том, что ничто другое в организме не воздействует на него, но и в том, что в нем заключен жир, и если бы он не высвобождался таким образом, то проходил бы через организм не всасываясь.

Заключительной стадией является пищеварение под действием панкреатического сока. После того как пища некоторое время подвергалась воздействию желудочного сока, ей позволяют понемногу выходить из желудка, и она продолжает свой путь по пищеварительной трубке. Не пройдя и нескольких дюймов, она доходит до отверстий двух протоков — печеночного и панкреатического, и кислота немедленно стимулирует их, и железы изливают свой секрет. Секрет печени в значительной степени является экскрецией или отходами из крови без прямого воздействия на пищу, но он позволяет панкреатическому соку выполнять свою работу, снова делая пищу щелочной, и стимулирует мышечные оболочки кишечника проталкивать содержимое дальше. Секрет поджелудочной железы — самая важная пищеварительная жидкость в организме, содержащая множество ферментов; она действует одинаково на протеиды, углеводы и жиры — по сути, переваривает все, так что остальная часть длинной трубки освобождается от какой-либо более трудоемкой обязанности, кроме всасывания их по мере прохождения.

Примечание. — Пищеварительные ферменты в настоящее время готовят для исследования путем измельчения железы и помещения ее в глицерин; это извлекает фермент и предохраняет его от действия бактерий. Первые эксперименты по пищеварению, однако, представляют собой один из романтических эпизодов физиологии. Канадец по имени Сен-Мартен попал в неприятности с краснокожими индейцами, находясь в Соединенных Штатах Америки, и был ранен выстрелом в тело. Хирург, который его лечил, не смог добиться закрытия раны, и когда она зажила, в теле человека осталось отверстие, сообщающееся непосредственно с желудком. Хирург Бомонт увидел в этом возможности и, получив желудочный сок от своего пациента, провел те классические эксперименты, которые дали ему право на место среди отцов физиологии. Американцы вправе гордиться Бомонтом, ибо это стоило ему многих жертв, а его терпение и мужество выше всяких похвал. Мало того, что он был лишен всего, кроме самых грубых приспособлений в глуши, так еще и его подопытный оказался неуступчивым и корыстным. Как только он понял свою ценность, он пересек границу и отказывался возвращаться иначе как за непомерную плату. Даже после того, как это было улажено, он повторял этот трюк всякий раз, когда считал возможным новое вымогательство. Несмотря на эти трудности, исследования оказались удивительно точными и полными.

IV.

Об абсорбции материалов, подготовленных таким образом, нет необходимости много говорить в работе такого объема, но поглощение кислорода слишком важно, чтобы его можно было обойти вниманием.

Кислород требуется организму в чистом виде, и, поскольку он не связан ни с чем в воздухе, для его высвобождения не требуется пищеварения. Однако для его поглощения необходим специальный орган. Это легкое. Легкие возникают, подобно железе, путем выпячивания пищеварительного канала вблизи его начала, но отличаются от железы тем, что их клетки сильно уплощены, чтобы обеспечить большую поверхность для воздуха с одной стороны и для кровеносных сосудов с другой. В течение всей жизни воздух непрерывно втягивается в легкие, чтобы клетки, которым он там подвергается, могли передать его кислород в кровь; а затем, после того как клетки также передали углекислый газ из крови в воздух, он выталкивается обратно, чтобы быть замененным свежим.

(Механические средства, с помощью которых легкие наполняются и опорожняются, рассматриваются в другом разделе.)

V.

После того как пища была поглощена клетками, выделенными для этой цели, возникает следующий вопрос: как она распределяется между клетками, специализирующимися на другой работе? Средой для этого распределения является жидкость, называемая лимфой. Все пространства в организме заполнены лимфой, все органы омываются ею, каждая клетка увлажнена ею; однако она сравнительно неподвижна, и пища должна доставляться от стенок пищеварительного канала к лимфе вблизи клетки, нуждающейся в питании, с помощью более быстрого агента. Это осуществляется кровью.

Схема 11. — Принцип системы кровеносных сосудов.

Схема 12. — Принцип двойной системы кровообращения.

Кровь — это жидкость, родственная лимфе, но заключенная в систему трубок. По этим трубкам она движется с значительной скоростью и на своем пути проходит на достаточном расстоянии от каждой клетки организма. Проходя мимо клеток пищеварительного канала, они сбрасывают в нее поглощенные ими питательные вещества; проходя через другие органы тела, она сбрасывает необходимые материалы в лимфу, омывающую сами клетки: они затем могут воспользоваться ими.

Лимфатическая система очень проста. Лимфа — это практически жидкость, которая просочилась через стенки кровеносных сосудов, и она подобна плазме крови, представляя собой слабый раствор протеидов в воде, содержащий достаточно соли, чтобы удерживать их в растворе. Из разных частей тела серия трубок направляется к сердцу, увеличиваясь в размерах и уменьшаясь в количестве по мере приближения к нему. В эти трубки лимфа нагнетается при каждом движении тела. С медленной скоростью, но варьируясь в зависимости от активности животного, она вынуждена течь по этим трубкам, причем обратный ток предотвращается клапанами, расположенными через определенные интервалы, пока не достигает места, где лимфатические сосуды соединяются с крупной веной, и изливается обратно в кровоток, тем самым завершая свой цикл.

Кровь полностью заключена в замкнутую систему трубок, по которым она движется всегда в одном направлении. Основной принцип системы — это кольцо. Одна сторона кольца разделена на огромное количество тонких трубок, чтобы обеспечить большую поверхность для всасывания и отдачи пищи среди клеток; другая сторона представляет собой единую трубку с расширением, в котором смешивается кровь из разных частей (см. Схему 11). Это расширение, которое является сократимым и снабжено клапанами, ритмично втягивает кровь с одного направления и выкачивает ее в другом. (Механику этого процесса мы изучим позже.)

На самом деле эта система двойная, как показано на Схеме 12. Проходя через одну половину своего пути, кровь поглощает кислород в легких; в другой она отдает кислород тканям и поглощает, проходя над пищеварительным каналом, протеиды, углеводы, воду и соли, которые должным образом распределяются по другим органам. Жир поглощается лимфой напрямую, но для распределения изливается в кровь.

Кровь, которая проходит над пищеварительным каналом на пути обратно к сердцу, проходит через печень. В этой железе она оставляет углеводы, которые поглотила, и после еды там откладывается большой запас, который выдается по мере необходимости. Кровь также проходит через печень из селезенки, где она, так сказать, проходила капитальный ремонт.

Схема 13. — Схема системы кровообращения.

Кровеносная система справа, лимфатическая система слева.

Как среда для химического общения во всем сообществе клеток, кровь имеет еще одну важнейшую и очевидную функцию, а именно — удаление продуктов жизнедеятельности. Их, конечно, образуется столько же, сколько поступает нового материала. Углекислый газ выводится в легкие, но весь азот и большинство других элементов в новых соединениях, которые заставила их принять протоплазма, выводятся через почки, плюс немного воды через кожу в виде пота и несколько элементов, выбрасываемых в последнюю часть пищеварительного канала вместе с невсосавшимися частями пищи.

По своим составляющим кровь и лимфа напоминают друг друга, будучи слабыми растворами солей и протеидного материала; но кровь отличается от лимфы присутствием бесчисленных чрезвычайно мелких телец, которые придают ей красный цвет. Эти тельца, если называть их правильно, являются средством, с помощью которого кислород транспортируется от легких к тканям. Они состоят из оболочки протоплазмы, заполненной красной жидкостью (гемоглобином), которая легко и слабо соединяется с кислородом. По форме они дисковидные, с утолщенным краем и двояковогнутыми сторонами — еще одно устройство для увеличения поверхности и уменьшения объема. (См. Схему 14.)

Схема 14. — Красное кровяное тельце.

Еще одним фактом мы можем завершить химический обзор организма. Кровь должна проходить через определенные железы, иначе она отравляется, и это совершенно независимо от того, здорово ли секретирует железа или нет.

Заболевание щитовидной железы (железы без протоков в области кадыка) вызывает зоб; надпочечников — болезнь Аддисона; поджелудочной железы — диабет. Неясно, выделяют ли эти органы в кровь какое-то вещество, которое нейтрализует образующиеся в ней яды, или же они удаляют из нее вредные элементы, но они необходимы для поддержания в порядке великого средства химического общения.

Примечание. — Щитовидная железа больше не выделяет ничего в пищеварительный канал, и ее проток исчезает в раннем возрасте. Если, однако, она заболевает или удаляется хирургическим путем, возникают мучительные симптомы зоба. Такого пациента можно полностью вылечить путем пересадки щитовидной железы, взятой у другого животного, в любую часть его тела. Врачи, однако, обычно дают пациенту экстракт щитовидной железы овцы в виде таблеток или инъекций.

ЭССЕ III. МЕХАНИКА И ФИЗИКА ТЕЛА.

I.

В предыдущем эссе мы рассматривали протоплазму как химический фактор во Вселенной.

Мы видели, как она постоянно меняется, постоянно поглощает пищу, постоянно выделяет отходы. Мы видели также, что она растет и совершает работу, и что в большой массе клетки, составляющие ее, разделяют труд, вместо того чтобы каждая отдельная клетка выполняла все жизненные функции. Теперь нам предстоит рассмотреть работу, которую совершает протоплазма, — одним словом, механический эффект только что описанных химических действий.

Простейшее движение протоплазмы можно увидеть с помощью микроскопа в некоторых растительных клетках, где гранулы, кажется, всегда движутся в разных направлениях. Ступенью выше мы обнаруживаем, что это потоковое движение преобразуется в движения всей клетки. У простейших одноклеточных животных жидкая протоплазма заключена в мембрану, или более плотный граничный слой, к которому прикреплены тонкие нити, исходящие из мельчайшего тельца, известного как центросома. Эти центросомы — ибо их иногда бывает несколько в клетке — по-видимому, управляют механическим отделом, точно так же как ядро — химическим. Вдоль фибрилл через определенные интервалы расположены крошечные глобулы, и, наблюдая за расстоянием между ними, можно заметить, что фибриллы претерпевают изменения в длине, втягивая мембрану при укорочении и позволяя клетке растекаться в любом направлении при расслаблении. Регулируя эти два движения, чтобы они уравновешивали друг друга, клетка может двигаться в любом направлении, окружать и поглощать частицы пищи и принимать удивительное разнообразие форм. (См. Схему 1.)

Схема 15. — Деление клетки.

В некоторых клетках, вероятно, во всех, центросома руководит делением. Клетки, однако, не всегда делятся одинаково. Некоторые просто удлиняются, ядро внутри также удлиняется, сужаются посередине, как гантель, и разделяются. (См. Схему 15.)

Схема 16. — Деление клетки.

Другие справляются иначе. В них ядро просто лопается и выпускает свои основные элементы — некоторое количество (всегда постоянное) грубых нитей — в свободное плавание. Тем временем две центросомы переместились к противоположным концам клетки и закрепились там с помощью фибрилл; другие фибриллы, исходящие из них, прикрепляются к ядерным нитям и, когда все готово, растаскивают их, поровну разделенные, к соответствующим концам, где они вновь формируются в два свежих ядра. (См. Схему 16.)

Одноклеточные животные, которые имеют постоянную форму и плавают, а не перетекают, когда хотят куда-то добраться, на первый взгляд не имеют ничего общего с теми, которые делают последнее. С их поверхностей свисают бахромы свободных протоплазматических нитей, называемых ресничками из-за их воображаемого сходства с ресницами, которые служат двигательными органами и бьют по воде, как весла. (См. Схему 2.) Волны движения, по мере того как они хлещут одна за другой, все в одном направлении, по-видимому, проходят по клетке, и она продвигается сквозь воду; в то время как другие, расположенные вблизи рта клетки, взбалтывают воду в водовороты и загоняют в него пищевые частицы.

Схема 17. — Реснички эпителиальной клетки.

Эти реснички важны, так как они приспособлены для многих целей у крупных животных. Клетки, выстилающие полость в задней части носа, трубки легких и другие части тела, имеют несколько ресничек на своей свободной поверхности, и именно в них строение этих органов можно рассмотреть лучше всего. У основания каждой реснички находится крошечная глобула, от которой тонкая фибрилла проходит в клетку, и фибриллы, коллективно образующие пучок, прикрепляются к ее противоположному концу. (См. Схему 17.) Представляется весьма вероятным, что глобула — это центросома, дающая начало двум фибриллам: одна прикреплена, как описано, другая проходит вверх по одной стороне реснички и закреплена на ее вершине. Результатом этого устройства является то, что при сокращении фибрилл ресничка с рывком сгибается в сторону, по которой проходит фибрилла, а при расслаблении медленно выпрямляется. Таким образом, нет никакой фундаментальной разницы между этим и другим способом передвижения; оба зависят от центросомы.

Наконец, у нас есть мышечные клетки. Они встречаются только у довольно сложных животных, поскольку являются продуктом принципа разделения труда, и их единственное дело — движение. Существует две разновидности мышц, но принцип один и тот же в обеих — длинная тонкая клетка с фибриллами, проходящими вдоль ее длины, сокращение которых заставляет клетку укорачиваться и утолщаться, тем самым уменьшая расстояние между ее двумя концами. В настоящее время развитие мышц и способ, которым они «сокращаются» (используя слово, принятое в данном случае для описания перераспределения объема), мало изучены, и поэтому существует много мнений; но я думаю, что тщательное изучение в конечном итоге покажет, что за движение отвечает некоторая модификация центросомы с ее сократительными фибриллами.

Схема 18. — Мышца.

Две разновидности: гладкая, или непроизвольная, и полосатая, или произвольная мышца. Гладкая мышца состоит из веретенообразных клеток с одним удлиненным ядром. (См. Схему 18, рис. 1.) Она сокращается только очень медленно и не поддается контролю воли; но она очень распространена в организме, поскольку осуществляет практически все движения пищеварительного канала и кровеносных сосудов. Произвольная, или полосатая, мышца, названная так из-за своего вида под малым увеличением микроскопа, состоит из длинных волокон, каждое из которых содержит много ядер. (См. Схему 18, рис. 2.) Ее протоплазма богата гемоглобином, и в ней под мощными микроскопами можно различить два вида фибрилл: фибриллы Резерфорда, сложное строение которых придает мышце полосатый вид; и фибриллы Маршалла, которые гораздо тоньше и их труднее увидеть. Мышца сердца, хотя и не поддается контролю воли, является полосатой; но она отличается от обычной полосатой мышцы тем, что состоит из мелких разветвленных клеток только с одним ядром.

То, как три элемента полосатой мышцы способствуют сокращению, практически неизвестно и является предметом многих споров. На самом деле, трудно было бы пожелать лучшей почвы для теорий, и некоторые из тех, что на ней произрастают, действительно весьма удивительны. У нас есть основания предполагать, что существуют два сократительных вещества — одно, которое дает резкий рывок, другое — медленную, сильную тягу; и в целом, по-видимому, есть веские основания полагать, что фибриллы Резерфорда обеспечивают внезапные движения, в то время как фибриллы Маршалла — более сильные; и что обычная протоплазма клетки ограничена обязанностью питания фибрилл.

Схема 19. — Полосатое мышечное волокно, в большем увеличении, чем на Схеме 18.

Мышечные клетки модифицированы из клеток зачатка, образующего средние слои эмбриона. (См. Схему 5.) Другие клетки этого зачатка образуют соединительную ткань, так сказать, прядя длинные волокна вещества, называемого коллагеном, которое при кипячении превращается в желатин. (См. Схему 20.) Эта соединительная ткань пронизывает все тело, обеспечивая прочную основу для многих слоев клеток, образующих кожу, и единственного слоя пищеварительных клеток; поддерживая другие органы повсюду и удерживая различные части тела на своих местах, в чем, однако, ей помогают другие волокна, которые не являются коллагеновыми, а эластичными. Она также образует тракты, которые становятся лимфатическими и кровеносными сосудами.

В частях животного, требующих особой поддержки, она образует твердые стержни, коллаген соединяется с солями кальция, образуя прозрачное, твердое вещество — хрящ. В определенный период развития животного или животных мы обнаруживаем, что единственной твердой опорой является хрящ, но хрящ недостаточно жесткий для очень крупного зверя, особенно на суше, поэтому он используется только для периферийных частей, а основной каркас — это кость.

Схема 20. — Клетка соединительной ткани, дающая начало длинным коллагеновым волокнам.

Кость формируется так, как если бы природа исправляла ошибку. Когда стержень хряща не справляется со своей работой, он выедается изнутри, и свежие клетки соединительной ткани иммигрируют и заполняют полость, в конечном итоге закладывая на его месте тонкую сеть клеток, ячейки которой заполняются неорганическими солями кальция, главным образом фосфатом извести. Природа затем извлекает пользу из опыта, и последние кости, которые формируются, не предваряются никаким временным хрящом, а строятся сразу в обычной соединительной ткани.

Это возвращает нас снова к мышцам, ибо цель почти всех произвольных мышц — вызывать движение костей. Для этой цели мышечные клетки или волокна расположены параллельно друг другу и связаны вместе соединительной тканью, весь пучок известен как «мышца». Два конца мышцы прикреплены к двум костям с помощью соединительной ткани, которая иногда образует короткий шнур, или сухожилие. Затем, когда мышца сокращается, два места ее прикрепления притягиваются друг к другу, и что-то должно двигаться. Но прежде чем говорить больше о том, как соединены кости и прикреплены мышцы — по сути, какие движения возможны в человеческом теле — было бы неплохо здесь описать основные свойства мышц и способ их изучения.

II.

Схема 21. — Аппарат для записи мышечного сокращения.

Способ изучения произвольной мышцы очень прост. Лягушку убивают, пронзая мозг и спинной мозг зондом, а затем мышцу препарируют и прикрепляют к аппарату (см. Схему 21) таким образом, что при сокращении она поднимает рычаг и проводит линию на движущейся поверхности. Скорость движения поверхности установлена, так что характер кривой, которая является графической записью сокращения, может быть проанализирован. (См. Схему 22.) Например, когда для вызова сокращения мышцы используется электрический шок, мы обнаруживаем, что слабый шок вызывает небольшое сокращение, как показано низкой кривой, в то время как более сильный, до определенного момента, вызывает увеличение.

Схема 22. — Графическая запись ответа на одиночный стимул, примененный в точке А.

Нижняя линия = записи камертона 1/100 сек.

Но описав, как изучается мышца, необходимо лишь изложить несколько фактов, касающихся ее; обсуждение мышц с полным описанием экспериментов, с помощью которых были выяснены их более темные свойства, и устройств, с помощью которых были устранены причины ошибок, заполнило бы тома.

Схема 23. — Сокращения при двух стимулах с разными интервалами времени.

Мышца приводится в состояние сокращения импульсом, достигающим ее от нерва, но она сокращается столь же охотно, если возбуждается непосредственно механическим или электрическим шоком. Второй шок вызывает второе сокращение, или, если мышца все еще находится в состоянии сокращения из-за первого, заставляет ее сократиться еще больше. (См. Схему 23.) Если к мышце прикладывается ряд стимулов в такой быстрой последовательности, что эффект предыдущего не прошел к моменту прибытия следующего, она сократится настолько, насколько это возможно, и останется сокращенной — состояние, известное как тетанус. (См. Схему 24.) Таким образом, мышца поддерживается в состоянии сокращения непрерывным нервным усилием, а не приводится в него и затем оставляется сокращенной.

Схема 24. — Тетанус.

Схема 25. — Кривые утомления.

Быстрый барабан: a, точка стимуляции. Записано каждое десятое сокращение.

Схема 26. — Влияние утомления на мышечное сокращение.

Медленный барабан. Записано каждое сокращение.

Различные условия изменяют характер мышечного ответа. При повторяющихся стимулах с короткими интервалами мышца утомляется, и каждое сокращение становится меньше по амплитуде и дольше по продолжительности. (См. Схемы 25 и 26.) Если мышце приходится поднимать груз, она имеет определенный контроль над своим сокращением, и время ее расслабления сокращается. Температура также влияет на мышечное сокращение: умеренное повышение вызывает более резкий, а умеренное охлаждение — более медленный подъем и опускание рычага при стимуляции. (См. Схему 27.) Наконец, у нас есть лекарства, которые оказывают влияние, но единственное из них, которое необходимо упомянуть здесь, — это вератрин, который заставляет медленно сокращающиеся фибриллы продолжать свою активность после того, как быстрые утихли. (См. Схему 28.)

Схема 27. — Влияние температуры.

Схема 28. — Кривая вератрина.

Наконец, существуют электрические изменения в мышце. Их, опять же, можно пропустить кратко, поскольку они нелегко понимаются или описываются. Если изложить факты в двух словах, часть мышцы, которая находится в активности, отрицательна по отношению ко всем другим частям. Таким образом, если мышцу препарировать и разрезать поперек, активность в месте повреждения, пока она длится, вызывает прохождение тока через гальванометр от неповрежденных частей к поврежденным. (См. Схему 29.) Опять же, если мышцу препарировать без повреждений, соединить в двух точках с гальванометром, а затем стимулировать с одного конца, по мере прохождения волны сокращения вдоль нее, сначала один, затем другой контакт становится отрицательным. (См. Схему 30.) S, стимулирующие электроды; N, сокращение, которое отмечает волну возбуждения, проходящую вдоль мышцы; G, гальванометр, который показывает, что место активности (N) отрицательно по отношению к остальной части мышцы.

Схема 29. — Ток повреждения: поперечное сечение мышцы отрицательно по отношению к остальной части.

Схема 30. — Ток действия.

Вскользь можно упомянуть, что, поскольку сердце — это мышца, подвешенная косо поперек тела, и волны сокращения постоянно проходят вдоль его длинной оси, все тело подвергается постоянным электрическим изменениям. С помощью очень чувствительных инструментов можно продемонстрировать, что с каждым ударом две руки попеременно становятся электрически положительными и отрицательными по отношению друг к другу.

Рассматривая электрические явления мышц, можно также отметить, что нервные волокна, которые изучаются с помощью очень похожих аппаратов, показывают те же электрические изменения, причем точка повреждения или наибольшей активности отрицательна по отношению ко всему остальному. Отдельные клетки исследовать труднее, но в железах можно показать, что действует то же правило.

Несомненно, самый любопытный факт о генерации электричества протоплазмой заключается в том, что путем модификации мышц и нервов, которая заставляет их терять свои обычные свойства, они превращаются в специальный орган для нанесения электрических ударов. Вооруженные мощными батареями такого рода, в остальном довольно беспомощный класс рыб способен защищать себя от врагов и наносить неожиданную смерть своей более ловкой добыче.

Теперь, когда мы пробежались по нескольким физическим свойствам протоплазмы, мы можем перейти к краткому исследованию движений, которые мы находим в теле человека.

III.

Описывая движения тела, мы должны будем рассматривать их как отдельные и различные, какими они, собственно, и являются; но не следует упускать из виду тот факт, что их нельзя действительно изолировать: одна идея охватывает целое. Однако в жизненных функциях можно выделить два вида движения: движение самих клеток, таких как мышцы; и движение не-протоплазматических элементов, на которые воздействуют клетки — например, лимфы.

Существует параллель этому в химической стороне жизни, где мы находим некоторые явления, свойственные живым элементам, и другие, такие как пищеварение, происходящие в живом теле, но вне клеток.

Принимая движения в естественном порядке — то есть переходя от более простых к более сложным — первым, несомненно, следует рассмотреть движение лейкоцитов, или общих мусорщиков тканей. Тело состоит, насколько мы определили его анатомию, из трех слоев клеток, и его форма — это трубка с полыми стенками. (См. Схему 6.) Внутри полости тела находятся различные органы, такие как мышцы, которые образованы из среднего слоя; и его пространство в значительной степени уменьшено железами, легкими и другими разветвлениями внутреннего слоя, который образует пищеварительный канал.

Эти органы висят более или менее свободно в полости тела, подвешенные к его стенкам обволакивающими листами соединительной ткани, причем все это омывается лимфой. Теперь, при таком устройстве, продукты износа должны накапливаться. Клетки здесь и там умирают по разным причинам, и части клеток отделяются даже у взрослых животных. Внутренняя часть кости постоянно выедается, чтобы уменьшить ее вес, или для того, чтобы она могла быть заменена свежей костью более плотной текстуры, а у молодых животных и эмбрионов есть много структур, которые, будучи полезными в течение некоторого времени, в конечном итоге должны быть удалены; в качестве примера можно привести хвост головастика. На самом деле, если бы ткани были предоставлены сами себе, тело вскоре было бы забито обломками, и чтобы избежать этого, оно снабжено армией мусорщиков — лейкоцитами.

Лейкоциты — это отделенные клетки, которые обязаны своим происхождением среднему слою. По размеру они, конечно, очень малы, совершенно невидимы невооруженным глазом. По внешнему виду они напоминают одноклеточные организмы типа амебы, о которых мы уже несколько раз упоминали (Эссе II, Раздел II; Эссе III, Раздел I, Схема 1). Они бывают нескольких различных разновидностей, некоторые крупнее и активнее других; но все они бродят в лимфе и крови, как независимые животные, проползая внутрь и наружу между клетками органов и пожирая любое инородное вещество, которое им попадается. Они иногда размножаются, как независимые животные, путем деления, особенно при наличии воспаления или когда им предстоит много работы и требуется быстрое увеличение их численности; и их удалось заставить жить, питаться и размножаться вне тела (в этом случае их следует считать ставшими независимыми организмами), благодаря тщательному вниманию экспериментатора.

Помимо своих обязанностей пожирать внутренние слои костей и очищать от мертвых тканей, некоторые считают, что они помогают в поглощении пищи, проползая между клетками, выстилающими пищеварительный канал, и, выбросив руки, чтобы поглотить частицы пищи, возвращаясь со своей добычей в тело. Возможно, однако, наиболее интересными, или, во всяком случае, наиболее романтичными из их многочисленных и важных функций являются те, которые можно назвать их чрезвычайными обязанностями. Часто люди, особенно те, кто живет в дымных городах, втягивают в свои легкие частицы пыли и сажи, которые, если бы они оставались прилипшими к стенкам воздушных полостей, вызывали бы опасное раздражение. Как по волшебству, лейкоцит обнаружит присутствие такой неприятности и, проползая между клетками, образующими стенку легкого, в которой, кстати, он находится вне тела как такового, поглотит ее и унесет с собой. Этот подвиг, однако, меркнет перед войной, которая идет в теле между лейкоцитами и вторгающимися бактериями. Бактерия процветает в крови или лимфе, так как оказывается в теплой щелочной жидкости, содержащей сложные органические вещества, расщепляя которые она может легко получить энергию. К сожалению, продукты такого процесса часто являются вирулентными ядами, воздействие которых на соседние клетки вызывает мучительные симптомы, которые мы связываем с болезнью. Как только, однако, бактерия начинает вырабатывать яды, лейкоциты, под влиянием химического притяжения (Эссе I), набрасываются на нее. Сначала приходят лейкоциты мелкого вида, полные зимогенных гранул, которые окружают бактерию, пока не покроют ее. Через некоторое время они уползают, оставляя ее мертвой. Они теперь находятся в истощенном состоянии и больше не содержат гранул, несомненно, выбросив их как разрушительный фермент на своего врага. Затем лейкоцит другого вида переходит в атаку, или, вернее, чтобы убрать останки, ибо он крупный, незернистый, активный малый, и съедает мертвую бактерию простым процессом поглощения его целиком. (См. Схему 31.)

Естественный вопрос, возникающий при изучении лейкоцитов, — что с ними становится? Частицы сажи и подобные отходы вряд ли можно считать питательной или даже перевариваемой пищей, и приходишь к выводу, что лейкоцит выполняет свои функции на благо организма в целом, а не для себя, и что когда его работа сделана, он должен умереть. Многие лейкоциты, вероятно, нагруженные необдуманными и нежелательными пустяками, выбрасывают себя в пищеварительный канал и удаляются вместе с бесполезными частями пищи; но им не всегда везет или хватает энергии добраться до естественного выхода. Неприятно знакомое явление — фурункул. Здесь у нас есть какое-то раздражающее вещество под кожей, вызывающее воспаление, и лейкоциты стекаются, чтобы устранить причину неприятностей. Прежде, однако, чем это будет сделано, многие погибли в схватке, и они собрались в количествах, образуя то, что обычно известно как гной. Их рассеивание по телу теперь ни легко, ни желательно, и хирург обычно дает им выйти с поверхности прикосновением ланцета.

Схема 31.

A, эозинофильный лейкоцит; B, бактерия; C, лейкоциты, убивающие бактерию своим ферментом; D, лейкоциты, оставляющие бактерию мертвой; E, гиалиновый лейкоцит, пожирающий мертвую бактерию.

Такова, вкратце, история лейкоцита, пренебрегая такими проблемами, как различия между теми, что найдены в крови, называемыми белыми тельцами, чтобы отличить их от красных телец, с которыми они не имеют никакой связи; теми, что найдены в лимфе, называемыми лимфоцитами, чтобы отличить их от тех, что найдены в крови; теми, что пойманы за актом пожирания кости, называемыми остеокластами; и теми, что найдены с бактериями внутри них, поэтому известными как фагоциты; и не размышляя о том, как долго живет особь и отличаются ли разные разновидности по происхождению или являются лишь прогрессивными стадиями развития. Изучение лейкоцитов — одно из самых увлекательных в физиологии, но у нас есть много других вещей, требующих нашего внимания, и мы сказали достаточно о той роли, которую они играют в жизни тела, чтобы оправдать наш переход к рассмотрению другого важного движения.

IV.

Следующими в естественном порядке для рассмотрения идут движения пищеварительного канала.

До сих пор мы рассматривали эту структуру как химическую лабораторию, трубку, состоящую из одного слоя клеток, которые секретируют ферменты в просвет, где происходит пищеварение, а затем всасывают продукты, и мы еще не объяснили, как пища перемещается по трубке, без чего ее функции, как описано в первой части книги, не могли бы выполняться. То, что прохождение пищи не связано с гравитацией, очевидно из многих направлений изгибов трубки — не говоря уже о старом примере лошади, пьющей воду, в случае которой жидкость сначала движется вверх. Поэтому следует сделать вывод в пользу какого-то мышечного метода продвижения.

Мы до сих пор описывали пищеварительный канал как один слой клеток, но должно быть очевидно, что эти мягкие секретирующие части трубки не способны на энергичное движение. Канал в целом окружен прочной оболочкой из соединительной ткани, которая предотвращает его чрезмерное растяжение или разрыв, и с помощью слоя — или, вернее, двух слоев — неисчерченной мышцы, которую он содержит, производит движения, приводящие к прохождению его содержимого вдоль трубки. Эти два слоя лежат далеко снаружи оболочки из соединительной ткани. Волокна внутреннего слоя расположены кругообразно, образуя кольца вокруг трубки; волокна внешнего имеют продольное направление, проходя, следовательно, параллельно ее длинной оси. Когда первые сокращаются, диаметр трубки уменьшается, в то время как сокращение последних имеет эффект ее расширения. (См. Схему 32.)

Движения кишечника — это то, что известно как перистальтические. Сокращение мышечных волокон не является одновременным во всех частях, а проходит волнами вдоль него. Прямо перед пищей продольные волокна сокращаются и, таким образом, оказывают меньшее сопротивление, в то время как прямо позади круговые волокна уменьшают размер трубки и, таким образом, создают давление. Результатом ряда последовательных волн сокращения, проходящих по пищеварительному каналу, является то, что пища продвигается по нему.

Схема 32. — Иллюстрация прохождения пищи по кишечнику.

Расположение мышц варьируется в разных местах в соответствии с особыми потребностями. Там, где трубка внезапно расширяется, образуя желудок, и где желудок внезапно сужается до кишечника, есть два сильных кольца мышц, чье сжимающее влияние превращает расширение в закрытую камеру во время желудочного пищеварения; в то время как оболочки, которые фактически облекают его здесь, проходят косо, и их активность заставляет содержимое медленно перемешиваться внутри.

Таким образом, будет видно, что не только произвольные мышцы дают пищеварительной системе ее возможности; без этих незаметных неисчерченных клеток мы трудились бы за наш хлеб и глотали бы его напрасно.

V.

Наш следующий шаг, после того как мы изучили принцип движения, с помощью которого химические потребности организма подвергаются воздействию его всасывающей поверхности, должен состоять в том, чтобы увидеть, как жидкость, которая их транспортирует, заставляется проходить по трубкам, содержащим ее. У нас уже был случай описать, как эти кровеносные и лимфатические сосуды разветвляются по всем органам, когда мы имели дело с химическим влиянием крови и лимфы.

Трубки, по которым лимфа возвращается в кровоток, имеют тонкие стенки и не имеют собственных мышц. Они подвергаются, однако, постоянно меняющемуся давлению при движениях конечностей и туловища, и поскольку, благодаря клапанам внутри них, лимфа может выходить только в одном направлении, происходит постоянный поток к соединению с кровеносными сосудами.

Кровеносные сосуды совсем другие. Необходим гораздо более надежный и быстрый ток — отсюда устойчивая циркуляция через систему замкнутых трубок.

Чтобы понять это прохождение крови, необходимо помнить великий принцип, который дает нам гидростатика, а именно: жидкость всегда течет из области высокого давления в область более низкого давления. Проблема сосудистой системы, следовательно, заключается в следующем: как можно организовать давление внутри кольца трубки так, чтобы поддерживать регулярный поток всегда в одном направлении?

Давайте начнем со структуры системы. Трубка, через которую кровь проходит первой при выходе из сердца, состоит из четырех различных и существенных элементов: выстилки из эндотелиальных клеток, которую нам не нужно подробно обсуждать; основного вещества из прочной белой волокнистой соединительной ткани; эластичных волокон и мышечных волокон, причем два последних расположены в веществе соединительной ткани. Все эти части присутствуют в главных артериях, которые выходят из сердца, но в тонкой сети капилляров, к которым артерии дают начало путем повторных ветвлений, ничего не остается от внешних оболочек, только выстилка из эндотелиальных клеток, отделяющая кровь от проходимого органа. В венах, которые эти капилляры объединяются, чтобы сформировать, оболочка из соединительной ткани появляется снова, а также немного мышц; но эластичная оболочка полностью отсутствует. Сердце — это на самом деле двойной виток трубки (см. Схему 12), в котором мышечная оболочка преобладает и разделена на четыре камеры клапанами, которые обеспечивают протекание крови в правильном направлении при ее сокращении. (См. Схему 33.)

Схема 33. — Схема кровообращения

То, как работают эти структуры, заключается в следующем: две камеры сердца (предсердия) получают кровь из вен и, будучи полными, внезапно сокращаются, направляя свое содержимое в две другие камеры (желудочки). Кровь не течет обратно в вены, хотя давление в них очень низкое и нет клапанов, чтобы предотвратить это, потому что в желудочках давление еще меньше, а также потому, что вены входят в предсердия косо, и тенденция возрастающего давления заключается в закрытии их отверстий. Выбросив кровь в желудочки, предсердия расслабляются, и давление внутри становится отрицательной величиной, они быстро наполняются кровью из вен, причем кровь не может вернуться после входа в желудочки, так как клапаны закрываются автоматически, чтобы предотвратить это.

Стимулируемые растягивающей их кровью, желудочки затем сокращаются одновременно, подобно предсердиям, но с гораздо большей силой: ведь правому желудочку необходимо прогнать кровь через все сосуды, пронизывающие легкие, обратно к левому предсердию, в то время как левый желудочек, который пропорционально сильнее правого, должен отправить свое содержимое к самым отдаленным частям тела. Затем они расслабляются, чтобы условия их внутреннего давления могли способствовать новому притоку крови из предсердий, при этом возврат крови из артерий, как и в предыдущем случае, предотвращается клапанами.

Давление в артериях при жизни всегда довольно высокое; более того, желудочки должны развить значительную силу, прежде чем ведущие из них клапаны откроются. Результатом этого является не только то, что кровь устремляется по ним с большой скоростью, но и то, что они слегка растягиваются при каждом ударе; и поэтому, благодаря эластичности их стенок, кровь продолжает течь вперед даже между ударами сердца. Остальная часть пути довольно проста: давление в капиллярах ниже, чем в артериях, а давление в венах ниже, чем в капиллярах, и оно еще ниже в венах по мере их приближения к сердцу, пока в месте впадения в предсердие оно не становится фактически отрицательным, и у крови не остается иного пути, кроме как вернуться в предсердие. Кажется, что в венах могли бы случаться неприятности из-за того, что там слишком низкое давление для направления тока крови, но это предотвращается наличием клапанов, расположенных через определенные промежутки, чтобы остановить любой обратный ток.

Скорость, с которой движется кровь, — это еще один момент, имеющий важное значение для питания. Она выполняет свою работу, т.е. отдает питательные вещества и забирает продукты распада, протекая через капилляры; поэтому здесь можно заметить, что она движется медленно. С другой стороны, чем скорее она доберется до них, тем лучше, поэтому она быстро несется по артериям. Наконец, ее возвращение к сердцу не должно задерживаться, поэтому в венах она снова ускоряется. Принцип, согласно которому достигается это изменение скорости потока, прост и неизбежен. Если трубка, по которой течет жидкость, не одинакова по размеру на всем протяжении, жидкость будет течь быстрее в узких частях, чем в более широких. Теперь, при разветвлении артерии не становятся меньше в регулярной пропорции, и в результате капилляры в совокупности имеют диаметр в пятьсот раз больше, чем аорта; следовательно, кровь течет через них со скоростью, составляющей лишь одну пятисотую от той, с которой она покидает сердце. Но при соединении обратно в вены их поперечное сечение снова уменьшается, так что сечение крупных вен вблизи сердца лишь в два с половиной раза больше, чем у аорты, и, следовательно, поток замедляется лишь в два с половиной раза.

Скорость кровотока, очевидно, должна зависеть от давления крови в артериях. Это давление изменяется либо путем изменения частоты сердечных сокращений, либо диаметра артерий, которые способны к значительному изменению благодаря своей мышечной оболочке. Регуляция кровяного давления осуществляется нервной системой, поэтому здесь не рассматривается, и мы можем оставить ее, упомянув один или два факта. Высокое давление обусловлено большим количеством крови в артериях, и это может быть связано либо с быстротой, с которой она выбрасывается сердцем, либо с уменьшенной емкостью самих кровеносных сосудов. Высокое давление, вызванное последней причиной, создает большую нагрузку на сердце из-за тяжелой работы, которую оно выполняет, перекачивая кровь в артерии; при низком давлении сердце бьется слабо, имея меньше сопротивления для преодоления.

Кровяное давление можно повысить путем стимуляции мышечной оболочки и уменьшения емкости кровеносных сосудов, а понизить — заставив сердце биться медленнее или удалив кровь из организма. Эта последняя операция была излюбленным методом врачей старой школы; но по мере того, как наши знания о физиологии, а вместе с ними и наш контроль над жизненными функциями, возрастают, такие грубые и героические средства могут быть заменены другими, менее опасными.

VI.

Сравнения справедливо считаются нежелательными, поэтому вряд ли было бы безопасно утверждать, что группа движений, основной целью которых является наполнение легких и которую мы должны изучить следующей, является самой важной в организме, особенно когда мы только что говорили о кровообращении, которое, однако, принесло бы мало пользы, если бы кровь не могла окисляться; но мы можем, по крайней мере, сказать, что ее важность невозможно переоценить, настолько далеко идущими являются ее последствия.

Легкие, как мы описали их выше, представляют собой пару нежных перепончатых мешков, соединенных трубкой, трахеей, с пищеварительным каналом, из которого они первоначально выросли. Они подразделяются, хотя как именно, нам не нужно описывать подробно, на огромное количество мелких отсеков, чтобы обеспечить максимальную поверхность в отведенном им пространстве, и все это несколько напоминает гроздь винограда, где стебли — это ветви трахеи. Перепончатые части пронизаны эластичной сетью, обволакивающей отсеки таким образом, что они навсегда уменьшились бы до сходства с гроздью изюма, а не винограда, если бы они не были заключены в герметичную коробку — грудную клетку, от стенок которой они не могут сжаться, не вызвав вакуума. Однако благодаря последнему устройству и тому, что трахея открыта во внешний мир, они всегда более или менее раздуты воздухом.

Грудная клетка, которую они, таким образом, всегда должны точно заполнять, представляет собой конусообразную коробку, стенками которой являются ребра, а дном — слой мышц, известный как диафрагма. Она содержит, помимо легких, только сердце и крупные кровеносные сосуды. Проблема, следовательно, втягивания воздуха в легкие и (после того, как произошел газообмен, описанный в Эссе II, Раздел IV) его выталкивания обратно становится исключительно вопросом увеличения и уменьшения объема грудной клетки. (См. Диаграмму 34.) Это можно сделать двумя способами: можно увеличить диаметр через ребра или опустить диафрагму, увеличив ее глубину. Фактически, оба эти метода вступают в действие вместе. Диаграмма 35, вероятно, даст лучшее представление о том, как это делается, чем можно было бы легко передать словесным описанием. Здесь предпринята попытка показать действие ребер и диафрагмы — сначала каждого по отдельности, затем обоих вместе. Эластичности самих легких достаточно, чтобы вытеснить дыхательный воздух, если диафрагма и мышцы ребер расслаблены, хотя при тяжелом дыхании мышечное движение может опустить ребра, а сокращение брюшных мышц — подтолкнуть диафрагму вверх.

Диаграмма 34. — Модель (адаптирована из Резерфорда) для демонстрации того, как легкие наполняются воздухом путем изменения размера грудной клетки.

Но хотя основной целью поднятия ребер и опускания диафрагмы может быть наполнение легких, ее вторичное влияние на туловище в целом едва ли менее важно. Эффект на кровообращение глубокий. Отсеки легких окутаны бесчисленными капиллярными кровеносными сосудами, и, поскольку они лежат вокруг и между ними в полости грудной клетки, они должны, при вдохе, подвергаться отрицательному давлению раньше, чем само легкое, и первыми испытывать положительное давление, когда воздух выталкивается. Здесь, опять же, диаграмма — лучшее объяснение. (См. Диаграмму 36.)

Более того, легочные сосуды — не единственные, на которые оказывается влияние. Читатель, внимательно изучивший Диаграмму 13, должен был быть поражен особенностями кровообращения через селезенку, кишечник и печень, а также препятствиями, которые это повторяющееся дробление на мелкие сосуды должно создавать для потока крови, как описано в Разделе V этого эссе.

Диаграмма 35. — Показывает, как объем грудной клетки увеличивается путем поднятия ребер и опускания диафрагмы.

Диаграмма 36. — Модель для демонстрации влияния движений грудной клетки на легочное кровообращение.

Печень составляет суть ситуации. (См. Диаграмму 37.) Вена, несущая кровь от кишечника и селезенки, распадается на мелкие капилляры, чтобы пройти через этот орган, и давление в этой вене чрезвычайно низкое. Как поддерживается достаточно быстрый поток крови? Ответ на эту загадку лучше всего дает Диаграмма 38, которая показывает, как за счет сокращения диафрагмы при каждом вдохе крупные вены, входящие в сердце, подвергаются отрицательному давлению, которое вытягивает кровь из печени, в то время как одновременно этот орган сжимается и содержащаяся в нем кровь выталкивается. Очевидно, что этот естественный насос влияет не только на поток крови, но и на поток лимфы, и то, что было сказано о печеночных сосудах, также справедливо для грудного протока, по которому лимфа, богатая жиром, поглощенным из кишечника, проходит, чтобы быть вылитой в крупные вены возле сердца. Поэтому, хотя энергичность действия диафрагмы более благоприятна для здоровья, чем необходима для жизни, глубокое дыхание является существенным фактором благополучия организма.

Диаграмма 37. — Схематический вид кровообращения через органы, на которые давит диафрагма при опускании.

Диаграмма 38. — Иллюстрация влияния диафрагмы на кровообращение через внутренние органы.

VII.

Все описанные до сих пор движения абсолютно необходимы для продолжения жизни; более того, они независимы от усилий воли. Но остается еще один вид движения, без которого организм, предоставленный самому себе, погиб бы. Это движение конечностей — органов, с помощью которых тело способно перемещаться с одного места на другое, захватывать пищу и доставлять ее через рот в желудок — одним словом, удовлетворять свои химические и физические потребности.

Чтобы понять, как работают конечности, требуется знание их анатомии, на что у нас здесь нет времени или места; но принцип повсюду — это система рычагов, костей, приводимых в действие произвольными мышцами. Здесь, как и раньше, диаграмма, вероятно, передаст больше, чем когда-либо можно было бы выразить словами. (См. Диаграмму 39.)

Диаграмма представляет очень грубо, но, как мы надеемся, очень ясно, основной принцип локтевого сустава; но для точного знания механизма сустава, а также сравнительной нагрузки на каждую мышцу и, следовательно, ее силы, читатель должен обратиться к какой-либо работе по анатомии. Там он обнаружит, если продолжит читать описание кисти, какая удивительная точность, сложность и объем движений могут быть получены с помощью вариаций этого простого устройства.

Диаграмма 39. — Диаграмма руки.

1, Подъем; 2, нажатие.

Здесь, однако, мы должны оставить изучение способа и цели телесных движений и перейти к исследованию гораздо более сложного вопроса о том, как они возникают и контролируются.

ЭССЕ IV. НЕРВНАЯ СИСТЕМА.

I.

Теперь возникает окончательная проблема. Протоплазма образует структуру, которая всегда меняется, всегда восполняет свои потери путем химического воздействия на сырье, всегда захватывает сырье или находится в его поиске, всегда, когда она существует в больших количествах и труд, следовательно, разделен между многими клетками, экономично распределяет работу и добычу. Как получается, что все действия, химические, так же как и физические, огромного количества клеток, составляющих большое тело, — какими бы сложными они ни были, — всегда гармоничны и всегда с целью направлены на пользу всего животного?

В первом эссе этой книги мы обсудили феномен жизни и кратко описали химические и физические особенности протоплазмы. В двух последующих эссе мы рассмотрели их более полно; но есть одна характеристика этого интересного вещества, которую нам еще предстоит изучить в специализированных клетках, а именно: ее крайняя готовность реагировать на изменения в окружающей среде.

В Эссе I мы видели, что химические агенты — свет, тепло, электричество и т. д. — оказывали определенное влияние на протоплазму, и что, хотя они могли влиять на разные виды по-разному, эффект был тем не менее неизменным; одним словом, реакция протоплазмы на обстоятельства автоматична. Но самое примечательное в этом то, что реакция не ограничивается протоплазмой, которая подверглась воздействию, а передается той, что находится ближе всего к стимулируемой части, и снова передается дальше, так что волна возбуждения проходит через всю массу, не останавливаясь, пока не достигнет крайних пределов клетки. Она может даже выйти за их пределы и вызвать активность в соседних клетках. Как только понята способность к проводимости, легко увидеть, что некоторые клетки, специализируясь в этом направлении и адаптируя свою форму к потребностям организма, могли бы, выбрасывая длинные нити для достижения отдаленных частей, создать органическую систему телеграфии.

Органы, развитые для контроля организма, обязаны своим происхождением внешнему слою. (См. Диаграмму 5.) Этого и следовало ожидать. Во втором эссе, в котором мы рассматривали химию организма, мы, конечно, затронули все три слоя, из которых строится тело; но тот, который главным образом занимал наше внимание, был самым внутренним слоем, который так замечательно устроен как химическая лаборатория. В третьем эссе мы имели дело главным образом со средним слоем, который как по своему положению, так и по объему мог бы считаться фундаментом большинства двигательных органов. Теперь, когда мы подошли к органам восприятия и передачи впечатлений, вполне естественно ожидать, что они должны быть специализированы из клеток, уже находящихся в контакте с внешним миром, и которые, поскольку они образуют оболочку животного, должны позволять всем таким стимулам, которые достигают подлежащего двигательного слоя, проходить через них.

До сих пор мы не рассматривали подробно развитие органов, функции которых мы описывали, ни с точки зрения эмбриолога, ни эволюциониста. Мы также не тратили много времени на их общую анатомию. С нервной системой мы должны действовать несколько иначе; ибо чтобы понять, как могут выполняться ее высшие функции, их нужно проследить от самого начала шаг за шагом, в то время как их сложность в значительной степени заключена в структуре специальных органов.

То, как развивалась нервная система, показано на Диаграмме 5. Первоначально, без сомнения, клетки внешнего слоя, когда последний был в своей простейшей форме — то есть толщиной всего в одну клетку, а не в несколько, как в нашей коже, — при любом воздействии непосредственно вызывали бы активность двигательных клеток, лежащих под ними. (См. Диаграмму 40, Рис. 1.) На Рис. 2, однако, мы видим, как одна клетка внешнего слоя становится специализированной. Она выбросила отросток над поверхностью кожи, чтобы легче улавливать впечатления, и отправила другой внутрь тела, чтобы лучше их распределять. Диаграмма 41, Рис. 1 показывает нервную клетку на дальнейшей стадии. Принцип тот же, но клетка перемещена в более безопасное место. На Рис. 2 она вообще не подвергается воздействию внешнего мира, но, получая импульсы из вторых рук от нескольких клеток, та же работа выполняется с большей экономией и единообразием. Некоторые из органов специального чувства до сих пор развиваются таким образом.

Диаграмма 40. — Показывает происхождение нервной клетки.

Диаграмма 41. — Показывает развитие нервной клетки.

Как только нервная клетка развита и благополучно перемещена внутрь тела, она облекается защитной сетью из соединительной ткани, а нервные волокна также окружены клетками соединительной ткани, которые секретируют вокруг них жировое вещество, придающее нервам белый вид.

Такова нервная клетка, или посредник между миром и мышцами; но отсюда до гармоничного движения в теле со сложными органами, способными к разнообразным действиям, — долгий путь. Чтобы добиться точности и единообразия во всем организме, все полученные впечатления должны быть собраны и сбалансированы, а стимулы, являющиеся правильным результатом этого балансирования, должны быть переданы мышцам, железам и т. д., активность которых требуют обстоятельства. То, как клетки внешнего слоя становятся заключенными, образуя центральную нервную систему, показано на Диаграмме 5; но ее развитие будет лучше видно на фигурах Диаграммы 42.

Диаграмма 42. — Для иллюстрации развития нервной системы.

Диаграмма 43. — Поперечный разрез спинного мозга, показывающий, как он отдает нервы.

Диаграмма 44.

Эта диаграмма показывает, как определенные клетки внешнего слоя отпочковываются и переносятся в безопасное место внутри тела. В этом положении клетки развиваются дальше, выбрасывая одно длинное волокно, которое идет к какому-либо отдаленному органу тела, и короткие волокна, которые, хотя они не соединяются с волокнами других клеток и не становятся непрерывными, тесно переплетаются и приводят их в сообщение. Они также отделены друг от друга соединительной тканью, которая поддерживает их, удерживая во взвешенном состоянии, при этом только их волокна приближаются друг к другу (Диаграмма 43). Диаграмма 44 показывает, как кость, которая заменяет опорный стержень (см. Диаграмму 6), образует арку вокруг сети соединительной ткани, в которой подвешены нервные клетки, обеспечивая им еще большую защиту.

В фигурах Диаграммы 42, которая полнее Диаграммы 5, можно заметить, что есть три таких зачатка — один центральный и два боковых. Центральный становится трубкой, проходящей по всей длине животного, в то время как боковые зачатки образуют плотные скопления или ганглии, расположенные парами через определенные промежутки рядом с ней (см. Диаграмму 45). Волокна от этих ганглиев идут к коже и приносят нервным клеткам информацию из внешнего мира, которую они должным образом передают клеткам центрального столба. Клетки центрального столба, приходя в движение от ганглиозных клеток, посылают импульсы к мышцам, сокращение которых необходимо для выполнения движения, которое указывают обстоятельства. Движение, вызванное таким образом, называется рефлексом.

Диаграмма 45. — Центральная нервная трубка и ганглии.

Рефлекторные движения, однако, не совсем самые простые. Например, пища перемещается по пищеварительному каналу за счет сокращения двух наборов мышечных волокон — внешней продольной оболочки и внутренней круговой. Между этими двумя оболочками находятся некоторые нервные клетки, которые приходят в активность из-за присутствия пищи и соединений железа желчи, секретируемой печенью в трубку. Эти симпатические клетки не посылают свои импульсы в какой-либо центр для проверки, а немедленно стимулируют мышечные волокна, между которыми они лежат, тем самым вызывая перистальтические движения, которые мы уже описали. Тем не менее, следует помнить, что, хотя эти клетки действуют независимо от центральной нервной системы, они находятся под ее контролем и могут, если нужно, иметь свое действие измененным на благо организма в целом.

Для удобства нам лучше здесь уточнить основные виды нервного действия. Во-первых, это то, что мы можем назвать непосредственным нервным действием, подобным тому, которое мы только что описывали; во-вторых, это рефлекторное действие, центры которого находятся в спинном мозге и основании мозга; и в-третьих, это произвольное движение, которое возникает из взаимодействия центров в полушарии мозга, где хранится самый сложный механизм из всех.

II.

О первом виде нам больше не нужно говорить. Пример перистальтического движения иллюстрирует его достаточно; поэтому мы можем сразу начать более тщательное изучение рефлекторного действия.

Самый простой пример рефлекторного действия можно взять из школьной жизни. Если мальчик внезапно уколет булавкой ничего не подозревающего товарища по школе, последний неизменно вздрогнет и часто также издаст восклицание. В этом случае о присутствии вредоносного агента сообщается в ближайший двигательный центр, который находится в спинном мозге, и это автоматически вызывает судорогу тела, дергая конечность из опасности.

Это рефлекторное движение; нервное волокно, которое передает известие о вредном влиянии, является продолжением, или, вернее, двумя продолжениями клетки спинномозгового ганглия. (См. Диаграмму 46.) Ближний конец этого волокна, который входит в спинной мозг, имеет несколько ветвей. Некоторые проходят немного вверх по спинному мозгу, а некоторые немного вниз, чтобы сообщаться с несколькими двигательными клетками; но одна ветвь идет прямо вверх по спинному мозгу и передает сообщение в головной мозг. Наш возмущенный школьник вздрагивает за долю секунды до того, как осознает боль от укола, и эта первая реакция непроизвольна и неизменна; ощущение, однако, сообщается его мозгу, и работу этого удивительного органа предсказать труднее. Это приводит к тому, что он оценивает агрессора, на основании чего решает, безопасно ли пытаться отомстить, и если да, то в какой форме это будет наиболее эффективно и наименее вероятно привлечет внимание учителя. Этот сложный вопрос решен, двигательные клетки мозга посылают вниз сообщения к двигательным клеткам различных частей спинного мозга, а те, в свою очередь, приводят в движение необходимые мышцы для нанесения тайного пинка или прицельного брызга чернилами, в зависимости от обстоятельств. Это произвольное движение.

Диаграмма 46. — Эволюция клетки спинномозгового ганглия.

Диаграмма 47. — Схема центральной нервной системы.

→ показывает путь, пройденный импульсом при рефлекторном действии.

↣ показывает путь для произвольного действия.

Разница между рефлекторным и произвольным движением, как видно из приведенных выше примеров, во многом является вопросом степени; но нам лучше оставить сравнение между ними и любое обсуждение того, в какой степени проявления сознания автоматичны, до тех пор, пока мы не закончим описание рефлекторного движения и не изложим то немногое, что мы знаем о произвольном движении.

Время и место не позволяют привести полный список рефлекторных движений. Ниже, однако, приведены несколько типичных примеров того, как организм автоматически заставляют выполнять такие действия, которые необходимы, и как те, которые не требуют обдумывания, осуществляются без нагрузки на интеллект.

Рефлекторное действие, которое неприятно знакомо, — это кашель, а также несколько похожее явление чихания. В этом случае инородное тело, которое препятствует дыхательному горлу или вызывает раздражение мембраны, выстилающей нос, после сообщения об этом в спинной мозг, немедленно выдувается взрывным потоком воздуха из легких.

Орган, который очень важен и в то же время очень чувствителен, — а именно глаз — имеет много защитных рефлексов. Внешняя поверхность глаза покрыта очень нежной мембраной, которую необходимо поддерживать влажной и безупречно чистой. Всякий раз, когда эта мембрана хоть немного высыхает или на нее попадает пыль, веки на мгновение закрываются, тем самым омывая ее секретом слезных желез. Мало кто знает, я думаю, что они моргают глазами в среднем дважды в минуту. Глаза также закрываются совершенно непроизвольно рефлексом, когда им угрожает какая-либо опасность — например, внезапный ослепляющий свет, сильный ветер или удар, направленный в лицо; и если какое-либо инородное вещество — скажем, муха — все же попадает в один из них, секреция слезных желез чрезвычайно увеличивается, чтобы вымыть его.

Размер зрачка, опять же, совершенно непроизвольно, т.е. рефлекторно, изменяется пропорционально силе света.

Рефлекторные действия, однако, отнюдь не только защитные. Акт глотания — рефлекторный. Так же как и секреция пищеварительных желез, когда слизистые оболочки желудка стимулируются присутствием пищи. Сам акт стояния зависит от рефлекторного принципа, тенденция тела к коллапсу и падению бессознательно воспринимается и корректируется спинным мозгом. Ходьба — это также рефлекторное действие. Можно возразить, что мы думаем о ходьбе и делаем это с намерением; но это обычный опыт, что мы можем идти, «думая о чем-то другом», и то, как интеллектуальный, хотя и рассеянный человек будет натыкаться на людей, врезаться в фонарные столбы, спотыкаться о ступеньки и наступать на собак, достаточно, чтобы освободить орган мысли и намерения от какой-либо доли в этом исполнении.

Кровяное давление также автоматически регулируется, причем как диаметр кровеносных сосудов, так и частота сердечных сокращений находятся под рефлекторным контролем; и мы можем, в качестве последнего примера рефлекторного действия, описать одно из самых совершенных и милосердных приспособлений Природы — обморок. Предположим, человек получает тяжелую рану — скажем, ему отсекают руку мечом — шок для его системы вызывает немедленное расширение крупных кровеносных сосудов брюшной полости; это приводит к сильному падению кровяного давления, и сердце, обнаружив, что ему приходится преодолевать гораздо меньшее сопротивление, замедляет свои удары, так что вскоре поток крови становится очень медленным. Следовательно, у него есть время свернуться над раной, и человек не истекает кровью до смерти. Кстати, слабый ток крови недостаточен для поддержания самого нежного органа тела, мозга, в его нормальном состоянии активности, и человек избавляется от своей боли бессознательным состоянием, которое проходит, когда сердце снова ускоряет свой ритм. Пожалуй, излишне замечать, что обмороки не всегда и не только вызываются ранами; они могут быть связаны со слабостью или другими причинами.

Теперь, если мы рассмотрим приведенные выше примеры, мы сможем вывести из них несколько общих принципов. Во-первых, можно заметить, что рефлекторное действие заставляет нас выполнять движения, необходимые для нашего существования, хотим мы того или нет. Не нам решать, будем мы дышать или нет. Мы должны. Самый волевой человек, который когда-либо жил, каким бы философом он ни был, не мог совершить самоубийство, задержав дыхание, как хвастался Катон, что может. Как только он терял сознание, если предположить, что ему удавалось продержаться до этого момента, отравленная кровь, омывающая дыхательный центр, пробуждала бы его к активности, и он начинал бы дышать снова. Опять же, заметно, что многие из этих действий никак не могли бы быть выполнены произвольным усилием. Мы можем, до определенной степени, регулировать глубину и частоту нашего дыхания, и мы можем моргать глазами добровольно; но средний человек был бы в полном недоумении, что делать, если бы его попросили заставить зрачок своего глаза расшириться и сузиться, железы своего желудка секретировать или свое сердце изменить свой ритм.

Это знакомый факт, что некоторые рефлекторные действия могут быть изменены усилием воли; другими словами, импульс от клетки мозга предотвратит разрядку нервной клетки в спинном мозге. Но это такой же знакомый факт, что при непрерывной стимуляции импульсы накапливаются и в конечном итоге преодолевают это сопротивление. Большинство людей когда-либо стремились сопротивляться склонности к кашлю, возникающей вследствие щекочущего ощущения в горле, и знают, что наступает время, когда они больше не могут сдерживаться. Это происходит потому, что накопленные стимулы из горла, достигнув большей силы, чем запретительный импульс от мозга, преуспевают в принуждении клеток в спинном мозге к разрядке.

Наконец, рефлексам можно научиться. Когда маленький ребенок впервые пытается встать прямо, ощущение падения, несомненно, передается в мозг, и обдумывается, как можно сохранить вертикальное положение. Но только после многих экспериментов и неудач клетки мозга могут посылать сообщения к нужным клеткам в спинном мозге, а те приводят в движение необходимые мышцы. Опыт учит, что нужно делать, и постоянная практика в конечном итоге позволяет спинному мозгу действовать самостоятельно, не обращаясь за приказами к мозгу. По тому же принципу мы учимся ездить на велосипеде. Сначала мы должны посвятить все свое внимание сохранению равновесия, но через короткое время мы обнаруживаем, что делаем это, а наш ум свободен созерцать пейзаж.

То, что может быть сделано рефлекторным действием, можно оценить, только наблюдая за животным, у которого был удален мозг. Лягушка, с которой поступили таким образом — операция, следует сказать, если выполняется под анестезией, не может причинить боли ни в момент, ни после — будет жить неделями — фактически, почти бесконечно — если принять надлежащие меры предосторожности. Но это автомат в чистом виде. Если ее не трогать, она сидит абсолютно неподвижно. Если ее тронуть, она прыгает один или два раза прямо вперед, невзирая на препятствия. Если поместить в воду, она плавает, так же невзирая на препятствия. Если перевернуть на спину, она немедленно возобновляет свое нормальное положение. Если на ее спину положить маленькие щепки дерева, она сбрасывает их. Если стол, на котором она сидит, наклонить, она будет ползти вверх по склону, пока не достигнет уровня. Но она умрет с голоду посреди изобилия, потеряв всякую способность к мышлению, памяти и восприятию. Если старательно кормить с рук, лягушка, рыба или птица будут жить долгое время без какого-либо мозга, поскольку их репертуар движений мал и по большей части рефлекторен, а поводов для обдуманного действия сравнительно немного. Но чем выше мы поднимаемся по шкале жизни, тем больше мозг берет на себя обязанности спинного мозга, тем менее автоматическими становятся большинство действий, и, следовательно, тем более открытым становится поведение животного для моральной критики.

III.

Мы теперь видели, как протоплазма существует в большом теле, разделяя работу жизни между специализированными клетками, и как она реагирует в целом на влияния, оказываемые на нее окружающей средой. Следующее, что нужно рассмотреть, — это как она расположена по отношению к материи, которая не является частью ее собственного тела; как защищена от остальной вселенной и как приведена в сообщение с ней.

Что касается первого, мы видели, что в отдельных клетках, составляющих одноклеточные организмы, всегда есть ограничивающая мембрана более плотной текстуры, чем остальная протоплазма. По мере того как клетка развивает свои способности, вокруг нее секретируется оболочка или футляр из неживой материи с отверстиями для сообщения с внешним миром, и обеспечивается все более эффективная защита по мере того, как протоплазма, будь то в отдельной клетке или в организме, покидает воду и должна противостоять невзгодам земной жизни.

Диаграмма 48. — Показывает формирование кожи.

Диаграмма 49. — Структура кожи.

В схематическом эмбрионе (Диаграмма 6) и других диаграммах, содержащихся в этом томе, кожа до сих пор представлялась состоящей из одного слоя живых клеток; но мы должны теперь признать, что кожа человека совсем другая. Такое покрытие не было бы защитой от жары, холода или раздражающих химических веществ, в то время как, чтобы предотвратить ее высыхание, ее пришлось бы поддерживать влажной со слизью, и мы выглядели бы очень похоже на лягушек. Чтобы обеспечить адекватную защиту организма, этот слой клеток делится тангенциально, образуя два слоя. Внутренний из этих двух затем снова делится тангенциально, и второй слой вставляется между самым внутренним и тем, что был сформирован первым. Кожа теперь состоит из трех слоев, и так процесс повторяется, пока она не станет толщиной в несколько слоев. (См. Диаграмму 48.) Именно самый внутренний и лучше всего питаемый слой продолжает делиться; другие слои, по мере того как они выталкиваются наружу, достигаются лишь небольшим количеством лимфы, которая фильтруется между клетками, и в конечном итоге лишаются даже этого. Однако по мере того, как они отодвигаются от делящегося слоя, они начинают окружать себя роговой стенкой, которая утолщается и утолщается, пока в конечном итоге почти не остается никакой клетки. (См. Диаграмму 49.) Наконец, клетки умирают, и роговые оболочки образуют мертвую кутикулу, защищающую живые слои под ними, и в конечном итоге отслаиваются, когда их преемники готовы заменить их.

Диаграмма 50. — Показывает развитие волос.

Даже рогового слоя мертвых клеток, однако, не всегда достаточно для защиты, и растущий слой иногда должен дополнять его волосами или перьями. Как развиваются волосы, показано на прилагаемой диаграмме (50). Растущий слой посылает прядь прямо вниз в соединительную ткань, которая образует фундамент кожи. Клетки в середине этой пряди, которая ведет себя как обычная кожа, наименее хорошо питаются и, соответственно, умирают и оставляют трубку. Эта трубка, если бы дальнейшего развития не произошло, могла бы стать потовой железой; но если она должна дать начало волосу, она становится чашеобразной у основания, окружая небольшую петлю кровеносного сосуда. Клетки прямо над капилляром, будучи лучше питаемыми, чем остальные, растут быстрее своих соседей, и результатом является то, что столбик клеток, который мы знаем как волос, проталкивает свой путь вверх через трубку. (См. Диаграмму 50.)

Этот внешний слой везде проходит между основной массой тела и внешним миром. Волосы и потовые железы отнюдь не представляют собой единственные его модификации. Зубы формируются из него несколько таким же образом, как волосы, в то время как мы уже видели, что он дает начало всей нервной системе.

Следующее, что мы должны рассмотреть, — это как знание о внешнем мире достигает центральной нервной системы. Ощущения прикосновения, температуры и боли довольно легко понять, поскольку нервы, которые передают такие впечатления, имеют многочисленные окончания в коже. Концевые органы нервов в суставах и мышцах, несомненно, позволяют животному воспринимать и оценивать напряжение и сопротивление при движении или поднятии вещей. Но способность воспринимать химические особенности вещей; свет, включающий формирование визуальных образов, который мы называем видением; звук; а также положение и равновесие — не может обладать вся поверхность тела. Принцип разделения труда распространяется на задачу восприятия так же, как и на задачу движения; и клетки, с их свойством реагировать на свет, вибрацию, химическую стимуляцию и т. д., группируются вместе, чтобы сформировать специальные органы, соединенные с центральной нервной системой специальными нервами.

Возможно, наиболее важным фактором, который может влиять на протоплазму, является химическая природа ее окружения; и в первом эссе, об общей природе протоплазмы, мы коснулись того, как она притягивается к некоторым веществам и отталкивается другими.

В организме есть два набора клеток, уполномоченных действовать за остальных в этом отношении. Один набор расположен в мембране, выстилающей нос, через которую проходит воздух, которым мы дышим; и эти клетки исследуют наше газообразное окружение и предупреждают нас, тем, что мы называем «обонянием», подходит ли атмосфера для нас или нам лучше поискать более чистую. Другой набор предназначен для исследования жидкостей. От них мы защищены нашей кожей, и, поскольку мы ничего не поглощаем через нее, она лишена способности исследовать вещи, к которым прикасается. Но с нашей пищей все иначе; мы должны иметь способность проверять ее. Соответственно, в нашем рту есть таможенные чиновники в виде небольших групп клеток, которые сообщают о жидкостях и твердых веществах, увлажненных слюной, и позволяют животному отвергать вредный импорт. Таким образом, стимуляция небольшой части протоплазмы, составляющей тело, передается по всему организму и способна пробудить в нем необходимую реакцию.

Диаграмма 51.

Диаграмма 52.

Диаграмма 53.

Диаграмма 54.

Диаграмма 55.

Диаграмма 56.

Так много о химических органах чувств; они сравнительно просты. Но между отдельной клеткой, которая всегда движется к лучу света или всегда спешит прочь от него, проходящего через воду, в которой она плавает, и животным с глазами, способными распознавать цвет, форму, размер и расстояние объектов в пространстве, действительно кажется, что существует широкая пропасть. Она, однако, не слишком широка, чтобы быть преодоленной.

После того как стадия одной клетки пройдена, и у нас есть существа, состоящие из внутреннего слоя клеток, который является пищеварительным по функции, и внешнего слоя, который является защитным, двигательным и сенсорным, способность воспринимать свет, несомненно, возложена на внешний слой. Когда мы получаем существ, состоящих из трех слоев, продвигающихся по прямому пути развития, который ведет к человеку, мы обнаруживаем, что внешний слой становится слишком непрозрачным для этой цели, и факел передается сенсорной трубке, производной от него. (См. Диаграмму 5.) По мере того как требуется все больше и больше защиты, кожа утолщается, и нервная трубка начинает лежать глубже, как на Диаграмме 51. Чтобы не потерять свет совсем, она должна выбросить зачатки, которые концентрируют в себе особую способность воспринимать его, и в то же время маленькие ямки формируются в коже прямо над ними, чтобы помочь свету достичь их. (См. Диаграмму 52.) На Диаграмме 53 развиваются возможности как нервных элементов, так и покровов; и на Диаграмме 54 была подготовлена большая поверхность для приема света и сформирована линза для фокусировки лучей на ней. Диаграммы 55 и 56 дают завершающие стадии развития глаза: формирование роговицы и ее защитных век. Две полости заполнены прозрачными жидкостями, а все глазное яблоко поддерживается соединительной тканью.

Настолько увлекательно все, что связано с глазом, что искушение описать его подробно велико; но в книге грубых очертаний и ввиду многих важных вопросов, еще ожидающих своей очереди, мы должны ограничиться кратким упоминанием нескольких наиболее важных моментов, касающихся его. Свет фокусируется линзой на нервной занавеске сзади и создает там картину, как в фотографической камере. Таким образом мы воспринимаем форму объектов. Различные лучи спектра воздействуют на различные элементы в этой занавеске или сетчатке, благодаря чему мы получаем ощущения цвета. Наконец, четкость картины, ее размер, степень схождения двух глаз и усилие фокусировки — ибо кривизна поверхности линзы может быть изменена — позволяют нам оценивать размер и расстояние объекта. И теперь, хотя потребовались бы тома, чтобы воздать должное физиологии зрения, мы должны перейти к столь же краткому рассмотрению функций этого не менее важного органа — уха.

Существенная часть уха — это перепончатый мешок, образованный выпячиванием внешнего слоя клеток — как показано на Рис. 1, 2 и 3 Диаграммы 57 — который начинает лежать в костной камере под черепом и принимает несколько сложную форму, изображенную на Рис. 4. У нас нет времени, и для нашей цели не является необходимым прослеживать все шаги в развитии уха, как внешнего, так и внутреннего, и нам не нужно тратить много времени на его структуру, помимо указания его положения. Но его положение, которое показано на Диаграмме 58, должно быть понято, чтобы понять, как на него влияет звук.

Диаграмма 57. — Показывает развитие перепончатого лабиринта уха.

U, Маточка; C, улитка; S, мешочек; S.C., полукружные каналы.

Будет видно, что перепончатый мешок, который справедливо называется лабиринтом, расположен в костной полости, которая прилегает так плотно, что называется костным лабиринтом (C). Перепончатый лабиринт заполнен жидкостью, называемой эндолимфой, а костный лабиринт (C) также заполнен жидкостью, называемой перилимфой, в которой плавает перепончатый мешок. Все это называется внутренним ухом. Внутреннее ухо сообщается со второй полостью — средним ухом (B) — двумя отверстиями в костной стенке, которые закрыты мембранами. Среднее ухо заполнено не жидкостью, а воздухом и отделено от внешнего уха, полости, обозначенной A, которая открыта во внешний мир, другой мембраной, называемой тимпанумом, или барабанной перепонкой уха. Среднее ухо соединено трубкой с горлом, так что давление воздуха по обе стороны барабанной перепонки может быть одинаковым.

Диаграмма 58. — Показывает положение уха.

A., Внешнее ухо; B., среднее ухо; C., внутреннее ухо.

Теперь, цель этого устройства состоит в том, чтобы ухо могло выполнять одну из своих главных обязанностей, а именно восприятие звука. Звук, как читатель, несомненно, знает, передается через воздух как волны сжатия и разрежения, из-за раскачивания вперед и назад его частиц; это напоминает передачу толчка вдоль линии вагонов на железной дороге, когда локомотив наезжает на последний перед сцепкой. Величину этого колебания мы воспринимаем как громкость, частоту — как высоту ноты. Теперь, когда волны звука ударяются о барабанную перепонку уха, они заставляют ее вибрировать вперед и назад тоже. Предположим, не было бы среднего уха, и звуковые волны били бы непосредственно по перепончатым окнам внутреннего уха, они не могли бы быть заставлены вибрировать, так как позади них жидкость, а жидкости несжимаемы; поэтому, чтобы движения барабанной перепонки могли быть переданы жидкостям внутреннего уха, они переносятся через среднее ухо цепью маленьких косточек, которыми их объем сокращается, но их сила увеличивается, и они направляются на одно только из двух отверстий. Следствием этого является то, что мембрана, закрывающая его, способна вибрировать и передавать вибрации жидкости внутри, так как когда она вдавливается, мембрана, покрывающая другое отверстие, выталкивается наружу.

Диаграмма 59. — Полукружные каналы.

Точно, как различные части перепончатого лабиринта способствуют нашему восприятию звука, мы не совсем знаем. Кажется, как будто разница давления в мешочке и маточке первоначально передавала мозгу ощущение шума без какого-либо представления о качестве, в то время как улитка была развита позже для анализа звуков и предоставления информации о высоте и тоне. Играет ли остальная часть лабиринта дольше роль в восприятии звука, мы не можем сказать с уверенностью; но кажется довольно определенным, что улитка — это орган для приема музыкальных впечатлений. Здесь, опять же, однако, мы в недоумении, ибо мы не знаем с уверенностью, как действует улитка. По форме это длинная трубка, и в голове она свернута спирально — как раковина улитки на вид. Вдоль всей ее длины находится гребень клеток с короткими волосками, выступающими с их внутренней поверхности в жидкость, которую она содержит; и к клеткам вдоль этого гребня распределена ветвь слухового нерва. Но относительно того, реагирует ли одна из клеток вдоль этой клавиатуры на каждую из нот, которые мы можем различить, или они подвергаются воздействию в целом, физиологи еще не пришли к согласию.

По крайней мере, одну другую важную обязанность выполняет ухо; оно говорит нам, в каком положении мы находимся и как вся наша голова движется или перемещается. На вершине мешочка, на Диаграмме 57, Рис. 4, показаны три маленькие петли, которые называются полукружными каналами. Они показаны снова более ясно сами по себе на Диаграмме 59.

Рис. 1 показывает их положение по отношению друг к другу. Будет видно, что два из них вертикальны, с их петлями, образующими прямой угол друг с другом, и что другой горизонтален — фактически, что они лежат в трех плоскостях пространства. Рис. 2 показывает структуру одного из них; он имеет вздутие на одном конце (a) и выступ, выступающий в него там, где к нему присоединяется нерв (b). На Рис. 3 показан разрез через этот выступ, который дает ключ к использованию этих структур. Маленькая головка клеток выступает из стенки канала в его просвет, и из этих клеток волоски торчат в куполообразное покрытие из желе, утяжеленное, чтобы предотвратить его слишком легкое движение, маленькими частицами извести. Теперь, если вы возьмете круглый сосуд, полный жидкости — скажем, чашу с золотыми рыбками — и дадите ей поворот, вы заметите, что, хотя чаша поворачивается, вода внутри — нет; рыбы остаются в своем старом положении. Если бы был стержень, выступающий из стороны чаши, он, конечно, двигался бы вместе с ней, и если бы рыба попалась на его пути, она ударилась бы о него. Это принцип полукружного канала. Ибо если мы поворачиваем голову, трубка канала поворачивается, проходя над жидкостью в ней, которая, конечно, не движется, хотя кажется, что она течет в противоположном направлении. Следствием этого является то, что волоски на стороне выступа в направлении, в котором движется голова, прижимаются куполом желе, который, поскольку он плавает в жидкости, стремится остаться там, где он есть. Нервы, стимулируемые таким образом, информируют животное в целом о движении.

Эти маленькие органы очень важны для нас, хотя у нас есть глаза, чтобы корректировать наши представления о положении, и они еще более важны для рыб, которые мечутся и поворачиваются в широком океанском просторе, а также для птиц и летучих мышей, которые кружат в воздухе. Однако бывают случаи, когда мы не склонны благословлять их; поскольку они верно сообщают о каждом крене и погружении судна человеку на борту, именно они в основном ответственны за морскую болезнь.

И теперь, когда мы увидели, как тело располагается по отношению к внешнему миру; как оно эффективно защищено от окружающей среды; как оно приведено в сообщение с ней; и кратко изучили органы, с помощью которых оно проводит свои химические и физические исследования, вглядывается в пространство и остается в курсе происходящего в нем, мы можем вернуться к средствам, посредством которых оно реагирует как единое целое на стимулы, о которых таким образом сообщается — к центральной нервной системе — и попытаться узнать, как достигается правильный ответ.

IV.

В механизме тела осталось описать лишь одно — связующее звено между двумя последними разделами. В последнем мы видели, как тело получает стимулы из внешнего мира; в предыдущем — что, когда эти стимулы достигают центрального нервного канала, он, в свою очередь, стимулирует органы к выполнению таких движений, каких требуют обстоятельства. Поэтому остается описать работу того канала, посредством которого эти необходимые движения упорядочиваются и контролируются.

Теперь, говоря о рефлекторном действии несколько страниц назад, мы сказали, что нервы, приносящие стимулы с периферии, распределяют их по нервному каналу к тем клеткам, активность которых, путем посылки новых стимулов к мышцам, производит необходимые движения. Эти двигательные клетки, однако, не разбросаны по спинному мозгу как попало. Они собраны в скопления, или ядра, как их иногда называют, и каждое скопление имеет особые обязанности, то есть особый орган для управления. Таким образом, мы говорим, что в центральной нервной системе существуют центры — нервный центр для управления ногой; другой для работы диафрагмы; еще один для мышц ребер; другие для руки, кисти и т. д. И эти центры находятся в сообщении друг с другом, чтобы они не тянули в разные стороны.

В первом примере рефлекторного действия, приведенном в разделе II этого эссе, ощущение укола булавкой сначала передавалось в центры, управляющие поврежденной конечностью, чьей активностью она отдергивалась от опасности. Но нерв, который дал предупреждение, вызвавшее это элементарное движение, распространил впечатление о том, что что-то не так, на высшие центры, так что все тело было вовлечено в защиту, лечение и отмщение за пострадавший орган; из чего можно сделать вывод, что низшие центры находятся под контролем высших. Так оно и есть. Если нам будет позволена метафора, существуют капитаны десятков, которые находятся под руководством капитанов пятидесяти, а капитаны пятидесяти получают свои приказы от капитанов сотен. Нервный канал, способ формирования которого в виде простой трубки показан на диаграммах 5 и 42, имеет поэтому различные функции в разных частях, и это до такой степени, что возникает значительная дифференциация в объеме и структуре.

Нервный канал можно грубо разделить на две части — сравнительно простую трубку, проходящую большую часть длины животного, содержащую множество центров, от которых нервы идут к органам, которыми они управляют; и сложное луковицеобразное расширение на одном конце с утолщенными стенками, в котором находятся центры, управляющие теми, что в спинном мозге, и тем самым управляющие не столько органами, сколько всем животным. Первое называется спинным мозгом, второе — головным мозгом.

Это разделение, к которому мы все привыкли как к должному, дает обильную пищу для размышлений. Почему животное должно иметь такой мозг, расположенный в голове? Почему, в самом деле, оно должно иметь голову, рассматривая этот орган как группу, состоящую из глаз, носа, рта, ушей и мозга? Рот дает нам ключ к разгадке; рот — это основной орган, а все остальное — его принадлежности.

В первом эссе мы видели, что основа жизни химическая, а во втором — что материалы, необходимые для химического действия, или пища, должны у высших животных поступать в пищеварительную трубку через отверстие, которое мы называем ртом. Поэтому, поскольку крайне важно, чтобы в него поступали только самые полезные вещества, а все активно вредные исключались, ясно, что органы химического восприятия должны быть расположены по соседству с ним — органы обоняния, чтобы позволить рту находить пищу, и органы вкуса, чтобы помочь в ее выборе. Поскольку, кроме того, наши скромные предки, рыбы, движутся буквально ртом вперед, неудивительно обнаружить органы пространственного восприятия, глаза, также расположенные по соседству с ним, особенно если учесть, что их пища часто бывает живого характера и требует точности движений, чтобы ее добыть. Неизбежным следствием такой группировки более важных органов восприятия под передним концом нервного канала является то, что он растет и развивается здесь сильнее, чем в других местах по своей длине, и вскоре оказывается в состоянии диктовать остальному телу. Другая причина, по которой он должен развиваться, заключается в том, что он должен содержать центры для практического использования своих впечатлений, не только путем производства сложных движений в челюстях, глазах и жабрах, но также путем управления центрами в спинном мозге и инструктирования тела нести рот туда, куда ему нужно идти.

Диаграмма 60. — Показывает первичное деление нервной трубки.

На предыдущей диаграмме (60) происхождение мозга показано как расширение конца нервного канала в луковицу с утолщенными стенками, которая уже местами сузилась, так что она подразделена на три части. Следующая диаграмма (61) призвана дать, пусть даже в самой грубой и схематичной форме, некоторое представление о линиях, по которым продолжается развитие. Мы не показываем все или даже половину структур, составляющих мозг. Делать это было бы неуместно в такой книге, как эта. Далее, мы постараемся, насколько это возможно, говорить о мозге в общих чертах, избегая пятисложных ублюдочных греко-латинских названий, которыми ранние анатомы наделили почти каждый квадратный дюйм его вещества, и ограничимся тем, что подведем итог его функциям настолько кратко, насколько это можно сделать справедливо.

Диаграмма 61. — Дает грубое представление о том, как развивается мозг.

В соответствии с этим методом необходимо обратить внимание на тот факт, что только передняя из трех исходных луковиц (отмеченная буквой А на диаграмме) и задняя (С) продолжают расти. Средняя (В) остается сравнительно простой. Из передней доли вырастают почки, образующие глаза тем способом, который мы уже описали, а другие почки проталкиваются вперед, чтобы встретить нервы от носа. Последние достигли, даже на ранних стадиях, показанных на диаграмме 61, необычайного размера; и когда мы проследим их дальше, мы обнаружим, что они становятся очень сложными и приобретают замечательные и неожиданные способности, учитывая их скромное происхождение. Странные изменения происходят и в задней луковице. Она расщепляется вдоль верхней части, так что полость, которую она содержит, открыта, как блюдце, хотя и перекрыта трехлопастным телом, называемым мозжечком.

Прослеживая спинной мозг вверх в головной, мы не ощущаем никакой внезапной линии разграничения, отделяющей один от другого, только увеличение размера и сложности. Нижние части мозга посылают и принимают нервы почти так же, как спинной мозг; три пары идут к мышцам, которые вращают глаза; другие пары приносят ощущения от лица и горла; третьи управляют мышцами лица, языка и горла. Но мозг отличается от спинного мозга тем, что он напрямую связан нервами не только с соседними частями, но и с отдаленными и более важными органами внутри тела — сердцем, легкими и т. д.; тем, что содержит группы клеток, на которые поступают стимулы со всего тела через спинной мозг; и тем, что обладает центрами, которые управляют теми, что находятся ниже в нервной системе. Поэтому он не только принимает и уравновешивает стимулы со всего тела, но, управляя центрами, которые руководят телесными движениями, способен владеть и направлять тело как целое.

Задние отделы мозга, которые мы рассмотрим первыми, не имеют никакой связи с сознанием или волей. Они производят только рефлекторные движения, которые, однако, благодаря богатству материала, с которым им приходится работать, удивительно сложны и далеко идущи.

Приведем несколько примеров. В заднем отделе мозга (С на диаграммах) находится центр, который руководит снабжением кислородом, важность которого мы видели в эссе о жизненной химии. Этот центр воспринимает, когда легкие были наполнены газом, и заставляет их опорожняться; он воспринимает, когда они пусты, и снова не позволяет им оставаться слишком долго в этом состоянии, прежде чем отдать приказ о вдохе; он отмечает качество воздуха, который проходит через нос, и он отмечает качество крови, которая омывает его собственные клетки. Состояние крови, действительно, находится под пристальным наблюдением. Чрезмерное количество углекислого газа, недостаток кислорода, даже температура — все это через него оказывает влияние на ритм дыхания.

Рядом с дыхательным центром находится центр, который управляет кровообращением. Но в разделе о рефлекторном действии, где был описан процесс обморока, было сказано достаточно, чтобы дать представление о той роли, которую он играет в организме; поэтому здесь он нас задерживать не будет.

Мы не можем, однако, пройти мимо его соседа, центра температуры, так кратко. Его методы не только дают один из самых ярких и интересных примеров гармоничного регулирования посредством рефлекторного действия, но и сам предмет температуры настолько важен, что мы должны подробно описать, как поддерживается уровень температуры тела.

Как мы говорили при обсуждении протоплазмы в целом, жизнь — то есть изменения, постоянно происходящие в протоплазматическом веществе — зависит от температуры: отдельная клетка становится менее активной при низкой температуре и погибает при высокой; поэтому очевидно, что существует температура, при которой ее функции выполняются наиболее легко. Внутри тела все клетки поддерживаются при оптимальной для них температуре за счет циркуляции крови; но абсолютная температура всего тела зависит от тепла, которое генерируется внутри него в результате химического действия, и тепла, которое оно теряет или получает от окружающей среды. В нормальных условиях эта температура у человека составляет 98,4° F, когда выработка тепла в результате собственного метаболизма уравновешивается потерей тепла путем излучения. Если, однако, атмосфера очень жаркая, в организме вырабатывается меньше тепла, общий метаболизм замедляется; и теряется больше тепла, поскольку в результате рефлекторного действия кожа омывается потом и охлаждается за счет его испарения, а мелкие кровеносные сосуды под кожей расширяются, так что к поверхности притекает больше крови, и ее шанс охладиться за счет излучения тем самым увеличивается. Если, с другой стороны, атмосфера прохладная, потеря на поверхности минимизируется за счет сужения кожных кровеносных сосудов и сдерживания потоотделения и последующего испарения; в то время как внутри вырабатывается больше тепла за счет усиленного метаболизма. Клетки, которые в основном ответственны за выработку тепла, — это клетки мышц; и когда требуется много тепла, они увеличивают свою активность не только в общем тонусе, но даже видимым движением, которое мы описываем как дрожь. Таким образом, в разумных пределах, какой бы ни была температура окружающей среды, температура тела остается прежней, и хотя мы можем повысить или понизить нашу температуру, лежа в горячей или холодной ванне, рефлекторная настройка потовых желез, кровеносных сосудов и мышц быстро возвращает ее к норме, когда мы выходим.

Мигновенно упомянув мозжечок, трехлопастный орган, показанный на диаграмме 61 и снова увиденный на более продвинутой стадии на диаграмме 63, мы можем оставить два задних отдела мозга.

Мозжечок лежит на восходящем пути волокон от спинного мозга к высшим центрам в переднем мозге. Это несколько сложный орган, и его функции еще не полностью известны. Старые физиологи придерживались очень крайнего взгляда на его важность, приписывая ему, среди прочих романтических обязанностей, роль обиталища души. Это мнение, в силу более поздних исследований, мы вряд ли можем поддержать. Мозжечок, по-видимому, в основном занимается координацией действий мышц, особенно поддержанием равновесия при стоянии и ходьбе.

Наши знания обо всем мозге очень далеки от полноты. Мы хотели бы знать специфическую функцию каждой маленькой группы клеток, которую можно различить под микроскопом, и пути всех волокон, соединяющих различные части нервной системы. Как есть, нам приходится ждать с лучшим терпением, на какое мы способны, пока они исследуются, и надеяться. Однако в немногих областях труды физиолога оказались более плодотворными и интересными, чем в изучении переднего мозга (А на диаграммах).

В более простой форме, как показано на диаграмме 61, А, и диаграмме 62, рис. 1, А, передний мозг примечателен тем, что он выбрасывает почки для двух наиболее важных органов чувств — зрения и обоняния. Настолько важны эти чувства, особенно у наших скромных предков, как мы уже отмечали, что неудивительно обнаружить, что впечатления от других чувств приносятся вверх из задних частей мозга, чтобы сравниваться с ними. Передний мозг, по сути, является своего рода конечным пунктом, куда приносится вся совокупность афферентных или входящих стимулов и откуда, поскольку информация принимается только для того, чтобы действовать на ее основе, исходят высшие приказы телу.

В переднем мозге есть центры для специального управления всеми двигательными органами; но по странному устройству основной корень мозга подавляется своим собственным отростком, полушарием или долей, которая дает начало обонятельной почке. На самом деле, настолько велика важность чувства обоняния для животного, чья единственная цель в жизни — найти пищу, что вместо того, чтобы полушарие подчинялось своему родителю, оно, по-видимому, берет на себя большую часть дел последнего, получая отчет об ощущениях, собранных им, и посылая приказы по своей собственной инициативе. И все же, сколь бы невзрачной ни была история этого отдела мозга, он в конечном итоге становится местом сознания, посредством которого осуществляются психические процессы и откуда исходят все произвольные движения.

Диаграмма 62. — Показывает, как полушария головного мозга развиваются из А, передней луковицы мозга.

Конечно, чтобы сделать это, полушария должны значительно вырасти, и поэтому мы обнаруживаем, что они окутывают остальную часть переднего мозга и подавляют его как в структуре, так и в функции. Диаграмма 62 указывает, как это делается, в то время как диаграмма 63 грубо показывает пропорцию и положение, которые в конечном итоге приобретают различные части мозга. Наконец, диаграмма 64, которая является несколько более реалистичной, но все еще сильно упрощенной, представляет вид органа в голове.

Размер полушарий головного мозга по сравнению с остальной частью мозга особенно примечателен. Так же, как и их стремление увеличить свою поверхность еще больше, собирая ее в глубокие складки. (См. диаграмму 64.) Эти две особенности варьируются в зависимости от положения животного на шкале развития; у человека, который стоит выше всех по интеллекту и ловкости, полушария действительно очень велики по сравнению с другими органами и испещрены лабиринтом извилистых борозд. Еще одной примечательной особенностью является крайняя степень, до которой доведена специализация. Различные части тела представлены каждая небольшой областью коры, или поверхностного слоя, и мы знаем, в каком месте коры воспринимаются такие ощущения, как зрение и слух, и именно из какого маленького участка исходит импульс к движению каждой конечности. На прилагаемых диаграммах (65 и 66) эти области нанесены на карту, их местоположение фиксируется основными складками, которые служат ориентирами на поверхности полушария.

Диаграмма 63. — Отношение различных частей мозга.

Есть еще один важный факт, который мы не должны забывать упомянуть, говоря об этой локализации: каждое полушарие управляет противоположной стороной тела. В начале развития нервные волокна от глаза перекрещиваются на противоположную сторону мозга, и афферентные волокна от нижних частей тела должны, соответственно, последовать их примеру. Затем, поскольку эфферентные волокна — то есть те, которые приводят мышцы в движение — должны вызывать движения в ответ на полученную информацию, они также должны перекреститься, чтобы вернуться на ту сторону, откуда она пришла. Поэтому, если внутри головы с правой стороны растет опухоль, то именно левый глаз становится незрячим, или левая рука становится онемевшей и бессильной, в зависимости от того, на какую часть коры оказывается давление.

Пожалуй, самая интересная часть всего тела — это та маленькая полоска коры, идущая вверх от виска к макушке головы, в которой (ср. диаграммы 64, 65 и 66) расположены двигательные области конечностей и восприятие тех ощущений, которые мы сгруппировали вместе и назвали «осязанием». Тонкая структура этой области грубо показана в разрезе на диаграмме 67, как она была выявлена с помощью микроскопа; но показаны лишь немногие нервные клетки, а соединительная ткань в виде войлока, в которой они подвешены, и кровеносные сосуды, которыми они питаются, опущены. Все представленные структуры, конечно, очень, очень малы; большие черные пятна, представляющие клетки, на самом деле были бы невидимы, а все поле диаграммы — лишь крошечное пятнышко для невооруженного глаза.

Диаграмма 64. — Положение мозга в голове.

А представляет нерв, по которому поступают импульсы. Он идет прямо вверх к поверхности коры, и там его ветви заканчиваются, переплетаясь с ветвями многоразветвленной распределительной клетки (В). Две клетки (С и D), имеющие форму пирамид, которые посылают разветвленные отростки от своих вершин, получают импульс от распределительной клетки и передают его вдоль волокна, которое идет вниз от середины их основания. Куда идет волокно от меньшей из них, мы не уверены — вероятно, к другой части мозга, чтобы обеспечить гармоничную работу, — но большая пирамидальная клетка посылает свое волокно прямо через нижние части мозга, минуя содержащиеся в них клеточные станции, далее в спинной мозг, пока оно не достигает центра там, который немедленно приводит в действие какую-либо конкретную конечность.

Диаграмма 65. — Карта полушария головного мозга, показывающая области, в которых локализованы различные функции.

Предположим, мы дали кому-то наркоз, погрузив его в глубокое бессознательное состояние, а затем вскрыли его череп, обнажив мозг, как это сделано на диаграмме 64, только не в таком оптовом масштабе. Если бы мы затем стимулировали часть мозга, которую мы сейчас рассматриваем, в разных местах электрическими иглами, используя слабый индукционный ток, мы увидели бы, как он двигает разными членами в зависимости от разных затронутых областей — то рукой, то ногой, то всей головой. Если бы мы поместили электроды в центр для кисти, а затем постепенно увеличивали силу тока, активность центра кисти привела бы в активность другие центры. Рука двинулась бы следом, поднимая кисть к лицу. Затем повернулись бы глаза, и вся голова навстречу кисти. Наконец, открылся бы рот. Это движения помещения чего-либо в рот — господствующая страсть, сильная в бессознательном состоянии.

Диаграмма 66. — Карта полушария головного мозга, показывающая области, в которых локализованы различные функции.

Такие эксперименты, конечно, сначала проводились на животных, но они были полностью подтверждены на человеке. История того, как это было сделано, однако, не является романом с мучеником или преступником в качестве центральной фигуры. Corpus vile не был предоставлен добровольцем или похищен и связан в темном подвале, а лечился как пациент в светлых палатах больницы. С ростом знаний о мозге было обнаружено, что эпилепсия имеет корковое происхождение. Небольшой участок коры становится больным и гипервозбудимым. Страдалец внезапно становится остро осознающим один из своих членов — скажем, руку или ногу — не потому, что с ним что-то не так, а потому, что соответствующая область в мозге болезненно активна, и он относит ощущение к той части, от которой получает свои нервы. В следующий момент конечность начинает дергаться, и возбуждение распространяется, как в эксперименте, который мы описали выше, на другие центры, которые не больны, они тоже становятся болезненно активными, и все тело охватывают судороги. Это болезнь, которую необходимо остановить как можно скорее. Хирург, соответственно, обнажает пораженную часть мозга, зная теперь, где искать; находит точное место, которое больно, воспроизводя первые подергивания приступа с помощью электрической стимуляции, и устраняет источник проблемы.

Диаграмма 67. — Показывает систему нервных клеток в коре.

А, афферентное волокно; В, распределительная клетка; С, малая пирамидальная клетка; D, большая пирамидальная клетка.

Возвращаясь к общим соображениям, важным моментом является то, как различные центры соединены волокнами, которые ставят их в отношение друг с другом. Мозг может состоять из многих центров, точно так же, как тело состоит из многих органов, но и тело, и мозг должны жить как единое целое. Если сердце и легкие выходят из гармонии, возникают проблемы, и если мост, который соединяет слух с движением в мозге, ломается, как это иногда случается на время у переутомленного человека, он умственно неполноценен. Он может слышать и понимать, но не может писать или говорить разумно: он в здравом уме, но совершенно беспомощен и обычно очень напуган.

Еще более важны промежуточные станции и разъезды на этих линиях связи, ибо именно здесь осуществляется самое исчерпывающее взвешивание и сравнение входящих стимулов — окончательное уравновешивание перед произвольным действием; одним словом, мышление.

Эти суды расследования называются ассоциативными центрами. Раньше считалось, что все они находятся в передней части мозга, под лбом; но это, очевидно, не так. Несколько человек на войне или в результате несчастного случая получили повреждения лобных долей мозга, не подлежащие восстановлению; и когда их выписывали из больницы, где, благодаря прогрессу, достигнутому хирургией с момента открытия анестетиков и антисептиков, их успешно лечили, они возвращались к своей работе, казалось бы, ничем не отличаясь от людей, чей мозг был цел. В некоторых случаях сообщалось даже, что они стали быстрее и острее, чем раньше, вероятно, из-за того, что ассоциативных центров стало меньше, а мышление ускорилось за счет более простого механизма: факты с тех пор просеиваются через сито с более крупными ячейками.

Несколько общих соображений, и мы закончили. В мозге нет центра памяти. Факты, которые мы помним, не хранятся, как в коробке, и нельзя представить, как они могли бы храниться, учитывая, что физической основой идеи является молекулярное изменение. Вся нервная система, вероятно, участвует в памяти, при этом конкретное изменение, которое мгновенно произошло в ее тканях, с большей вероятностью произойдет снова при определенных обстоятельствах, чем новое, а определенные пути становятся хорошо протоптанными и более проницаемыми, чем другие. Удовольствие и боль — это другие общие явления: их нельзя локализовать в мозге, как зрение или слух. Удовольствие — это сознание того, что все тело находится в благоприятных условиях; а боль — знание того, что на протоплазму определенных клеток тела воздействуют вредные агенты, химические или физические. По-видимому, есть веские доказательства того, что отдельные нервы передают впечатления о повреждении, отличные от впечатлений о прикосновении и температуре; но именно восстание всего тела против условий, затрагивающих часть, составляет боль.

Среди лабиринта недоумений, который лежит между физиологией и психологией, есть, однако, один факт, который выделяется ясно и смело: мозг не может создать ничего. Мы видели, как материя поступает в тело и материя выбрасывается из тела. Мы видели, как энергия высвобождается в теле из химических соединений и используется телом. Так что теперь, после минутного размышления, должно быть ясно, что каждый стимул, который идет в мозг, должен иметь там свой эффект, и что мысли и поведение человека полностью зависят от того, что когда-либо поступало из внешнего мира. Ассоциативные центры могут развивать удивительные мысли, но они структурно происходят от более грубых органов чувств и должны получать весь материал, над которым они работают, от них.

Нервная система ставит тело в отношение с внешним миром как целое, но для удобства она подразделяется на афферентную систему, посредством которой поступают впечатления, и эфферентную систему, посредством которой мышцы приводятся в движение. Из двух половин афферентная система имеет справедливое право на приоритет, ибо эфферентная система является лишь ее следствием. Зрелища, звуки, запахи и т. д. достигают мозга по афферентным путям из внешнего мира и там формируются в мысли. Их эффекты мы видим в поэзии, архитектуре, скульптуре или стирке, в зависимости от метода мозга в обработке сырья, которое он получает, и качества, соответствующего тонкости, с которой мозг исследует их и может управлять двигательными органами тела.

Все, что входит через афферентную дверь, а сенсорный аппарат некоторых людей гораздо легче поддается воздействию, чем других, производит свой эффект внутри. Иногда энергия расходуется на мышление, иногда на действие; иногда она просачивается в виде смеха. Но все эти явления имеют материальную основу: материя, производящая изменения в материи. «Те тонкие ткани, в которых душа ведет свои земные дела», как так живописно описывает мозг Стивенсон, придерживаются своих земных дел. Астрального отдела еще не открыто. Человек может развить великую идею из данных, которые он получает, но он должен придать ей материальный коэффициент, если не хочет, чтобы она была потеряна для его приземленных братьев. Он может написать ее в книге, или он может изваять ее в мраморе; но самое удобное средство общения со своими собратьями — это звук, которым он может управлять, выталкивая воздух из легких через вибрирующие связки в горле. Эти связки настраиваются на положение и натяжение, чтобы дать желаемую ноту; а полости груди, горла и рта, действуя как резонаторы, производят шум, который формируется языком, губами и зубами в слова.

С помощью языка человеческое тело получает возможность сотрудничать с другими представителями своего вида для развития ресурсов земли, формирования общества и формирования индивидуального характера. Но здесь физиология заканчивается и начинаются другие науки.

ЭССЕ V. ТЕЛО.

I.

Такова, насколько это можно сжать в четыре коротких эссе, природа протоплазмы. Мы набросали ее способности; описали, как она существует только в форме клетки; и показали, как клетки, образуя сообщество и разделяя работу, упрощают дело жизни и обеспечивают большие преимущества для себя индивидуально. Но теперь у нас есть что-то новое — тело.

Тело — это органическое целое, подобно клетке. Оно состоит из клеток, но эти клетки развивают только одну из своих многих способностей до предела, чтобы они могли оправдать свое существование в сообществе; они не приобретают новых свойств. Так что на самом деле тело — это просто масса протоплазмы, в которой — хотя и в большем количестве — происходят те же изменения, что мы находим в отдельной клетке. И все же насколько совершенно отличается тело от клетки! Какая широкая пропасть зияет между человеком и амебой!

Тело обладает своими собственными способностями, отличными от способностей протоплазмы; и протоплазма может быть еще жива, когда тело, которое она помогала составлять, мертво. Несколько тысяч фунтов протоплазмы не могли бы построить Вестминстерское аббатство, но несколько сотен человек построили; ибо точно так же, как из протоплазмы возникает тело, так тело порождает разум, вещь настолько же выше него, насколько оно выше клетки.

До сих пор мы брали клеточные единицы в качестве нашей отправной точки при обсуждении жизни; но взгляд на физиологию с высоты птичьего полета был бы неполным, если бы он не содержал упоминания о главной тактике протоплазмы — жизни тела. Мы должны рассмотреть потребности человека как такового.

Человеку требуются, как мы описывали ранее, воздух и пища. Воздух должен содержать надлежащее количество кислорода, а пища должна состоять из жидкостей и твердых веществ.

Важная жидкость — это вода. Более половины веса всего тела составляет вода, и мы постоянно теряем ее: через кожу, через легкие и через почки. Люди могут пить алкоголь с водой, но не вместо нее. Действительно, чем больше алкоголя они принимают, тем больше воды им требуется, ибо если они принимают свои спиртные напитки в неразбавленном виде, они забирают воду из организма. Если вы окунете кусок влажной ткани в спирт на минуту, он высохнет с удивительной быстротой, потому что вода была поглощена из него. Точно так же, если вы пьете чистые спиртные напитки, они попадают в кровь и стимулируют нервную систему, в конечном итоге выводясь почками; но на своем пути через ткани они поглощают большое количество воды, которая должна быть восполнена.

Молоко часто называют идеальной пищей, и, возможно, так оно и есть для очень молодых животных; но в нем отсутствует один важный компонент — железо. Молодое животное рождается с достаточным количеством железа в организме, чтобы обходиться без него в пище, пока не сможет принимать что-то лучшее, чем молоко. Если его отнимают от груди поздно, оно становится анемичным. Взрослому животному требуется железо, а также определенное количество твердой пищи. Его пищеварительный канал снабжен большим количеством мышц; и эта мышца, чтобы оставаться здоровой, должна иметь что-то, над чем работать — по сути, быть тренированной.

Пища человека должна содержать определенное количество грубого материала — например, целлюлозы, которая образует оболочку растительных клеток. И здесь мы видим отличительную черту тела. Протоплазма не может использовать целлюлозу, нет пищеварительного сока, который воздействовал бы на нее; но ее присутствие в пищеварительном канале в виде шелухи и мелких семян стимулирует стенки при контакте и вызывает перистальтические движения.

Во втором эссе, которое касалось химии тела, мы сказали, что если бы мы жили только на мясе, мы бы сильно обременяли наш пищеварительный аппарат, вынужденные есть больше протеида, чем нам требовалось, чтобы получить достаточно углерода. Обратное, однако, верно в равной степени: если бы мы питались только овощами, нам снова пришлось бы переедать. Растения, большинство из них, содержат большие запасы углеводов; картофель и рис богаты крахмалом, лук — сахаром; но исключительно вегетарианская диета потребовала бы от нас потребления огромных количеств, так как ее запас протеида плох. Он дефектен не только по количеству — ибо иногда, как в бобах, пропорция довольно велика — но и тем, что он настолько трудноперевариваем, что большая его часть проходит через тело неабсорбированной.

И наука, и опыт учат, что мы живем наиболее экономично на углеводах овощей и протеине животных, и что наша пища лучше от того, что она приготовлена. При приготовлении паразитические животные, которые достаточно сильны, чтобы пережить испытание кислотой в желудке, погибают, а сама пища становится более доступной, трудноперевариваемые оболочки целлюлозы растительных клеток разрываются, а коллаген соединительных тканей превращается в желатин.

Не менее важно, чем качество нашей пищи, ее количество; и здесь, опять же, мы получаем хорошую иллюстрацию необходимости рассматривать тело как целое. Аппетит здорового человека — его лучший проводник, и если он следует ему, он не может сильно ошибиться. Люди, которые присваивают себе мудрость, превосходящую мудрость Природы, мало знают о вреде, который они причиняют, когда насильно проталкивают пищу в нежелающее горло. Клетки пищеварительного канала переваривают и поглощают то, что им посылают, занимаясь своим делом, которое не состоит в критике аппетита.

‘Theirs not to question why;

Theirs but to do and die.’

Таким образом, пищеварительная и выделительная системы приступают к тяжелой и бесполезной работе, и страдает весь организм.

Переходя к другой теме, мы обнаружим, что организм ест, чтобы работать, и работает, чтобы есть. Этот цикл вполне естественен для животных, которым приходится отправляться на поиски пищи, но людям с сидячей работой, ввиду искусственных условий, в которых они живут, приходится заниматься общеукрепляющими физическими упражнениями.

Существует много причин, по которым многочисленные и массивные мышцы, которыми наделено тело, должны постоянно использоваться. В третьем эссе этого тома мы видели, что ток лимфы и крови в венах в значительной степени зависит от движений конечностей. Следовательно, необходимо выполнять мышечные упражнения, чтобы предотвратить замедление циркулирующих потоков. Очевидно, что если это произойдет, возникнет множество бед. Мышцы не только будут голодать из-за медленного поступления пищи, но и отравятся из-за медленного удаления продуктов собственного метаболизма. Кровоток станет испорченным, и мозг, требующий чистой крови, будет страдать.

Однако мышцы помогают кровообращению не только своим воздействием на сами сосуды. Упражнения оказывают вторичное влияние на центры кровообращения и дыхания в основании мозга, заставляя сердце биться сильнее, а диафрагму — сокращаться энергичнее. Влияние последней на кровообращение мы уже описывали; но ее энергичное действие требуется не только для содействия кровообращению через печень и внутренние органы, но и для максимального раздувания легких. При дыхании человека, который не занимается упражнениями, лишь малая часть воздуха, содержащегося в легких, выкачивается при каждом вдохе, а большая часть остается застойной в камерах, которые практически не используются. Таким образом, не только уменьшается приток кислорода, но и в организме остается множество маленьких закоулков, заполненных неподвижным теплым воздухом, которые являются идеальными питомниками для бактерий. Дьявол чахотки не позволяет таким жилищам долго оставаться выметенными и украшенными.

Без физических упражнений потовые железы кожи не будут работать, а ее поры закупорятся. Мышечные оболочки пищеварительного канала также отражают в своем состоянии здоровья состояние произвольных мышц; за ленью следует запор, ибо если ржавеют произвольные мышцы, то ржавеют и непроизвольные.

Более того, мышцы должны быть хорошо развиты и поддерживаться в здоровом состоянии ради них самих. Они составляют большую часть всей массы, и ни один здоровый человек не может иметь нездоровые мышцы. Невежественные люди насмешливо говорят, что у них нет амбиций поднимать тяжести или гнуть кочерги; но им следует помнить, что они зависят от своих мышц в плане поддержания тепла тела, а также для того, чтобы уберечь свои внутренние органы от сдавления под собственным весом.

Кости скелета не опираются одна на другую; они соединены суставами и удерживаются в нужном положении упругими мышечными тяжами, прикрепленными к их рычагам. Если эти мышцы должным образом не развиты, они устают под нагрузкой, удерживая каркас, и происходит катастрофическая перестройка органов ради экономии сил. Грудь втягивается, бедра и колени выдвигаются вперед, и человек стоит со сдавленной грудной клеткой, сжатыми внутренними органами и диафрагмой, находящейся в тяжелом стеснении. Результатом такого перераспределения веса является то, что его кости стремятся опираться друг на друга, как колонна кирпичей, а весь его вес приходится на пятки. Такой человек не может ходить; он ковыляет, сотрясая все свое тело при каждом шаге.

Приятным контрастом является атлет. Атлет — это человек, который стремится максимально развить скрытые способности своего тела; и в достижении этой желаемой цели физиолог проявляет большой интерес. Физиология произвела революцию в наших представлениях о тренировках, как и во многом другом, за последние полвека. Мы теперь признаем два вида тренировок — подготовку, которую здоровый человек проводит для случая, когда от него потребуются необычные усилия, и более медленное и постоянное укрепление всего организма, которое сейчас обычно называют физической культурой. Первое — это сравнительно короткий процесс, теперь, когда атлеты больше не считают обязательным жить в скотской невоздержанности, когда у них нет в ближайшей перспективе соревнований. Немного дополнительных упражнений, чтобы стимулировать выделение и очистить ткани от любых накопившихся продуктов распада; немного больше протеидов в диете, поскольку поначалу есть небольшая склонность к росту; много дополнительных углеводов, поскольку мышцам нужно дополнительное топливо; отдых — и человек готов. Многие атлеты живут в постоянной тренировке и готовы в любой момент «сражаться за свою жизнь».

Второй вид тренировок предназначен для тех, кто слаб, или для тех, кто хочет преуспеть. Его цель — не только улучшить здоровье, но и увеличить абсолютную силу и размеры тела, и его эффекты постоянны. Это требует тщательной диеты и постоянных упражнений в течение длительного периода и оказывается одинаково полезным для обоих полов. Эта книга была написана напрасно, если читатель до сих пор не понял, что активность мышц подразумевает активность всех органов в теле. Соответственно, вся мышечная система с помощью соответствующих методов получает частые упражнения: поначалу мягкие; никогда не изнуряющие; но постоянно возрастающие по мере роста силы. Результатом является общее развитие органов по всему телу, что со временем произведет полную метаморфозу в телосложении индивида.

И все же одной силой атлет не может преуспеть; успех зависит от мастерства. Он должен обладать силой для работы, но он должен обладать знаниями, чтобы применять ее без растраты энергии, и способностью делать это с точностью. Он должен хорошо практиковать тот вид спорта, который намерен выбрать — иными словами, тренировать свою центральную нервную систему.

Здесь мы снова должны вернуться к основной идее — единству организма. Мы уже рассмотрели в этом эссе потребности организма в пище и упражнениях, и теперь мы должны рассмотреть потребности его нервных компонентов. Главная из них — образование; но образование нервной системы означает, конечно, образование всего тела. Все еще есть люди, которые цепляются за старое заблуждение, что ум можно развивать за счет тела, но посещение больницы или сумасшедшего дома даст много возможностей увидеть, как природа мстит за дурное обращение с «теми деликатными тканями, в которых душа ведет свои земные дела». Физическая культура должна предшествовать умственной: Mens sana in corpore sano — избитая, но верная истина.

Я, конечно, не говорю, что человек должен одинаково развивать и тело, и ум; только то, что первое должно быть функционально компетентным. Абсурдность предположения, что мозг может получить пользу, будучи частью нездорового тела, несомненно, очевидна всем. Решительные инвалиды могут создавать великолепные работы, как это делал Дарвин, вопреки плохому здоровью, но не благодаря ему, и люди с большой умственной энергией иногда преждевременно изматывают себя своей неугомонностью; но голодание и жестокое обращение с телом не создадут интеллекта, как бы болезненно это ни стимулировало воображение.

При наличии здорового тела образование центральной нервной системы должно идти по четырем различным направлениям. Ребенок должен усвоить полезные рефлекторные действия, такие как ходьба; иметь тренированные ассоциативные центры, чтобы он мог рассуждать быстро и правильно; быть наделенным, если он не собирается жить на необитаемом острове, чувством моральной ответственности и этическими принципами; и иметь голову, наполненную полезными фактами, от значения слов и азбуки до стоимости монет.

Мало кто, кажется, осознает, как много ребенок должен узнать, прежде чем дойдет до азбуки. Он начинает жизнь, имея очень мало, кроме способности к обучению, и даже его органы чувств говорят ему немного, пока он не попрактикуется в их использовании. Если младенцу не повезет получить царапину от булавки, он извивается и заставляет весь дом узнать об этом; но у него, похоже, совсем нет ясного представления о том, где ему больно. Он должен изучить устройство собственного тела. Он проводит рукой по лицу и узнает, что у него есть черты лица с определенным положением и величиной; затем он машет руками в воздухе и узнает, что существует такая вещь, как пустое пространство; наконец, он ударяется костяшками пальцев о край своей колыбели и узнает, что в существовании есть и другие вещи, кроме него самого. Конечно, глаза значительно помогают ему формировать свои представления о вещах, но глаза не говорят ему ничего, пока он не научится, насколько им верить, корректируя их впечатления осязанием. Он познает свойства материи путем эксперимента, а не интуиции.

Очень интересные эксперименты были проведены над людьми, которые родились слепыми и которым зрение было даровано в позднем возрасте в результате операции. Им обычно требуется некоторое время, чтобы оценить свое счастье. Вещи, говорят они, все прижаты к их глазам, и они боятся двигаться. Объекты, с которыми их тщательно знакомили до операции — деревянные сферы, кубы, конусы и призмы — они были абсолютно неспособны распознать на глаз, пока не потрогали их. Они принимали воробьев за чайные чашки, и иногда только спустя недели они внезапно обнаруживали, что картины — это нечто большее, чем смесь неправильных пятен цвета на плоской поверхности.

Младенцы должны учиться интерпретировать то, что они видят, почти таким же образом, и тратят на это больше времени. Ребенок, который плачет, прося луну, вероятно, не так неразумен, как думают люди. Он фокусирует глаза на маленьком, ярком, четко очерченном диске, и он кажется ему, если не на расстоянии вытянутой руки, то, во всяком случае, достаточно близким, чтобы его можно было поймать сачком для бабочек. Только после того, как он видит, как она опускается за большое дерево на далеком горизонте, он получает смутное представление о ее реальном размере и удаленности.

Термин «физическая культура» в обычном применении подразумевает только развитие мышц и внутренних органов; на самом деле он только начинается с этого. После того как органы питания приведены в здоровое состояние, развиваются двигательные органы. Наконец, должна быть тренирована нервная система. Одни лишь мышцы не сделают даже хорошего бегуна. Он должен тщательно практиковаться, пока не сможет делать свой полный шаг, и делать это, не растрачивая энергию на лишние движения. Затем он должен сделать действие, которое его мозг признал наиболее эффективным для его телосложения, достоянием своего спинного мозга, чтобы в гонке он мог использовать свою силу экономно, со свободными мыслями для решения тактики противников и особенностей трассы, иначе он не совершит свое решающее усилие в самый выгодный момент. Это лишь один пример. Многие люди с нормальным телом развивают органы восприятия, а не движения: музыкант и дегустатор вин, так же как жонглер и атлет, являются продуктами физической культуры. Даже философ должен поддерживать физическую основу интеллекта.

Образование нервной системы продолжается всю жизнь; и точно так же, как часто повторяющиеся действия становятся автоматическими, формируются привычки мышления, которые почти так же регулярны; на самом деле, мы могли бы почти назвать их церебральными рефлексами. Без постоянных упражнений люди теряют гибкость ума, так же как и тела.

Но мы уже вышли за границы нашего предмета, и нам пора остановиться, чтобы не вторгаться дальше в другую науку; ибо изучение ума — это область не физиолога, а психолога.

II.

Несмотря на странные силы протоплазмы и несмотря на то, что они накапливаются и усиливаются в организме, как мы видели в прошлой главе, существуют непреодолимые ограничения жизненной активности.

Это факт, знакомый всем. Мы можем проследить угасание жизненных сил через ряд стадий, от легкой усталости вплоть до самой смерти. Сон, пожалуй, одна из самых интересных, хотя и малоизученных вещей. Во время сна и гипнотического транса мы знаем, что клетки полушарий приостанавливают свою работу и химически восстанавливаются; что происходит прерывание сознания; и что происходят изменения в дыхательной и кровеносной, и, по сути, в большинстве функций. Но как именно вызываются эти состояния, мы не знаем. Было высказано предположение, что во время сна через мозг проходит меньше крови; но это маловероятно, и еще менее вероятно, что нервные клетки втягивают свои отростки и закрываются, как морские анемоны, как предполагал другой смелый теоретик. Мы можем только проводить параллели между клетками центральной нервной системы и любыми другими; все нуждаются в отдыхе.

Простейшие одноклеточные животные, о которых мы уже так часто упоминали, проводят свою жизнь в чередующихся периодах активности и отдыха. В третьем эссе мы кратко упоминали об ослаблении каждого последующего ответа при стимуляции мышцы, на которой главным образом изучалась усталость тканей. До того как мышца сократилась, она содержала форму сахара; когда она устала, сахар исчез и был заменен продуктами химического действия, посредством которого была выработана энергия. Затем должен последовать период отдыха, чтобы мышца очистилась и пополнилась. Случай с железами, описанный в Эссе II, несколько похож. После того как железистая клетка выделила свой фермент, она должна потратить некоторое время на секрецию нового запаса, прежде чем будет готова к новому выделению. По сути, клетка, кажется, загружает себя припасами, как локомотив углем, и, поработав до тех пор, пока топливо почти не исчерпано, она должна остановиться, чтобы принять еще.

Все клетки в организме отдыхают время от времени; даже клетки сердца, как бы тщательно они ни питались и как бы непрерывной ни казалась их работа, отдыхают между каждым ударом, и клетки нервной системы не являются исключением. Мозг не меньше, чем тело, требует периодического отдыха для обновления своих химических запасов, и этот отдых должен быть тем дольше, чем усерднее и менее прерывисто работает мозг в часы бодрствования, чем любой другой орган. Только потому, что мозг является вместилищем сознания и источником произвольных движений, эти явления приостанавливаются во время сна.

Смерть может показаться на первый взгляд очень простым делом, распадом протоплазмы на более простые неживые соединения; но смерть тела — это что угодно, только не простое дело — на самом деле, не всегда легко сказать, когда тело мертво. Обычно, однако, оно считается мертвым, когда центральная нервная система сдалась, хотя мышцы могут продолжать жить еще несколько часов.

Смерть может начаться по-разному. Потеря некоторых органов принесет смерть только через значительное время, в то время как отказ других фатально нарушает его экономику и вызывает почти немедленное прекращение жизненных функций. Любое вмешательство в нормальные условия работы мозга, сердца или легких очень опасно, и именно травма или болезнь одного из этих трех кладет конец большинству людских проблем. Если мозг ослабевает настолько, что больше не поддерживает биение сердца или работу мышц, которые наполняют и опорожняют легкие, организм, по очевидным причинам, больше не может поддерживать цикл изменений, который мы называем жизнью. С другой стороны, если легкие не могут окислять кровь или сердце не может гнать свежее питание к мозгу, этот орган немедленно коллапсирует и, если поток чистой крови не будет быстро восстановлен, умирает. Никакое восстановление кровообращения не сможет тогда оживить его; смерть остальной части животного должна последовать.

Будучи самыми деликатными, клетки центральной нервной системы обычно умирают первыми, и тогда мы говорим, что человек мертв. Так может быть с телом, но большая часть протоплазмы, из которой оно состоит — целые органы, по сути — остается живой; мышцы будут реагировать на электрическую стимуляцию, и, на случай если кто-то может поспорить, что это признак жизни, если кусочки его кожи удалить и пересадить другому человеку, они приживутся там, будут производить волосы и станут, по сути, частью нового тела. Этого они никак не могли бы сделать, если бы были мертвы; мы не можем наделить неживую материю жизнью.

По мере того как смерть распространяется по тканям, лейкоциты умирают и при этом образуют фермент, который затвердевает один из протеидов, растворенных в крови, так что происходит привычное свертывание. Посредством аналогичного процесса некоторые компоненты мышц также свертываются, мышцы твердеют и переходят в то, что технически, но также довольно общеизвестно, называется трупным окоченением. Говорят, что окоченение наступает вскоре после смерти, если тело содержится в теплом месте или если смерти предшествовали насильственные упражнения; но смерть в данном случае означает только смерть тела. Именно в тот точный момент, когда умирает мышечное волокно, оно переходит в состояние окоченения. Содержа его в прохладе, чтобы процессы жизни могли идти медленно, особенно если оно находится в здоровом состоянии, его смерть может быть отсрочена на часы; в то время как, с другой стороны, в конце тяжелого и затяжного сражения истощенные солдаты иногда умирают мгновенно, будучи застреленными, и их находят застывшими в том положении, в котором их настигла роковая пуля — на коленях, с ружьем у плеча, в момент выстрела.

Но если с образом смерти нельзя обращаться легкомысленно, то ее причины еще более неясны. Кажется вполне естественным, что люди должны погибать от насилия или от болезней с внешним или септическим происхождением, или даже от того, что один конкретный орган изнашивается и вовлекает все тело в судьбу своей части. Но почему люди должны умирать от старости? Почему их жизненная сила должна убывать, пока они тихо не угаснут? Жизнь — это механический цикл изменений. В течение некоторого времени, даже после того, как он перестал расти, организм заменяет то, что тратит, и поддерживает себя в состоянии равновесия. Почему же тогда, без какой-либо видимой внешней причины, он, по прошествии более или менее ограниченного периода, вступает в упадок? И, наконец, могли бы мы, приняв надлежащие меры предосторожности, отсрочить или предотвратить старость и смерть?

Во-первых, рассматривая протоплазму как химическую структуру, почему, если ее содержать в благоприятных условиях, она должна когда-либо разрушаться? У нас нет оснований полагать, что она должна. Трудно понять, как крошечные животные, состоящие только из одной клетки, могут умереть от старости, при условии, что на них не оказывается вредного влияния. Когда особь вырастает до определенного размера, она делится надвое, и каждая начинает жизнь заново. Почему, следовательно, все клетки тела не должны продолжать обновлять свою молодость?

Причина, по которой тело может прожить только определенное время, несмотря на множество шарлатанов с рецептами бессмертия — рецептами, включающими такие пункты, как избегание всех неприятностей, беспокойства или работы — должна оставаться секретом, пока мы не узнаем химическую основу жизни. Она, кажется, кроется в клетке. Если одноклеточный организм, как описано выше, поместить в сосуд со стерилизованной водой и оставить жить в одиночестве в иных идеальных условиях, он начнет делиться и размножаться, как будто собирается воспроизводить себя бесконечно. Однако через некоторое время косяк начинает вырождаться; каждое последующее поколение слабее предыдущего, и в конечном итоге все умирают. Если, однако, до того, как это произойдет, одна из истощенных клеток будет помещена в другой сосуд с подобной особью, происходящей от другого предка, они сольются и образуют единое свежее животное с полностью восстановленной энергией, готовое размножаться в той же степени, что и любой из его первоначальных предков. Несколько особей другого рода таким образом оживят весь выводок.

Следовательно, в клетке очевидно есть что-то, что изнашивается после того, как она разделилась определенное количество раз — что-то, что должно быть восстановлено путем смешивания с клетками другого штамма. Что это такое, мы не знаем и, возможно, никогда не узнаем. Больше всего мы знаем то, что это, по-видимому, нечто присущее ядру, а не основному телу протоплазмы клетки, ибо некоторые одноклеточные животные не сливаются при обстоятельствах, описанных выше, а обмениваются только частями своих ядер, и все же получают преимущества взаимно увеличенной жизненной силы. Но если мы применим этот факт к нашей концепции тела как огромной колонии клеток с общим происхождением, мы обнаружим, что он имеет важное значение для продолжительности его жизни.

Единственная яйцеклетка, которая дала начало нашему схематическому эмбриону на Диаграмме 3, Рис. 1, была сформирована путем слияния двух клеток, сброшенных двумя отдельными животными. Как эта одна клетка растет и размножается делением, грубо показано на диаграмме и тех, что следуют непосредственно за ней; но хотя клетки не разделяются, а держатся вместе и образуют тело, очевидно, что колония представляет собой лишь косяк одноклеточных организмов, подобных тому, что описан выше как слабеющий с каждым последующим делением, если не смешивается с особями другого рода. Этого нельзя сделать в теле; что стало бы с нашей индивидуальностью, даже если бы такая вещь была возможна? Тело может помочь дать начало новым телам, но его собственные ткани должны изнашиваться, и когда колония клеток истощена, она должна умереть. Тщательная диета и регулярные привычки, минимум износа могут позволить телу прожить свой полный срок; но они не могут продлить срок жизни.

Только до этого предела может довести нас физиолог. Физиология может научить нас, как развивать наши способности и экономить наши силы; она уже начинает превращать медицину из искусства в науку; она, будем надеяться, вскоре совершит революцию в наших нынешних варварских представлениях о том, как растить и воспитывать детей; она может, короче говоря, научить нас, как извлечь максимум из жизни и умереть легко; но не раньше, чем, если это вообще возможно, она поймет физическую основу жизни, и, возможно, даже тогда, она вряд ли преуспеет в продлении дней человека намного дольше традиционных восьмидесяти лет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Пока физиолог спокойно работает, делая медленный, но верный прогресс, его критики, дружелюбные и не очень, жужжат вокруг него, как пчелы. Есть те, кто находится в состоянии хронического возбуждения, ожидая революционного открытия час за часом; есть другие, кто уверяет его, что он достиг предела человеческих способностей к пониманию и никогда не сможет узнать намного больше, чем знает сегодня; и, наконец, есть те, кто заявляет, что он не сделал почти ничего, и что его величайшие усилия не привели к какому-либо реальному результату и оставили все важные тайны жизни нетронутыми.

Никто не знает лучше физиолога, насколько ошибочен чрезмерно оптимистичный класс, упомянутый первым. Ни в одной области науки, конечно, не в физиологии, невозможно достичь вершины лестницы прыжком; каждая ступенька должна быть освоена по порядку. Вторгаясь в неизвестную землю, ученый должен тщательно исследовать и эффективно занимать ее по мере продвижения. Он должен аннексировать по ходу дела; о летучих отрядах, которые пытаются достичь столицы врага рывком, больше никогда не слышат. В физиологии публикация различных шагов иногда задерживается до тех пор, пока цель не будет достигнута, но наше знание жизни подобно храму Соломона: Давид собирает материал, а его преемник возводит здание. Мир наблюдает, как оно растет. Это не похоже на те ошеломляющие и нестабильные дворцы из «Тысячи и одной ночи», построенные джиннами за одну ночь и часто исчезающие так же загадочно.

В каждую эпоху существовали люди, которые заявляли, что люди никогда не смогут знать больше, чем они знают в данный момент. Их было полно, когда наука физиология еще не родилась, и их будет полно через сто лет; только тогда они будут с терпимым весельем ссылаться на грубые и элементарные идеи своих предшественников в начале двадцатого века.

Третий класс, который находит такое удовольствие в преуменьшении достижений физиолога, обычно, если кто-то воспринимает их всерьез, оказывается, знает очень мало либо о самой науке физиологии, либо об истории ее роста. Я оставляю читателю самому сформировать свой вердикт о ценности результатов, полученных из их чрезвычайно краткого и схематичного описания в этом маленьком томе, с замечанием, что науке едва ли больше трех четвертей века, и самые важные дополнения к нашим знаниям были сделаны за последние двадцать лет.

Были, как ни парадоксально это звучит, великие физиологи и до того; работа Гарвея, который три столетия назад открыл кровообращение, выше всяких похвал; но насколько туманными должны были быть их идеи, можно увидеть из следующих фактов: только в начале девятнадцатого века была сформулирована атомная теория материи; только двадцать лет спустя мир был поражен смелым химиком, который показал, что органические соединения подчиняются тем же естественным законам, что и неорганические; и только десять лет спустя была признана клеточная структура животных, основа в любом изучении жизни.

Даже когда наука была поставлена на прочный фундамент, прогресс поначалу был неизбежно медленным: органическому химику потребовалось некоторое время на изучение и классификацию соединений, встречающихся в организме — он еще не закончил; и даже когда клеточная теория была понята, потребовалось много изобретательности и долгого терпения, чтобы разработать способы исследования органов под микроскопом, чтобы можно было разобрать их структуру. Сам микроскоп был плохой игрушкой пятьдесят лет назад, увеличивая диаметр в десять раз там, где сейчас он увеличивает в сто, и давая лишь тусклое и искаженное изображение. Совершенствование микроскопа и введение анестетиков и антисептиков привели к огромным шагам, сделанным за последние два десятилетия.

Результат прогресса в химических знаниях и введения новых вспомогательных средств для исследования привел к отбрасыванию жизненной силы как рабочей гипотезы. Жизненная сила была проклятием ранних биологов. Они делали ее ответственной за все, чего не могли понять, и с этой переформулировкой своих трудностей — переформулировкой, которую они называли объяснением — воздерживались от дальнейших исследований. Но когда было обнаружено, что многие из этих необъяснимых явлений, хотя и трудно поддающиеся, уступают тщательному изучению и могут быть объяснены химическими и физическими законами, физиолог перестал говорить о них: «Это проблемы, связанные с Жизнью, и поэтому объясняются Жизненной Силой, которая выше человеческого понимания», и откровенно признал, что есть много вещей, которые он еще не постиг. Недавно виталистическая школа снова появилась, заявляя, что все, что она не может понять, должно неизбежно быть связано с каким-то оккультным агентством. Она демонстрирует замечательную живучесть, переживая потрясения от последовательных открытий.

Возвращаясь еще раз к сегодняшнему дню, мы закончим кратким взглядом на физиологическую лабораторию и увидим, какими методами физиолог готовит будущие сюрпризы. Химический отдел первым требует нашего внимания. Импорт и экспорт животных тщательно сбалансированы, а изменения, произведенные в пище, изучены. Животное помещается в герметичную камеру, в которую закачивается воздух известного состава, а выходящий воздух анализируется. Животное, наиболее часто используемое для этого эксперимента, — сам человек, поскольку он будет отдыхать и упражняться по команде, последнее обычно на беговой дорожке, с помощью которой это также можно измерить, и на него можно положиться, что он не будет коротать скуку своего заключения, прогрызая дыры в стенах или опрокидывая свою еду.

Все вещества, используемые в качестве пищи, найденные в организме или выделяемые им, тщательно изучаются; но следует помнить, что это химия, а не физиология. Физиология касается только протоплазмы, и физиолог, который глубоко погружается в химию неживой материи, должен дисциплинировать свой ум, чтобы не забывать о ее непрерывном изменении и не пытаться рассматривать ее так, как будто она постоянна. Фактическая химия протоплазмы будет очень твердым орешком, и может бросить нам вызов, пока мы не сможем изображать молекулы так же хорошо фактически, как мы сейчас можем символически. Некоторое представление о трудности можно составить, если учесть, что невозможно представить чистый образец. Из-за беспокойной активности, которая является условием ее существования, она всегда производит изменения в своем окружении, всегда смешана с сырьем и всегда замаскирована продуктами собственного метаболизма. Даже если мы удержим первое, она потребляет собственное вещество до момента смерти. Она даже не выглядит однородной под микроскопом.

Прежде, однако, чем мы сможем продолжить химические методы, необходимо будет описать гистологические. Читатель, возможно, уже задавался вопросом, как нам удалось узнать так много о клеточной структуре тела. Это нелегкое дело — разрезать мягкую ткань, консистенции невареного яйца, на тонкие ломтики, которые можно исследовать под микроскопом. Это делается следующим образом: кровеносные сосуды свежеубитого тела инъецируются жидкостью, которая мгновенно убивает и фиксирует клетки почти так же, как яйцо фиксируется при варке вкрутую. Естественная форма клеток таким образом сохраняется, а потеря любого из их химических компонентов из-за гниения предотвращается. Кусочек органа затем пропитывается и заливается в середину твердого блока парафинового воска, который помещается в машину и нарезается на тонкие ломтики, иногда около 40 000 на дюйм. Одна из этих стружек затем приклеивается на стеклянное предметное стекло, и после того, как воск растворяется каким-либо веществом, таким как бензин, срез ткани, толщиной около одной клетки, остается на стекле, готовый для микроскопического обзора.

Чтобы воздать должное гистологическим методам, потребовался бы отдельный том. Когда срезы закреплены на предметных стеклах, их обрабатывают рядом реагентов, чтобы показать их химические и структурные особенности. Один срез окрашивается специально, чтобы показать ядро; другой — чтобы показать центросому; другой — зимогенные гранулы и т. д. И, поскольку все это нельзя показать в лучшем виде в одной клетке, по-разному обработанные срезы должны быть отдельно нарисованы или сфотографированы, а типичная структура скомпилирована из нескольких. С помощью тщательного окрашивания химический состав различных частей клетки прорабатывается, а эффекты отдыха, активности, питания и других влияний изучаются.

Возьмем в качестве примера последствия приема пищи. Несколько животных из одного помета кормят вместе из одной кормушки. Одно было убито до еды, а остальные убиваются с интервалами, делящими время, которое должно пройти до следующего кормления. Подготавливаются серии срезов из их органов, по одному от каждого животного, смонтированные по порядку на одном и том же куске стекла, погруженные в одни и те же реагенты и исследованные под одним и тем же микроскопом. Из ряда этих срезов прослеживаются прогрессивные эффекты приема пищи на каждый из нескольких компонентов клетки и выводятся некоторые химические процессы.

Переходя к физической стороне физиологии, здесь нет необходимости говорить больше о средствах, используемых для изучения свойств мышц и нервов, чем то, что многие явления происходят с такой экстремальной скоростью, что их можно заметить только с помощью фотопластинки. В изучении крупных органов физиолог находит увлекательное занятие в разработке моделей, в которых, насколько это возможно, воспроизводятся все физические условия, и это не только для пользы его учеников, но и чтобы помочь самому себе в понимании их значения. Слишком большое доверие не должно оказываться этим моделям, конечно, но они значительно добавили к нашим знаниям о глазе и горле.

Не требуется большого воображения, чтобы понять трудности, которые лежат на пути изучения нервной системы. Отслеживание нервных волокон под микроскопом через бесконечные серии срезов — это труд, который нельзя ни ускорить, ни схалтурить. Ему значительно помогают патологические образцы. Животное, которое прожило жизнь только с одним глазом, очевидно, будет иметь центральные органы зрения, показывающие широкие контрасты. Те, что связаны со слепым глазом, будут недоразвиты, потому что никогда не использовались, в то время как соответствующие доли мозга, связанные с другим глазом, покажут эффекты выполнения дополнительной работы.

Многие проблемы, с которыми сталкивается физиолог, могут быть решены только путем экспериментов над живым животным, и эти эксперименты отнюдь не являются самой легкой частью его работы. Животное должно содержаться, насколько это возможно, в физиологических условиях — то есть свободным от боли и испуга и не отравленным лекарствами. Однако благодаря обширным знаниям и умелому использованию анестетиков препятствия для этого метода исследования были преодолены, и его результаты оказались очень прибыльными. Отсутствие боли является очень важным фактором в эксперименте, и даже если бы физиолог испытывал то беспричинное удовольствие от причинения страданий, которое приписывает ему воображение его врагов, он должен был бы сдерживать его проявление в своей лаборатории или отказаться от надежды даже на умеренный успех. В этой стране, более того, правительство не разрешает такие эксперименты без своего прямого разрешения, и лицензия очень справедливо выдается только людям, чьи исследования обещают адекватную отдачу и которые, вероятно, будут проводить их гуманно и успешно.

Физиологическое исследование — это не хобби, которое можно легко взять на себя. Это не один веселый раунд захватывающих схваток с замученными и разъяренными кошками и собаками; напротив, оно влечет за собой тяжелый труд и требует бесконечного терпения. Эксперименты, часто утомительные сами по себе, должны повторяться снова и снова столькими разными способами, сколько возможно, пока каждое небольшое различие в результате не может быть объяснено; и уверенность в том, что как используемые методы, так и данная интерпретация будут, при публикации, подвергнуты самому пристальному, и не во всех случаях самому дружелюбному, изучению другими членами профессии, служит замечательным корректирующим средством против поспешных выводов. Это, однако, занятие поглощающего интереса, и физиолог чувствует себя полностью вознагражденным, если может думать, что его труды добавили, пусть даже совсем немного, к тому контролю над Природой, который суровые условия современной жизни делают с каждым днем все более насущно необходимым.

УКАЗАТЕЛЬ

A.

Abdominal circulation, 54

Absorption, 25

Acid, hydrochloric, 23

Afferent system of nerves, 92

Alcohol, 95

Alimentary canal, length of, 19

movements of, 46

origin of, 17

structure of, 46

Amœba, 16

Amœboid movement, 31

Amount of food, 15, 96

Animalcula (unicellular micro-organisms), 5, 8, 16, 31, 102, 105

Aorta, 51

Arm, 57

Artery, 48

Association centres, 91

Athletes, 98

Atom, 2

Auditory mechanism, 74

Auricles, 49

B.

Bacteria, 23, 44

Beaumont, 25

Bile, 24, 62

Blind, experiments with the, 100

Blood, 26

circulation of the, 48

clotting after death, 104

corpuscles, 29, 45

course of the, 27, 55

pressure, 51, 66

Body, the, 9, 94

Boils, 45

Bone, 36, 56, 98

Brain, 63, 79, 102

Breathing, 25, 52, 82, 97

C.

Canals, semicircular, 77

Capillaries, 48

Carbohydrate, 14, 96

digestion of, 22

Carbon, 11, 13

Carbonic acid gas, 13, 25

Cartilage, 36

Cavity of the body, 43

Cell, 4

a chemical laboratory, 6

division of, 32, 105

exhaustion of, 102

movements of, 5, 31

nerve, 60, 87

spinal ganglion, 63

Centres, nervous, 63, 78, 88, 91

Centrosome, 31

Cerebellum, 84

Cerebral cortex, 86

hemispheres, 85

Chemical compounds, 2

needs of body, 11

Chemistry of the body, 8

Chords, vocal, 93

Cilia, 33

Circulation, 27, 97

course of, 28, 55

mechanism of, 48

Circulating fluids, 26

Clotting of blood, 104

Cochlea, 76

Cold, 83

Collagen, 24, 35, 96

Compounds, chemical, 2

Conductivity of protoplasm, 59

Connective tissue, 24, 35, 96

Conservation of energy, 92

Contraction of heart, 49

of muscle, 34

Cooking, 96

Cord, spinal, 63, 78

Corpuscles, red blood, 29

white blood (leucocytes), 45

Cortex, 86

Cough, 65, 67

D.

Death, 103

Diaphragm, 52, 97

Diet, 11, 95

Digestion, 11

by body, 22

by cell, 16

Врач, ix

Drum of ear, 75

E.

Ear, 74

Education, 99

Efferent system of nerves, 92

Egg, white of, 13

Electric manifestations in tissues, 40

organs of fish, 42

stimulation of tissues, 37, 88

Embryo, development of, 17

Endolymph, 74

Enzyme, 15

Epilepsy, 89

Equilibrium, 66, 84

Exercise, 97

Eye, 73

education of, 100

protection of, 65

F.

Fainting, 66

Fat, 14, 24, 27

Fatigue, 40, 102

Ferments, 15

Fibres, connective tissue, 35

muscle, 34

nerve, 42, 60

Fibrils, muscle, 35

Fish, electric, 42

Food, 10, 95

amount of, 15, 96

vacuole, 16

Forehead, 91

Frog experiments on muscle, 37

reflexes, 68

G.

Ganglion, spinal, 62

Gastric juice, 23

Gelatin, 24, 35, 96

Gland cells, 21

Glands, origin of, 20

salivary, 22

sweat, 71

tear, 65

H.

Hæmoglobin, 29

Hair, 70

Harvey, 108

Head, 79

Hearing, 74

Heart, 48, 66

Heat, production of, 13

regulation of, 83

Histological methods, 110

Huxley, 7

Hydrochloric acid, 23

I.

Internal secretion, 29

Intestine, movements of, 47

Involuntary movements, 65

muscle, 34

Iron, 95

K.

Kidneys, 29, 95

L.

Labyrinths of ear, 74

Leucocytes, 42

Limbs, 56

Liver, 24

circulation through, 27, 54

Living matter, 1

Localization of function in the brain, 86, 88

Lungs, 52, 93

absorption by, 25

Lymph, 26

circulation of, 27, 48

M.

Marshall’s fibrils, 35

Meat in diet, 15, 95

Медицина, ix

Medulla (hind-brain), 82

Memory, 91

Micro-organisms, 5, 8, 16, 31, 102, 105

Microscope (histological methods), 110

Milk, 95

Mixture, 3

Molecule, 2

Mouth, 79

Muscle, 34

how studied, 37

of alimentary canal, 46, 95

Muscles, 97

of limbs, 56

stiffening at death of, 104

N.

Nerve cells, 60

centres, 63, 78

fibres, 42, 60

Nervous system, 58

Nitrogen, 12

Nucleus, 4, 21, 32, 106

O.

Olfactory lobe of brain, 85

sense organs, 72

Oxygen, 11, 13, 25, 82, 95

P.

Pain, 91

Pancreas, 24

Paramœcium, 16

Peptone, 24

Perilymph, 74

Peristaltic movements, 24, 63, 95

Physical culture, 98, 101

Physiological methods, 37, 88, 109

Physiology, ix, 107

Pleasure, 91

Pressure, blood, 50, 66

Proteids, 12, 23, 96

Protoplasm (living matter), 1

Pulmonary circulation, 53

R.

Reflex action, 62, 65

centres, 82

Removal of refuse, 27

Rennet, 21, 24

Respiration, 25, 52, 82

Ribs, 52

Rigor mortis, 104

Rutherford’s fibrils, 35

S.

St. Martin, 25

Saliva, 22

Salt, 11, 14, 29

Scavengers of body, 43

Sea-sickness, 78

Secretion, 21

internal, 29

reflex control of, 66

Semicircular canals, 77

Shivering, 83

Sight, 73, 100

Skin, 69

Sleep, 102

Smell, 72, 84

Sneeze, 65

Sound, 76

Speech, 93

Spinal cord, 63, 78

Spirits, 95

Spleen, 27, 54

Standing, 66, 84

Starch, 14, 96

Stomach, 23, 47

Sugar, 14, 96, 102

Sympathetic nervous system, 62

T.

Taste, 72, 84

Tear glands, 65

Temperature, 83

Tendon, 37

Tetanus, 39

Thorax, 52

Thought, 91

Thyroid gland, 29

Trachea, 52

Training, 98

U.

Unicellular animals, 5, 8, 16, 31, 102, 105

V.

Valves of heart, 48, 50

Varieties of protoplasm, 6

Vegetable food, 96

Veins, 48

Ventricles, 49

Veratria, 40

Vision, 73

Voluntary movement, 56

muscle, 34, 56

W.

Walking, 66, 84

Warmth, 83

Water, 95

Балльер, Тиндолл и Кокс, 8, Генриетта-стрит, Стрэнд