ИСТОРИЯ ЖИВОЙ МАШИНЫ

ОБЗОР ВЫВОДОВ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ ОТНОСИТЕЛЬНО МЕХАНИЗМА, УПРАВЛЯЮЩЕГО ЯВЛЕНИЯМИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

АВТОР:

Г. У. КОНН

ПРОФЕССОР БИОЛОГИИ В УЭСЛИАНСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

АВТОР КНИГ «ИСТОРИЯ ЗАРОДЫШЕВОЙ ЖИЗНИ», «ЭВОЛЮЦИЯ СЕГОДНЯ», «ЖИВОЙ МИР» И ДР.

С ПЯТЬЮДЕСЯТЬЮ ИЛЛЮСТРАЦИЯМИ

НЬЮ-ЙОРК, ИЗДАТЕЛЬСТВО Д. ЭППЛТОНА И КОМПАНИИ, 1903

Авторское право, 1899 г., Д. ЭППЛТОН И КОМПАНИЯ.

ПРЕДИСЛОВИЕ.

Утверждение о том, что живой организм является машиной, часто высказывается без сколько-нибудь точного понимания того, что это означает. С одной стороны, оно делается с убеждением, что можно провести строгое сравнение между телом и обычной искусственной машиной и что живые существа таким образом сводятся к простым механизмам; с другой стороны, оно высказывается небрежно, без особых раздумий о его значении и, безусловно, без мысли о том, что оно сводит жизнь к механизму. Вывод о том, что живое тело есть машина, подразумевающий механистическую концепцию жизни, имеет чрезвычайную философскую важность, и никто, интересующийся философским пониманием природы, не может не интересоваться проблемой строгой точности утверждения, что тело — это машина. Несомненно, полную историю живой машины рассказать пока невозможно; но исследования последних пятидесяти лет продвинули нас настолько далеко по пути к ее завершению, что обзор достигнутого прогресса и взгляд на еще не исследованные области и нерешенные вопросы будут полезны. Для этой цели и предназначена данная работа, с надеждой, что она даст ясное представление о тенденциях современной биологической науки и о достижениях на пути к решению проблемы жизни.

Middletown, Conn., U.S.A.

October 1, 1898.

СОДЕРЖАНИЕ.

PREFACE.

LIST OF ILLUSTRATIONS.

THE STORY OF THE LIVING MACHINE.

PART I.

CHAPTER I.

CHAPTER II.

PART II.

CHAPTER III.

THE LIBRARY OF USEFUL STORIES.

NEW EDITION OF HUXLEY'S ESSAYS.

BOOKS FOR NATURE LOVERS.

Введение — Биология как новая наука — Историческая биология — Закон сохранения энергии — Эволюция — Цитология — Новые аспекты биологии — Механическая природа живых организмов — Значение новых биологических проблем — План предмета 1 ЧАСТЬ I. РАБОТА ЖИВОЙ МАШИНЫ. ГЛАВА I. ЯВЛЯЕТСЯ ЛИ ТЕЛО МАШИНОЙ? Что такое машина? — Общее сравнение тела и машины — Детали работы машины — Физическое объяснение основных жизненных функций — Живое тело есть машина — Живая машина как созидательная, так и разрушительная — Жизненный фактор 19 ГЛАВА II. КЛЕТКА И ПРОТОПЛАЗМА. Жизненные свойства — Открытие клеток — Клеточная теория — Клетка — Клеточное строение организмов — Клеточная стенка — Протоплазма — Господство протоплазмы — Упадок господства протоплазмы — Структура протоплазмы — Ядро — Центросома — Функция ядра — Деление клетки или кариокинез — Оплодотворение яйцеклетки — Значение оплодотворения — Что такое протоплазма? — Реакция против клеточной теории — Фундаментальные жизненные процессы как локализованные в клетках — Резюме 54 ЧАСТЬ II. ПОСТРОЕНИЕ ЖИВОЙ МАШИНЫ. ГЛАВА III. ФАКТОРЫ, УЧАСТВУЮЩИЕ В ПОСТРОЕНИИ ЖИВОЙ МАШИНЫ. История живой машины — Доказательства этой истории — Исторические — Эмбриологические — Анатомические — Значение этих источников истории — Силы, действующие при построении живой машины — Размножение — Наследственность — Изменчивость — Наследование вариаций — Метод построения машины — Миграция и изоляция — Прямое влияние среды — Сознание — Резюме способности природы строить машины — Происхождение клеточной машины — Общее резюме 131

СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ.

Figure_illustrating_osmosis

Figure_illustrating_osmosis

Diagram_of_the_intestinal_walls

Diagram_of_a_single_villus

Enlarged_figure_of_four_cells_in_the_villus_membrane

A_bit_of_muscle_showing blood-vessels

A_bit_of_bark_showing_cellular_structure

Successive_stages_in_the_division_of_the_developing_egg

A_typical_cell

Cells_at_a_root_tip

Section_of_a_leaf_showing_cells_of_different_shapes

Plant_cells_with_thick_walls_from_a_fern

Section_of_potato

Various_shaped_wood_cells_from_plant_tissue

A_bit_of_cartilage

Frogs_blood

A_bit_of_bone

Connective_tissue

A_piece_of_nerve_fibre

A_muscle_fibre

A_complex_cell_vorticella

An_amœba

A_cell_as_it_appears_to_the_modern_microscope

A_cell_cut_into_pieces_each_containing_a_bit_of_nucleus

A_cell_cut_in_pieces_only_one_of_which_contains_any_nucleus

Different_forms_of_nucleii

Two_stages_in_cell_division

Stages_in_cell_division

Latest_stages_in_cell_division

An_egg

Stages_in_the_process_of_fertilization_of_the_egg_1

Stages_in_the_process_of_fertilization_of_the_egg_2

Stages_in_fertilization_of_the_egg

Latest_stages_in_the_fertilization_of_the_egg

Two_stages_in_the_division_of_the_egg

A_group_of_cells_resulting_from_division_the_first_step_in_machine_building

A_later_step_in_machine_building_the_gastrula

The_arm_of_a_monkey

The_arm_of_a_bird

The_arm_of_an_ancient_half-bird_half-reptile_animal

Diagram_to_illustrate_the_principle_of_heredity

ИСТОРИЯ ЖИВОЙ МАШИНЫ.

ВВЕДЕНИЕ.

Биология как новая наука. — В последние годы биологию называют новой наукой. Тридцать лет назад кафедры биологии были практически неизвестны в образовательных учреждениях. Сегодня ни одно из наших высших учебных заведений не считает себя укомплектованным без такой кафедры. Это кажется несколько странным. Биология — это просто изучение живых существ; а живая природа изучалась столько же, сколько человечество изучало что-либо вообще. Даже Аристотель за четыреста лет до Христа классифицировал живые существа. С этого фундамента на протяжении веков явления жизни постоянно привлекали внимание. Последние столетия уделяли живым существам больше внимания, чем любым другим объектам природы. Линней создал свои системы классификации еще до появления современной химии; систематическое изучение зоологии предшествовало физике; и задолго до того, как геология была задумана в своей современной форме, животное и растительное царства были охвачены научной системой. Как же тогда биологию можно назвать новой наукой, если она старше всех остальных?

Должна быть какая-то причина, по которой эта, самая старая из всех, наука была недавно названа «новой», и какое-то объяснение того факта, что она лишь недавно выделилась в отдельную кафедру в нашей системе образования. Причину найти несложно. Биология — это новая наука не потому, что объекты, которые она изучает, новы, а потому, что она приняла новое отношение к этим объектам и изучает их с новой точки зрения. Животные и растения изучались достаточно долго, но не так, как мы изучаем их сейчас. Возможно, новое отношение к живой природе можно кратко выразить, сказав, что в прошлом ее изучали как «покоящуюся», тогда как сегодня ее изучают как «находящуюся в движении». Старые зоологи и ботаники ограничивались главным образом изучением животных и растений просто как музейных экспонатов, которые нужно расставить на полках с соответствующими названиями. Современный биолог изучает эти же объекты как интенсивно активные существа и как части постоянно меняющейся истории. Для исследователя естественной истории пятьдесят лет назад животные и растения были объектами, подлежащими «классификации»; для биолога сегодняшнего дня они — объекты, подлежащие «объяснению».

Чтобы понять это новое отношение, необходим краткий обзор истории фундаментальных черт философской мысли. Когда давным-давно человек начал размышлять о явлениях природы, он не мог понять почти ничего. В своей неспособности постичь процессы, происходящие вокруг него, он стал рассматривать силы природы как проявления неких сверхъестественных существ. Это было в высшей степени естественно. Он обладал прямым сознанием собственной способности действовать, и для него было естественно предположить, что деятельность, происходящая вокруг него, вызвана подобными же силами со стороны некоего существа, подобного ему самому, только превосходящего его. Так он стал наполнять невидимую вселенную богами, управляющими силами природы. Ветер был дыханием одного бога, а молния — стрелой, брошенной из рук другого.

С развитием мысли идеи политеизма позже уступили место более благородной концепции монотеизма. Но еще долгое время те же идеи сверхъестественного, в их отношении к естественному, сохраняли свое место в философии человека. Те явления, которые он считал способным понять, рассматривались как естественные, тогда как те, которые он не мог понять, рассматривались как сверхъестественные и как порожденные прямой личной деятельностью некоего божественного начала. По мере того как проходили века, а способность человека к наблюдению становилась острее, а мышление — логичнее, многие из доселе таинственных явлений становились понятными и поддавались простым объяснениям. По мере того как это происходило, эти явления бессознательно изымались из сферы сверхъестественного и помещались среди естественных явлений, которые можно объяснить естественными законами. Среди первых тайн, постигнутых таким образом естественным законом, были тайны астрономии. Сложные, но гармоничные движения небесных тел до тех пор были необъяснимы. Чтобы объяснить их, возникало немало возвышенных концепций всемогущей силы, и изучение небесных тел всегда порождало высочайшие мысли о Божестве. Но закон всемирного тяготения Ньютона свел все к величайшей простоте. Благодаря закону и силе тяготения эти тайны были приведены в пределы человеческого понимания. Они перестали рассматриваться как сверхъестественные и стали естественными явлениями, как только сила тяготения была принята как часть природы.

В других областях природных явлений последовала та же история. Были сформулированы и изучены силы и законы химического сродства, были постигнуты физические законы и силы. По мере того как эти естественные силы становились понятными, мало-помалу становилось очевидным, что различные явления природы — это просто результат действия сил природы в соответствии с законами природы. Доселе таинственные явления одно за другим вводились в сферу действия закона, и по мере того как это происходило, все меньшая и меньшая их часть оставалась в сфере так называемого сверхъестественного. К середине этого века этот прогресс достиг точки, когда ученые, по крайней мере, были готовы поверить, что силы природы всемогущи для объяснения явлений природы. Наука перешла от царства мистицизма к царству закона.

Но после того как химия и физика, со всеми силами, которые они могли собрать, исчерпали свои возможности в объяснении природных явлений, по-видимому, остался один класс фактов, который все еще находился в сфере сверхъестественного и необъяснимого. Явления, связанные с живыми существами, оставались почти такими же таинственными, как и прежде. Жизнь казалась самым необъяснимым явлением природы, и ни одна из сил и законов, которые были признаны достаточными для объяснения других областей природы, по-видимому, не имела большого влияния на то, чтобы сделать явления жизни понятными. Живые организмы казались движимыми совершенно уникальной силой. Их формы и структура демонстрировали так много удивительных приспособлений к окружающей среде, что казалось почти несомненным, что их приспособленность должна была быть результатом некоего разумного планирования, а не следствием слепой силы. Кто мог смотреть на приспособление глаза к свету, не видя в нем результата разумного замысла? Приспособление к условиям наблюдается у всех животных и растений. Эти организмы, очевидно, являются сложными машинами, части которых замысловато приспособлены друг к другу и к окружающим условиям. Помимо животных и растений, единственными другими подобным образом приспособленными машинами являются те, которые были созданы человеческим разумом; и вывод казался ясным, что подобный же разум был необходим для объяснения «живой машины». Слепое действие физических сил казалось неадекватным. Таким образом, явления жизни, которые изучались дольше, чем любая другая фаза природы, продолжали стоять особняком от остальных и отказывались встать в один ряд с общим направлением мысли. Живой мир, казалось, не давал обещания быть включенным в число природных явлений, но продолжал упорно сохранять свой сверхъестественный аспект.

Именно попытка объяснить явления живого мира тем же родом естественных сил, которые оказались достаточными для объяснения других явлений, создала современную биологию. До тех пор, пока исследователи просто изучали животных и растений как объекты для классификации, как музейные экспонаты или как объекты, которые были неподвижны в истории природы, до тех пор они просто следовали по тем же путям, по которым двигались их предшественники. Но как только они начали задаваться вопросом, не подлежит ли живая природа разумному объяснению, изучать живые существа как часть общей истории и рассматривать их как активные, движущиеся объекты, чье движение и чья история, возможно, могут быть объяснены, тогда сразу же была создана новая область мысли и положено начало новой науке.

Историческая геология. — Подготовка к этому новому методу изучения жизни была сделана формулировкой ряда важных научных открытий. Видное место среди них занимала историческая геология. То, что Земля оставила запись своей истории в горных породах на языке, достаточно ясном, чтобы его можно было прочитать, по-видимому, стало очевидным для ученых в конце столетия. То, что Земля имела историю и что человек мог прочитать ее, становилось все более и более глубоко понятным по мере того, как проходили первые десятилетия этого века. Чтение этой истории оказалось довольно трудной задачей. Она была написана на странном языке, и потребовалось много лет, чтобы обнаружить ключ к этой записи. Но под влиянием трудов Лайеля, как раз перед серединой века, стало казаться, что ключ к этому языку можно найти, просто открыв глаза и наблюдая за тем, что происходит вокруг нас сегодня. Более необычного и более важного открытия вряд ли когда-либо было сделано, ибо оно содержало фундамент почти всех научных открытий, которые были сделаны с тех пор. Это открытие провозгласило, что применение сил, все еще действующих сегодня на поверхности Земли, но продолжающихся на протяжении долгих веков, даст интерпретацию истории, записанной в горных породах, и, таким образом, объяснение истории самой Земли. Медленное поднятие земной коры, такое, как происходит и сегодня, если бы оно продолжалось, создало бы горы; а смывание земли дождями и наводнениями, которое мы видим повсюду вокруг нас, если бы оно продолжалось на протяжении долгих веков, создало бы долины и ущелья, которые так поражают нас. Объяснение прошлого следует искать в настоящем. Но эта геологическая история рассказывала об истории жизни так же, как и об истории горных пород. История горных пород действительно была связана с историей жизни, и как только стало ясно, что земная кора имеет читаемую историю, стало ясно, что живая природа имеет параллельную историю. Если настоящее является ключом к прошлому при интерпретации геологической истории, не должно ли то же самое быть верным и для этой истории жизни? Было неизбежно, что проблемы жизни выйдут на первый план и что последует изучение жизни с динамической, а не статической точки зрения. Современная биология была дитя исторической геологии.

Но одна лишь историческая геология никогда не могла бы привести к динамической фазе современной биологии. Три другие концепции внесли еще больший вклад в развитие этой науки.

Закон сохранения энергии. — Первой из них была доктрина сохранения энергии и корреляции сил. Эта доктрина на самом деле довольно проста и может быть изложена следующим образом: во Вселенной, какой мы ее знаем, существует определенное количество энергии или способности совершать работу. Это количество энергии не может быть ни увеличено, ни уменьшено; энергия не может быть создана или уничтожена, так же как и материя. Она существует, однако, в различных формах, которые могут быть либо активными, либо пассивными. В активном состоянии она принимает некоторую форму движения. Различные силы, которые мы признаем в природе — тепло, свет, электричество, химизм и т. д. — являются просто формами движения, а значит, формами этой энергии. Эти различные типы энергии, будучи лишь выражениями универсальной энергии, превращаемы друг в друга таким образом, что когда одна исчезает, появляется другая. Пушечное ядро, летящее по воздуху, обладает энергией движения; но оно ударяется о препятствие и останавливается. Движение, по-видимому, прекратилось, но исследование показывает, что это не так. Пушечное ядро и объект, в который оно ударяется, нагрелись, и, таким образом, движение ядра просто трансформировалось в другую форму движения, которую мы называем теплом. Или, опять же, тепло, высвобождаемое под котлом локомотива, преобразуется механизмом в движение локомотива. С помощью еще другого механизма оно может быть преобразовано в электрическую силу. Все формы движения легко превращаемы друг в друга, и каждая форма, в которой появляется энергия, является лишь фазой общей энергии природы.

Второе состояние энергии — это энергия в покое, или потенциальная энергия. Камень на крыше дома находится в покое, но в силу своего положения он обладает определенным количеством потенциальной энергии, поскольку, если его сдвинуть, он упадет на землю и, таким образом, разовьет энергию движения. Более того, для поднятия камня на крышу потребовалась затрата количества энергии, точно равного тому, которое вновь появится, если позволить камню упасть на землю. Так и в химической молекуле, например, жира, есть запас потенциальной энергии, который может быть сделан активным, просто разбив молекулу на части и высвободив ее. Это происходит, когда жир горит и энергия высвобождается в виде тепла. Но когда-то потребовалась затрата равного количества энергии, чтобы создать эту молекулу. Когда молекула жира строилась в растении, которое ее произвело, на ее построение было затрачено количество солнечной энергии, точно эквивалентное энергии, которая может быть высвобождена путем разбивания молекулы на части. Общая сумма активной и потенциальной энергии во Вселенной, таким образом, во все времена одна и та же.

Эта великолепная концепция стала краеугольным камнем современной науки. Как только она была задумана, она сразу же охватила все формы энергии в природе. Это прежде всего физическая доктрина, и она развивалась главным образом в связи с физическими науками. Но она сразу же показывает возможную связь между живой и неживой природой. Живой организм также проявляет движение и тепло, и, если доктрина сохранения энергии верна, эта энергия должна быть коррелирована с другими формами энергии. Здесь содержится предположение, что одни и те же законы управляют живым и неживым миром; и подозрение, что если мы можем найти естественное объяснение горения куска угля и движения локомотива, то, возможно, мы сможем найти естественное объяснение движения живой машины.

Эволюция. — Вторая концепция, чье влияние на развитие биологии было еще больше, — это доктрина эволюции. Правда, доктрина эволюции не была новой доктриной к середине этого века, ибо она была задумана несколько смутно и раньше. Но до тех пор, пока не была сформулирована историческая геология и пока идея единства природы не осенила умы ученых, доктрина эволюции имела мало значения. В нашей философии не было большой разницы, рассматривались ли живые организмы как независимые творения или как происходящие друг от друга, до тех пор, пока они рассматривались как отдельная область природы без связи с остальной деятельностью природы. Если они отделены от остальной природы и поэтому требуют отдельного происхождения, не имеет большого значения, рассматривали ли мы это происхождение как единую точку возникновения или как тысячи независимых творений. Но как только стало ясно, что нынешнее состояние земной коры было сформировано действием сил, все еще существующих, и как только стало ясно, что силы вне живых сил, включая астрономические, физические и химические силы, все коррелированы друг с другом как части одного и того же запаса энергии, тогда проблема происхождения живых существ приобрела новый смысл. Живые существа стали тогда частью природы и потребовали включения в ту же общую категорию. Господство закона, которое утверждало, что все явления природы являются результатом естественных, а не сверхъестественных сил, требовало некоторого объяснения происхождения живых существ. Следовательно, когда Дарвин указал на возможный путь, которым явления жизни могли быть таким образом включены в сферу естественного закона, наука была готова и стремилась получить его объяснение.

Цитология. — Третья концепция, которая способствовала формулировке современной биологии, была получена из фактов, обнаруженных в связи с органической клеткой и протоплазмой. Значение этих фактов мы отметим позже, но здесь мы можем просто заявить, что эти открытия предложили исследователям простоту вместо сложности. Доктрина клеток и протоплазмы, по-видимому, предлагала биологам уже не сложные проблемы, которые были связаны с животными и растениями, а те же проблемы, лишенные всех побочных вопросов и сведенные к их простейшим терминам. Это упрощение проблем оказалось необычайным стимулом для исследователей, которые пытались найти какой-то способ понимания жизни.

Новые аспекты биологии. — Эти три концепции овладели научным миром в периоды, не очень отдаленные друг от друга, и их влияние на изучение живой природы было немедленным и необычайным. Живые существа теперь стали рассматриваться не просто как объекты, подлежащие каталогизации, а как объекты, которые имели историю, и историю, которая была интересна не только сама по себе, но и как часть общего плана. Они больше не изучались как стационарные, а как движущиеся фазы природы. Животные больше не рассматривались просто как ныне существующие существа, а как результаты действия прошлых сил и как фундамент другой серии существ в будущем. Ныне существующие животные и растения стали рассматриваться просто как ступень в долгой истории Вселенной. Сразу стало ясно, что изучение нынешних форм жизни предложит нам средство интерпретации прошлого и, возможно, предсказания будущего.

В короткое время все отношение, которое исследователь принимал к явлениям жизни, изменилось. Биологическая наука приняла новые обличья и приняла новые методы. Даже проблемы, которые она пыталась решить, радикально изменились. До сих пор предпринимались попытки найти примеры «цели» в природе. Удивительные приспособления живых существ к их условиям давно ощущались, и изучение целей этих приспособлений вдохновило немало великолепных концепций. Но теперь ученый упустил из виду цель в охоте за «причиной». Естественный закон слеп и не может иметь никакой цели. Для ученого, наполненного мыслью о «господстве закона», цель не могла существовать в природе. Только причина и следствие привлекают его. Нынешние явления — это результат сил, действовавших в прошлом, и поиск ученого должен быть направлен не на цель приспособления, а на действие сил, которые его произвели. Открыть силы и законы, которые привели к развитию нынешних форм животных и растений, объяснить метод, которым эти силы природы действовали, чтобы привести к нынешним результатам, — вот что стало объектами научного исследования. Больше не имело никакого смысла обнаруживать, что специальный орган приспособлен к своим условиям; но необходимо было выяснить, как он стал приспособленным. Разница в отношении этих двух точек зрения всемирна. Первая фиксирует внимание на конце, вторая — на средствах, которыми этот конец был достигнут; первая — это то, что мы иногда называем «телеологической», вторая — «научной»; первая была отношением изучения животных и растений до середины этого века, вторая — дух, который движет современной биологией.

Механическая природа живых организмов. — Это новое отношение выдвинуло на первый план много новых проблем. Первостепенными среди них и фундаментальными для них всех были вопросы о механической природе живых организмов. Закон корреляции сил говорил, что различные формы энергии, которые появляются вокруг нас — свет, тепло, электричество и т. д. — все являются частями одного общего запаса энергии и превращаемы друг в друга. Вопрос о том, коррелирована ли жизненная энергия подобным же образом с другими формами энергии, был теперь чрезвычайно значимым. Жизненные силы рассматривались как стоящие особняком от остальной природы. «Жизненная сила», или «жизненность», рассматривалась как нечто само по себе отличное; и что существовала какая-либо измеримая связь между силами живого организма и силами тепла и химического сродства, было, конечно, немыслимо до формулировки доктрины корреляции сил. Но как только эта доктрина была понята, сразу же стало казаться, что, по крайней мере до некоторой степени, живое тело можно сравнить с машиной, чья функция — просто преобразовывать один вид энергии в другой. Паровой двигатель питается топливом. В этом топливе есть запас энергии, отложенный там, возможно, столетия назад. Лучи солнца, светившие на мир в более ранние эпохи, были захвачены растущими растениями и сохранены в потенциальной форме в древесине, которая позже стала углем. Этот уголь помещается в топку парового двигателя и разбивается на части, так что он больше не может удерживать свой запас энергии, который сразу же высвобождается в своей активной форме в виде тепла. Двигатель затем берет энергию, таким образом высвобожденную, и в результате своего своеобразного механизма преобразует ее в движение своего большого маховика. С этой мыслью, ясно осознанной, возникает вопрос, не верны ли те же факты и для живого животного организма. Он тоже питается пищей, содержащей запас энергии; и не должны ли мы рассматривать его, как паровой двигатель, просто как машину для преобразования этой потенциальной энергии в движение, тепло или какую-то другую активную форму? Эта проблема корреляции жизненных и физических сил неизбежно навязывается нам вместе с доктриной корреляции сил. Очевидно, однако, что такие вопросы были немыслимы примерно до середины девятнадцатого века.

Эта механическая концепция жизненной деятельности была доведена даже дальше. Под руководством Гексли в седьмом десятилетии века возник взгляд на жизнь, который свел ее к чистому механизму. Микроскоп в то время только что раскрыл повсеместное присутствие в живых существах того чудесного вещества, «протоплазмы». Этот материал казался однородным веществом, и химическое исследование показало, что он состоит из химических элементов, соединенных таким образом, чтобы показать тесную связь с альбуминами. Он казался несколько более сложным, чем обычный альбумин, но рассматривался как определенное химическое соединение, или, возможно, как простая смесь соединений. Химики показали, что свойства соединений меняются с их составом, и что чем сложнее соединение, тем разнообразнее его свойства. Поэтому было естественной концепцией, что протоплазма — это сложное химическое соединение, и что ее жизненные свойства — это просто химические свойства, вытекающие из ее состава. Точно так же, как вода обладает способностью становиться твердой при определенных температурах, так и протоплазма обладает способностью усваивать пищу и расти; и, поскольку мы не сомневаемся, что свойства воды являются результатом ее химического состава, так мы можем также предположить, что жизненные свойства протоплазмы являются результатом ее химического состава. Из этого вывода следовало, что если бы химикам когда-нибудь удалось изготовить химическое соединение, протоплазму, оно было бы живым. Жизненные явления были таким образом сведены к химическим и механическим проблемам.

Эти идеи возникли вскоре после середины века и доминировали в развитии биологической науки до настоящего времени. Очевидно, что целью биологического исследования должно быть проверка этих концепций и доведение их до деталей. Химические и механические законы природы должны быть применены к жизненным явлениям, чтобы увидеть, могут ли они дать удовлетворительное объяснение жизни. Достаточны ли законы и силы химии для объяснения пищеварения? Применимы ли законы электричества к пониманию нервных явлений? Достаточны ли физические и химические силы вместе для объяснения жизни? Можно ли животное тело правильно рассматривать как машину, управляемую механическими законами? Или, с другой стороны, существуют ли некоторые фазы жизни, которые силы химии и физики не могут объяснить? Есть ли пределы применению естественного закона для объяснения жизни? Можно ли найти что-то, связанное с живыми существами, что является силой, но не коррелировано с обычными формами энергии? Существует ли такая вещь, как «жизненная энергия», или так называемая жизненная сила — это просто имя, которое мы дали своеобразным проявлениям обычной энергии, как они показаны в веществе протоплазма? Это некоторые из вопросов, на которые пытается ответить современная биология, и именно существование таких вопросов сделало современную биологию новой наукой. Такие вопросы не только не возникали, но и не могли возникнуть до того, как доктрины сохранения энергии и эволюции произвели свое впечатление на мысль мира.

Значение новых биологических проблем. — Далее очевидно, что ответы на эти вопросы будут иметь значение, выходящее за пределы области биологии как таковой и затрагивающее фундаментальную философию природы. Ответ определит, можем ли мы полностью принять доктрины сохранения энергии и эволюции. Очевидно, если бы выяснилось, что энергия живой природы не коррелирована с другими формами энергии, это потребовало бы либо отказа, либо полной модификации нашей доктрины сохранения энергии. Если животное может создать какую-либо энергию внутри себя или может уничтожить какую-либо энергию, мы больше не можем рассматривать количество энергии Вселенной как постоянное. Даже если та тонкая форма силы, которую мы называем нервной энергией, окажется некоррелированной с другими формами энергии, идея сохранения энергии должна быть изменена. Возможно даже, что мы должны настаивать на том, что еще более тонкая форма силы, ментальная сила, должна быть приведена в рамки этого великого закона, чтобы он был безоговорочно принят. Этот закон доказал свою строгую применимость к неодушевленному миру, а затем навязал нам различные вопросы относительно жизненной силы, и мы должны признать, что реальное значение этого великого закона должно основываться на возможности его применения к жизненным явлениям.

Не менее тесна связь этих проблем с доктриной эволюции. Эволюция пытается объяснить каждый момент в истории мира как результат условий момента до него. Такая теория теряет свой смысл, если нельзя показать, что естественных сил достаточно для объяснения жизненных явлений. Если сверхъестественное должно быть привнесено здесь и там для объяснения жизненных явлений, тогда эволюция перестает иметь большое значение. Несомненно, является фактом, что быстро развивающиеся идеи вдоль вышеупомянутых направлений динамической биологии были мощными факторами в достижении принятия эволюции. Несомненно то, что если бы было обнаружено, что никакой корреляции нельзя проследить между жизненными и нежизненными силами, доктрина эволюции не могла бы устоять, и даже сейчас особое значение, которое мы в конце концов придадим эволюции, будет зависеть от того, как мы преуспеем в ответах на вопросы, изложенные выше. Факт в том, что эта проблема механического объяснения жизненных явлений образует замковый камень арки, стороны которой построены из доктрин сохранения энергии и теории эволюции. Представлению этих проблем будут посвящены следующие страницы. Тот факт, что как доктрина сохранения энергии, так и доктрина эволюции практически повсеместно приняты, указывает на то, что механическая природа жизненных сил рассматривается как доказанная. Но все еще есть много вопросов, на которые не так легко ответить. Нашей целью в следующем обсуждении будет выяснить, что именно представляют собой эти проблемы в динамической биологии и насколько они были решены. Нашей целью будет, таким образом, вкратце обнаружить, в какой степени концепция живого организма как машины подтверждается фактами, которые были собраны за последнюю четверть века, и узнать, где, если где-либо, были найдены пределы нашей возможности применения сил химии и физики к объяснению жизни. Другими словами, мы попытаемся увидеть, насколько мы смогли понять жизненные явления в терминах естественной силы.

План предмета. — Предмет, как он представлен таким образом, сразу же распадается на две части. То, что живой организм является машиной, повсеместно признается, хотя некоторые все еще могут сомневаться в полноте сравнения. В попытке объяснить явления жизни у нас есть две совершенно разные проблемы. Первая — это, очевидно, объяснить существование этой машины, ибо такой завершенный кусок механизма, как человек или дерево, не может быть объяснен как результат простой случайности, как существование грубого куска скалы могло бы быть объяснено. Его сложность частей и их целенаправленная взаимосвязь требуют объяснения, и поэтому фундаментальная проблема — объяснить, как эта машина возникла. Вторая проблема проще, ибо она состоит просто в том, чтобы объяснить работу машины после того, как она сделана. Если организм действительно является машиной, мы должны быть в состоянии найти какой-то способ объяснения его действий, как мы можем объяснить действия парового двигателя.

Из этих двух проблем первая является более фундаментальной, ибо если мы не найдем объяснения существованию машины, наше объяснение ее метода действия будет лишь частично удовлетворительным. Но второй вопрос проще и должен быть решен первым. Мы не можем надеяться объяснить более загадочный вопрос о происхождении машины, если мы сначала не поймем, как она действует. В нашем рассмотрении предмета, следовательно, мы разделим его на две части:

I. Работа живой машины.

II. Происхождение живой машины.

ЧАСТЬ I.

РАБОТА ЖИВОЙ МАШИНЫ.

ГЛАВА I.

ЯВЛЯЕТСЯ ЛИ ТЕЛО МАШИНОЙ?

Проблема, стоящая перед нами в этом разделе, — выяснить, в какой степени животные и растения являются машинами. Мы хотим определить, являются ли законы и силы, которые регулируют их деятельность, теми же законами и силами, с которыми мы экспериментируем в химической и физической лаборатории, и применяются ли принципы механики и доктрина сохранения энергии одинаково хорошо к живой машине и паровому двигателю.

Можно было бы сделать вывод, что правильным методом изучения было бы ограничить наше внимание главным образом простейшими формами жизни, поскольку проблемы здесь были бы менее сложными, а следовательно, более легкими для решения. Это, однако, не было и не может быть методом изучения. Наши знания о процессах жизни были получены главным образом из наиболее, а не наименее сложных форм. Мы лучше знаем физиологию человека и его союзников, чем любых других животных. Причина этого достаточно ясна. Во-первых, существует ценность в знании жизненной деятельности человека, полностью отдельная от любых теоретических аспектов, и поэтому физиология человека требовала внимания ради нее самой. Практическая полезность физиологии человека стимулировала ее изучение на протяжении веков; и за последние пятьдесят лет научного прогресса именно физиология человека и родственных ему животных привлекала главное внимание физиологов. Результат заключается в том, что, хотя физиология человека довольно хорошо известна, физиология других животных понимается тем меньше, чем дальше мы уходим от человека и его союзников. По этой причине большая часть наших знаний о живом теле как машине должна быть получена из изучения человека. Это, однако, скорее удачно, чем наоборот. Во-первых, это позволяет нам переходить от известного к неизвестному; и во-вторых, больше интереса привязывается к проблеме, связанной с физиологией человека, чем по любой другой линии. В нашем обсуждении, следовательно, мы будем ссылаться главным образом на физиологию человека. Если мы обнаружим, что функции человеческой жизни поддаются механическому объяснению, мы не можем не верить, что это будет в равной степени верно и для низших порядков природы. По схожим причинам мало ссылок будет сделано на механизм жизни растений. Структура растения проще, и его деятельность гораздо легче сводима к механическим принципам, чем деятельность животных. По этим причинам нам будет необходимо обратить наше внимание только на жизненную деятельность высших животных.

Что такое машина? — Переходя теперь к нашему более непосредственному предмету точности утверждения, что тело — это машина, мы должны сначала спросить, что подразумевается под машиной? Краткое определение машины могло бы быть следующим: «Машина — это аппарат, сконструированный таким образом, что он может изменять один вид энергии в другой для определенной цели». Энергия, как уже было замечено, — это способность совершать работу, и ее обычные активные формы — это тепло, движение, электричество, свет и т. д.; но она может быть в пассивной или потенциальной форме, и в этой форме храниться внутри химической молекулы. Эти различные формы энергии легко превращаемы друг в друга; и любой аппарат, сконструированный с целью производства такого превращения, называется машиной. Динамо-машина, таким образом, — это машина, настроенная так, что когда к ней подводится механическое движение, энергия движения превращается в электричество; в то время как электромотор, с другой стороны, — это аппарат, сконструированный так, что когда к нему подводится электричество, оно превращается в движение. Паровой двигатель, опять же, сконструирован для превращения потенциальной или пассивной энергии в активную энергию. Потенциальная энергия в форме химического состава (уголь) подается в двигатель, и эта энергия сначала высвобождается в активной форме тепла, а затем превращается в движение большого маховика. Во всех этих случаях никакая энергия или сила не создается, ибо машина всегда должна быть снабжена количеством энергии, равным тому, которое она отдает обратно в другой форме. Действительно, в машину должно быть подано большее количество энергии, чем ожидается обратно, ибо всегда есть фактическая потеря доступной энергии. В процессе превращения одной формы энергии в другую часть энергии, из-за трения или другой причины, принимает форму тепла и затем излучается в пространство вне нашего доступа. Она, конечно, не уничтожается, ибо энергия не может быть уничтожена; но она приняла форму, называемую лучистым теплом, которая недоступна для нашего использования. Машина, таким образом, ни создает, ни уничтожает энергию. Она получает ее в одной форме и отдает обратно в другой форме, с неизбежной потерей части энергии в виде лучистого тепла. С этим пониманием мы можем теперь спросить, можно ли живое тело правильно сравнивать с машиной.

Общее сравнение тела и машины. — То, что живое тело проявляет обычные типы энергии, конечно, достаточно ясно, когда мы помним, что оно всегда находится в движении и всегда излучает тепло — два из самых распространенных типов физической энергии. То, что эта энергия поставляется в тело, как и в другие машины, в форме энергии химического состава, также не потребует дальнейших доказательств, когда мы помним, что необходимо снабжать тело соответствующей пищей, чтобы оно могло совершать работу. Пища, которую мы едим, подобно углю, представляет собой столько солнечной энергии, которая сохраняется с помощью жизни растений, и тесное сравнение между кормлением тела, чтобы позволить ему работать, и кормлением двигателя, чтобы позволить ему развивать энергию, настолько очевидно, что оно не требует дальнейшей демонстрации. Детали проблемы, однако, могут представлять некоторые трудности.

Первый вопрос, который возникает, заключается в том, является ли единственной силой, которой обладает тело, как и в случае с другими машинами, способность «трансформировать» энергию, не будучи способным создавать или уничтожать ее? Можно ли объяснить каждый бит энергии, проявляемый живым организмом, энергией, поставляемой с пищей, и, наоборот, можно ли найти всю энергию, поставляемую с пищей, проявленной в живом организме?

Теоретический ответ на этот вопрос в терминах закона сохранения энергии достаточно ясен, но ответить на него экспериментальными данными отнюдь не так просто. Чтобы получить экспериментальную демонстрацию, необходимо было бы сделать точное определение количества энергии, которое индивид получает в течение данного периода, и в то же время аналогичное измерение количества энергии, высвобожденной в его теле либо в виде движения, либо в виде тепла. Если тело — это машина, эти две величины должны точно уравновешиваться, и если они не уравновешиваются, это указывало бы на то, что живой организм либо создает, либо уничтожает энергию, и поэтому не является машиной. Такие эксперименты чрезвычайно трудны. Они должны проводиться обычно на человеке, а не на других животных, и необходимо заключить индивида в абсолютно герметичное пространство с приспособлениями для снабжения его воздухом и пищей в измеренном количестве, и с приборами для точного измерения работы, которую он совершает, и тепла, выделяемого его телом. Кроме того, необходимо измерить точное количество материала, который он выделяет в виде углекислого газа и других экскрементов. Такие эксперименты представляют много трудностей, которые еще не были полностью преодолены, но они были предприняты несколькими исследователями. Для целей такого эксперимента ученые позволяли себе быть запертыми в небольшой камере длиной шесть или восемь футов, в которой их единственная связь с внешним миром осуществляется по телефону и через небольшое отверстие в стороне камеры, которое иногда открывается на секунду или две, чтобы снабдить заключенного пищей. В такой камере они оставались до двенадцати дней. В этих экспериментах необходимо учитывать не только съеденную пищу, но и фактическое количество этой пищи, которое используется телом. Если человек прибавляет в весе, это должно означать, что он накапливает в своем теле материал для будущего использования; в то время как если он теряет в весе, это означает, что он потребляет свои собственные ткани в качестве топлива. Поэтому должны вестись тщательные ежедневные записи его веса. Должны быть получены оценки твердых, жидких и газообразных веществ, выделяемых его телом, ибо для проведения эксперимента должен быть сделан точный баланс между приходом и расходом. Аппаратура, разработанная для таких экспериментов, была сделана очень чувствительной; настолько чувствительной, действительно, что вставание индивида в ящике со своего стула немедленно видно по повышению температуры аппаратуры. Но даже при такой чувствительности аппаратура сравнительно груба и может измерять только самые очевидные формы энергии. Более тонкие типы энергии, такие как нервная сила, если ее рассматривать как энергию, не производят никакого впечатления на аппаратуру.

Препятствия на пути этих экспериментов нас особенно не касаются, но общие результаты имеют величайшее значение для нашей цели. Хотя по очевидным причинам не удалось проводить эти эксперименты в течение длительного времени, и хотя результаты еще не были очень точно уточнены, они все одного рода и без колебаний учат одному выводу. Что касается измеримой энергии или измеримого материала, тело ведет себя точно так же, как любая другая машина. Если тело должно совершать работу в этом дыхательном аппарате, оно делает это только путем разбивания на части определенного количества пищи и использования энергии, таким образом высвобожденной, и количество необходимой пищи пропорционально количеству проделанной работы. Когда индивид просто проходит через пол или даже встает со своего стула, это сопровождается увеличением количества пищевого материала, разбитого на части, и последующим увеличением количества выделяемого отработанного вещества и выделяемого тепла. Приход и расход тела как в материи, так и в энергии сбалансированы. Если в течение экспериментального периода обнаруживается, что высвобождается меньше энергии, чем содержится в усвоенной пище, также обнаруживается, что тело прибавило в весе, что просто означает, что дополнительная энергия была сохранена в теле для будущего использования. Никакой энергии нельзя получить из тела больше, чем подано, и за всю энергию, поданную в пище, эквивалентное количество возвращается. Нет никаких следов какого-либо создания или уничтожения энергии. Хотя из-за сложности экспериментирования абсолютно строгий балансовый лист не может быть составлен, все результаты имеют одну и ту же природу. Что касается измеримой энергии, все собранные факты подтверждают теоретическую концепцию, что живое тело следует рассматривать как машину, которая преобразует потенциальную энергию химического состава, сохраненную пассивно в его пище, в активную энергию движения и тепла.

Однако обнаружено, что тело — это машина несколько высшего класса, поскольку оно способно преобразовывать эту потенциальную энергию в движение с меньшими потерями, чем обычная машина. Как было замечено выше, во всех машинах часть энергии превращается в тепло и становится недоступной, излучаясь в пространство. В обычном двигателе только около одной пятнадцатой энергии, поданной в угле, может быть возвращено в форме движущей силы, остальное излучается из машины в виде тепла. Некоторые из наших лучших двигателей сегодня используют несколько большую часть, но большинство из них используют менее одной десятой. Эксперименты с живым телом в дыхательном аппарате, описанном выше, дают средство определения пропорции энергии, поданной в форме пищи, которая может быть использована в форме движущей силы. Эта цифра, по-видимому, решительно больше, чем та, которая получена любой машиной, до сих пор разработанной человеком.

Вывод из этого вопроса до сих пор, таким образом, ясен. Если мы оставим без внимания явления нервной системы, которые мы рассмотрим в настоящее время, общий приход и расход тела, что касается материи и энергии, таков, что тело должно рассматриваться как машина, которая, подобно другим машинам, просто трансформирует энергию, не создавая и не уничтожая ее. В этой степени, по крайней мере, животные соответствуют закону сохранения энергии и являются настоящими машинами.

Детали работы машины. — Мы переходим далее к некоторым из подчиненных проблем, касающихся деталей работы живой машины. У нас есть ясное понимание метода работы парового двигателя. Его механизм прост, и, более того, он был разработан человеческим разумом. Мы можем понять, как сила химического сродства разбивает химический состав угля, как тепло, таким образом высвобожденное, применяется к воде, чтобы испарить ее; как пар собирается в котле под давлением; как это давление применяется к поршню в цилиндре, и как это в конечном итоге приводит к вращению маховика. Правда, мы не понимаем лежащих в основе сил химизма и т. д., но эти силы, безусловно, существуют и являются фундаментом науки. Но механизм двигателя понятен. Наше понимание его таково, что, имея силы химии и физики в качестве фундамента, мы можем легко объяснить работу машины. Наша следующая проблема, следовательно, — увидеть, можем ли мы таким же образом достичь понимания явлений живой машины. Можем ли мы, используя те же химические и физические силы, объяснить деятельность, происходящую в живом организме? Может ли движение тела, например, быть сделано столь же понятным, как движение парового двигателя?

Физическое объяснение основных жизненных функций. — Живая машина, конечно, значительно сложнее парового двигателя, и существует много различных процессов, которые должны рассматриваться отдельно. В работе такого размера нет места для того, чтобы рассмотреть их все тщательно, но мы можем выбрать несколько жизненных функций в качестве иллюстраций метода, который преследуется. Будет предполагаться, что фундаментальные процессы физиологии человека понятны читателю, и мы попытаемся интерпретировать некоторые из них в терминах химической и физической силы.

Пищеварение. Первый этап этого преобразования топлива — процесс пищеварения. Этот процесс не представляет собой ничего таинственного и не требует участия каких-либо особых или специфических сил. Переваривание пищи — это просто происходящее в ней химическое изменение. На пищу, поступающую в организм в виде сахара, крахмала, жира или белка, воздействуют пищеварительные соки, в результате чего ее химическая природа слегка меняется. Однако происходящие при этом изменения не являются специфическими для живого организма, поскольку они с таким же успехом могут протекать в химической лаборатории. Это просто изменения молекулярной структуры пищевого материала, причем такие, которые просты и хорошо знакомы химику. Силы, вызывающие эти изменения, несомненно, являются силами химического сродства. Единственная особенность этого процесса, которую невозможно полностью объяснить с точки зрения законов химии, — это природа пищеварительных соков. Пищеварительные жидкости рта и желудка содержат определенные вещества, обладающие весьма примечательной способностью вызывать химические изменения, происходящие при переваривании пищи. Пример поможет прояснить это. Один из процессов пищеварения — превращение крахмала в сахар. Отношение между этими двумя телами очень простое: крахмал легко превращается в сахар путем добавления к его молекуле молекулы воды. Это изменение нельзя вызвать простым добавлением крахмала в воду, необходимо внедрить воду в молекулу крахмала. Данное изменение может быть достигнуто различными способами и, несомненно, осуществляется силами химического сродства. Химики нашли простые методы осуществления этого химического соединения, и производство сахара из крахмалистого сырья стало своего рода коммерческой отраслью. Один из методов, с помощью которого можно вызвать это изменение, заключается в добавлении к крахмалу вместе с некоторым количеством воды небольшого количества слюны. Слюна обладает способностью немедленно вызывать химическое изменение, при котором молекула воды входит в молекулу крахмала и образует сахар. Мы не понимаем, как слюна обладает этой способностью вызывать химическое изменение. Но, по-видимому, процесс этот простейшего характера и не содержит большей тайны, чем химическое сродство. Мы знаем, что слюна содержит определенный материал, называемый ферментом, который является активным агентом, вызывающим это изменение. Этот фермент не является живым, и для его действия не требуется никакой живой среды. Его можно отделить от слюны в виде сухого аморфного порошка, и в таком виде он может сохраняться почти бесконечно, сохраняя свою способность вызывать изменение при помещении в надлежащие условия. Таким образом, превращение крахмала в сахар — это простое химическое изменение, происходящее под влиянием химического сродства при определенных условиях. Одно из условий — наличие этого слюнного фермента. Если мы не можем точно понять, как фермент производит это действие, то мы точно так же не понимаем, как искра заставляет взрываться порох. Но мы не можем сомневаться в том, что последнее является чисто естественным результатом соотношения химических и физических сил, и нет никаких оснований сомневаться в этом в первом случае.

То, что справедливо для переваривания крахмала слюной, в равной степени верно и для переваривания других видов пищи в желудке и кишечнике. Каждый из пищеварительных соков содержит фермент, который вызывает химическое изменение пищи. Эти изменения всегда являются химическими и представляют собой результат действия химических сил. Если не считать наличия этих ферментов, между лабораторной химией и химией живого организма практически нет никакой разницы.

FIG 1.
FIG. 1.—To illustrate osmosis. In the
vessel A is a solution of sugar; in B
is pure water. The two are separated
by the mebrane C. The
sugar passes through the membrane
into B.

Всасывание пищи. Следующая функция этой машины, которая привлекает наше внимание, — это всасывание пищи из кишечника в кровь. Переваренная пища перемещается по пищеварительному каналу чисто механическим способом посредством мышечных сокращений, и, достигая кишечника, начинает проходить через его стенки в кровь. В этом всасывании участвует другой набор сил, главной из которых, по-видимому, является физическая сила осмоса. Сила осмоса не имеет особой связи с жизнью. Если мембрана разделяет две жидкости разного состава (рис. 1), на жидкости воздействует сила, заставляющая их проходить через мембрану, причем каждая из них проникает через мембрану в соседний отсек. Сила, которая гонит эти жидкости через мембрану, значительна и иногда может действовать против существенного давления. Простой эксперимент проиллюстрирует эту силу. На рис. 2 изображен мембранный мешочек, плотно прикрепленный к стеклянной трубке. Мешочек наполнен крепким раствором сахара и погружен в сосуд с чистой водой. В этих условиях часть сахарного раствора проходит через мешочек в воду, а часть воды проходит из сосуда в мешочек. Но если раствор сахара находится внутри мешочка, а чистая вода снаружи, количество жидкости, проходящей внутрь мешочка, больше, чем количество, выходящее наружу; мешочек вскоре раздувается, и вода даже поднимается в трубке на значительную высоту в точке а (рис. 2). Сила, участвующая здесь, — это сила, известная как осмос или диализ, и она всегда проявляется, когда два различных раствора определенных веществ разделены друг от друга мембраной. Вещества в растворе будут в этих условиях переходить из более плотного раствора в более слабый. Этот процесс является чисто физическим.

FIG. 2.
FIG. 2.—In the bladder
A is a sugar solution
In the vessel B
is pure water.
Sugar passes out
and water into
the bladder until it
rises in the tube
to a.

Этот процесс осмоса лежит в основе всасывания пищи из пищеварительного канала. Во-первых, большая часть пищи при проглатывании нерастворима и, следовательно, не способна к осмосу. Но процесс пищеварения, как мы видели, изменяет химическую природу пищи. В результате химического изменения пища становится растворимой, а после растворения — диализируемой, то есть способной к осмосу. Таким образом, после пищеварения пища растворяется в жидкостях желудка и кишечника и находится в надлежащем состоянии для диализа. Более того, структура кишечника такова, что создает условия, приспособленные для диализа. Это можно понять из рис. 3, который схематически представляет поперечный разрез стенки кишечника. Внутри стенки кишечника, в точке А, находится пищевая масса в растворе. В точке B показаны небольшие выступы стенки кишечника, называемые ворсинками, которые вдаются в эту пищу и покрыты мембраной. Одна из этих ворсинок показана в большем увеличении на рис. 4, где B обозначает эту мембрану. Внутри этих ворсинок находятся кровеносные сосуды, C, и таким образом видно, что мембрана B разделяет две жидкости: одну, содержащую растворенную пищу снаружи ворсинки, и другую, содержащую кровь внутри ворсинки. Здесь созданы надлежащие условия для осмоса, и этот процесс диализа будет происходить всякий раз, когда содержимое кишечника содержит больше диализируемого материала, чем кровь. В этих условиях, которые всегда возникают после того, как пища была переварена пищеварительными соками, пища начинает проходить через эту мембранную стенку кишечника в кровь под влиянием физической силы осмоса. Таким образом, первичным фактором всасывания пищи является физический фактор.

FIG. 3
FIG. 3—Diagram of the intestinal
walls. A, lumen of intestine
filled with digested food. B,
villi, containing blood vessels.
C, larger blood vessel, which
carries blood with absorbed food
away from the intestine.

Мы должны, однако, заметить, что физическая сила осмоса — не единственный фактор, участвующий во всасывании. Во-первых, установлено, что пища во время прохождения через стенку кишечника или вскоре после этого претерпевает дальнейшее изменение, так что к тому времени, когда она попадает в кровь, она снова меняет свою химическую природу. Эти изменения, однако, имеют химический характер, и, хотя мы пока знаем о них не так много, они того же рода, что и изменения при пищеварении, и, вероятно, не включают в себя ничего, кроме химических процессов.

Во-вторых, мы замечаем, что существует одна фаза всасывания, которая все еще остается неясной. Часть пищи состоит из жира, и этот жир в результате пищеварения механически расщепляется на чрезвычайно мелкие капельки. Хотя эти капельки имеют микроскопический размер, они фактически не находятся в растворе и поэтому не подвержены действию силы осмоса, которая влияет только на растворы. Осмотическая сила не будет проталкивать капли жира через мембраны, и для объяснения их прохождения через стенки кишечника требуется нечто дополнительное. Однако мы пока можем дать лишь частичное объяснение этого вопроса. Внутренняя стенка кишечника — это не инертная, безжизненная мембрана, а состоит из активных частиц живой материи. Эти частицы живой материи, по-видимому, захватывают капельки масла с помощью маленьких отростков, которые они выдвигают, а затем пропускают их через свои собственные тела, чтобы выделить их на своей внутренней поверхности в кровеносные сосуды. Рис. 5 показывает несколько таких живых частиц мембраны, каждая из которых содержит несколько таких капелек жира. Таким образом, это всасывание жира представляется жизненным процессом, а не процессом, контролируемым просто физическими силами, такими как осмос. Здесь наше объяснение сталкивается с тем, что мы называем жизненной силой элементарных частей тела. Рассмотрение этой жизненной особенности мы, конечно, должны исследовать дальше; но это будет сделано позже. В настоящее время наша цель — общее сравнение тела и машины, и мы можем на некоторое время отложить рассмотрение этого жизненного явления.

FIG. 4.
FIG. 4.—Diagram of a single villus enlarged.
B represents the membranous
surface covering the villus; C, the blood-vessels
within the villus.
FIG. 5.—An enlarged figure of four cells of
the membrane B in Fig. 4. The free
surface is at a; f shows fat droplets in
process of passage through the cells.

Кровообращение. Следующий механизм, который нам предстоит рассмотреть в этой машине, — это устройство для распределения топлива по различным частям машины, где оно будет использоваться в качестве источника энергии, что в некотором смысле соответствует кочегару паровоза. Этот механизм мы называем системой кровообращения. Она состоит из ряда трубок, или кровеносных сосудов, проходящих к каждой части тела и снабжающих каждую частицу ткани. Внутри трубок находится кровь, которая благодаря своей жидкой природе легко проталкивается по телу через трубки. В центре системы находится насос, который поддерживает движение крови. Трубки образуют замкнутую систему, так что насос, или сердце, может всасывать кровь с одной стороны, чтобы выталкивать ее в трубки с другой стороны; и кровь, пройдя по телу в этом замкнутом наборе трубок, в конечном итоге возвращается обратно, чтобы снова быть прогнанной по тому же пути. Поскольку эта кровь переносится по всему телу, она доставляет из одной части машины в другую весь материал, требующий распределения. Находясь в кишечнике, как уже отмечалось (рис. 3), она получает пищу, и теперь эта пища переносится кровообращением к мышцам или другим органам, которые в ней нуждаются. Находясь в легких, кровь получает кислород, и этот кислород затем переносится к тем частям тела, которые в нем нуждаются. Таким образом, система кровообращения — это просто среда, с помощью которой каждая часть машины может получить свою надлежащую долю припасов, необходимых для ее действия.

Теперь в этом кровообращении мы снова имеем дело с химическими и физическими силами. Все его общие явления основаны на чисто механических принципах. Действие сердца — если на мгновение оставить в стороне его мышечную силу — представляет собой действие простого насоса. Оно снабжено клапанами, действие которых так же просто и легко для понимания, как и у любого водяного насоса. Благодаря действию этих клапанов кровь постоянно циркулирует в одном направлении. Кровеносные сосуды эластичны, и изучение эффекта жидкости, ритмично нагнетаемой в эластичные трубки, просто объясняет различные явления, связанные с кровообращением. Например, ритмично сокращающееся сердце через короткие промежутки времени нагнетает небольшое количество крови в артерии. Эти трубки крупные вблизи сердца, но мельче на своих концах, где они переходят в вены, так что кровь не вытекает в вены так легко, как она втекает из сердца. Струя крови, посылаемая с каждым ударом сердца, слегка растягивает артерию, и создаваемое таким образом напряжение заставляет кровь продолжать течь между ударами. Но сердце продолжает биться, и происходит накопление крови в артериях до тех пор, пока она не оказывается под некоторым давлением — давлением, достаточным, чтобы быстро протолкнуть ее через мелкие концы артерий в вены. После перехода в вены давление сразу снимается, поскольку вены крупнее артерий и сопротивления току крови нет. Следовательно, кровь в артериях находится под давлением, в то время как в венах давление мало или отсутствует. В детали этого вопроса нам вдаваться не нужно, но этого достаточно, чтобы указать, что весь процесс является механическим.

Мы не должны, однако, упускать из виду, что в этой проблеме кровообращения есть по крайней мере два момента, где мы снова сталкиваемся с тем классом явлений, которые мы все еще называем жизненными. Биение сердца — первое из них, ибо это активная мышечная сила. Второе — сокращение мелких кровеносных сосудов, которое регулирует снабжение кровью. Оба этих явления являются фазами мышечной деятельности и будут включены в обсуждение других подобных явлений позже.

FIG. 6.
FIG. 6.—A bit of muscle with its blood-vessels:
a, the muscle fibres; b, the minute blood-vessels.
The fibres and vessels are bathed in lymph
(not shown in the figure), and food material passes through
the walls of the blood-vessels into this lymph.

Далее мы замечаем, что не только распределение крови объясняется механическими принципами, но и снабжение активных частей тела пищей объясняется таким же образом. Как мы видели, кровь, поступающая из кишечника, содержит пищевой материал, полученный из переваренной пищи. Теперь, когда эта кровь при своем движении протекает через активные ткани — например, мышцы, — она снова оказывается в условиях, где осмос обязательно произойдет. В мышцах тонкостенные кровеносные сосуды окружены и омываются жидкостью, называемой лимфой. На рис. 6 показан кусочек мышечной ткани с кровеносными сосудами, которые окружены лимфой. Лимфа, которая не показана, заполняет все пространство снаружи кровеносных сосудов, омывая таким образом как мышцы, так и кровеносные сосуды. Здесь мы снова имеем мембрану (т.е. стенку кровеносного сосуда), разделяющую две жидкости, и, поскольку лимфа имеет иной состав, чем кровь, диализ между ними обязательно произойдет, и материалы, которые попали в кровь в кишечнике под влиянием осмотической силы, теперь переходят в лимфу под влиянием той же силы. Таким образом, пища доставляется в лимфу; и поскольку лимфа находится в непосредственном контакте с живыми мышечными волокнами, эти волокна теперь могут брать непосредственно из лимфы материал, необходимый для их использования. Сила, которая позволяет мышечному волокну брать нужный ему материал, отбрасывая остальное, — это, опять же, один из жизненных процессов, который мы отложим на мгновение.

Дыхание. Продолжая ту же линию изучения, мы на мгновение обратимся к связи системы кровообращения с функцией снабжения тела газообразным кислородом. Кислород абсолютно необходим для осуществления функций жизни; ибо они, подобно функциям двигателя, основаны на окислении топлива. Кислород получается из воздуха простейшим способом. Во время своего движения кровь на долю секунды приводится в практический контакт с воздухом. Это происходит в легких, где имеется огромное количество воздушных мешочков, в стенках которых в большом изобилии распределены кровеносные сосуды. Пока кровь находится в этих сосудах, она, конечно, не находится в фактическом контакте с воздухом, но отделена от него лишь очень тонкой мембраной — настолько тонкой, что она не создает препятствий для обмена газов. Эти воздушные мешочки поддерживаются наполненными воздухом с помощью простого мышечного действия. При сокращении мышц грудной клетки грудная полость расширяется, и в результате воздух всасывается точно так же, как он всасывается в кузнечные мехи при их расширении. Затем сокращение другого набора мышц уменьшает размер грудной полости, и воздух выжимается обратно. Это действие столь же истинно механическое, как и действие кузнечных мехов.

Отношение воздуха к крови столь же просто. В крови имеются различные химические ингредиенты, среди которых есть один, известный как гемоглобин. Нас сейчас не интересует вопрос о том, откуда берется этот материал, поскольку этот вопрос является частью более широкого вопроса — происхождения машины, который будет обсуждаться во второй части этой работы. Гемоглобин является нормальной составной частью крови и, будучи красного цвета, придает крови красный цвет. Этот гемоглобин имеет особые отношения с кислородом. Его можно отделить от крови и подвергнуть экспериментам химиком в его лаборатории. Установлено, что когда гемоглобин приводится в контакт с кислородом, при достаточном давлении он образует с ним химическое соединение. Это химическое соединение, однако, является тем, что химик называет непрочным соединением, поскольку оно легко распадается. Если кислород находится под давлением выше определенного довольно низкого уровня, соединение произойдет; в то время как если давление ниже этой точки, соединение немедленно разрушается, и кислород покидает гемоглобин, становясь свободным. Все это чисто химический вопрос, и его можно продемонстрировать по желанию в пробирке в лаборатории. Но это соединение и диссоциация — как раз то, что происходит в основе дыхания. Кровь, поступающая в легкие, содержит гемоглобин, и, поскольку давление кислорода в воздухе довольно высокое, этот гемоглобин немедленно соединяется с количеством кислорода, пока кровь течет через воздушные сосуды. Затем кровь переносится кровообращением к активным тканям, таким как мышцы. Эти ткани постоянно используют кислород для осуществления своих жизненных процессов и, следовательно, во все времена расходуют почти весь кислород, находящийся в пределах их досягаемости. Результат заключается в том, что в этих тканях давление кислорода очень низкое, и когда насыщенный кислородом гемоглобин достигает их, связь гемоглобина с кислородом немедленно разрушается, и кислород высвобождается в ткань. Он немедленно переходит в лимфу, из которой активные ткани захватывают его с целью осуществления окислительных процессов в организме. Таким образом, весь этот вопрос снабжения организма кислородом фундаментально является химическим, контролируемым химическими законами.

Удаление отходов. Следующий шаг в этом жизненном процессе представляет собой трудность. После того как пища и кислород достигли тканей, они захватываются живой клеткой. Пищевой материал теперь окисляется кислородом, и его скрытая энергия высвобождается, проявляясь в форме движения, тепла или какой-либо другой жизненной функции. В этом заключается действительно таинственная часть жизненного процесса; но пока мы оставим в стороне тайну этого действия и рассмотрим результаты с чисто материальной точки зрения.

В паровом двигателе фундаментальный процесс, посредством которого высвобождается скрытая энергия топлива, — это окисление. Кислород воздуха соединяется с химическими элементами топлива и расщепляет это топливо на простые соединения, которые в основном можно считать тремя: углекислый газ (CO2), вода (H2O) и зола. Энергия, содержащаяся в исходном соединении, не может удерживаться этими более простыми телами, и поэтому она улетучивается в виде тепла. Точно такой же процесс, конечно, с различиями в деталях, обнаруживается в живой машине. Пища после достижения живой клетки соединяется с кислородом, и, насколько это касается химических результатов, процесс во многом такой же, как если бы он происходил вне тела. Пища расщепляется на более простые соединения, и содержащаяся в ней энергия высвобождается. Энергия с помощью механизма машины преобразуется в движение или нервный импульс и т.д. Пища расщепляется на простые соединения, которыми в основном являются углекислый газ, вода и зола; причем зола, однако, совсем не похожа на золу, получаемую при сжигании угля. Теперь двигатель должен иметь свою дымовую трубу для удаления газов и паров (CO2 и H2O) и свой зольник для золы. Таким же образом живая машина имеет свою выделительную систему для удаления отходов. В удалении углекислоты и воды мы снова имеем дело с дыхательной системой, и процесс — это просто повторение истории газовой диффузии, химического соединения и осмоса. Здесь достаточно сказать, что процесс столь же прост и легко объясним, как и те, что уже описаны. Удаление этих отходов — просто проблема химии и механики.

В удалении золы, однако, мы имеем нечто большее, ибо здесь мы снова сталкиваемся с жизненным действием клетки. Эта зола принимает главным образом форму соединения, известного как мочевина, которое попадает в общую систему кровообращения. Из крови она в конечном итоге удаляется почками. В почках находится большое количество частиц живой материи (почечных клеток), которые обладают способностью захватывать мочевину, когда кровь протекает над ними, и, извлекая ее таким образом из крови, они откладывают ее в ряд трубок, ведущих к мочевому пузырю и, следовательно, наружу. Доставка этой золы к почечной клетке — дело механическое, основанное просто на токе крови. Захват мочевины почечной клеткой — это жизненное явление, которое мы должны пока отложить.

До этого момента в анализе не было никаких трудностей, и никто не может не согласиться с выводами. Позиция, к которой мы пришли, заключается в следующем: насколько это касается общих проблем энергии во Вселенной, тело является машиной. Оно не создает и не уничтожает энергию, а просто преобразует одну форму в другую. Пытаясь объяснить действие машины, мы обнаруживаем, что для функций, рассмотренных до сих пор (иногда называемых вегетативными функциями), законы химии и физики дают адекватное объяснение.

Теперь мы должны заглянуть немного дальше и поставить под вопрос некоторые функции, механическая природа которых менее очевидна. Вся описанная до сих пор операция находится под контролем нервной системы, которая действует несколько подобно инженеру двигателя. Можно ли включить эту фазу живой деятельности в концепцию тела как машины?

Нервная система. Когда мы пытаемся применить механические принципы к нервной системе, мы сталкиваемся с тем, что поначалу кажется тупиком. Имея дело с более грубыми вопросами химических соединений, тепла и движения, нетрудно применить естественные законы к объяснению жизненных явлений. Но проблема с нервной системой совсем иная. Только сегодня мы обнаруживаем, что проблема открыта для изучения, не говоря уже о решении. Правда, психические и другие нервные явления изучались в течение долгого времени, но это изучение было просто изучением этих явлений самих по себе, без мысли об их корреляции с другими явлениями природы. Совсем недавно возникла концепция о том, что нервные явления имеют какое-либо прямое отношение к другим сферам природы.

Наш первый вопрос должен заключаться в том, можем ли мы найти какую-либо корреляцию между нервной энергией и другими типами энергии. Для наших целей будет удобно различать явления простой нервной передачи и явления психической деятельности. Первые проще и предлагают наибольшую надежду на решение. Если мы хотим найти какую-либо корреляцию между нервной энергией и другой физической энергией, мы должны сделать это, найдя какой-то способ измерения нервной энергии и сравнения ее с последней. Это было очень трудно, так как у нас нет способа измерить нервный импульс напрямую. В более крупных экспериментах по приходу и расходу тела, в упомянутом выше дыхательном аппарате, нервные явления, по-видимому, не оставляют следа. Насколько зашли эксперименты, нет никаких доказательств расхода дополнительной физической энергии, когда нервная система находится в действии. Это, однако, неудивительно, ибо этот аппарат слишком груб для измерения таких тонких факторов.

То, что существует корреляция между нервной энергией и физической энергией, однако, довольно определенно доказано экспериментами по разным направлениям. Первым шагом в этом направлении было обнаружение того, что нервный стимул можно измерить, по крайней мере косвенно. Когда нерв стимулируется, от одного конца к другому проходит импульс, и быстроту, с которой он движется, можно точно измерить. Когда такой импульс достигает мозга, он может вызвать сознательное ощущение, и можно сделать довольно определенную оценку количества времени, необходимого для этого. Периоды, конечно, очень короткие, но они не мгновенны. Нервный импульс можно изучать и другими способами. Мы обнаруживаем, что импульс может быть запущен обычными формами энергии. Механический шок, химический или электрический шок разовьют нервную энергию. Теперь это обычные формы физической энергии, и если при их применении к нерву они вызывают нервный стимул, то вывод, безусловно, является законным, что нерв — это просто кусочек механизма, приспособленный для преобразования определенных видов физической энергии в нервную энергию. Если это так, то необходимо рассматривать нервную энергию как коррелирующую с другими формами энергии.

Другие факты указывают в том же направлении. Не только нервный стимул может быть развит электрическим шоком, но и сила стимула в определенных пределах пропорциональна силе шока, который его производит. Опять же, не только установлено, что электрический шок может развить нервный стимул, но, наоборот, нервный стимул развивает электрическую энергию. В обычных нервах, даже когда они не активны, можно обнаружить слабые электрические токи. Они чрезвычайно слабы и требуют самых тонких инструментов для их обнаружения. Теперь, когда нерв стимулируется, эти токи немедленно затрагиваются таким образом, что при надлежащих условиях их интенсивность увеличивается. Увеличение достаточно велико, чтобы его можно было легко увидеть по движению гальванометра. Движение гальванометра в этих условиях дает готовое средство изучения характера нервного импульса. С его помощью можно определить, что нервный импульс движется вдоль нерва как волна, и мы можем приблизительно определить длину и форму волны и ее относительную высоту в различных точках.

Теперь каково значение всех этих фактов для нашего обсуждения? Вместе они ясно указывают на вывод, что нервная энергия коррелирует с другими формами физической энергии. Поскольку нервный стимул запускается другими формами энергии и поскольку он может, в свою очередь, изменять обычные формы энергии, мы не можем избежать вывода, что нервный импульс — это лишь особая форма энергии, развиваемая внутри нерва. Это форма волнового движения, свойственная нервному веществу, но коррелирующая с другими типами энергии и развитая из них. Это, конечно, делает нерв просто кусочком механизма.

Если этот вывод верен, развитие нервного импульса означало бы, что определенная часть пищи расщепляется на куски в теле для высвобождения энергии, и это должно сопровождаться выделением углекислого газа и тепла. Это легко показать на примере мышечного действия. Когда мы удаляем мышцу из тела, она может оставаться способной к сокращению в течение некоторого времени. Изучая ее в этих условиях, мы обнаруживаем, что она дает начало углекислому газу и другим веществам и высвобождает тепло всякий раз, когда сокращается. Как уже отмечалось, в экспериментах по дыханию всякий раз, когда исследуемый индивид совершает какие-либо движения, происходит сопутствующее выделение продуктов распада и развитие тепла. Но это не представляется доказуемым для действий нервной системы. Хотя были проведены очень тщательные эксперименты, до сих пор невозможно было обнаружить какое-либо повышение температуры, когда нервный импульс проходит через нерв, и нет также доказуемого выделения продуктов распада. Это было бы серьезным возражением против концепции нерва как машины, если бы не тот факт, что нерв настолько мал, что общая сумма его нервной энергии должна быть очень незначительной. Общая энергия этой крошечной машины настолько мала, что ее нельзя обнаружить нашими сравнительно грубыми инструментами измерения.

Короче говоря, все доказательства свидетельствуют о том, что нервный импульс — это форма движения, а следовательно, и энергии, коррелирующая с другими формами физической энергии. Нерв, однако, является очень тонкой машиной, и его общее количество энергии очень мало. Крошечные часы — более тонкая машина, чем водяное колесо, и их действия более зависят от точности их настройки. Водяное колесо может быть сделано очень грубым и все же быть совершенно эффективным, в то время как часы должны быть изготовлены с чрезвычайной тонкостью. И все же водяное колесо преобразует значительно больше энергии, чем часы. Оно может приводить в движение многие машины на фабрике, в то время как часы могут делать не более чем двигать сами себя. Но кто может сомневаться, что часы, как и водяное колесо, управляются законом корреляции сил? Так и нервная система живой машины тонко настроена и легко выводится из строя, и ее действие включает лишь небольшое количество энергии; но она столь же истинно подчиняется закону сохранения энергии, как и более массивная мышца.

Ощущения. Продолжая эту тему дальше, мы далее замечаем, что можно проследить связь между физической энергией и ощущениями. Ощущения возбуждаются определенными внешними формами движения. Живая машина имеет, например, один аппарат, способный реагировать на быстро вибрирующие волны воздуха. Эту частицу машины мы называем ухом. Оно сделано из частей, тонко настроенных так, что вибрирующие волны воздуха приводят их в движение, и их движение запускает нервный стимул, движущийся вдоль слухового нерва. В результате этот аппарат придет в движение, и импульс будет послан вдоль слухового нерва всякий раз, когда тот внешний тип движения, который мы называем звуком, ударяет в ухо. Другими словами, ухо — это аппарат для преобразования воздушных вибраций в нервную стимуляцию и, следовательно, является машиной. По-видимому, материал в ухе подобен кусочку пороха, способному взорваться от определенных видов внешнего возбуждения; но ни порох, ни материал в ухе не развивают никакой энергии, кроме той, что была в нем изначально. Таким же образом зрительный нерв имеет на своем конце кусочек механизма, легко возбуждаемый световыми вибрациями эфира, и поэтому зрительный нерв всегда будет возбуждаться, когда эфирные вибрации имеют возможность привести зрительный механизм в движение. И так далее с другими чувствами. Каждый сенсорный нерв имеет на своем конце кусочек механизма, предназначенный для преобразования определенных видов внешней энергии в нервную энергию, точно так же, как динамо-машина — это машина для преобразования движения в электричество. Если машина сломана, внешняя сила больше не имеет никакой возможности воздействовать на нее, и индивид становится глухим или слепым.

Психические явления. До этого момента в нашем анализе нам не нужно колебаться в признании корреляции между физической и нервной энергией. Даже если нервная энергия очень тонка и воздействует на наши инструменты измерения только при исключительных условиях, тот факт, что нервные силы возбуждаются физическими силами и сами по себе непосредственно измеримы, указывает на то, что они коррелируют с физическими силами. До этого момента, следовательно, мы можем уверенно сказать, что нервная система является частью машины.

Но когда мы обращаемся к более неясным частям нервных явлений, тем, которые мы обычно называем психическими, мы вынуждены внезапно остановиться. Мы можем проследить внешнюю силу до сенсорного органа, мы можем проследить эту силу до нервного стимула и можем проследить этот стимул до мозга как волновое движение, а следовательно, как форму физической энергии. Но там мы должны остановиться. Мы не имеем представления о том, как нервный импульс преобразуется в ощущение. Психическая сторона ощущения, по-видимому, стоит в категории сама по себе, и мы не можем рассматривать ее как форму энергии. Правда, было предпринято много смелых попыток связать их. Ощущения можно измерить по интенсивности, и интенсивность ощущения в определенной степени зависит от интенсивности стимула, возбуждающего его. Психическое ощущение, несомненно, возбуждается физической волной нервного импульса. В росте индивида развитие его психических способностей оказывается параллельным развитию его нервов и мозга — факт, который, конечно, доказывает, что психическая сила зависит от структуры мозга. Далее, установлено, что определенные видимые изменения происходят в определенных частях мозга — клетках мозга, — когда они возбуждаются в психическую деятельность. Такие ряды фактов указывают на связь между психической стороной ощущений и физической структурой машины. Но они не доказывают никакой корреляции между ними. Непохожесть психических и физических явлений настолько абсолютна, что мы должны колебаться, проводя какую-либо связь между ними. Невозможно представить психическую сторону ощущения как форму волнового движения. Если, далее, мы примем во внимание другие явления, связанные с нервной системой, более отчетливо психические процессы, у нас абсолютно нет данных для какого-либо сравнения. Мы не можем представить мысль, измеренную единицами, и пока мы не можем представить такого измерения, мы не можем получить никакого смысла из любой попытки найти корреляцию между психическими и физическими явлениями. Правда, некоторые психологи пытались построить концепцию физической природы разума; но их попытки в основном привели к построению концепции физической природы мозга, а затем игнорированию радикальной пропасти, существующей между разумом и материей. Возможность описания сложного мозга как растущего параллельно росту сложного разума рассматривалась как эквивалентная доказательству их идентичности. Все попытки в этом направлении до сих пор просто игнорировали тот факт, что стимуляция нерва, чисто физический процесс, — это не то же самое, что психическое действие. Что может раскрыть будущее, сказать рискованно, но в настоящее время психическая сторона живой машины не была включена в концепцию механической природы организма.

Живое тело — это машина. Рассматривая предмет до этого момента, каков должен быть наш вердикт относительно нашей способности понять работу живой машины? Во-первых, мы оправданы в рассмотрении тела как машины, поскольку, насколько это касается его отношений с энергией, это просто кусок механизма — сложный, конечно, сверх любой другой машины, но все же машина для преобразования одного вида энергии в другой. Она получает энергию в форме химического состава и преобразует ее в тепло, движение, нервное волновое движение и т.д. Все это достаточно достоверно. Можно ли отнести другие формы нервной и психической деятельности к той же категории или их следует рассматривать как принадлежащие к сфере сами по себе и вне сферы энергии в физическом смысле, возможно, еще нельзя окончательно решить. Мы можем просто сказать, что до сих пор никто не смог даже представить, как мысль может быть соизмерима с физической энергией. Полная непохожесть мысли и волнового движения любого рода заставляет нас в настоящее время чувствовать, что со стороны ментальности сравнение тела с машиной не является полным.

Что касается второй половины вопроса, адекватны ли естественные силы для объяснения работы машины, мы снова смогли прийти к удовлетворительному положительному ответу. Пищеварение, ассимиляция, кровообращение, дыхание, выделение, основные категории физиологического действия и, по крайней мере, определенные фазы действия нервной системы легко понимаются как контролируемые действием химических и физических сил. В осуществлении этих действий нет необходимости в предположении какой-либо силы, кроме тех, которые находятся в нашем распоряжении в научной лаборатории.

Живая машина конструктивна, а не только деструктивна. В одном отношении живая машина отличается от всех других. Действие всех других машин приводит к разрушению организованного материала и, таким образом, к деградации материи. Например, паровой двигатель получает уголь, вещество высокого химического состава, и расщепляет его на более простые соединения, таким образом высвобождая свою накопленную энергию. Теперь, если мы рассмотрим все формы искусственных машин, мы обнаружим таким же образом, что всегда происходит разрушение соединений высокого химического состава. В таких машинах принято начинать с тепла как источника энергии, и это тепло всегда производится путем расщепления химических соединений на куски. Во всех химических процессах, происходящих в химической лаборатории, аналогично происходит разрушение органических соединений. Правда, химик иногда создает сложные соединения из более простых; но для того чтобы сделать это, он обязан использовать тепло для осуществления соединения, и это тепло получается из разрушения гораздо большего количества высокомолекулярных соединений, чем он производит. Общий результат, следовательно, — разрушение, а не производство сложных соединений. Таким образом, это факт, что во всех искусственных машинах и во всех искусственных химических процессах происходит, как общий результат, деградация материи в сторону более простых от более сложных соединений.

В результате действия живой машины, однако, мы имеем противоположный процесс — процесс строительства. Все сложные химические соединения должны быть прослежены к живым существам как их источнику. Когда зеленые растения растут на солнечном свете, они берут простые соединения и объединяют их вместе, чтобы сформировать более сложные, таким образом, что общий результат — увеличение химических соединений высокой сложности. Делая это, они используют энергию солнечного света, которую затем запасают в образованных соединениях. Они, таким образом, производят крахмалы, масла, белки, древесину и т.д., и эти запасы энергии теперь могут быть использованы искусственными машинами. Живая машина строит, другие машины разрушают. Живая машина запасает солнечный свет в сложных соединениях, другие машины извлекают его и используют. Живой организм, следовательно, следует сравнивать с солнечным двигателем, который получает свою энергию непосредственно от солнца, а не с обычным двигателем. Хотя это ни в малейшей степени не противоречит идее живого тела как машины, это указывает на то, что это машина совершенно иного характера, чем любая другая, и обладает силами, которыми не обладает ни одна другая машина. Только живые машины увеличивают количество химических соединений высокой сложности.

Мы должны заметить, однако, что эта способность к строительству, в отличие от разрушения, присуща только одному особому классу живых машин. Только зеленые растения могут таким образом увеличивать запас органических соединений в мире. Все бесцветные растения и все животные, с другой стороны, живут за счет разрушения этих соединений и использования высвобождаемой таким образом энергии; в этом отношении они больше похожи на обычные искусственные машины. Животное действительно выполняет определенные конструктивные операции, производя сложный материал из более простых тел; как, например, создание жиров из крахмалов. Но в этой операции оно разрушает большое количество органического материала, чтобы обеспечить энергию для строительства, так что общий результат — деградация химических соединений, а не строительство. Конструктивные процессы, которые увеличивают количество сложных соединений в природе, ограничены живой машиной, и, действительно, одной особой ее формой, а именно зеленым растением. Эта конструктивная сила радикально отделяет живое от других машин; ибо, хотя конструктивные процессы возможны для химика и хотя возможны двигатели, использующие солнечный свет, живая машина — единственная машина, которая увеличивает количество сложных химических соединений в мире.

Жизненный фактор. Со всем этим объяснением жизненных процессов не может не быть очевидным, что мы на самом деле не достигли центра проблемы. Мы объяснили многие вторичные процессы, но первичные все еще не решены. Изучая пищеварение, мы достигаем понимания всего, пока не доходим до активного жизненного свойства железистых клеток в секреции. Изучая всасывание, мы понимаем процесс, пока не доходим до того, что мы назвали жизненными силами всасывающих клеток пищеварительного канала. Кровообращение понятно, пока мы не доходим до биения сердца и сокращения мышц кровеносных сосудов. Выделение также частично объяснено, но здесь мы снова должны отнести определенные процессы к жизненным силам активных клеток. И так, где бы мы ни исследовали проблему, мы обнаруживаем, что способны объяснить многие вторичные проблемы, в то время как фундаментальные мы все еще приписываем жизненным свойствам активных тканей. Почему мышца сокращается или железа секретирует, мы, безусловно, еще не ответили. Отношение действий к общим проблемам корреляции сил достаточно просто. То, что мышца является машиной в смысле нашего определения, вне вопроса. Но проблема того, почему мышца действует, не решается показом того, что она получает свою энергию из расщепленного пищевого материала. Для нас явно все еще остается ряд фундаментальных проблем, хотя вторичные из них растворимы.

Что мы можем сказать относительно этих фундаментальных жизненных сил активных тканей? Во-первых, мы должны заметить, что многие из процессов, которые мы теперь понимаем, ранее классифицировались как жизненные, и мы сохраняем под этим термином только те, которые еще не объяснены. Это, конечно, предполагает нам, что, возможно, мы когда-нибудь найдем объяснение для всех так называемых жизненных сил путем применения простых физических сил. Является ли фактом, что единственное значение термина «жизненный» заключается в том, что мы еще не смогли объяснить эти процессы к нашему полному удовлетворению? Является ли разница между тем, что мы назвали вторичными процессами, и первичными только разницей в степени? Есть ли вероятность, что действия, которые мы теперь называем жизненными, когда-нибудь будут так же легко поняты, как те, которые уже были объяснены?

Существует ли какой-либо метод, с помощью которого мы можем подойти к этим фундаментальным проблемам мышечного действия, сердцебиения, секреции желез и т.д.? Очевидно, если это должно быть сделано, то это должно быть путем разложения тела на его простые единицы и изучения этих единиц. Наше изучение до сих пор было изучением механизма тела в целом; но мы обнаружили, что различные части машины сами по себе активны, что, помимо действия общей машины в целом, отдельные части обладают жизненными силами. Мы должны, следовательно, избавиться от этого сложного механизма, который запутывает проблему, и посмотреть, сможем ли мы найти фундаментальные единицы, которые проявляют эти свойства, не обремененные вторичным механизмом, который до сих пор привлекал наше внимание. Мы должны обратиться теперь к проблеме, связанной с протоплазмой и живой клеткой, поскольку здесь, если где-либо, мы можем найти жизненное вещество, сведенное к его низшим терминам.

ГЛАВА II.

КЛЕТКА И ПРОТОПЛАЗМА.

Жизненные свойства. Мы видели, что общая деятельность тела понятна в соответствии с химическими и механическими законами, при условии, что мы можем принять в качестве их основы простые жизненные свойства живых явлений. Мы должны теперь подойти ближе к центру проблемы и спросить, можем ли мы проследить эти фундаментальные свойства до их источника и найти объяснение им.

Во-первых, что это за свойства? Жизненные силы разнообразны и лежат в основе каждой формы живой деятельности. Когда мы освобождаем их от осложнений, однако, они все могут быть сведены к четырем. Это: (1) Раздражимость, или свойство, присущее живой материи, реагировать при стимуляции. (2) Движение, или способность сокращаться при стимуляции. (3) Метаболизм, или способность поглощать постороннюю пищу и производить в ней определенные химические изменения, которые либо превращают ее в более живую ткань, либо расщепляют ее на куски для высвобождения заключенной энергии. (4) Размножение, или способность производить новых индивидов. Из этих четырех простых жизненных действий следуют все другие жизненные действия; и если мы можем найти объяснение им, мы объяснили живую машину. Если мы допустим, что определенные части тела могут усваивать пищу и размножаться, обладая способностью к сокращению при раздражении, мы можем легко объяснить другие функции живой машины путем применения этих свойств к сложному механизму тела. Но эти свойства фундаментальны, и если мы не можем охватить их, мы не достигли центра проблемы.

Переходя от более сложных животных к менее сложным, мы находим постепенное упрощение механизма, пока механизм, по-видимому, не исчезает. С этим упрощением механизма мы находим животных, снабженных менее разнообразными способностями и менее тонкими адаптациями к условиям. Но при всем этом мы находим фундаментальные способности живых организмов теми же самыми. Для выполнения этих фундаментальных действий, по-видимому, не требуется никакого механизма. Простые типы живых тел просты по количеству частей, но они обладают по существу теми же способностями к ассимиляции и росту, которые характеризуют высшие формы. Очевидно, что в нашей попытке проследить жизненные свойства до их источника мы можем действовать двумя путями. Мы можем либо направить наше внимание на простейшие организмы, где отсутствует весь вторичный механизм, либо на мельчайшие части, на которые могут быть разложены ткани высших организмов, сохраняя при этом свои жизненные свойства. Любым из этих путей мы можем надеяться найти жизненные явления в их простейшей форме, независимой от вторичного механизма.

Но факт в том, что, когда мы обращаем наше внимание в этих двух направлениях, мы обнаруживаем, что результат один и тот же. Если мы ищем низшие организмы, мы находим их среди форм, которые состоят из одной клетки, и если мы анализируем ткани высших животных, мы находим, что конечными частями являются клетки. Таким образом, в любом направлении изучение клетки навязывается нам.

Перед началом изучения клетки будет хорошо для нас попытаться получить ясное представление о точной природе проблем, которые мы пытаемся решить. Мы хотим объяснить деятельность жизненных явлений таким образом, чтобы сделать их понятными через применение естественных сил. То, что эти процессы фундаментально являются химическими, достаточно очевидно. Химическое окисление пищи лежит в основе всей жизненной деятельности, и именно через действие химических сил жизненные силы снабжаются своей энергией. Но реальная проблема заключается в том, что именно в живой машине контролирует эти химические процессы. Жир и крахмал могут быть окислены в пробирках химика и там высвободят энергию; но они не проявляют в этих условиях жизненных явлений. Белок может быть приведен в контакт с кислородом без какого-либо окисления, и даже если он окисляется, никакое движение, ассимиляция или размножение не происходят в обычных условиях. Эти явления происходят только тогда, когда окисление происходит в живой машине. Наша проблема тогда состоит в том, чтобы определить, если возможно, что именно в живой машине регулирует окисления и другие изменения таким образом, чтобы производить из них жизненные действия. Почему окисление крахмала в живой машине дает начало движению, росту и размножению, в то время как если окисление происходит в лаборатории химика или даже в кусочке мертвой протоплазмы, оно просто дает начало теплу?

Один из первичных вопросов, требующих внимания в этом поиске, заключается в том, найдем ли мы объяснение, в основе своей, химическое или механическое. В простейшей форме жизни, в которой обнаруживаются жизненные проявления, должны ли мы приписывать эти свойства просто химическим силам живого вещества, или мы должны здесь тоже приписывать их действию сложного механизма? Этот вопрос более чем формальный. То, что он имеет глубочайшее значение, станет ясно из следующих соображений:

Химическое сродство — хорошо признанная сила. Под действием этой силы производятся химические соединения и образуются различные соединения при различных условиях. Свойства различных соединений различаются в зависимости от их состава, и чем сложнее соединения, тем разнообразнее их свойства. Теперь можно было бы принять в качестве гипотезы, что могло бы существовать химическое соединение настолько сложное, чтобы обладать, среди прочих свойств, свойством вызывать окисление пищи таким образом, чтобы производить ассимиляцию и рост. Такое соединение, конечно, было бы живым, и было бы столь же верно, что его способность усваивать пищу была бы одним из его физических свойств, как и то, что замерзание — физическое свойство воды. Если бы такая гипотеза оказалась верной, то проблема объяснения жизни была бы химической, ибо все жизненные свойства были бы сводимы к свойствам химического соединения. Тогда было бы необходимо только показать, как такое соединение возникло, и мы объяснили бы жизнь. И это не было бы безнадежной задачей. Мы хорошо знакомы с силами, адекватными для формирования химических соединений. Если сила химического сродства адекватна при определенных условиях для формирования некоторых соединений, легко представить ее как возможность при других условиях производить это химическое живое вещество. Наш поиск должен был бы тогда заключаться в наборе условий, при которых наше живое соединение могло быть произведено известными силами химического сродства.

Но предположим, с другой стороны, что мы обнаружим, что эта простейшая частица живой материи — не химическое соединение, а сама по себе сложная машина. Предположим, что, сведя это жизненное вещество к его простейшему типу, мы обнаружим, что вещество, с которым мы имеем дело, не только обладает сложной химической структурой, но и содержит большое количество структурных частей, приспособленных друг к другу таким образом, чтобы работать вместе в виде замысловатого механизма. Вся проблема тогда изменилась бы. Для объяснения такой машины мы уже не могли бы прибегать к химическим силам. Химического сродства достаточно для объяснения химических соединений, какими бы сложными они ни были, но оно не может предложить никакого объяснения для адаптации частей, составляющих машину. Проблема происхождения простейшей формы жизни тогда стала бы уже не проблемой химической, а проблемой механической эволюции. Очевидно, что вопрос о том, можем ли мы приписать свойства простейшего типа жизни химическому составу или механической структуре, является чем-то большим, чем просто формальностью.

Открытие клеток. Нам сегодня трудно составить адекватное представление о том удивительном потоке света, который был пролит на научные и философские исследования открытиями, сгруппированными вокруг терминов «клетки» и «протоплазма». Клетки и протоплазма стали настолько неотъемлемой частью современной биологии, что мы едва ли можем представить себе ту неопределенность знаний, которая существовала до признания этих фактов. Возможно, несколько грубое сравнение проиллюстрирует то отношение, которое открытие клеток имело к изучению жизни.

Представьте себе на мгновение некое разумное существо, находящееся на Луне и пытающееся изучить явления на поверхности Земли. Предположим, что оно снабжено телескопом, достаточно мощным, чтобы обнаруживать умеренно крупные объекты на Земле, но не более мелкие. Оно увидело бы города в разных частях света с большими различиями во внешнем виде, размере и форме. Оно увидело бы железнодорожные поезда, мчащиеся по Земле туда и обратно. Оно увидело бы, как возникают новые города и растут старые, и мы можем представить, как оно размышляет об их способе возникновения и причинах, по которым они принимают ту или иную форму. Но, несмотря на свои самые острые наблюдения и самые изобретательные предположения, оно никогда не смогло бы понять истинного значения городов, поскольку не знакомо с самой живой единицей. Представьте теперь, если хотите, что этот внеземной наблюдатель изобретает телескоп, который позволяет ему видеть более мелкие объекты и, таким образом, обнаруживает людей. Какую полную революцию произвело бы это в его знаниях о земных делах! Мы можем представить, как быстро одно открытие следовало бы за другим; как выяснилось бы, что именно люди строят дома, прокладывают и обслуживают железные дороги и управляют ростом городов по своему усмотрению; и, наконец, как стало бы известно, что именно человек один растет и размножается, а все остальное — результат его деятельности. Такой внеземной наблюдатель обнаружил бы, что вступает в новую эру, в которой все его прежние знания канули бы в Лету.

Нечто подобное такой революции было положено в основу изучения живых существ открытием клеток и протоплазмы. Животные и растения изучались веками, и по ним было сделано много точных и кропотливых наблюдений. Были собраны монументальные массивы данных, касающиеся их форм, размеров, распределения и взаимосвязей. Анатомия долгое время занимала внимание натуралистов, и общее строение животных и растений было уже хорошо известно. Но открытия, начавшиеся в четвертом десятилетии века, раскрыв единство деятельности, изменили облик биологической науки.

Клеточная теория. Клеточная теория — это, вкратце, учение о том, что тела животных и растений целиком построены из мельчайших элементарных единиц, более или менее независимых друг от друга, и все они способны к росту и размножению. Это учение обычно считается основанным в 1839 году Шванном. Однако задолго до этого многие микроскописты видели, что тела растений состоят из элементарных единиц. Описывая кору дерева в 1665 году, Роберт Гук заявил, что она состоит из маленьких ячеек или клеток, и рассматривал ее как своего рода сотовую структуру, ячейки которой заполнены воздухом. Термин «клетка» вполне точно описывает отсеки такой структуры, как можно увидеть, взглянув на рис. 7, и этот термин сохранился даже до сегодняшнего дня, несмотря на то, что его первоначальное значение полностью исчезло. В течение последнего столетия немало натуралистов наблюдали и описывали эти маленькие пузырьки, всегда рассматривая их как маленькие пространства и никогда не видя в них никакого значения для деятельности растений. В одном или двух случаях подобные тела были замечены у животных, хотя никакой связи между ними и клетками растений не проводилось. В начале века наблюдения над различными видами животных и растительных тканей умножались, и многие микроскописты независимо друг от друга объявляли об открытии подобных мелких корпускулярных тел. Наконец, в 1839 году эти наблюдения были объединены Шванном в одну общую теорию. Согласно сформулированной тогда клеточной теории, части всех животных и растений либо состоят из клеток, либо из материала, производного от клеток. Кора, древесина, корни, листья растений — все они состоят из маленьких пузырьков, подобных тем, что уже были описаны под названием клеток. У животных клеточное строение не так легко различить; но и здесь мышцы, кости, нервы, железы — все они состоят из подобных пузырьков или материала, созданного из них. Клетки имеют удивительно разные формы и широко варьирующиеся размеры, но по общему строению они схожи. Эти клетки, обнаруженные таким образом как у животных, так и у растений, образовали первое связующее звено между животными и растениями. Это открытие было подобно открытию нашего предполагаемого внеземного наблюдателя, когда он впервые обнаружил человека, который связал воедино совершенно разные города в различных частях света.

FIG. 7.
FIG. 7.—A bit of bark showing cellular structure.

Шванн и его непосредственные последователи, признавая, что тела животных и растений состоят из клеток, были в затруднении объяснить, как эти клетки возникают. Сначала бытовало убеждение, что в телах животных и растений существует бесструктурное вещество, которое образует основу, из которой развиваются клетки, примерно так же, как кристаллы возникают из маточного раствора. Это предполагаемое вещество Шванн назвал цитобластемой, и он полагал, что оно существует между клетками или иногда внутри них. Например, жидкая часть крови — это цитобластема, а кровяные тельца — это клетки. Из этой бесструктурной жидкости клетки, как предполагалось, возникали путем процесса, сродни кристаллизации. Конечно, клетки растут способом, сильно отличающимся от роста кристалла. Кристалл всегда растет путем добавления слоев снаружи, в то время как клетки растут путем добавлений внутри своего тела. Но это была второстепенная деталь, существенным моментом было то, что из бесструктурной жидкости, содержащей соответствующие материалы, выделялась организованная клетка.

Эта идея о цитобластеме рано вызвала подозрения, и почти во время объявления клеточной теории некоторые микроскописты заявили, что эти клетки происходят не из какой-либо бесструктурной среды, а путем деления от других клеток, подобных им самим. Это утверждение и его демонстрация имели даже большее значение, чем открытие самих клеток. Однако в течение ряда лет этот вопрос оставался спорным, собирались доказательства, которые примерно в равной степени подтверждали каждую из точек зрения. Именно шотландец, доктор Бэрри, наконец представил доказательства, которые решили этот вопрос на основе изучения развивающегося яйца.

Суть его открытия заключалась в следующем: яйцеклетка животного — это одна клетка, и когда она начинает развиваться в эмбрион, она сначала просто делится на две половины, производя две клетки (рис. 8, a и b). Каждая из них, в свою очередь, делится, давая четыре, и путем повторных делений такого рода возникает твердая масса более мелких клеток (рис. 8, от b до f), называемая стадией морулы из-за ее сходства с ягодой. Это, конечно, просто масса клеток, каждая из которых получена путем деления из исходной. По мере того как количество клеток увеличивается, масса также увеличивается в размере за счет поглощения питательных веществ, и клетки продолжают делиться, пока масса не будет содержать тысячи клеток. Тем временем из этих клеток формируется тело животного, и когда оно становится взрослым, оно состоит из миллионов клеток, все из которых были получены путем деления из исходной клетки. В такой истории каждая клетка происходит от ранее существовавших клеток, и цитобластема не играет никакой роли.

FIG. 8.
FIG. 8.—Successive stages in the division of the developing egg.

Однако Бэрри или любому другому человеку было невозможно проследить последовательные деления яйцеклетки через все стадии до взрослого состояния. Деления можно проследить в течение короткого времени под микроскопом, но остальное должно быть делом простого вывода. Утверждалось, что, поскольку происхождение клеток начинается таким образом с простого деления и поскольку тот же процесс можно наблюдать у взрослой особи, разумно предположить, что этот же процесс продолжался непрерывно и что это единственный метод происхождения клеток. Но окончательное доказательство этого вывода долгое время не появлялось. В течение многих лет некоторые биологи продолжали верить, что клетки могут иметь иное происхождение, чем от ранее существовавших клеток. Год за годом доказательства такого «свободного» происхождения клеток становились все меньше, пока эта точка зрения не была полностью оставлена, и сегодня повсеместно признается, что новые клетки всегда возникают из старых путем прямого происхождения, и, таким образом, каждая клетка в теле животного или растения является прямым потомком путем деления от исходной яйцеклетки.

FIG. 9.
FIG. 9.—A cell; cw is the cell wall;
pr, the cell substance; n, the
nucleus.

Клетка. Но что такое эта клетка, которая образует единицу жизни и к которой можно проследить все фундаментальные жизненные свойства? Мы сначала взглянем на структуру клетки, как ее понимали ранние микроскописты. Типичная клетка показана на рис. 9. Видно, что она состоит из трех вполне отчетливых частей. Во-первых, это клеточная стенка (cw), которая представляет собой ограничивающую мембрану различной толщины и формы. В действительности это безжизненный материал, секретируемый остальной частью клетки. Будучи таким образом произведенным другими активными частями клетки, мы будем называть его сформированным материалом в отличие от остальной части, которая является активным материалом. Внутри этого пузырька содержится несколько прозрачный полужидкий материал, который получил различные названия, но который в настоящее время мы будем называть клеточным веществом (рис. 9, pr). Его может быть много или мало, и он имеет широко варьирующуюся консистенцию: от очень жидкой массы до решительно густого желеобразного вещества. Внутри клеточного вещества находится небольшое тело, обычно более или менее сферической формы, которое называется ядром (рис. 9, n). Оно кажется микроскопу схожим по характеру с клеточным веществом и часто описывалось как частица клеточного вещества, более плотная, чем остальная часть. Внутри ядра обычно можно увидеть одно или несколько меньших округлых тел, которые были названы ядрышками. С самого раннего периода изучения клеток эти три части — клеточная стенка, клеточное вещество и ядро — были признаны, но относительно их взаимоотношений друг с другом и с общей деятельностью клетки существовало самое широкое разнообразие мнений.

Клеточное строение организмов. Далее будет полезно заметить, что именно имеется в виду под утверждением, что все живые тела состоят из клеток. Это лучше всего понять, обратившись к прилагаемым рисункам. Рис. 10-14, например, показывают микроскопический вид нескольких растительных тканей.

FIG. 10.
FIG. 10.—Cells at a root tip.

На рис. 10 виден кончик корня, явно состоящий из клеток, весьма похожих на описанную типичную клетку. На рис. 11 видна часть листа, показывающая ту же общую структуру. На рис. 12 — часть растительной ткани, клеточные стенки которой очень толстые, так что образуется очень плотная структура.

FIG. 11.
FIG. 11.—Section of a leaf showing
cells of different shapes.

На рис. 13 — часть картофеля, показывающая его клетки, заполненные мелкими гранулами крахмала, которые клетки произвели в ходе своей деятельности и отложили внутри своих собственных тел. На рис. 14 — несколько древесных клеток, показывающих клеточные стенки различной формы, которые, став мертвыми, потеряли свое содержимое и просто остаются как мертвые клеточные стенки. Каждая из них в своей ранней истории была заполнена клеточным веществом и содержала ядро. Подобным же образом любая часть растительной ткани легко показала бы, что она состоит из подобных клеток.

В тканях животных клеточное строение видно не так легко, главным образом потому, что продукты, производимые клетками, сформированные продукты, становятся относительно более обильными, а сами клетки — не столь заметными. Но клеточное строение тем не менее доказуемо. На рис. 15, например, видна часть хряща, где сами клетки довольно малы, в то время как материал, отложенный между ними, обилен. Этот материал между клетками на самом деле следует рассматривать как чрезмерно утолщенную клеточную стенку, секретированную клеточным веществом, находящимся внутри клеток, так что часть хряща — это на самом деле масса клеток с исключительно толстой клеточной стенкой.

FIG. 12.
FIG. 12.—Plant cells with thick walls, from
a fern.

На рис. 16 показана небольшая капля крови. Здесь видны клетки, плавающие в жидкости. Жидкость бесцветна, и именно красный цвет в клетках крови придает крови ее красный цвет. Жидкость здесь снова можно рассматривать как материал, произведенный клетками. На рис. 17 — часть кости, показывающая мелкие неправильные клетки, внедренные в большую массу материала, который был отложен клеткой.

FIG. 13.
FIG. 13.—Section of a potato showing different
shaped cells, the inner and larger ones being
filled with grains of starch.

В этом случае сформированный материал был затвердевшим за счет фосфата кальция, который придает кости жесткую консистенцию. В некоторых тканях животных сформированного материала еще больше. На рис. 18, например, — часть соединительной ткани, состоящая из массы тонких волокон, которые не имеют сходства с клетками и, по сути, не являются клетками. Эти волокна, однако, были созданы клетками, и тщательное изучение такой ткани в соответствующих местах покажет клетки внутри нее. Клетки, показанные на рис. 18 (c), секретировали волокнистый материал. Рис. 19 показывает клетку, составляющую часть нерва. На рис. 20 — часть мышцы; единственный след клеточного строения, который она показывает, — это ядра (n), но если изучать мышцу в молодом состоянии, ее клеточное строение более очевидно.

FIG. 14.
FIG. 14.—Various shaped wood cells
from plant tissue.

FIG. 15.
FIG. 15.—A bit of cartilage.

Таким образом, у взрослых животных клетки, которые сначала были крупными и четкими, становятся все менее заметными, пока взрослая ткань иногда не кажется состоящей в основном из того, что мы назвали сформированным материалом.

FIG. 16.
FIG. 16.—Frog's blood: a and
b are the cells; c is the liquid.

FIG. 17.
FIG. 17.—A bit of bone, showing
the cells imbedded in the bony matter.

Однако не следует воображать, что можно провести очень жесткую грань между самой клеткой и материалом, который она образует. Сформированный материал во многих случаях — это просто утолщенная клеточная стенка, и мы обычно рассматриваем это как часть клетки. Во многих случаях сформированный материал — это просто старые мертвые клеточные стенки, из которых было извлечено живое вещество (рис. 14). В других случаях клеточное вещество приобретает особые функции, так что то, что кажется сформированным материалом, на самом деле является видоизмененным телом клетки и остается активным и живым. Таков случай с мышцей. В других случаях сформированный материал, по-видимому, производится внутри клетки и секретируется, как в случае с костью. Однако между различными типами нельзя провести четких границ. Но различие между сформированным материалом и телом клетки является удобным, и его вполне можно сохранить при обсуждении клеток. В нашем обсуждении фундаментальных жизненных свойств нас интересует только клеточное вещество, так как сформированный материал не имеет отношения к фундаментальным процессам жизни, хотя он в значительной степени формирует вторичный механизм, который мы уже изучили.

FIG. 18.
FIG. 18.—Connective
tissue. The cells
of the tissue are
shown at c, and the
fibres or formed
matter at f.

У всех высших животных и растений жизнь особи начинается как одна яйцеклетка или одна клетка, и по мере роста клетки быстро увеличиваются, пока взрослая особь не будет сформирована из сотен миллионов клеток. По мере того как эти клетки становятся многочисленными, они через некоторое время перестают быть одинаковыми. Они принимают различные формы, которые адаптированы к различным обязанностям, которые они должны выполнять. Так, те клетки, которые должны образовать кость, вскоре становятся отличными от тех, которые должны образовать мышцу, а те, которые должны образовать кровь, совсем не похожи на те, которые должны производить волосы. Посредством такой дифференциации возникает очень сложная масса клеток с большим разнообразием форм и функций.

FIG. 19.
FIG. 19. A piece of nerve fibre,
showing the cell with its
nucleus at n.

Следует заметить далее, что существуют некоторые животные и растения, у которых все животное состоит из одной клетки. Эти организмы обычно чрезвычайно малого размера, и они включают большинство так называемых анималькулей, которые встречаются в воде. У таких животных различные части клетки видоизменены для выполнения различных функций. Различные органы появляются внутри клетки, и клетка более сложна, чем описанная типичная клетка. Рис. 21 показывает такую клетку. Такое животное обладает несколькими органами, но, поскольку оно состоит из одной массы протоплазмы и одного ядра, оно все еще остается только одной клеткой. В многоклеточных организмах органы тела состоят из клеток, и различные органы производятся путем дифференциации клеток, но в одноклеточных организмах органы являются результатом дифференциации частей одной клетки. В одном случае происходит дифференциация клеток, а в другом — частей клетки.

FIG. 20.
FIG. 20.—A muscle fibre. The
nucleii are shown at n.

Такова, вкратце, клетка, к деятельности которой можно проследить фундаментальные свойства всех живых существ. Клетки наделены свойствами раздражимости, сократимости, ассимиляции и размножения, и поэтому именно к изучению клеток мы должны обратиться за интерпретацией жизненных явлений. Если мы сможем достичь понятного понимания деятельности клетки, наша проблема будет решена, ибо деятельность полностью сформированного животного или растения, какой бы сложной она ни была, — это просто применение механических и химических принципов среди групп таких клеток. Но в чем же нам помогает это знание клеток? Стали ли мы ближе к пониманию того, как возникают эти жизненные процессы? В ответ на этот вопрос мы можем сначала спросить, возможно ли определить, является ли какая-либо одна часть клетки местом ее деятельности.

FIG. 21.
FIG. 21.—A complex cell. It is
an entire animal, but composed
of only one cell.

Клеточная стенка. Первое предположение, которое возникло, заключалось в том, что клеточная стенка является важной частью клетки, а остальные — вторичными. Это был не неестественный вывод. Клеточная стенка — самая устойчивая часть клетки. Это была часть, впервые обнаруженная микроскопом, и это та часть, которая остается после того, как другие части исчезают. Действительно, во многих так называемых клетках видна только клеточная стенка, так как содержимое клетки исчезло (рис. 14). Неудивительно, что ее поначалу рассматривали как первичную часть. Идея заключалась в том, что клеточная стенка каким-то образом изменяла химический характер веществ, контактирующих с ее двумя сторонами, и тем самым порождала жизненные процессы, которые, как мы видели, являются фундаментально химическими. Таким образом, клеточная стенка рассматривалась как самая существенная часть клетки, поскольку она контролировала ее деятельность. Таково было убеждение Шванна, хотя он также считал другие части клетки важными.

FIG. 22.
FIG. 22.—An amœba. A single
cell without cell wall. n is the nucleus; f, a bit
of food which the cell has absorbed.

Эта концепция, однако, была весьма временной. Это было почти так же, как если бы наш гипотетический внеземной наблюдатель рассматривал одежду своего вновь открытого человека как составляющую существенную часть его природы. Вскоре стало очевидно, что эту позицию невозможно поддерживать. Было обнаружено, что многие частицы живой материи были полностью лишены клеточной стенки. Это особенно верно для клеток животных. В то время как у растений клеточная стенка почти всегда хорошо развита, для клеток животных очень характерно полное отсутствие этого внешнего покрытия — как, например, у белых кровяных клеток. Рис. 22 показывает амебу, клетку с очень активными способностями к движению и ассимиляции, но без клеточной стенки. Более того, молодые клетки всегда более активны, чем старые, и они обычно обладают либо отсутствием клеточной стенки, либо очень слабой, которая откладывается по мере старения клетки и остается долгое время после того, как она мертва. Такие факты вскоре опровергли представление о том, что клеточная стенка является жизненно важной частью клетки, и на ее место пришла новая концепция, которая должна была оказать более глубокое влияние на изучение живых существ, чем любое сделанное до сих пор открытие. Это была формулировка учения о природе протоплазмы.

Протоплазма. (а) Открытие. По мере того как становилось очевидным, что клеточная стенка является несколько неактивной частью клетки, больше внимания уделялось содержимому клетки. В течение двадцати лет после формулировки клеточной теории и клеточное вещество, и ядро рассматривались как существенные для ее деятельности. Это было особенно верно в отношении ядра, которое считалось органом размножения. Эти предположения неопределенно появлялись в трудах того или иного ученого и были окончательно сформулированы в 1860 году в общую теорию, которая сформировала то, что иногда называют отправной точкой современной биологии. С того времени материал, известный как протоплазма, был возведен в видное положение в обсуждении всех предметов, связанных с жизненными явлениями. Идея протоплазмы была впервые четко определена Шульце, который утверждал, что настоящей активной частью клетки является клеточное вещество внутри клеточной стенки. Он доказал, что это вещество наделено способностями к движению и способностями вызывать химические изменения, связанные с жизненными явлениями. Он показал, что его больше всего в наиболее активных клетках, оно становится менее обильным по мере того, как клетки теряют свою активность, и исчезает, когда клетки теряют свою жизнеспособность. Это клеточное вещество вскоре было возведено в положение такой важности, что меньшее тело внутри него было затенено, и еще около двадцати лет ядро молчаливо игнорировалось в биологических дискуссиях. Согласно Шульце, само клеточное вещество составляло клетку, остальные части были полностью подчиненными, а зачастую и вовсе отсутствовали. Таким образом, клетка была частицей протоплазмы, и не более того. Но более важной особенностью этого учения был не простой вывод о том, что клеточное вещество составляет клетку, а более широкий вывод о том, что это клеточное вещество во всех клетках по существу идентично. Изучение всех животных, высших и низших, показало, что все активные клетки заполнены похожим материалом, и, что еще важнее, изучение растительных клеток выявило материал, поразительно похожий. Шульце экспериментировал с этим материалом всеми доступными ему средствами и, обнаружив, что клеточное вещество у всех животных и растений подчиняется одним и тем же тестам, пришел к выводу, что клеточное вещество у животных и растений всегда идентично. Этому материалу он теперь дал название «протоплазма», выбрав название, ранее данное клеточному содержимому растительных клеток. С этого времени термин «протоплазма» применялся к живому материалу, обнаруженному во всех клетках, и сразу стал самым важным фактором в обсуждении биологических проблем.

Важность этого вновь сформулированного учения трудно переоценить. Здесь, в протоплазме, по-видимому, была найдена основа жизненных явлений. Здесь было вещество, повсеместно присутствующее у животных и растений, простое и однородное — вещество, всегда присутствующее в живых частях и исчезающее со смертью. Это была самая простая вещь, обладающая жизнью, и, по сути, единственная вещь, обладающая жизнью, ибо нет жизни вне клеток и протоплазмы. Но, будучи простой, она обладала всеми фундаментальными свойствами живых существ — раздражимостью, сократимостью, ассимиляцией и размножением. Это было соединение, которое, по-видимому, заслуживало названия «физическая основа жизни», которое вскоре было дано ему Гексли. С этой концепцией протоплазмы как физической основы жизни проблемы, связанные с изучением жизни, стали более упрощенными. Чтобы изучить природу жизни, уже не было необходимости изучать запутанную массу сложных органов, раскрытых нам животными и растениями, или даже несколько менее запутанные структуры, показанные отдельными клетками. Даже простая клетка имеет несколько отдельных частей, способных претерпевать большие модификации у разных типов животных. Эта путаница теперь, казалось, исчезла, ибо была найдена только одна живая вещь, и она была, по-видимому, очень простой. Но это вещество проявляло все свойства жизни. Оно двигалось, оно могло расти и воспроизводить себя, так что было необходимо только объяснить это вещество, и жизнь была бы объяснена.

(b) Природа протоплазмы. Что это за материал, протоплазма? Как показал ранний микроскоп, она казалась не чем иным, как простой массой желе, обычно прозрачной, более или менее консистентной, иногда довольно жидкой, а в других случаях более твердой. Структуры, казалось, она не имела. Ее главной особенностью, что касается физических характеристик, была удивительная и никогда не прекращающаяся активность. Это желеобразное вещество, казалось, было наделено удивительными силами, и все же ни физическое, ни микроскопическое исследование поначалу не выявило ничего, кроме однородной гомогенной массы желе. Химическое изучение того же вещества было не менее интересным, чем микроскопическое исследование. Конечно, было нелегким делом собрать эту протоплазму в достаточном количестве и достаточно чистой, чтобы провести тщательный анализ. Трудности со временем, однако, были преодолены, и химическое исследование показало, что протоплазма является протеидом, родственным другим протеидам, таким как альбумин, но таким, который был более сложным, чем любой другой известный. Долгое время многие рассматривали его как единое определенное химическое соединение, и предпринимались попытки определить его химическую формулу. Такой анализ указывал на молекулу, состоящую из нескольких сотен атомов. Химики, однако, не смотрели с большим доверием на эти результаты, и неудивительно, что среди них не было очень близкого согласия относительно количества атомов в этой предполагаемой сложной молекуле. Более того, с самого начала некоторые биологи считали протоплазму не одним, а скорее смесью нескольких веществ. Но хотя она была сложнее любого другого изученного вещества, ее общие характеристики были настолько похожи на характеристики альбумина, что ее единодушно рассматривали как протеид; но такой, который был более высокой сложности, чем другие, образуя, возможно, высший член ряда сложных химических соединений, низшими членами которого были обычные протеиды, такие как альбумин. Таким образом, в течение нескольких лет после открытия протоплазмы развилась теория, что жизненные явления обусловлены деятельностью определенного, хотя и сложного химического соединения, состоящего главным образом из элементов углерода, кислорода, водорода и азота, и тесно связанного с обычными протеидами. Это вещество было основой жизненной деятельности, и ее модификации при различных условиях были причиной разнообразных явлений жизни.

(c) Значение протоплазмы. Философское значение этой концепции было очень далеко идущим. Проблема жизни была настолько упрощена путем замены сложного организма простой протоплазмой, что ее решение казалось не очень трудным. Эта идея химического соединения как основы всех жизненных явлений породила за короткое время химическую теорию жизни, которая была по крайней мере состоятельной и которая объясняла фундаментальные свойства жизни. Эту теорию, химическую теорию жизни, можно обрисовать примерно следующим образом:

Изучение химической природы веществ, полученных из живых организмов, развилось в то, что было названо органической химией. Органическая химия показала, что можно искусственно производить многие соединения, которые называются органическими и которые до сих пор рассматривались как производимые только живыми организмами. В начале века предполагалось, что невозможно искусственным путем производить какие-либо соединения, которые животные и растения производят в результате своей жизни. Но химики вскоре показали, что эта позиция несостоятельна. Многие органические продукты вскоре оказались способными к производству искусственными средствами в химической лаборатории. Эти органические соединения образуют ряд, начинающийся с таких простых тел, как углекислый газ (CO2), вода (H2O) и аммиак (NH3), и проходящий через большое количество членов все большей и большей сложности, все из которых, однако, состоят главным образом из элементов углерода, кислорода, водорода и азота. Наши химики обнаружили, что, начиная с простых веществ, они могут надлежащими средствами объединять их в молекулы большей сложности и при этом создавать многие соединения, которые до сих пор производились только в результате жизненной деятельности. Например, мочевина, муравьиная кислота, индиго и многие другие тела, до сих пор производимые только животными и растениями, легко производились химиком чисто химическими методами. Теперь, когда протоплазма была открыта как «физическая основа жизни» и когда далее было задумано, что это вещество является протеидом, родственным альбуминам, было неизбежно, что возникнет теория, которая находила объяснение жизни в соответствии с простыми химическими законами.

Если, как тогда верили химики и биологи, протоплазма является соединением, которое стоит во главе органического ряда, и если, как это есть на самом деле, химикам с каждым годом удается создавать все более и более высокие члены ряда, то легко предположить, что однажды они смогут создать высший член ряда. Далее, хорошо известный факт, что простые химические соединения имеют простые физические свойства, в то время как высшие имеют более разнообразные свойства. Вода обладает свойством быть жидкой при определенных температурах и твердой при других, а также разделять на мелкие частицы (т.е. растворять) определенные тела, приведенные в контакт с ней. Высшее соединение альбумин, однако, имеет большое количество свойств и возможностей комбинации, далеко выходящих за пределы свойств воды. Теперь, если свойства увеличиваются в сложности вместе со сложностью соединения, то снова легко предположить, что когда мы достигнем соединения, столь же сложного, как протоплазма, оно будет иметь свойства, столь же сложные, как свойства простого жизненного вещества. И это не была такая уж дикая гипотеза. В конце концов, фундаментальные жизненные процессы могут быть прослежены до простого окисления пищи, ибо это приводит к движению, ассимиляции и росту, а результатом роста является размножение. Поэтому нашим биологическим химикам нужно было только предположить, что их химическое соединение протоплазма обладает способностью вызывать протекание определенных видов окисления, точно так же, как сама вода вызывает более простой вид окисления, и они получили бы механическое объяснение жизненных процессов. Это, безусловно, было не очень абсурдное предположение, что это вещество протоплазма могло обладать этой способностью, и из этого легко выводятся другие жизненные процессы.

Другими словами, формулировка учения о протоплазме позволила предположить, что жизнь — это не отдельная сила, а просто название, данное свойствам, которыми обладает это высокосложное химическое соединение — протоплазма. Точно так же, как мы могли бы дать название «акватичность» свойствам, которыми обладает вода, так мы фактически дали название «жизненная сила» свойствам, которыми обладает протоплазма. Конечно, жизненная сила более удивительна, чем акватичность, но и протоплазма — более сложное соединение, чем вода. Это соединение было очень нестабильным, точно так же, как масса пороха, и поэтому оно крайне раздражимо, также как порох, и любое нарушение его состояния вызывает движение, точно так же, как искра сделает это в массе пороха. Оно способно вызывать окисление в пище, примерно так же, как вода вызывает окисление в куске железа. Окисление, однако, другого рода и приводит к образованию других химических комбинаций; но оно является основой ассимиляции. Поскольку теперь ассимиляция является фундаментом роста и размножения, эта механическая теория жизни таким образом преуспела в прослеживании до простых свойств химического соединения протоплазмы всех фундаментальных свойств жизни. Поскольку далее, как мы видели в нашей первой главе, более сложные свойства высших организмов легко выводятся из этих простых путем применения законов механики, мы имеем здесь, в этой механической теории жизни, полное сведение тела к машине.

Царство протоплазмы. Это вещество, протоплазма, стало теперь естественно центром биологической мысли. Теория протоплазмы возникла примерно в то же время, когда учение об эволюции начало серьезно обсуждаться под стимулом Дарвина, и естественно, что эти две великие концепции развивались бок о бок. Эволюция постоянно учила, что естественных сил достаточно для объяснения многих сложных явлений, которые до сих пор рассматривались как неразрешимые; и что может быть естественнее, чем применение такого же образа мышления к жизненным процессам, проявляемым этим веществом — протоплазмой. В то время как изучение растений и животных показывало ученым, что естественные силы объяснят происхождение более сложных типов из более простых через закон естественного отбора, здесь, в этой концепции протоплазмы, была теория, которая обещала показать, как простейшие формы могли быть получены из неживого. Ибо объяснение происхождения жизни естественными средствами казалось теперь простым делом.

Теперь не требовалось никакого сильного напряжения воображения, чтобы объяснить происхождение жизни примерно следующим образом: Мы знаем, что химические элементы имеют определенное сродство друг к другу и будут соединяться друг с другом при надлежащих условиях. Мы знаем, что методы соединения и результирующие соединения варьируются в зависимости от условий, при которых происходит соединение. Мы знаем далее, что элементы углерод, водород, кислород и азот обладают самыми замечательными свойствами и соединяются, образуя почти бесконечный ряд замечательных тел, когда приводятся в комбинацию при различных условиях. Мы знаем, что, варьируя условия, химик может заставить эти элементы соединяться в чрезвычайное разнообразие соединений с равным разнообразием свойств. Что может быть естественнее, чем предположение, что при определенных условиях эти же элементы соединятся таким образом, чтобы образовать это соединение — протоплазму; и тогда, если идеи относительно протоплазмы были верны, это тело проявило бы свойства протоплазмы и, следовательно, было бы живым. Конечно, такое предположение не было абсурдным, и, рассматриваемое в свете быстрого прогресса в производстве органических соединений, едва ли могло быть названо невероятным. Химики, начиная с простых тел, таких как CO2 и H2O, взбирались по лестнице, каждая ступень которой была представлена соединениями более высокой сложности. На вершине была протоплазма, и каждый год видел наших химиков ближе к вершине лестницы, и, таким образом, приближающимися к протоплазме как к своей конечной цели. Они теперь начали предсказывать, что потребуется лишь несколько лет, чтобы химики открыли надлежащие условия и, таким образом, создали протоплазму. Еще в 1880 году свободно делалось предсказание, что следующим великим открытием будет производство частицы протоплазмы искусственными средствами, и, таким образом, искусственное производство жизни. Быстрый прогресс в органической химии делал это предсказание с каждым годом все более и более вероятным. Способность химиков производить химические соединения казалась неограниченной, и единственный вопрос относительно их способности создать протоплазму, таким образом, сводился к вопросу о том, является ли протоплазма действительно химическим соединением.

Мы можем легко понять, насколько нетерпеливыми стали теперь биологи в погоне за целью, которая казалась почти в пределах их досягаемости; насколько они были заинтересованы в любом новом открытии и как жадно они искали более низкие и простые типы протоплазмы, поскольку они были бы шагом ближе к самому раннему недифференцированному жизненному веществу. Действительно, настолько жадной была эта погоня за чистой недифференцированной протоплазмой, что она привела к одному из тех необоснованных открытий, которые время показало чисто воображаемыми. Когда это царство протоплазмы было в самом разгаре и биологи искали еще большей простоты, было объявлено о самом поразительном открытии. Британское исследовательское судно «Челленджер» вернулось из своего путешествия с открытиями и сбором коллекций, и его различные сокровища были переданы различным ученым для изучения. Блестящий профессор Гексли, который первым сформулировал механическую теорию жизни, теперь поразил биологический мир заявлением, что эти коллекции показали ему, что на дне глубокого моря, в определенных частях мира, существует рассеянная масса живой недифференцированной протоплазмы. Она была настолько простой и недифференцированной, что не была разделена на клетки и не содержала ядер. Это была, короче говоря, именно та примитивная протоплазма, которая была нужна эволюционисту, чтобы завершить свою цепь живых структур, и биологу, чтобы послужить фундаментом для его механической теории жизни. Если такая рассеянная масса недифференцированной протоплазмы существовала на дне моря, едва ли можно было сомневаться, что она развилась там под действием каких-то чисто естественных сил. Открытие было поразительным, ибо казалось, что была достигнута фактическая отправная точка жизни. Гексли назвал свое вещество Батибиусом, и это название стало за короткое время знакомым каждому, кто размышлял над проблемами жизни. Но открытие с самого начала вызывало подозрения, потому что оно слишком тесно соответствовало спекуляциям, и вскоре было опровергнуто. Его первооткрыватель вскоре после этого мужественно объявил миру, что он был полностью неправ и что Батибиус, будучи далеко не недифференцированной протоплазмой, вообще не был органическим продуктом, а просто минеральным отложением в морской воде, сделанным чисто искусственными средствами. Батибиус, следовательно, является примером слишком поспешного продвижения в спекуляциях, которое привело даже такого блестящего человека, как профессор Гексли, к прискорбной ошибке наблюдения; ибо, вне всякого сомнения, он никогда не совершил бы такой ошибки, если бы не находился под влиянием своих спекулятивных теорий относительно природы протоплазмы.

Но хотя Батибиус оказался обманчивым, это существенно не повлияло на продвижение и развитие учения о протоплазме. Были найдены простые формы протоплазмы, хотя ни одна из них не была такой простой, как гипотетический Батибиус. Повсеместное присутствие протоплазмы в живых частях всех животных и растений и ее явная деятельность полностью продемонстрировали, что это единственное живое вещество, и в результате нескольких лет экспериментов и размышлений концепция жизни биолога кристаллизовалась во что-то вроде этого: живые организмы состоят из клеток, но эти клетки — просто мельчайшие независимые частицы протоплазмы. Они могут содержать ядро, а могут и не содержать, но суть клетки — это протоплазма, только она обладает фундаментальными процессами жизни. Эти частицы живой материи объединяются в группы, образуя колонии. Такие колонии — это животные или растения. Клетки делят работу колонии между собой, каждая клетка принимает форму, наиболее подходящую для той специальной работы, которую она должна выполнять. Животное или растение, таким образом, — это просто совокупность клеток, и его деятельность — это сумма деятельности его отдельных клеток; точно так же, как деятельность города — это сумма деятельности его отдельных жителей. Частица протоплазмы была единицей, и это было химическое соединение или простая смесь соединений, чьим объединенным физическим свойствам мы дали название «жизненная сила».

Закат царства протоплазмы. Едва эта крайняя химическая теория жизни была четко сформулирована, как накапливающиеся факты начали показывать, что она несостоятельна и что она должна, по крайней мере, быть значительно изменена, прежде чем ее можно будет принять. Фундаментом химической теории жизни была концепция, что протоплазма — это определенное, хотя и сложное химическое соединение. Но после нескольких лет изучения оказалось, что такая концепция протоплазмы неверна. Давно подозревалось, что протоплазма сложнее, чем думали сначала. Она даже в самом начале не была найдена идеально однородной, а было замечено, что она содержит мельчайшие гранулы, вместе с телами большего размера. Хотя эти тела были замечены, их рассматривали как случайные или вторичные и не считали, что они образуют какое-либо серьезное возражение против концепции протоплазмы как определенного химического соединения. Но современные оптики улучшили свои микроскопы, и микроскописты значительно улучшили свои методы. С новыми микроскопами и новыми методами около двадцати лет назад начали появляться новые откровения относительно этой протоплазмы. Ее отсутствие однородности стало более очевидным, пока, наконец, нам не был раскрыт значимый факт, что протоплазму следует рассматривать как вещество не только химической, но и высокой механической сложности. Идея этого материала как простого однородного соединения или как смеси таких соединений абсолютно ошибочна. Сегодня известно, что протоплазма состоит из частей, гармонично адаптированных друг к другу таким образом, чтобы образовывать необычайно сложную машину; и современный микроскопист ясно признает, что деятельность этого материала должна рассматриваться как результат работы механизма, составляющего протоплазму, а не как простой результат ее химического состава. Протоплазма — это машина, а не химическое соединение.

FIG. 23.
FIG. 23.—A cell as it appears to the modern
microscope. a, protoplasmic reticulum;
b, liquid in its meshes; c, nuclear membrane;
d, nuclear reticulum; e, chromatin
reticulum; f, nucleolus; g, centrosome;
h, centrosphere; i, vacuole;
j, inert bodies.

Структура протоплазмы. Структура протоплазмы еще не до конца понятна ученым, но несколько общих фактов известны вне всякого сомнения. Считается, во-первых, что она состоит из двух совершенно разных веществ. Существует несколько твердый материал, пронизывающий ее, обычно рассматриваемый как имеющий сетчатую структуру. Его описывают по-разному: иногда как сетчатую сеть, иногда как массу нитей или волокон, а иногда как массу пены (рис. 23, a). Он чрезвычайно деликатен и виден только при особых условиях и с помощью лучших микроскопов. Только при особых условиях его можно увидеть в протоплазме, пока она жива. Нет сомнения, однако, что вся протоплазма пронизана, когда она жива, мельчайшей деликатной массой материала, которая может принимать форму нитей или волокон или принимать другие формы. Внутри ячеек этой нити или ретикулума находится жидкость, совершенно чистая и прозрачная, присутствием которой обусловлен жидкий характер протоплазмы (рис. 23, b). В этой жидкости нельзя определить никакой структуры, и, насколько нам известно, она однородна. Дальнейшее изучение раскрывает другие сложности. Оказывается, что волокнистый материал всегда отмечен присутствием чрезмерно мелких тел, которые были названы различными именами, но о которых мы будем говорить как о микросомах. Иногда, действительно, сами волокна выглядят почти как нити бус, так что их описывали как состоящие из рядов мелких элементов. Однако для нашей цели не имеет значения, следует ли рассматривать волокна как состоящие из микросом или нет. Одно можно сказать наверняка: эти микросомы — гранулы чрезмерной мелкости — встречаются в протоплазме и тесно связаны с волокнами (рис. 23, a).

Ядро. (а) Наличие ядра. Если протоплазма таким образом стала новым веществом в наших умах в результате открытий последних двадцати лет, то гораздо более удивительными были открытия, сделанные в связи с тем телом, которое было названо ядром. Даже ранние микроскописты признавали ядро, и в течение первых нескольких лет клеточной теории его часто рассматривали как наиболее активную часть клетки и как особенно связанную с ее размножением. Учение о протоплазме, однако, настолько захватило умы биологов, что в течение довольно многих лет ядро игнорировалось, по крайней мере во всех дискуссиях, связанных с природой жизни. Это было тело в клетке, присутствие которого было необъяснимым и которое не соответствовало общему взгляду на протоплазму как на физическую основу жизни. Поэтому в течение некоторого времени биологи уделяли ему мало внимания и привыкли говорить о нем просто как о частице протоплазмы, немного более плотной, чем остальная часть. Клетка была частицей протоплазмы с небольшим кусочком более плотной протоплазмы в центре, выглядящим немного иначе, чем остальная часть, и, возможно, являющимся наиболее активной частью клетки.

В результате этой чрезмерной веры в эффективность протоплазмы вопрос о наличии ядра в клетке некоторое время рассматривался как вопрос сравнительно небольшой важности. Было обнаружено, что многие клетки имеют ядра, в то время как другие не показывают их присутствия, и поэтому микроскописты полагали, что наличие ядра не является необходимым для образования клетки. Немецкий натуралист выделил среди низших животных одну группу, отличительной характеристикой которой было то, что они состояли из клеток без ядер, дав группе название Monera. По мере того как методы изучения клеток улучшались, микроскописты узнавали лучшие способы распознавания наличия ядра, и по мере того как это делалось мало-помалу, они начали находить наличие ядер в клетках, в которых их до сих пор не видели.

FIG. 24.
FIG. 24.—A cell cut into three pieces, each
containing a bit of the nucleus. Each
continues its life indefinitely, soon acquiring the form of the original
as at C.

По мере того как микроскописты теперь изучали одно за другим этих животных и растений, чьи клетки, как говорили, не содержат ядра, они начали находить в них ядра, пока, наконец, не был сделан вывод, что ядро является фундаментальной частью всех активных клеток. Старые клетки, которые потеряли свою активность, могут не показывать ядер, но, насколько нам известно, все активные клетки обладают этими структурами, и, по-видимому, ни одна клетка не может осуществлять свою деятельность без них. Некоторые клетки имеют несколько ядер, а у других ядерное вещество рассеяно по всей клетке, а не собрано в массу; но ядерное вещество клетка должна иметь, чтобы осуществлять свою жизнь.

Позже был проведен эксперимент по лишению клеток их ядер, и он еще больше подчеркнул важность ядра. Среди одноклеточных животных есть такие, которые достаточно велики для прямого манипулирования, и выяснилось, что если эти клетки разрезать на части, то разные части будут вести себя очень по-разному в зависимости от того, есть ли у них внутри кусочек ядра или нет. Все части способны осуществлять свою жизненную деятельность в течение некоторого времени.

FIG. 25.
FIG. 25.—A cell cut into three pieces, only
one of which, No. 2, contains any
nucleus. This fragment soon acquires
the original form and continues its life
indefinitely, as shown at B. The other
two pieces though living for a time,
die without reproducing.

Части клетки, которые содержат ядро исходной клетки или даже его часть, способны прекрасно осуществлять все свои жизненные процессы. На рис. 24 показана такая клетка, разрезанная на три части, каждая из которых содержит кусочек ядра. Каждая осуществляет свою жизненную деятельность, питается, растет и размножается прекрасно, жизненные процессы, по-видимому, продолжаются так, как будто ничего не произошло. Совсем иначе обстоит дело с фрагментами, которые не содержат ядра (рис. 25). Эти фрагменты (1 и 3), даже если они могут быть сравнительно большими массами протоплазмы, неспособны непрерывно осуществлять функции своей жизни. Некоторое время они продолжают двигаться вокруг и, по-видимому, действуют как другие фрагменты, но через некоторое время их жизнь прекращается. Они неспособны ассимилировать пищу и неспособны к размножению, и поэтому их жизнь не может продолжаться очень долго. Факты, подобные этим, убедительно демонстрируют жизненную важность ядра в деятельности клетки и показывают нам, что клетку с ее способностью к продолжению жизни следует рассматривать как комбинацию протоплазмы с ее ядром и она не может существовать без него. Не протоплазма, а клеточное вещество плюс клеточное ядро образуют простейшую основу жизни.

По мере того как проводилось более тщательное изучение протоплазмы, вскоре стало очевидно, что существует очень решительная разница между ядром и протоплазмой. Старое утверждение, что ядро — это просто частица плотной протоплазмы, неверно. По своему химическому и физическому составу, а также по своей деятельности ядро показывает себя совершенно отличным от протоплазмы. Оно содержит определенные тела, не найденные в клеточном веществе, и оно проходит через ряд действий, которые совершенно не представлены в окружающей протоплазме. Это нечто совершенно отдельное, и его отношения к жизни клетки уникальны и удивительны. Эти различные факты привели к периоду в обсуждении биологических тем, который можно не без оснований назвать Царством Ядра. Давайте поэтому посмотрим, что это за структура, которая потребовала столько внимания в последние двадцать лет.

(б) Структура ядра. — Сначала ядро кажется очень похожим на клеточное вещество. Подобно последнему, оно состоит из волокон, образующих ретикулум (рис. 23), и эти волокна, как и волокна протоплазмы, тесно связаны с микросомами и удерживают прозрачную жидкость в своих ячейках. Ячейки этой сети обычно несколько плотнее, чем в наружном клеточном веществе, но их общий характер представляется таким же. Однако более тщательное изучение ядра обнаруживает огромные различия. Во-первых, ядро обычно отделено от клеточного вещества мембраной (рис. 23, c). Эта мембрана присутствует почти всегда, но она может исчезать, и обычно исчезает, когда ядро начинает делиться. Внутри ядра мы обычно находим одно или два небольших тельца — ядрышки (рис. 23, f). Они представляются отчетливыми жизненно важными частями ядра и, таким образом, отличаются от некоторых других твердых тел, которые являются просто продуктами выделения и, следовательно, безжизненны. Далее, мы обнаруживаем, что ретикулум внутри ядра состоит из двух весьма различных частей. Одна часть, по-видимому, идентична ретикулуму клеточного вещества (рис. 23, d). Она образует чрезвычайно тонкую сеть, волокна которой имеют химические свойства, сходные со свойствами клеточного вещества. Действительно, иногда можно увидеть, как волокна ядра переходят непосредственно в волокна сети клеточного вещества, и поэтому они, по всей вероятности, идентичны. Этот материал называется линином, под этим названием мы и будем в дальнейшем к нему обращаться. Однако в ядре есть и другой материал, который образует либо нити, либо сеть, либо массу гранул, который сильно отличается от линина и обладает совершенно иными свойствами. Эта сеть обладает способностью очень активно поглощать определенные виды красителей и, следовательно, интенсивно окрашивается при обработке, как это обычно делает микроскопист при подготовке своих препаратов. По этой причине она была названа хроматином (рис. 23, e), хотя в более позднее время ей давали и другие названия. Из всех частей клетки этот хроматин является наиболее примечательным. Он проявляется в большом разнообразии в различных клетках, но всегда обладает замечательными физиологическими свойствами, как будет отмечено далее. Учитывая все обстоятельства, этот хроматин, вероятно, является самым примечательным телом, связанным с органической жизнью.

FIG. 26.
FIG. 26.—Different forms of nucleii.

Ядра различных животных и растений демонстрируют по существу те же характеристики, что были только что описаны. Все они содержат жидкость, лининовую сеть и хроматиновую нить или сеть, но они наиболее примечательно различаются в деталях, так что разнообразие ядер почти бесконечно (рис. 26). Во-первых, они различаются по своему размеру относительно размера клетки; иногда — особенно в молодых клетках — ядро бывает очень большим, в то время как в других случаях ядро очень мало, а протоплазматическое содержимое клетки очень велико; наконец, в клетках, утративших свою активность, ядро может почти или полностью исчезнуть. Во-вторых, они различаются по форме. Типичная форма представляется сферической или почти таковой; но от этой типичной формы они могут отклоняться, становясь неправильными или удлиненными. Иногда они вытянуты в длинные массы, похожие на нитку бус (рис. 24), или, опять же, напоминают крошечных свернутых червей (рис. 21), в то время как в других клетках они могут ветвиться, подобно веточкам дерева. Форма и очертания хроматиновой нити сильно различаются. Иногда она представляется просто ретикулумом (рис. 23); в других случаях — короткой нитью, которая несколько скручена или свернута (рис. 26); в то время как в других клетках хроматиновая нить представляет собой чрезвычайно длинную, сильно скрученную извитую нить, так сложно сплетенную в клубок, что создает вид крошечной сети. Ядра различаются также по количеству содержащихся в них ядрышек, а также по другим менее важным деталям. Рис. 26 даст небольшое представление о разнообразии, которое можно встретить среди различных ядер; но хотя они так примечательно различаются по форме, в существенных частях своей структуры они одинаковы.

Центросома. — Прежде чем рассматривать деятельность ядра, необходимо упомянуть третью часть клетки. За последние несколько лет было обнаружено, что в большинстве клеток присутствует орган, который был назван центросомой. Это тельце показано на рис. 23, g. Оно находится в клеточном веществе непосредственно за пределами ядра и обычно выглядит как чрезвычайно крошечная округлая точка, настолько крошечная, что никакой внутренней структуры в ней не было различимо. Она может быть не больше крошечных гранул или микросом в клетке, и до недавнего времени она полностью ускользала от внимания микроскопистов. Однако теперь она была четко продемонстрирована как активная часть клетки и совершенно отличная от обычных микросом. Она окрашивается иначе, и, как мы вскоре увидим, она, по-видимому, находится в самой тесной связи с центром клеточной жизни. В деятельности, которая характеризует клеточную жизнь, эта центросома, по-видимому, играет ведущую роль. От нее излучаются силы, которые контролируют клеточную активность, и поэтому эту центросому иногда называют динамическим центром клетки. Это подводит нас к изучению клеточной деятельности, которая открывает нам некоторые из самых необычайных явлений, ставших известными науке.

Функция ядра. — Чтобы понять, почему ядро заняло такое видное место в современной биологической дискуссии, необходимо лишь обратить внимание на некоторые виды деятельности клетки. Из четырех фундаментальных жизненных свойств клеточной жизни то, которое изучалось наиболее тщательно и о котором известно больше всего, — это размножение. Эти знания представлены главным образом в двух разделах, а именно: деление клетки и оплодотворение яйцеклетки. Каждое животное и растение начинает свою жизнь как простая клетка, и рост клетки во взрослую особь — это просто деление исходной клетки на части, сопровождающееся дифференциацией этих частей. Фундаментальным явлением роста и размножения является, таким образом, деление клетки, и если мы сможем понять этот процесс в этих простых клетках, мы, безусловно, сделаем большой шаг к объяснению механики жизни. В течение последних десяти лет это деление клетки изучалось наиболее тщательно, и мы имеем довольно хорошее представление о нем, насколько это касается его микроскопических особенностей. Следующее описание обрисует общие факты такого деления клетки и будет с достаточной точностью применимо ко всем случаям деления клетки, хотя детали могут не мало различаться.

Деление клетки или кариокинез. — Мы начнем с клетки в так называемой стадии покоя, показанной на рис. 23. Такая клетка имеет ядро с его хроматином, мембраной и линином, как уже было описано. Снаружи от ядра находится центросома, или, чаще, две из них, лежащие близко друг к другу. Если есть только одна, она вскоре делится на две, а если их уже две, то это потому, что единственная центросома, которой клетка первоначально обладала, уже разделилась на две, как мы вскоре увидим. Эта клетка, короче говоря, точно такая же, как типичная клетка, которую мы описали, за исключением наличия двух центросом.

FIG. 27-28.
FIG. 27 shows the resting stage with the chromatin, cr, in the form of a network within the nuclear membrane and the centrosome, ce, already divided into two.
FIG. 28.—The chromatin is broken into threads or chromosomes, cr. The centrosomes show radiating fibres.

Первым признаком деления клетки являются хроматиновые волокна. Во время стадии покоя этот хроматиновый материал может иметь форму нити или образовывать сеть волокон (см. рис. 27). Но какой бы ни была его форма во время стадии покоя, он принимает форму нити, когда клетка готовится к делению. Почти сразу эта нить распадается на ряд частей, известных как хромосомы (рис. 28). Чрезвычайно важным фактом является то, что количество этих хромосом в обычных клетках любого животного или растения всегда одинаково. Другими словами, во всех клетках тела животного или растения хроматиновый материал в ядре распадается на одинаковое количество коротких нитей в то время, когда клетка готовится к делению. Это число одинаково для всех животных одного и того же вида и никогда не меняется. Например, число у быка всегда равно шестнадцати, в то время как число у лилии всегда равно двадцати четырем. Во время этого процесса формирования хромосом ядрышки исчезают, иногда, по-видимому, поглощаясь хромосомами, а иногда выбрасываясь в тело клетки, где они исчезают. Имеют ли они какое-либо отношение к дальнейшим изменениям, пока не известно.

Следующий шаг в процессе деления проявляется в области центросом. Каждая из двух центросом, по-видимому, посылает от себя тонкие излучающие волокна в окружающее клеточное вещество (рис. 28). Возникают ли они на самом деле из центросомы или являются просто перегруппировкой волокон в клеточном веществе, неясно, но во всяком случае центросома оказывается окруженной массой излучающих волокон, которые придают ей звездчатый вид, или, чаще, вид двойной звезды, поскольку есть две центросомы, расположенные близко друг к другу (рис. 28). Эти излучающие волокна, возникают ли они из центросом или нет, безусловно, все центрируются в этих тельцах, что указывает на то, что центросомы содержат силы, которые регулируют их появление. Между двумя звездами или астрами можно увидеть набор волокон, идущих от одной к другой (рис. 29). Эти два астра и центросомы внутри них назывались динамическим центром клетки, поскольку они, по-видимому, контролируют силы, которые ведут к делению клетки. Во всех изменениях, которые следуют за этим, эти астры ведут за собой. Два астра со своими центросомами теперь удаляются друг от друга, всегда соединенные веретеновидными волокнами, и, наконец, располагаются на противоположных сторонах ядра (рис. 29, 30). Когда они достигают этого положения, они все еще окружены излучающими волокнами и соединены веретеновидными волокнами. Тем временем мембрана вокруг ядра исчезла, и таким образом веретеновидные волокна легко проникают в ядерное вещество (рис. 30).

FIG. 29-30.
FIG. 29.—The centrosomes are separating but are connected by fibres.
FIG. 30.—The centrosomes are separate and the equatorial plate of chromosomes, cr, is between them.

В течение этого времени хромосомы меняли свое положение. Вызвано ли это изменение положения силами внутри них самих, или они перемещаются пассивно силами, находящимися в клеточном веществе, или, что наиболее вероятно, они тянутся или толкаются веретеновидными волокнами, которые прокладывают себе путь в ядро, достоверно не известно; и для наших целей это не имеет особого значения. Во всяком случае, результатом является то, что когда астры заняли свое положение на противоположных полюсах ядра, хромосомы располагаются в плоскости, проходящей через середину ядра на равных расстояниях от каждого астра. Кажется определенным, что они тянутся или толкаются в это положение силами, излучаемыми центросомами. Рис. 30 показывает это центральное расположение хромосом, образующих то, что называется экваториальной пластинкой.

Следующий шаг является самым значительным из всех. Он состоит в расщеплении каждой хромосомы на две равные половины. Нити делятся не посередине, а расщепляются вдоль, так что образуются две половины, идентичные во всех отношениях. Таким образом, получается вдвое большее исходное количество хромосом, но все они в парах. Период, в который происходит это расщепление хромосом, не одинаков во всех клетках. Оно может происходить, как описано, примерно в то время, когда астры достигли противоположных полюсов ядра и сформировалась экваториальная пластинка. Однако нередко это происходит значительно раньше, так что хромосомы уже разделены, когда они приводятся в экваториальную пластинку.

В тот или иной период деления клетки происходит это расщепление хромосом. Значение этого расщепления особенно примечательно. Мы вскоре найдем основания полагать, что хромосомы содержат все наследственные признаки, которые клетка передает из поколения в поколение, и, действительно, что хромосомы яйцеклетки содержат все признаки, которые родитель передает ребенку. Теперь, если эта хроматиновая нить состоит из ряда единиц, каждая из которых представляет определенные наследственные признаки, то ясно, что деление нити путем расщепления приведет к возникновению двойного ряда нитей, каждая из которых имеет идентичные признаки. Если бы деление произошло поперек нити, две половины были бы неодинаковыми, но, происходя путем продольного расщепления, каждая единица в нити просто делится пополам, и, таким образом, полученные полунити каждая содержат такое же количество сходных единиц, как и другая, и такое же, каким обладала исходная неделимая хромосома. Такой вид расщепления, таким образом, удваивает количество хромосом, но не производит никакой дифференциации материала.

FIG. 31-32.
FIG. 31.—Stage showing the two halves of the chromosomes separated from each other.
FIG. 32.—Final stage with two nucleii in which the chromosomes have again assumed the form of a network. The centrosomes have divided preparatory to the next division, and the cell is beginning to divide.

Следующий шаг в делении клетки состоит в разделении двух половин хромосом. Каждая половина каждой хромосомы отделяется от своей пары и перемещается к противоположному концу ядра по направлению к двум центросомам (рис. 31). Тянутся ли они врозь или толкаются веретеновидными волокнами, неясно, хотя, по-видимому, точно, что эти волокна от центросом участвуют в этом деле. Несомненно то, что некоторая сила, исходящая от двух центросом, воздействует на хромосомы и заставляет две половины каждой из них переместиться к противоположным концам ядра, где они теперь собираются и образуют два новых ядра, очевидно, с точно таким же количеством хромосом, как и исходное, и с признаками, идентичными друг другу и исходному (рис. 32).

Остальная часть деления клетки теперь следует быстро. Перегородка врастает в тело клетки, разделяя его на две части (рис. 32), причем деление проходит через середину веретена. В этом делении, по крайней мере в некоторых случаях, веретеновидные волокна играют свою роль — факт, который снова указывает на важность центросом и сил, которые излучаются от них. Теперь хромосомы в каждом дочернем ядре объединяются, образуя единую нить, или могут диффундировать по ядру, образуя сеть, как на рис. 32. Теперь они становятся окруженными мембраной, так что новое ядро выглядит точно так же, как исходное. Веретеновидные волокна исчезают, а астральные волокна могут либо исчезнуть, либо остаться видимыми. Центросома может, по-видимому, в некоторых случаях исчезнуть, но чаще остается рядом с дочерними ядрами, или может переместиться в ядро. В конечном итоге она делится на две, причем деление обычно происходит сразу (рис. 32), но иногда не раньше, чем вот-вот начнется следующее деление клетки. Таким образом, конечный результат показывает две клетки, каждая с ядром и двумя центросомами, и это точно такой же тип структуры, с которого процесс начался. (См. Фронтиспис.)

Рассматривая в целом, мы можем сделать следующее общее резюме этого процесса. Существенная цель этого сложного явления кариокинеза состоит в том, чтобы разделить хроматин на эквивалентные половины, так чтобы клетки, полученные в результате деления клетки, содержали точно эквивалентное хроматиновое содержание. Для этой цели хроматиновые элементы собираются в нити и расщепляются вдоль. Центросома со своими волокнами осуществляет разделение этих двух половин. Ясно, что мы должны прийти к выводу, что хроматиновый материал — это нечто чрезвычайно важное для клетки, а центросома — это своего рода механизм для контроля его деления и, таким образом, регулирования деления клетки.

Оплодотворение яйцеклетки. — Это описание деления клетки, безусловно, даст некоторое представление о сложности клеточной жизни, но еще более удивительная серия изменений происходит в то время, когда яйцеклетка готовится к развитию. Поскольку этот процесс еще больше иллюстрирует природу клетки и, кроме того, имеет самое тесное отношение к фундаментальной проблеме наследственности, нам необходимо рассмотреть его здесь вкратце.

Половое размножение многоклеточных животных всегда по существу одинаково. Одна из клеток тела выделяется для того, чтобы начать следующее поколение, и эта клетка, отделившись от тела животного или растения, которое ее произвело, начинает делиться, как уже показано на рис. 8, и многие клетки, которые возникают из нее, в конечном итоге формируют новую особь. Эта репродуктивная клетка — яйцеклетка. Но прежде чем ее деление может начаться, во всех случаях полового размножения происходит процесс, называемый оплодотворением, существенной особенностью которого является объединение этой клетки с другой, обычно от другой особи. Хотя это явление подвержено значительным различиям в деталях, оно по существу заключается в следующем:

FIG. 33.
FIG. 33—An egg showing the cell
substance and the nucleus, the latter
containing chromosomes in large
number and a nucleolus.

Женская репродуктивная клетка называется яйцеклеткой, и именно эта клетка делится, чтобы сформировать следующее поколение. Такая клетка показана на рис. 33. Как и другие клетки, она имеет клеточную стенку, клеточное вещество с его лининовыми и жидкими частями, ядро, окруженное мембраной и содержащее ретикулум, ядрышко и хроматиновый материал, и, наконец, центросому. Теперь такая яйцеклетка является полной клеткой, но она не способна начать процесс деления, который даст начало новой особи, пока не объединится с другой клеткой совершенно иного рода и обычно происходящей от другой особи, называемой мужской. Почему яйцеклетка не способна развиваться без такого объединения с мужской клеткой, нас здесь не касается, но ее цель станет очевидной по мере продолжения описания. Яйцеклетка, как она выходит из яичника женской особи, однако, еще не готова к объединению с мужской клеткой, а должна сначала пройти через серию довольно примечательных изменений, составляющих то, что называется созреванием яйцеклетки. Это явление имеет такую тесную связь со всеми проблемами, связанными с клеткой, что оно должно быть описано несколько подробно. Существуют значительные различия в деталях процесса, как он происходит у различных животных, но все они согласуются в фундаментальных пунктах. Ниже приводится общее описание процесса, полученное в результате изучения большого разнообразия животных и растений.

FIG. 35-35
FIG. 34. This and the following figures represent the process of fertilization of an egg. In all figures cr is the chromosomes; cs represents the cell substance (omitted in the following figures); mc is the male reproductive cell lying in contact with the egg; mn is the male nucleus after entering the egg.
FIG. 35.—The egg centrosome has divided, and the male cell with its centrosome has entered the egg.

В клетках тела животного, к которому относится это описание, есть четыре хромосомы. Это верно для всех клеток животного, за исключением половых клеток. Яйцеклетки возникают из других клеток тела, но во время их роста хроматин расщепляется таким образом, что яйцеклетка содержит удвоенное количество хромосом, т.е. восемь (рис. 34). Если бы эта яйцеклетка теперь объединилась с другой репродуктивной клеткой от самца, полученная оплодотворенная яйцеклетка, очевидно, содержала бы количество хромосом, большее, чем нормальное для этого вида животных. В результате следующее поколение имело бы большее количество хромосом в каждой клетке, чем последнее поколение, поскольку деление яйцеклетки при развитии подобно тому, которое уже было описано, и всегда приводит к образованию новых клеток с тем же количеством хромосом, что и исходная клетка. Следовательно, если количество хромосом в следующем поколении должно оставаться равным таковому в последнем поколении, эта яйцеклетка должна избавиться от части своего хроматинового материала.

FIG. 36-37
FIG. 36—The egg centrosomes have changed their position. The male cell with its centrosome remains inactive until the stage represented in FIG. 42.
FIG. 37—Beginning of the first division for removing superfluous chromosomes.

Это делается с помощью процесса, показанного на рис. 35. Центросома делится, как при обычном делении клетки (рис. 35), и после вращения вокруг своей оси она приближается к поверхности яйцеклетки (рис. 36 и 37). Яйцеклетка теперь делится (рис. 38), но деление это особого рода. Хотя хромосомы делятся поровну, сама яйцеклетка делится на две очень неравные части, причем одна часть все еще выглядит как яйцеклетка, а другая — как крошечный выступ, называемый полярной клеткой (pc' на рис. 38). Хромосомы не расщепляются, как они делают это при делении клетки, которое уже было описано, но каждая из этих двух клеток, яйцеклетка и полярное тельце, получает четыре хромосомы (рис. 38). Результат заключается в том, что яйцеклетка теперь имеет нормальное количество хромосом для обычных клеток рассматриваемого животного. Но это все еще слишком много, ибо яйцеклетка вскоре должна объединиться с мужской клеткой; и эта мужская клетка, как мы увидим, должна привнести свою собственную квоту хромосом. Следовательно, яйцеклетка должна избавиться от еще большего количества своего хроматинового материала. Вследствие этого за первым делением следует второе (рис. 39), в котором снова образуется большая и маленькая клетка. Это деление, как и первое, происходит без какого-либо расщепления хромосом, причем половина оставшихся хромосом выбрасывается в этой новой клетке, втором полярном тельце (pc"), оставляя большую клетку, яйцеклетку, с ровно половиной количества хромосом, нормального для клеток рассматриваемого животного. Тем временем первое полярное тельце также разделилось, так что теперь у нас есть, как показано на рис. 40, четыре клетки, три маленькие и одна большая, но каждая содержит половину нормального количества хромосом. В изображенном примере четыре — это нормальное число для клеток животного. Яйцеклетка в начале процесса содержала восемь, но теперь была сокращена до двух. В дальнейшей истории яйцеклетки меньшие клетки, называемые полярными тельцами, не принимают участия, поскольку они вскоре исчезают и не имеют ничего общего с животным, которое должно возникнуть в результате дальнейшего деления яйцеклетки. Этот процесс формирования полярных телец является, таким образом, просто устройством для избавления от части хроматинового материала в яйцеклетке, чтобы она могла объединиться со второй клеткой, не удваивая нормальное количество хромосом.

FIG. 38-39-40
FIG.38—First division complete and first polar cell formed, pc'.
FIG.39.—Formation of the second polar cell, pc".
FIG.40.—Completion of the process of extrusion of the chromatic material; fn shows the two chromosomes retained in the egg forming the female pronucleus. The centrosome has disappeared.

До этого процесса другая половая клетка, сперматозоид, или мужская репродуктивная клетка, претерпевала несколько похожий процесс. Это также настоящая клетка (рис. 34, mc), хотя она решительно меньшего размера, чем яйцеклетка, и очень другой формы. Она содержит клеточное вещество, ядро с хромосомами и центросому, причем количество хромосом, как показано позже, составляет, однако, только половину от нормального для обычных клеток животных. Изучение развития сперматозоида показывает, что он произошел из клеток, которые содержали нормальное число четыре, но что это число было сокращено до половины процессом, который эквивалентен тому, который мы только что заметили в яйцеклетке. Таким образом получается, что каждый из половых элементов, яйцеклетка и сперматозоид, теперь содержит половину нормального количества хромосом.

Теперь с помощью некоторых механических средств эти две репродуктивные клетки приводятся в контакт друг с другом, показанный на рис. 34, и как только они оказываются вблизи друг друга, мужская клетка погружает свою головку в тело яйцеклетки. Хвост, с помощью которого она двигалась, отбрасывается, и головка, содержащая хромосомы и центросому, входит в яйцеклетку, образуя то, что называется мужским пронуклеусом (рис. 35-38, mn). Это проникновение мужской клетки происходит либо до формирования полярных телец яйцеклетки, либо после. Если, однако, это происходит до, мужской пронуклеус просто остается в состоянии покоя в яйцеклетке, пока полярные тельца выталкиваются, и только после того, как этот процесс завершен, он снова начинает проявлять признаки активности, которые приводят к объединению клеток.

Дальнейшие шаги в этом процессе, по-видимому, контролируются центросомой, хотя не совсем точно известно, откуда эта центросома происходит. Первоначально, как мы видели, яйцеклетка содержала центросому, и мужская клетка также привнесла вторую в яйцеклетку (рис. 35, ce). В некоторых случаях, и это верно для червя, которого мы описываем, несомненно, что центросома яйцеклетки исчезает, в то время как центросома сперматозоида сохраняется одна, чтобы направлять дальнейшую деятельность (рис. 41). Возможно, это может быть так во всех яйцеклетках, но это не точно. Это вопрос некоторого интереса — иметь это установленным, ибо если бы это оказалось правдой, то очевидно следовало бы, что механизм для деления клетки в случае полового размножения происходит от отца, хотя основная масса клетки происходит от матери, в то время как хромосомы происходят от обоих родителей.

FIG. 41-42
FIG. 41.—The chromosomes in the male and female pronucleii have resolved into a network. The male centrosome begins to show signs of activity.
FIG. 42.—The centrosome has divided, and the two pronucleii have been brought together. The network in each nucleus has again resolved itself into two chromosomes which are now brought together near the centre of the egg but do not fuse; mcr, represents the chromosomes from the male nucleus; fcr, the chromosomes from the female nucleus.

В тех случаях, когда процесс был изучен наиболее тщательно, дальнейшие изменения заключаются в следующем: головка сперматозоида после проникновения в яйцеклетку остается в состоянии покоя, пока яйцеклетка не отбросила свои полярные тельца и, таким образом, не избавилась от части своих хромосом. Рядом с ней лежат ее центросомы (рис. 35, ce), и таким образом образуется то, что известно как мужской пронуклеус (рис. 35-40, mn). Остатки ядра яйцеклетки после того, как они выбросили полярные тельца, образуют женское ядро (рис. 40, fn). Хроматиновый материал как в мужском, так и в женском пронуклеусе вскоре распадается на сеть, в которой уже невозможно увидеть, что каждый содержит две хромосомы (рис. 41). Теперь центросома, которая находится рядом с мужским пронуклеусом, проявляет признаки активности. Она становится окруженной заметными лучами, образуя астр (рис. 41, ce), а затем начинает двигаться к женскому пронуклеусу, по-видимому, увлекая за собой мужской пронуклеус. Таким образом центросома приближается к женскому пронуклеусу, и, таким образом, наконец, два ядра приводятся в тесную близость. Тем временем хроматиновый материал в каждом из них снова распался на короткие нити или хромосомы, и мы снова обнаруживаем, что каждое из ядер содержит два из этих телец (рис. 42). На последующих рисунках хромосомы мужского ядра слегка заштрихованы, в то время как хромосомы женского — черные, чтобы их можно было различить. Когда эти два ядра наконец соединяются, их мембраны исчезают, и хроматиновый материал начинает свободно лежать в яйцеклетке, мужские и женские хромосомы бок о бок, но отчетливо, образуя сегментационное ядро. Яйцеклетка теперь, очевидно, снова содержит количество хромосом, нормальное для клеток животного, но половина из них была получена от каждого родителя. Очень показательно обнаружить далее, что хромосомы в этой оплодотворенной яйцеклетке не сливаются друг с другом, а остаются совершенно отчетливыми, так что можно видеть, что новое ядро содержит хромосомы, полученные от каждого родителя (рис. 42). Также не представляется, в будущей истории этой яйцеклетки, никакого фактического слияния хроматинового материала, мужские и женские хромосомы, возможно, всегда остаются отчетливыми.

FIG. 43-44
FIG. 43.—An equatorial plate is formed and each chromosome has split into two halves by longitudinal division.
FIG. 44.—The halves of the chromosomes have separated to form two nucleii, each with male and female chromosomes. The egg has divided into two cells.

В то время как происходило это смешение хромосом, центросома разделилась на две части, каждая из которых становится окруженной астром и перемещается к противоположным концам ядра (рис. 42). Теперь следует деление ядра, точно похожее на то, которое происходит при нормальном делении клетки, уже описанном на рис. 28-34. Каждая из хромосом расщепляется вдоль (рис. 43), и одна половина каждой затем перемещается к каждой центросоме, чтобы сформировать новое ядро (рис. 44). Поскольку каждая из четырех хромосом таким образом расщепляется, следует, что каждое из двух дочерних ядер будет, конечно, содержать четыре хромосомы; две из которых были получены от мужского и две от женского родителя. С этого момента деления яйцеклетки следуют быстро путем нормального процесса деления клетки, пока из этой одной яйцеклетки в конечном итоге не образуются сотни тысяч клеток, которые постепенно формируются во взрослую особь. Все эти клетки будут, конечно, содержать четыре хромосомы; и, что более важно, половина хромосом будет получена непосредственно от мужского, а половина — от женского родителя. Даже во взрослой жизни, следовательно, клетки животного, вероятно, содержат хроматин, полученный путем прямого происхождения от каждого из его родителей.

Значение оплодотворения. — Из этого процесса оплодотворения можно сделать ряд выводов, весьма важных для нашей цели. Во-первых, очевидно, что хромосомы составляют ту часть клетки, которая содержит наследственные признаки, передаваемые от родителя к ребенку. Это следует из того факта, что хромосомы являются единственной частью клетки, которая в оплодотворенной яйцеклетке получена от обоих родителей. Теперь потомство, безусловно, может наследовать от каждого родителя, и, следовательно, наследственные признаки должны быть связаны с какой-то частью клетки, которая получена от обоих. Но вещество яйцеклетки получено только от матери; центросома, по крайней мере в некоторых случаях, а возможно и во всех, получена только от отца, в то время как хромосомы получены от обоих родителей. Следовательно, из этого следует, что наследственные признаки должны быть особенно связаны с хромосомами.

С этим пониманием мы можем, по крайней мере частично, понять цель оплодотворения. Как мы увидим позже, очень необходимо при построении живой машины, чтобы каждая особь наследовала признаки от более чем одной особи. Это необходимо для создания многочисленных вариаций, которые способствуют конструкции машины. Для этой цели был развит процесс полового объединения репродуктивных клеток, который вводит в потомство хроматиновый материал от двух родителей. Но если бы две репродуктивные клетки объединились сразу, количество хромосом удваивалось бы в каждом поколении и, следовательно, постоянно увеличивалось бы. Чтобы предотвратить это, полярные тельца выбрасываются, что уменьшает количество хроматинового материала. Объединение двух пронуклеусов, очевидно, предназначено для создания ядра, которое должно содержать хромосомы, а следовательно, и наследственные признаки от каждого родителя, а последующее расщепление этих хромосом и разделение двух половин на дочерние ядра гарантирует, что все ядра, а следовательно, и все клетки взрослой особи, будут обладать наследственными признаками, полученными от обоих родителей. Таким образом получается, что даже у взрослой особи каждая клетка тела состоит из хромосом от каждого родителя и может, следовательно, наследовать признаки от каждого.

Клетка животного, таким образом, состоит из трех несколько различных, но активных частей — клеточного вещества, хромосом и центросомы. Из них клеточное вещество, по-видимому, передается от матери; центросома происходит, по крайней мере в некоторых случаях, от отца, а хромосомы — от обоих родителей. Однако еще не точно известно, является ли центросома постоянной частью клетки. В некоторых клетках ее еще не удается найти, и есть некоторые основания полагать, что она может быть сформирована из других частей клетки. Ядро всегда является прямым потомком ядра уже существующих клеток, так что существует абсолютная непрерывность происхождения между ядрами клеток особи и ядрами ее предков на протяжении бесчисленных поколений. Не точно, что существует такая непрерывность происхождения в случае центросом; ибо, хотя в процессе оплодотворения центросома передается от родителя к ребенку, есть некоторые основания полагать, что она может исчезать в последующих клетках, а позже вновь развиваться из других частей. Единственная часть клетки, в которой продемонстрирована полная непрерывность от родителя к ребенку, — это ядро и, в частности, хромосомы. Все эти факты просто подчеркивают важность хромосом и говорят нам, что эти тельца должны рассматриваться как содержащие самые важные особенности клетки, которые составляют ее индивидуальность.

Что такое протоплазма? — Теперь уже достаточно сказано о раскрытиях современного микроскопа, чтобы показать, что наш старый друг Протоплазма принял совершенно новый облик, если только он не исчез вовсе. Эти простейшие жизненные процессы настолько удивительны и включают действие такой сложной массы механизмов, что мы больше не можем сохранять наше прежнее представление о протоплазме как о физической основе жизни. Не может быть жизни без свойств ассимиляции, роста и размножения; и, насколько нам известно, эти свойства встречаются только в той комбинации тел, которую мы называем клеткой, с ее смесью гармонично действующих частей. Жизнь, по крайней мере жизнь клетки, — это, следовательно, не свойство химического соединения протоплазмы, а результат деятельности машины. Действительно, мы теперь в затруднении, зная, как мы можем сохранить термин протоплазма. Как он первоначально использовался, он означал содержимое клетки, и значение термина заключалось в концепции протоплазмы как несколько однородного химического соединения, единообразного во всех типах жизни. Но теперь мы видим, что эта клетка содержит не одно вещество, а большое количество, включая твердые тела, желеобразные массы и жидкости, каждое из которых имеет свой собственный химический состав. Количество химических соединений, существующих в материале, ранее называемом протоплазмой, никто не знает, но мы знаем, что их много и что различные вещества объединены для формирования физической структуры. Какое из этих различных тел мы продолжим называть протоплазмой? Будет ли это линин, или жидкости, или микросомы, или хроматиновые нити, или центросомы? Какое из них является фактической физической основой жизни? Из описания клеточной жизни, которое мы дали, будет очевидно, что ни одно из них не является материалом, на котором наши химики-биологи могут дольше основывать химическую теорию жизни. Эта химическая теория жизни, как мы видели, была основана на концепции, что примитивное жизненное вещество является определенным химическим соединением. Никакого такого соединения не было обнаружено, и эти раскрытия микроскопа последних нескольких лет были таковы, что заставили нас оставить надежду когда-либо обнаружить такое соединение. По-видимому, невозможно свести жизнь к какой-либо более простой основе, чем эта комбинация тел, которые составляют то, что ранее называлось протоплазмой. Термин протоплазма все еще используется с разными значениями, как они используются разными авторами. Иногда он используется для обозначения всего содержимого клетки; иногда только клеточного вещества вне ядра. Очевидно, это не та протоплазма прежних лет.

С этим выводом один из наших фундаментальных вопросов был решен. Мы обнаружили в нашей первой главе, что общая деятельность животных и растений легко сводится к действию машины, при условии, что мы обладаем фундаментальными жизненными силами, находящимися в частях этой машины. Мы тогда спросили, были ли эти фундаментальные свойства сами по себе свойствами химического соединения или они должны быть сведены к действию еще меньших машин. Первый ответ, который биологи дали на этот вопрос, заключался в том, что ассимиляция, рост и размножение были простыми свойствами сложного химического соединения. Этот ответ был, безусловно, неверным. Жизненная деятельность не проявляется ни одним химическим соединением, но, насколько нам известно, только машиной, называемой клеткой. Таким образом, мы снова сведены к проблеме понимания действия машины. Возможно, будет хорошо остановиться здесь на мгновение, чтобы заметить, что эта позиция очень сильно увеличивает трудности на пути к решению жизненной проблемы. Если бы физическая основа жизни оказалась химическим соединением, проблема ее происхождения была бы химической. Химические силы существуют в природе, и этих сил достаточно, чтобы объяснить формирование любого вида химического соединения. Проблема происхождения жизненного вещества тогда состояла бы просто в том, чтобы объяснить определенные условия, которые привели к такому химическому соединению, которое дало бы начало этой физической основе жизни. Но теперь, когда простейшее вещество, проявляющее явления жизни, оказывается машиной, мы больше не можем найти в химических силах эффективные причины для ее формирования. Химические силы и химическое сродство могут объяснить химические соединения любой степени сложности, но они не могут объяснить формирование машин. Машины являются результатом сил совершенно иной природы. Человек может производить машины, беря химические соединения и помещая их вместе в такие отношения, что их взаимодействие даст определенные результаты. Кусочки железа и стали, например, собираются вместе, чтобы сформировать локомотив, но действие локомотива зависит не от химических сил, которые создали сталь, а от отношения кусочков стали друг к другу в машине. Насколько у нас был какой-либо опыт, машины строились под руководством интеллекта, который адаптирует части друг к другу. Когда, следовательно, мы обнаруживаем, что простейшее жизненное вещество — это машина, мы вынуждены спросить, какие силы существуют в природе, которые могут подобным образом строить машины путем регулировки частей друг к другу. Но эта тема относится ко второй части нашего предмета и должна быть на настоящее время отложена.

Реакция против клеточной теории. — По мере того как знания о клетках, которые мы обрисовали, медленно приобретались, концепция клетки претерпевала различные модификации. Сначала клеточная стенка рассматривалась как фундаментальная часть, но эта идея вскоре уступила место убеждению, что именно протоплазма является живой. Под влиянием этой мысли клеточная теория развилась во что-то вроде следующего: клетка — это просто кусочек протоплазмы и является единицей живой материи. Тела всех более крупных животных и растений состоят из огромного количества этих единиц, действующих вместе, и деятельность всего организма — это просто сумма деятельности его клеток. Организм, таким образом, просто сумма клеток, которые его составляют, а его деятельность — сумма деятельности отдельных клеток. По мере того как раскрывалось больше фактов, идея слегка изменилась. Важность ядра стала все более и более сильно впечатлять микроскопистов, и это тельце приобрело через некоторое время такую известность, что скрыло из виду более знакомую протоплазму. Удивительная деятельность ядра вскоре заставила рассматривать его как важную часть клетки, в то время как все остальное было вторичным. Клетка теперь рассматривалась как кусочек ядерного вещества, окруженный вторичными частями. Удивительная деятельность ядра и, прежде всего, тот факт, что только ядро передается от одного поколения к следующему при размножении, — все это свидетельствовало о его огромной важности и о вторичной важности остальной части клетки.

Это была самая крайняя позиция клеточной теории. Клетка была единицей живого действия, а высшее животное или растение — просто колонией таких единиц. Животное было просто объединением для взаимной выгоды независимых единиц, точно так же, как город — это объединение независимых индивидуумов. Организация животных была просто результатом комбинации многих независимых единиц. Не было никакой деятельности организма как целого, а только его независимых частей. Клеточная жизнь была выше организованной жизни. Точно так же, как в городе городское правительство — это название, данное комбинированному действию индивидуумов, так и действия организмов — просто комбинированное действие их отдельных клеток.

Против такой крайней позиции в последние годы возникла решительная реакция, и сегодня становится все более очевидным, что такую позицию невозможно поддерживать. Во-первых, становится очевидным, что клеточное вещество не должно быть полностью стерто важностью ядра. Что ядро является важнейшим жизненным центром, достаточно ясно, но столь же ясно, что ядро и клеточное вещество должны быть вместе, чтобы составлять жизненное вещество. Сложная структура клеточного вещества, решительная активность, проявляемая его волокнами в процессе деления клетки, достаточно ясно указывают на то, что это часть клетки, которой нельзя пренебрегать при изучении жизненного вещества. Опять же, открытие центросомы как отдельного морфологического элемента еще больше добавило сложности жизненному веществу и доказало, что ни ядро, ни клеточное вещество не могут рассматриваться как клетка или как составляющие жизнь. Правда, мы, возможно, еще не знаем источника этой центросомы. Мы не знаем, передается ли она из поколения в поколение, как ядро, или она может быть создана заново из клеточного вещества в жизни обычной клетки. Но это не существенно для ее признания как органа важности в деятельности клетки. Таким образом, клетка доказывает, что она не является кусочком ядерного вещества, окруженным вторичными частями, а сообществом нескольких, возможно, одинаково важных взаимосвязанных членов.

Другая серия наблюдений ослабила клеточную теорию в совершенно ином направлении. Предполагалось, что тело многоклеточного животного или растения состоит из независимых единиц. Микроскописты несколько лет назад начали предполагать, что клетки в действительности не отделены друг от друга, а все соединены протоплазматическими волокнами. В довольно большом количестве различных видов тканей было определено, что тонкие нити протоплазматического материала ведут от одной клетки к другой таким образом, что клетки находятся в жизненной связи. Было сделано утверждение, что существует, таким образом, протоплазматическая связь между всеми клетками тела животного, и что, таким образом, животное или растение, вместо того чтобы состоять из большого количества отдельных независимых клеток, состоит из одной большой массы живой материи, которая агрегирована в маленькие центры, каждый из которых обычно содержит ядро. Такой вывод еще не продемонстрирован, и его значение не очень ясно, если бы он оказался фактом; но ясно, что такие предположения довольно решительно модифицируют концепцию тела как сообщества независимых клеток.

Существует еще одна линия мысли, которая ослабляет эту раннюю концепцию клеточной теории. Растет убеждение, что взгляд на организм просто как на сумму деятельности отдельных клеток не является правильным его пониманием. Согласно этой крайней позиции, живое существо не может иметь никакой организации, пока оно не появится в результате умножения клеток. Чтобы взять конкретный случай, яйцеклетка морской звезды не может обладать никакой организацией, соответствующей морской звезде. Яйцеклетка — это одна клетка, а морская звезда — сообщество клеток. Яйцеклетка, следовательно, не может содержать организацию морской звезды больше, чем охотник в глуши может содержать в себе организацию большого мегаполиса. Потомки индивидуумов, подобных охотнику, могут объединиться, чтобы сформировать город, а потомки яйцеклетки могут, объединившись, дать начало морской звезде. Но ни человек не может содержать в себе организацию города, ни яйцеклетка — организацию морской звезды. Возможно, это правда, что такая крайняя позиция клеточной теории не поддерживалась никем, но мысли, очень близко приближающиеся к этому взгляду, поддерживались ведущими сторонниками клеточной теории и, вне всякого вопроса, были вдохновением развития этой теории.

Но, безусловно, никакая такая концепция значения клеточной структуры больше не будет поддерживаться. Несмотря на тот факт, что яйцеклетка является одной клеткой, невозможно избежать убеждения, что каким-то образом она содержит морскую звезду. Нам не нужно, конечно, думать о ней как о содержащей структуру морской звезды, но мы вынуждены прийти к выводу, что каким-то образом ее структура такова, что она содержит морскую звезду потенциально. Отношение ее частей и силы в них таковы, что, будучи помещенной в надлежащие условия, она развивается в морскую звезду. Другая яйцеклетка, помещенная в идентичные условия, разовьется в морского ежа, а другая — в устрицу. Если эти три яйцеклетки обладают силой развития в трех различных животных при идентичных условиях, очевидно, что они должны иметь соответствующие различия, несмотря на тот факт, что каждая является одной клеткой. Каждая должна каким-то образом содержать свою соответствующую взрослую особь. Другими словами, организация должна быть внутри клеток, а следовательно, не просто произведена ассоциациями клеток.

По поводу этого предмета было много озадаченности и немало экспериментирования. Наличие некоторого рода организации в яйцеклетке ясно — но что подразумевается под этим утверждением, не совсем так ясно. Находится ли эта взрослая организация во всей яйцеклетке или только в ее ядре, и особенно в хромосомах, которые, как мы видели, содержат наследственные признаки? Когда яйцеклетка начинает делиться, содержит ли каждая из первых двух клеток все еще потенциально организацию всей взрослой особи или только одну ее половину? Является ли развитие яйцеклетки просто развертыванием какой-то структуры, уже присутствующей; или структура постоянно развивается во все более и более сложные условия благодаря приведению ее частей в новые отношения? Чтобы ответить на эти вопросы, экспериментаторы занимались делением развивающихся яйцеклеток на части, чтобы определить, какими силами все еще обладают фрагменты. Результаты таких экспериментов пока еще довольно противоречивы, но из них достаточно очевидно, что мы больше не можем рассматривать яйцеклетку как простую недифференцированную клетку. Каким-то образом она уже содержит признаки взрослой особи, и когда мы помним, что признаки взрослой особи, которые должны развиться из яйцеклетки, уже определены, даже до многих мелких деталей — таких, например, как наследование врожденного знака — становится очевидным, что яйцеклетка — это тело чрезвычайной сложности. И все же яйцеклетка — это не что иное, как одна клетка, согласующаяся с другими клетками во всех своих общих признаках. Ясно, следовательно, что мы должны рассматривать организацию как нечто высшее, чем клетки, и нечто существующее внутри них, или, по крайней мере, внутри яйцеклетки, и контролирующее ее развитие. Мы вынуждены верить, далее, что могут быть столь же важные различия между двумя клетками, как есть между двумя взрослыми животными или растениями. Каким-то образом должны быть скрыты внутри двух клеток, которые составляют яйцеклетку морской звезды и человека, различия, которые соответствуют различиям между морской звездой и человеком. Организация, другими словами, выше клеточной структуры, а сама клетка — это организация меньших единиц.

В результате этих различных соображений в последние годы возникло нечто вроде реакции против клеточной теории, как ее придерживались ранее. Хотя изучение клеток все еще рассматривается как ключ к интерпретации жизненных явлений, биологи видят все более и более ясно, что они должны искать глубже, чем простая клеточная структура, для своего объяснения жизненных процессов. Хотя изучение клеток пролило огромное количество света на жизнь, мы, кажется, едва ли ближе к центру проблемы, чем мы были до начала серии открытий, инициированных формулировкой теории протоплазмы.

Фундаментальная жизненная деятельность как локализованная в клетках. — Мы теперь в положении спросить, помогло ли нам наше знание клеток в поиске объяснения фундаментальных жизненных действий, к которым, как мы видели, жизненные процессы должны быть сведены. Четыре свойства раздражимости, сократимости, ассимиляции и размножения принадлежат этим жизненным единицам — клеткам, и именно эти свойства мы пытаемся проследить до их источника как фундамента жизненной деятельности.

Мы можем сначала спросить, есть ли у нас какие-либо факты, которые указывают на то, что какие-либо специальные части клетки связаны с какой-либо из этих фундаментальных деятельностей. Первый факт, который выделяется ясно, заключается в том, что ядро связано самым тесным образом с процессом размножения и особенно с наследственностью. В это давно верили, но теперь это было ясно продемонстрировано экспериментами по разрезанию на фрагменты клеточных тел одноклеточных животных. Как уже было замечено, те части, которые обладают ядром, способны продолжать свою жизнь и воспроизводить себя, в то время как те, что без ядра, неспособны к размножению. С еще большей силой этот факт показан процессом оплодотворения яйцеклетки. Яйцеклетка очень большая, а мужская репродуктивная клетка очень маленькая, и количество материала, которое потомство получает от своей матери, очень велико по сравнению с тем, которое оно получает от своего отца. Но ребенок наследует одинаково от отца и матери, и, следовательно, мы должны найти наследственные признаки, передаваемые в каком-то элементе, который потомство получает одинаково от отца и матери. Как мы видели (рис. 34-44), единственный элемент, который отвечает на это требование, — это ядро, и более конкретно хромосомы ядра. Достаточно ясно, следовательно, что мы должны рассматривать ядро как специального агента в размножении клеток.

Более того, мы располагаем, по-видимому, убедительными доказательствами того, что ядро управляет той частью ассимиляционного процесса, которую мы назвали конструктивными процессами. Метаболические процессы жизни являются как конструктивными, так и деструктивными. В ходе первых материал, поступающий в клетку в виде пищи, преобразуется в клеточную ткань, такую как линин, микросомы и т. д., а в ходе вторых эти продукты в большей или меньшей степени расщепляются для высвобождения энергии, что и порождает жизнедеятельность клетки. Если бы протекали только деструктивные процессы, организм мог бы продолжать проявлять свою жизнедеятельность в течение некоторого времени, пока не исчерпал бы запасы продуктов, накопленных в его теле для таких целей, но он погиб бы из-за отсутствия материала для разрушения. Жизнь невозможна без обоих процессов. В жизни клетки мы можем, по-видимому, приписать деструктивные процессы клеточному веществу, а конструктивные — ядру. В клетке, разрезанной на фрагменты, части без ядра продолжают некоторое время проявлять обычную жизнедеятельность, но живут недолго (рис. 25). Фрагмент не способен ассимилировать пищу в достаточной мере, чтобы построить новый материал. Пока в нем сохраняется достаточное количество уже сформированной ткани для его деструктивного метаболизма, он может продолжать активно двигаться и вести себя как полноценная клетка, но в конечном итоге погибает от голода. С другой стороны, те фрагменты, которые сохраняют часть ядра, даже имея лишь малую долю клеточного вещества, питаются, ассимилируют и растут; иными словами, они осуществляют не только деструктивные, но и конструктивные изменения. Очевидно, это означает, что ядро управляет конструктивными процессами, хотя это не обязательно означает, что клеточное вещество не принимает в них участия. Без ядра клетка не способна выполнять эти процессы, в то время как деструктивные процессы она осуществляет достаточно легко. Ядро управляет конструктивным метаболизмом, хотя, возможно, и не осуществляет его полностью.

Столь же ясно, что клеточное вещество является местом протекания большинства деструктивных процессов, составляющих жизненное действие. Клеточное вещество обладает раздражимостью и способностью к сократимости. Клеточные фрагменты без ядер достаточно чувствительны и могут передвигаться так же легко, как и нормальные клетки. Более того, различные волокна, окружающие центросомы при делении клетки, чьи сокращения и растяжения, как мы видели, растаскивают хромосомы при делении клетки, являются частями клеточного вещества. Все это — результаты деструктивного метаболизма, и мы должны, следовательно, заключить, что деструктивные процессы локализованы в клеточном веществе.

Центросома пока еще слишком проблематична для каких-либо серьезных комментариев. По-видимому, она является частью механизма, обеспечивающего деление клетки, но утверждать что-либо сверх этого небезопасно.

Коротко говоря, тело клетки — это машина для осуществления деструктивных химических изменений и высвобождения из расщепляемых таким образом соединений заключенной в них энергии, которая тут же преобразуется в движение, тепло или иную форму активной энергии. Однако это химическое разрушение возможно лишь после того, как химические соединения стали частью клетки. Поэтому клетка обладает ядром, которое дает ей возможность ассимилировать пищу — то есть преобразовывать ее в собственное вещество. Ядро также содержит удивительный материал — хроматин, который каким-то образом оказывает контролирующее влияние на жизнь клетки и передается из поколения в поколение путем непрерывного наследования. Наконец, клетка имеет центросому, которая обеспечивает деление клетки таким образом, что этот хроматиновый материал распределяется поровну между последующими потомками, тем самым гарантируя, что дочерние клетки будут эквивалентны друг другу и материнской клетке.

Таким образом, мы должны рассматривать органическую клетку как маленькую машину с превосходно приспособленными частями. Внутри этой машины возбуждается химическая активность. Топливо, подаваемое в машину, соединяется посредством химических сил с кислородом воздуха. Энергия окисления частично зависит от температуры, точно так же, как и в любом другом процессе окисления, и, конечно, зависит от наличия топлива для окисления и воздуха для поставки кислорода. Если топливо не подается, а воздух не имеет к нему свободного доступа, машина останавливается, клетка умирает. Энергия, высвобождаемая в этой машине, преобразуется в движение или иную форму. Мы, конечно, не понимаем устройство машины достаточно хорошо, чтобы объяснить точный механизм, посредством которого происходит это преобразование, но в том, что такой механизм существует, сомневаться нельзя, и структура клетки, безусловно, достаточно сложна, чтобы предоставить для него много места. Раздражимость клетки легко понять; поскольку она состоит из очень нестабильных химических соединений, любое незначительное нарушение или стимуляция какой-либо части будет иметь тенденцию нарушать ее химическую стабильность и вызывать реакцию; именно это и подразумевается под раздражимостью.

Или, опять же, мы можем рассматривать клетку как маленькую химическую лабораторию, где постоянно происходят химические изменения. Мы, конечно, не понимаем эти изменения, но они, несомненно, являются химическими. Результатом является то, что одни соединения расщепляются, и часть фрагментов высвобождается или выводится, в то время как другие части удерживаются и встраиваются в другие, более сложные соединения. Полученные таким образом соединения удерживаются в теле клетки, и она увеличивается в объеме. Это продолжается до тех пор, пока клетка не становится слишком большой, после чего она делится.

Если машина сломана, она перестает выполнять свои надлежащие функции, а если части сильно повреждены, она приходит в негодность. Так же и с клеткой. Если она повреждена каким-либо образом — механическим, термическим или иным, — она перестает работать; мы говорим, что она умирает. Она обладает внутренней способностью к восстановлению после повреждений, и поэтому не прекращает действовать до тех пор, пока повреждение не станет настолько серьезным, что его невозможно будет исправить. Таким образом, она прекращает свое движение только тогда, когда механизм поврежден настолько сильно, что надежды на ремонт нет, и, следовательно, клетка, однажды прекратив свою деятельность, уже никогда не сможет ее возобновить.

Конечно, существуют и другие функции живых существ, помимо тех немногих простых, которые мы рассмотрели. Но это фундаментальные функции; и если мы сможем свести их к понятному объяснению, то почувствуем, что действительно постигли сущность жизни. Если мы поймем, как клетка может двигаться, расти и воспроизводить себя, мы можем быть уверены, что остальные явления жизни последуют как естественное следствие. Если, следовательно, мы получили понимание этих фундаментальных жизненных явлений, мы достигли нашей цели — постичь жизненные явления в рамках наших химических и механических законов.

Но свели ли мы таким образом эти фундаментальные явления к понятному объяснению? Должно быть признано, что нет. Мы свели их к действию химических сил, работающих в машине. Но сама машина непостижима. Органическая клетка для нас не более понятна, чем организм в целом. Химическое понимание, которое, как мы думали, у нас было несколько лет назад в отношении протоплазмы, подвело нас, и ничто не заняло его место. У нас нет представления о том, что может быть примитивной жизненной субстанцией. Все, что мы можем сказать, это то, что это самое удивительное из всех природных явлений происходит только внутри того своеобразного куска механизма, который мы называем клеткой, и что оно является результатом действия физических сил в этой машине. Как действует машина или даже какова ее структура — мы так же далеки от понимания этого, как и пятьдесят лет назад. Решение отступает перед нами даже быстрее, чем мы продвигаемся к нему.

Резюме. — Теперь мы можем кратко подвести итог тому положению, которого мы достигли. В нашей попытке объяснить живой организм на принципе машины мы весьма успешны, насколько это касается второстепенных проблем. Пищеварение, кровообращение, дыхание и движение легко объясняются на основе химических и механических принципов. Даже явления нервной системы в некоторой мере поддаются пониманию в рамках механической формулы, если не принимать во внимание чисто психические явления, которые, безусловно, не были затронуты исследованием. Все эти явления сводимы к нескольким простым фундаментальным видам деятельности, и эти фундаментальные виды деятельности мы находим проявленными в простых кусочках живой материи, не обремененных сложным механизмом организмов. С помощью нескольких фундаментальных свойств этих кусочков органической материи мы можем построить сложную жизнь высшего организма. Однако, когда мы переходим к изучению этих простых кусочков материи, они оказываются совсем не простыми. Они тоже являются частями сложного механизма, действие которого мы даже не надеемся понять. То, что их действие зависит от их механизма, достаточно очевидно из простого описания клеточной активности, которое мы рассмотрели. То, что эти фундаментальные жизненные свойства должны объясняться как результат химических и механических сил, действующих через этот механизм, не вызывает сомнений. Но как это происходит или что составляет направляющую силу, которая соответствует инженеру машины, мы не знаем.

Таким образом, нашему механическому объяснению живой машины не хватает фундамента. Мы можем довольно хорошо понять построение надстройки, но фундаментные камни, на которых она построена, для нас непостижимы. Работа живой машины, таким образом, понята лишь частично. Живой организм — это машина, или, лучше сказать, это ряд машин, одна внутри другой. В целом это машина, а ее части — отдельные машины. Каждая часть, в свою очередь, состоит из еще более мелких машин, пока мы не доходим до области микроскопа. Здесь мы снова находим ту же историю. Даже части, которые раньше называли единицами, оказываются машинами, и когда мы осознаем сложность этих клеток и их удивительную деятельность, мы готовы поверить, что можем найти внутри еще более мелкие машины. И таким образом жизненная активность сводится к комплексу машин, действующих в гармонии друг с другом, чтобы вместе произвести один результат — жизнь.

ЧАСТЬ II.

ПОСТРОЕНИЕ ЖИВОЙ МАШИНЫ.

ГЛАВА III.

ФАКТОРЫ, УЧАСТВУЮЩИЕ В ПОСТРОЕНИИ ЖИВОЙ МАШИНЫ.

Очертив результаты нашего исследования механизма живой машины, мы переходим к более сложной проблеме метода, с помощью которого эта машина была построена. Из фактов, которые мы рассматривали в последних двух главах, очевидно, что стоящая перед нами проблема является скорее механической, чем химической. Конечно, химические силы лежат в основе жизненной активности, и мы должны рассматривать силу химического сродства как фундаментальную мощь, к которой должны быть отнесены эти проблемы. Но химического объяснения для наших целей явно недостаточно; ибо у нас нет абсолютно никаких оснований полагать, что явления жизни могут происходить как результат химических свойств какого-либо соединения, каким бы сложным оно ни было. Простейшая известная форма материи, проявляющая жизнь, — это машина, и проблема происхождения жизни должна быть проблемой происхождения этой машины. Существуют ли в природе какие-либо силы такого рода, которые позволили бы нам использовать их для объяснения построения машин? Растения и животные — единственные машины, которые создала природа. Это единственные в природе примеры структуры, построенной с частями, гармонично приспособленными друг к другу для выполнения определенных целей. Все остальные машины, с которыми мы знакомы, были сделаны человеком, и при их создании интеллект участвовал в приспособлении частей друг к другу. Но в живом организме мы имеем аналогично приспособленную машину, созданную естественными, а не искусственными средствами. Как они были построены? Обладает ли природа, помимо человеческого интеллекта, силами, которые могут достичь таких результатов?

Здесь мы снова должны подойти к проблеме с того конца, который кажется неверным. По-видимому, было бы проще обнаружить метод производства простейшей машины, чем более сложных. Но это оказалось вопреки фактам. Возможно, главная причина в том, что простейшая живая машина — это клетка, изучение которой всегда требует использования микроскопа, и по этой причине она более сложна. Возможно, это потому, что проблема на самом деле более сложная, чем объяснение построения более сложных машин из более простых. Во всяком случае, последние пятьдесят лет дали нам много знаний о методе построения сложных машин из более простых, в то время как у нас до сих пор нет даже намека на решение проблемы построения простейшей машины из неживого мира. Наше внимание должно, следовательно, быть в первую очередь направлено на метод, с помощью которого природа сконструировала сложные машины, которые, как мы видим, наполняют мир сегодня в виде животных и растений.

История живой машины. — Прежде всего, мы должны заметить, что эти машины не были созданы внезапно или быстро, а стали результатом очень медленного роста. У них была история, уходящая далеко в прошлое на период лет, который мы можем оценить лишь приблизительно, но который, безусловно, исчисляется миллионами. Оглядываясь на эту прошлую историю в свете наших нынешних знаний, мы видим, что какими бы ни были силы, участвовавшие в конструировании этих машин, они действовали очень медленно. Потребовались столетия, и даже тысячи лет, чтобы сделать последовательные шаги, необходимые для этого строительства. Во-вторых, мы замечаем, что машины строились шаг за шагом, одна особенность добавлялась к другой в течение медленно протекающих эпох. В-третьих, мы замечаем, что в одном отношении это построение живой машины природными процессами отличалось от нашего обычного метода строительства машин. Наш метод строительства постепенно ставит части на место таким образом, что до тех пор, пока машина не закончена, она неспособна выполнять свои функции. Полупостроенный двигатель так же бесполезен и бессилен, как груда сырого железа. Его способность к действию появляется только после того, как последняя часть установлена на место и машина закончена. Но процесс природы в машиностроении иной. Каждый шаг в этом процессе, по крайней мере, насколько мы можем его проследить, создавал законченную машину. Как далеко бы мы ни прослеживали эту историю, мы обнаруживаем, что в любой точке машина была настолько полной, что всегда была наделена движением и жизненной активностью. Метод природы заключался в том, чтобы брать более простые типы машин и медленно превращать их в более сложные, ни на мгновение не снижая их энергию. Это похоже на то, как если бы паровой двигатель Уатта медленно изменялся путем добавления детали за деталью, пока наконец не был создан современный двигатель с четырехкратным расширением, но все эти изменения производились на оригинальном двигателе, ни разу не останавливая его движения.

FIG. 45
FIG. 45.
A group of cells
resulting from
division, representing
the first step in
machine making.

Это постепенное построение живых машин было названо органической эволюцией, или теорией происхождения. Нам будет необходимо, чтобы понять стоящую перед нами проблему, кратко очертить ход этой эволюции. Нашей отправной точкой в этой истории должна быть клетка, ибо это самая ранняя и простая форма живого существа, о которой у нас есть хоть какие-то следы. Эта клетка, конечно, уже является машиной, и мы должны вскоре вернуться к проблеме ее происхождения. В настоящее время мы примем эту клетку как отправную точку, наделенную фундаментальными жизненными силами. Она была чувствительной, могла чувствовать, расти и воспроизводить себя. Из такой простой машины, наделенной такими свойствами, история развивалась примерно следующим образом: воспроизводя себя, эта машина, как мы уже видели, просто делилась на две половины, каждая из которых была подобна другой. Сначала все возникающие таким образом части отделялись друг от друга и оставались независимыми. Но пока эта привычка сохранялась, прогресс был невелик. Через некоторое время некоторые клетки перестали разделяться после деления, а остались сцепленными вместе (рис. 45). Клетки такой массы поначалу должны были быть все одинаковыми; но вскоре среди них начали появляться различия. Те, что находились на внешней стороне массы, подвергались иному воздействию со стороны окружающей среды, чем те, что были внутри, и вскоре клетки начали распределять между собой различные обязанности жизни. Клетки снаружи были лучше расположены для защиты и захвата пищи, в то время как внутренние не могли легко добывать пищу самостоятельно и взяли на себя обязанность переваривать пищу, которую им передавали внешние клетки. Каждая из этих групп клеток теперь могла выполнять свои особые обязанности с большей выгодой, поскольку была освобождена от других обязанностей, и таким образом вся масса клеток обслуживалась лучше, чем когда каждая клетка пыталась делать все сама. Это был первый шаг в построении машины из активных клеток (рис. 46). С такой отправной точки последующая история всегда основывалась на том же принципе. Происходило постоянное разделение различных функций жизни между группами клеток, и по мере развития истории это разделение труда между различными частями становилось все больше и больше. Группа за группой клетки выделялись для одной особой обязанности за другой, и результатом была большая и все более сложная масса клеток с все большим и большим дифференцированием между ними. В этом построении машины не было времени, когда машина не была бы активна. Во всех точках машина была живой и функциональной, но каждый шаг делал общую функцию машины немного более точно выполняемой, и, следовательно, несколько повышал совокупность жизненных сил. Это распределение различных жизненных обязанностей между группами клеток продолжалось век за веком, каждый шаг был небольшим продвижением по сравнению с предыдущим, пока результатом не стала живая машина, какой мы знаем ее в ее высшей форме, с ее многочисленными органами, все взаимосвязанные таким образом, чтобы образовывать гармонично действующее целое.

FIG. 46
FIG. 46.
A later step in machinebuilding in which
the outer cells have acquired different
form and function from the inner cells:
ec, the outer cells, whose duties are
protective; en, the inner cells engaged
in digesting food.

Но для создания разнообразия, которое встречается в природе, потребовался второй принцип в этом росте машины. По мере того как различные клетки в многоклеточной массе объединялись в группы для выполнения различных обязанностей, метод такого разделения труда был не одинаков во всех машинах. Город в Китае и город в Америке одинаково состоят из индивидуумов, и фундаментальные потребности китайца и американца одинаковы. Но различия в промышленных и политических условиях породили различные комбинации и ассоциации, так что Пекин удивительно не похож на Нью-Йорк. Так и в этих ранних развивающихся машинах различные группы приняли довольно большое разнообразие методов организации. Теперь, как только какой-либо особый тип организации принимался каким-либо животным или растением, принцип наследственности передавал тот же вид организации его потомкам, и таким образом возникали линии происхождения, отличающиеся друг от друга, каждая линия имела свой собственный метод организации. Когда мы прослеживаем историю каждой линии, то же самое повторяется. Мы обнаруживаем, что представители каждой линии снова разделяются на группы, каждая из которых приобрела какой-то новый тип организации, и таким образом происходило постоянное расхождение этих линий происхождения в неопределенном количестве направлений. Члены различных линий происхождения все проявляют фундаментальное сходство друг с другом, поскольку они сохраняют фундаментальные признаки своего общего предка, но они проявляют также различия, которые приобрели сами. И так процесс повторяется снова и снова. Эта история роста этих различных машин была, таким образом, историей расхождения от общих центров и должна быть диаграмматически выражена на манер ветвящегося дерева. Конец каждой ветви представляет собой высшее состояние совершенства, к которому была доведена каждая линия.

Следует отметить еще один момент в этой истории. По мере того как развивалось усложнение машины, возможность дальнейшего прогресса постоянно сужалась. Когда история этих машин начиналась как простая масса клеток, существовала возможность почти бесконечного разнообразия методов организации. Но по мере того как один и другой тип организации принимался той или иной линией потомков, все последующие продукты ограничивались законом наследственности общим типом организации, принятым их предками. С каждой эпохой дальнейший рост таких машин должен состоять в дальнейшем развитии совершенства их частей, а не в принятии какой-либо новой системы организации. Вот почему история живой машины проявила тенденцию к развитию по нескольким хорошо выраженным линиям, и хотя это усложнение становится больше, мы все еще видим ту же фундаментальную схему организации, проходящую через все. По мере того как века прогрессировали, машины становились более совершенными в приспособлении своих частей, т.е. они становились более совершенными машинами, но история была просто историей совершенствования ранних машин, а не создания новых типов.

Доказательства этой истории. — Как только что было очерчено, мы видим, что живые машины постепенно были приведены в их нынешнее состояние процессом, который был назван органической эволюцией. Но мы должны остановиться на мгновение, чтобы спросить, каковы наши доказательства того, что именно такой была история живой машины. Вся возможность понимания живой природы зависит от того, примем ли мы эту историю и найдем ли ей объяснение. В самом начале у нас возникает вопрос факта, и мы должны обратить внимание на основания, на которых мы стоим, предполагая, что эта история такова, как очерчено.

Эта проблема — та самая, которая занимала столь видное место в научном мире в течение последних сорока лет и которая внесла столь большой вклад в то, чтобы сделать современную биологию столь отличным предметом от ранних исследований естественной истории. Это просто доказательство органической эволюции, или теории происхождения. Предмет в течение сорока лет был тщательно просеян и проверен всеми мыслимыми видами испытаний. В результате интереса к этому вопросу было раскрыто огромное количество доказательств, уместных и неуместных. По мере накопления доказательств становилось все более очевидным, что теория эволюции должна быть признана единственной, которая согласуется с фактами, и результатом стало практическое единодушие среди мыслителей в том, что теория происхождения должна быть фундаментом нашего дальнейшего изучения. Доказательства, которые заставили ученых прийти к этому выводу, мы должны на мгновение рассмотреть, поскольку они имеют самое прямое отношение к предмету, который мы изучаем.

Исторические. — Первый источник доказательств — естественно, исторический. Эта долгая история построения живой машины оставила свой след в породах, которые образуют поверхность земли. В течение этого долгого периода откладывались породы земной коры, и в этих породах были оставлены образцы многих шагов в этой истории машиностроения. Историю можно проследить путем изучения этих образцов, точно так же, как историю любой машины можно проследить по изучению моделей в патентном бюро. Можно было бы очень легко проследить, с самой строгой точностью и мельчайшими деталями, историю печатной машины по моделям, которые хранятся в патентных бюро и других местах. Так же обстоит дело и с историей живой машины. Конечно, история довольно неполная и временами трудная для чтения. Многие периоды в развитии не оставили образцов для нашего осмотра и должны быть интерпретированы в нашей истории между тем, что было до, и тем, что идет после. Многие из машин, особенно ранние, были сделаны из такого хрупкого материала, что они не могли сохраниться в породах. Во многих случаях также породы, в которых были отложены образцы, подвергались такому разнообразию нагреваний и давлений, что они были искривлены и даже раздавлены до неузнаваемой формы. Но, несмотря на это, запись становится все более полной с каждым годом. Наши палеонтологи открывают слой за слоем эти породы, и таким образом исследуют каждый год новые страницы в истории природы. Более недавние эпохи в истории уже были прочитаны с почти исторической точностью. Из них мы узнали в больших деталях, как были нанесены последние штрихи на эти машины, и можем проследить с точностью, как несколько более обобщенные формы ранних дней были изменены для создания наших современных животных.

Эта летопись окаменелостей дала нам наше лучшее знание о курсе, посредством которого нынешний живой мир был приведен в свое существующее состояние. Но ее точность в значительной степени ограничена недавними периодами. Об очень ранней истории окаменелости говорят мало или ничего. Все ранние породы, которые, как мы можем полагать, были сформированы в период, когда были сделаны первые шаги в этом машиностроении, были настолько изменены жаром и давлением, что любые образцы, которые они могли изначально содержать, были раздавлены до неузнаваемости. Более того, самые ранние организмы не имели твердых скелетов, и только когда живые существа развились достаточно, чтобы иметь твердые части, стало возможным для них оставить следы самих себя в породах. Следовательно, что касается этой самой ранней истории, мы не можем получить о ней никакой записи в породах.

Эмбриологические. — Но здесь вступает другой источник доказательств, который помогает заполнить пробел. В своем развитии каждое животное сегодня начинается как яйцо. Это простая клетка, и животное проходит через ряд изменений, которые в конечном итоге ведут к взрослой особи. Теперь эти изменения кажутся по большей части параллельными изменениям, через которые прошли ранние формы жизни в своем развитии от простых к более сложным формам. Там, где возможно проследить историю групп животных по их ископаемым останкам и сравнить ее с историей отдельного животного по мере его прогресса от яйца до взрослой особи, обнаруживается очень решительный параллелизм. Этот параллелизм между эмбриологией и прошлой историей оказал большую услугу, помогая нам в изучении истории прошлого. Одно время считалось, что это ключ, который откроет все двери, и в течение десятилетия биологи с нетерпением преследовали эмбриологию с ожиданием, что она решит все проблемы в связи с историей животных. Результат был несколько разочаровывающим. Эмбриология, это правда, была крайне полезна в показе отношений форм друг к другу, и таким образом в раскрытии прошлой истории. Но хотя эта запись является ценной, это запись, которая, к сожалению, была подвержена таким модифицирующим условиям, что во многих случаях ее первоначальное значение было полностью стерто, и она стала бесполезной как историческая запись. Эти несовершенства в отношении записи были рано замечены после того, как внимание биологов было серьезно обращено на изучение эмбриологии, но ожидалось, что будет возможно исправить их и обнаружить истинное значение, лежащее под более очевидным. Действительно, во многих случаях это было найдено возможным. Но многие из модификаций настолько глубоки, что делают невозможным распутать их и обнаружить истинное значение. В результате биолог сегодня проявляет меньше уверенности в эмбриологии и обращает свое внимание в разных направлениях как более многообещающих в желаемом направлении.

Но хотя учения эмбриологии не смогли реализовать великие надежды, которые на них возлагались, их помощь в формулировании этой истории машины была чрезвычайно ценной. Многие кусочки неясности были прояснены, когда изучалась эмбриология озадачивающих животных. Многие отношения были прояснены, и это просто другой способ сказать, что часть этой истории жизни была прочитана. Эта помощь эмбриологии была особенно ценной именно в той части истории, где доказательства из изучения окаменелостей отсутствуют. Изучение окаменелостей, как мы видели, дает мало или не дает данных относительно ранней истории живых машин; и именно здесь эмбриология оказалась наиболее ценной. Это источник доказательств, который рассказал нам о большинстве шагов в прогрессе от одноклеточного животного к многоклеточным организмам и дает нам самое ясное представление о фундаментальных принципах, которые участвовали в эволюции жизни и построении сложной машины из простого кусочка протоплазмы. Несмотря на свои пределы, следовательно, эмбриология внесла большую квоту доказательств, которые мы имеем об эволюции жизни.

Анатомические. — Третий источник этой истории получен из фактов сравнительной анатомии. Существенной чертой этого предмета является факт, что животные и растения показывают отношения. Этот факт является одним из самых очевидных и в то же время одним из самых наводящих на размышления фактов биологии. Он был признан с самого начала изучения животных и растений. Нельзя быть даже самым поверхностным наблюдателем, не видя, что определенные формы показывают большое сходство друг с другом, в то время как другие гораздо более непохожи. Группировка животных и растений в отряды, роды и виды зависит от этого отношения. Если две формы похожи во всем, кроме какой-то незначительной детали, они обычно помещаются в один род, но в разные виды, в то время как если они показывают большее несходство, они могут быть помещены в отдельные роды. Таким образом, группируя формы согласно их сходству, животное и растительное царства классифицируются в группы, подчиненные группам. Принцип отношения, т.е. фундаментальное сходство структуры, проходит через все животное и растительное царство. Даже животные, наиболее непохожие друг на друга, показывают определенные точки сходства, которые указывают на отношение, хотя, конечно, отдаленное.

Факт такого отношения слишком очевиден, чтобы требовать больше слов, но его значение должно быть указано. Когда мы говорим об отношении среди людей, мы всегда подразумеваем историческую связь. Два брата тесно связаны, потому что они произошли от общих родителей, в то время как два двоюродных брата менее тесно связаны, потому что их общая точка происхождения была дальше в прошлом. Более широко мы говорим об отношении индоевропейских рас, подразумевая тем самым, что в истории человека эти расы имели общую точку происхождения. Мы никогда не говорим о каком-либо реальном отношении объектов, если при этом мы не подразумеваем историческую связь. Мы, следовательно, оправданы в интерпретации явных отношений организмов как указывающих на историю. Особенно мы оправданы в этом заключении, когда обнаруживаем, что отношения, которые мы проводим между типами жизни, существующими сейчас, идут параллельно истории этих типов, как она открыта нам окаменелостями и в то же время раскрыта изучением эмбриологии.

Этот предмет сравнительной анатомии включает рассмотрение того, что называется гомологией, и, возможно, конкретный пример может быть поучительным как в иллюстрации, так и в качестве предложения курса, который природа принимает в конструировании своих машин. Мы говорим об руке обезьяны и крыле птицы как о гомологичных, хотя они удивительно различны по внешнему виду и приспособлены к различным обязанностям. Они называются гомологичными, потому что они имеют сходные части в сходных отношениях. Это можно увидеть на рис. 47 и 48, где будет видно, что каждая имеет одни и те же кости, хотя в крыле птицы некоторые из костей были слиты вместе, а другие потеряны. Их сходство указывает на отношение, но их несходство говорит нам, что отношение отдаленное, и что их общая точка происхождения должна была быть довольно далеко в истории. Теперь, если мы проследим историю этих двух видов придатков, как показано нам окаменелостями, мы обнаружим, что они приближаются к общей точке. Руку можно легко проследить до ходячего придатка, в то время как крыло птицы, с помощью некоторых интересных соединительных звеньев, может аналогичным образом быть прослежено до придатка с пятью пальцами, все свободные и используемые для ходьбы. Рис. 49 показывает одно из этих соединительных звеньев, представляющее самый ранний тип птицы, где пальцы и кости руки были все еще отчетливыми, и все же целое формировало настоящее крыло. Таким образом, мы видим, что общая точка происхождения, которая предлагается сходствами между рукой и крылом, не является просто воображаемой, ибо летопись окаменелостей показала нам путь, ведущий к этой точке происхождения. Целое говорит нам далее, что метод природы в производстве хватательного или летательного органа был здесь не в том, чтобы построить новый орган, а в том, чтобы взять тот, который до сих пор использовался для других целей, и медленными изменениями модифицировать его форму и функцию, пока он не был приспособлен к новым обязанностям.

FIG. 47-48-49
FIG. 47.—The arm of a monkey, a prehensile appendage.
FIG. 48.—The arm of a bird, a flying appendage. In life covered with feathers.
FIG. 49.—The arm of an ancient half-bird half-reptile animal. In life covered with feathers and serving as a wing.

Значение этих источников истории. — Реальная сила этих источников доказательств приходит к нам только тогда, когда мы сравниваем их друг с другом. Они согласуются самым замечательным образом. История, как она раскрыта окаменелостями, и та, что рассказана эмбриологией, согласуются друг с другом, и они находятся в тесной гармонии с историей, как ее можно прочитать из сравнительной анатомии. Если бы археологи нашли в разных странах и совершенно не связанные друг с другом две или более различных записи о потерянной нации, вера в реальное существование этой нации была бы непреодолимой. Когда исследования в Ниневии, например, выкапывают таблички, которые дают историю древних наций, и когда оказывается, что среди наций, таким образом упомянутых, есть некоторые с теми же именами и имеющие те же факты истории, что и те, которые упомянуты в Библии, абсолютно невозможно избежать заключения, что такая нация с такой историей действительно существовала. Два независимых источника записи не могли быть ложными в отношении такого дела, как это.

Теперь наши источники доказательств для этой истории живой машины оказываются именно такого рода. У нас есть три независимых источника доказательств, которые настолько совершенно отличаются друг от друга, что между ними почти нет сходства. Один написан в породах, один в кости и мышце, в то время как третий записан на эфемерных и меняющихся страницах эмбриологии и метаморфоза. И все же каждый рассказывает одну и ту же историю. Каждый рассказывает об истории этой машины от простых форм к более сложным. Каждый рассказывает о ее все большем и большем дифференцировании труда и структуры по мере прохождения периодов времени. Каждый рассказывает о растущей сложности и возрастающем совершенстве организмов по мере прохождения последовательных периодов. Каждый рассказывает нам об общих точках происхождения и расхождения от этих точек. Каждый рассказывает нам, как более сложные формы возникли как результаты изменений в и модификаций более простых форм. Каждый показывает нам, как отдельные части организмов были увеличены или уменьшены или изменены в форме, чтобы приспособить их к новым обязанностям. Каждый, короче говоря, рассказывает одну и ту же историю постепенного построения живой машины медленными шагами и через долгие века времени. Когда эти три источника истории так точно согласуются друг с другом, так же невозможно не верить в существование такой истории, как невозможно не верить в существование древней хеттской нации после того, как ее история была рассказана нам двумя различными источниками записи.

Теперь все это очень уместно для нашего предмета. Мы пытаемся узнать, как эта живая машина, с ее удивительными возможностями, была построена. История, которую мы очертили, несомненно, является историей построения этой машины, и знание того, что эти сложные машины были произведены как результат медленного роста, имеет для нас величайшее значение. Это знание дает нам в самом начале некоторое представление о природе сил, которые были в работе. Оно говорит нам, что в поиске этих сил мы должны искать те, которые действовали постоянно. Мы должны искать силы, которые производят свои эффекты не внезапными добавлениями к сложности машины. Они должны быть постоянными силами, чей эффект в любое время сравнительно незначителен, но чей общий эффект заключается в увеличении сложности машины. Они должны быть силами, которые производят новые типы через модификацию старых. Мы должны искать силы, которые не приспосабливают машину для ее будущего, а только для ее настоящей потребности. Каждый шаг в истории был полным животным с его собственными полностью развитыми силами. Мы не должны ожидать найти силы, которые планировали совершенную машину с самого начала, ни силы, которые были заняты конструированием частей для будущего использования. Каждый шаг в построении машины был сделан для блага машины в конкретный момент, и силы, которые мы должны искать, должны, следовательно, быть только такими, которые могут приспособить организмы для его настоящих потребностей. Иными словами, ничего не было произведено в этой машине с целью быть развитым позже во что-то ценное, но все части, которые были произведены, являются ценными во время их появления. Мы должны, короче говоря, искать силы, постоянно в действии и всегда стремящиеся в одном и том же направлении большей сложности структуры.

Возможно ли обнаружить эти силы и понять их действие? До современного развития эволюции на этот вопрос без колебаний был бы дан отрицательный ответ. Сегодня, под влиянием теории происхождения, стимулированной, в первую очередь, Дарвином, на вопрос многие ответят с такой же готовностью утвердительно. Во всяком случае, мы научились за последние сорок лет распознавать некоторые из факторов, которые были в работе в конструировании этой машины. Мы должны обратиться, следовательно, к рассмотрению этих факторов.

Силы в работе в построении живой машины. — Есть три первичных фактора, которые лежат в основе всего процесса. Они —

1. Размножение, которое сохраняет тип из поколения в поколение.

2. Изменчивость, которая модифицирует тип из поколения в поколение.

3. Наследственность, которая передает признаки из поколения в поколение.

Каждый должен быть рассмотрен сам по себе.

Размножение. — Размножение является первичным фактором в этом процессе машиностроения, наследственность и изменчивость являются просто фазами размножения. Живая машина развилась естественными процессами, все другие машины — искусственными методами. Размножение — это единственный существенный момент различия между живой машиной и другими, который сделал их построение естественными процессами возможностью. Что, тогда, есть размножение? Размножение во всех случаях в основе простое деление. Рассматриваем ли мы растение, которое размножается почками, или одноклеточное животное, которое просто делится на две равные части, или более крупное животное, которое размножается яйцами, мы находим, что во всех случаях фундаментальной чертой процесса является деление. Во всех случаях организм делится на две или более частей, каждая из которых становится со временем подобной оригиналу. Более того, когда мы прослеживаем это деление дальше, мы находим, что во всех случаях оно должно быть отнесено к делению клетки, как мы описали в предыдущей главе. Яйцо — это одна клетка, которая произошла от родителя путем деления одной из клеток в теле родителя. Почка — это просто масса клеток, которые все возникли от родительских клеток путем деления. Фундамент размножения, таким образом, во всех случаях — клеточное деление. Теперь этот процесс деления зависит от свойств клетки. Во-первых, это результат ассимиляционных сил клетки, ибо только через ассимиляцию клетка может увеличиться в размере, и только по мере увеличения в размере она может получить пропитание для клеточного деления. Во-вторых, это зависит, как мы видели, от механизма тела клетки, и особенно ядра и центросомы. Эти структуры регулируют клеточное деление, и, следовательно, размножение всех животных и растений. Мы не можем, следовательно, найти никакого объяснения размножения, пока мы не объяснили механизм клетки. Фундаментальная черта машиностроения природы, таким образом, основана на механизме ядра и центросомы органической клетки.

Помимо простого факта, что оно сохраняет расу, наиболее важной чертой, связанной с этим размножением, является его удивительная плодовитость. Поскольку оно является результатом деления, оно всегда имеет тенденцию увеличивать потомство в геометрической прогрессии. В простейшем случае, случае одноклеточных животных, клетка делится, давая начало двум животным, каждое из которых делится снова, производя четыре, и эти снова, давая восемь, и т.д. Скорость этого размножения иногда невообразима. Она зависит, конечно, от интервала времени между последовательными делениями, но среди низших организмов этот интервал иногда составляет не более получаса, результатом чего является то, что один индивидуум мог бы дать начало в течение двадцати четырех часов шестнадцати миллионам потомков. Это, несомненно, крайний случай, но среди всех низших животных скорость очень велика. Среди более крупных животных процесс более сложен; но здесь тоже есть та же тенденция к геометрической прогрессии, хотя интервалы между последовательными размножениями могут быть довольно длинными и нерегулярными. Но она всегда настолько велика, что если позволить ей прогрессировать беспрепятственно с ее нормальной скоростью, потомство стало бы через несколько лет настолько многочисленным, что вытеснило бы другую жизнь из существования. Даже медленно размножающийся слон, если позволить ему размножаться беспрепятственно в течение семисот пятидесяти лет, произвел бы девятнадцать миллионов потомков — скорость увеличения, явно несовместимая с продолжением существования других животных.

Здесь, тогда, у нас есть фундамент метода природы построения животных и растений высших классов. В механизме клетки она имеет силу размножения, которая производит увеличение в геометрической прогрессии, далеко выходящее за пределы возможности поверхности земли поддерживать.

Наследственность. — Потомство, которое возникает этими процессами деления, подобно друг другу и подобно родителю, от которого они произошли. Это сущность того, что называется наследственностью. Его значение в процессе машиностроения очевидно сразу. Это сохраняющая сила, которая сохраняет формы, уже произведенные, и делает возможным для каждого поколения строить на структурах более ранних. Без него каждое поколение должно было бы начинать заново с начала, и ничего не могло бы быть достигнуто. Но поскольку этот принцип приводит каждого индивидуума к тому же месту, где стоят его родители, и таким образом всегда строит потомство в машину, подобную родителю, это делает возможным для последовательных поколений продвигаться. Наследственность, таким образом, подобна силе памяти, или, еще лучше, подобна изобретению печати в развитии цивилизации. Это запись прошлых достижений. Посредством печати каждая эпоха способна извлечь выгоду из открытий предыдущей эпохи, и без нее развитие цивилизации было бы невозможно. Таким же образом наследственность позволяет каждому поколению извлечь выгоду из достижений своих предков в процессе машиностроения, и таким образом посвятить свои собственные энергии продвижению.

Факт наследственности достаточно очевиден. Всегда было ясно признано, что ребенок имеет признаки своих родителей, и это убеждение настолько хорошо засвидетельствовано, что не нуждается в доказательстве. Это все еще вопрос, какие именно признаки могут быть унаследованы и какие влияния могут повлиять на наследование. Есть много озадачивающих проблем, связанных с наследственностью, но факт наследственности — один из фундаментных камней биологической науки. На нем должны быть построены все теории, которые смотрят в сторону объяснения происхождения живой машины.

Этот фактор наследственности мы снова должны проследить до механизма клетки. Мы видели на предыдущих страницах доказательства удивительной природы хромосом клеток. Мы не можем претендовать на то, чтобы понять их, но они должны быть необычайно сложными. Мы видели доказательство того, что эти хромосомы, вероятно, являются физической основой наследственности, поскольку они являются единственными частями каждого родителя, которые передаются последующим поколениям. С этими различными фактами клеточного деления и клеточного оплодотворения в уме мы можем достичь очень простого объяснения фундаментальных черт наследственности. Ниже приводится очерк наиболее широко принятого взгляда на наследственный процесс.

Признавая, что хромосомы являются физической основой наследственной передачи, мы можем представить себе передачу наследственных признаков примерно следующим образом: Как мы видели, оплодотворенное яйцо содержит равное число хромосом от каждого родителя (рис. 42). Теперь, когда эта оплодотворенная клетка делится, каждый из стержней расщепляется вдоль, половина каждого входит в каждую из двух клеток, возникающих из клеточного деления. Из этого метода деления хромосом следует, что дочерние клетки были бы эквивалентны друг другу и эквивалентны также неразделенному яйцу. Если исходные хромосомы содержали потенциально все наследственные черты, переданные от родителя к ребенку, хромосомы каждой дочерней клетки будут содержать сходные наследственные черты. Если, следовательно, исходное оплодотворенное яйцо обладало силой развития во взрослую особь, подобную родителю, каждая из дочерних клеток должна была бы аналогично обладать силой развития в подобную взрослую особь. И таким образом каждая клетка, которая возникает как результат такого деления, должна обладать сходными признаками, пока этот метод деления продолжается. Но через некоторое время в развитии яйца возникает дифференциация среди дочерних клеток. Они начинают приобретать различные формы и различные функции. Это мы можем только верить, что является результатом дифференциации в их хроматиновом материале. В клеточном делении хромосомы больше не расщепляются на эквивалентные половины, но некоторые признаки распределяются некоторым клеткам, а другие — другим клеткам. Те клетки, которые должны осуществлять пищеварительные функции, когда они сформированы, получают хроматиновый материал, который особенно управляет ими в выполнении этой пищеварительной функции, в то время как те, которые должны производить сенсорные органы, получают другую часть хроматинового материала. Таким образом, взрослая особь строится по мере того, как клетки получают различные части этого наследственного вещества, содержащегося в исходных хромосомах. Исходные хромосомы содержали все наследственные признаки, но по мере того, как развитие продолжается, они постепенно распределяются среди дочерних клеток, пока не сформируется взрослая особь.

Из этого метода деления будет видно, что каждая клетка взрослой особи не содержит всех признаков, скрытых в исходных хромосомах яйца, хотя каждая содержит часть, которая могла быть получена от каждого родителя. Считается, однако, что часть исходного хроматинового материала не становится таким образом дифференцированной, но остается полностью неизмененной по мере развития индивидуума. Этот хроматиновый материал может увеличиваться в количестве путем ассимиляции, но он остается неизмененным в течение всего роста индивидуума. Таким образом, следует, что взрослая особь будет содержать, наряду со своим дифференцированным материалом, определенное количество исходной физической основы наследственности, которая все еще сохраняет свои исходные силы. Этот недифференцированный хроматиновый материал изначально обладал силами производства нового индивидуума, и, конечно, он все еще обладает этими силами, поскольку он оставался в состоянии покоя без изменения. Далее, будет следовать, что если этот спящий недифференцированный хроматин должен начать активность и произвести нового индивидуума, новый индивидуум, таким образом произведенный, был бы идентичен во всех признаках тому, который действительно развился из яйца, поскольку оба индивидуума произошли бы от кусочка того же хроматина. Ребенок был бы подобен родителю. Это было бы верно независимо от того, насколько этот недифференцированный материал должен увеличиваться в количестве путем ассимиляции, пока он оставался неизмененным по характеру, и из этого следует, что каждый индивидуум носит с собой определенное количество недифференцированного хроматинового материала во всех отношениях идентичного тому, из которого он развился.

Теперь, распределена ли эта недифференцированная зародышевая плазма, как мы теперь будем ее называть, по всему телу или собрана в определенных точках, несущественно для нашей цели. Несомненно, что части ее находят свой путь в репродуктивные органы животного или растения. Таким образом, мы видим, что часть хроматинового материала в яйце первого поколения развивается во второе поколение, в то время как другая часть его остается в состоянии покоя в этом втором поколении, в конечном итоге становясь хроматином его яиц и сперматозоидов. Таким образом, каждое яйцо второго поколения получает хромосомы, которые пришли непосредственно из первого поколения, и таким образом будет следовать, что каждое из этих яиц будет иметь идентичные свойства с яйцом первого поколения. Следовательно, если одно из этих новых яиц развивается во взрослую особь, оно произведет взрослую особь, точно подобную второму поколению, поскольку оно содержит хромосомы, которые абсолютно идентичны тем, из которых возникло второе поколение. Таким образом, нет никакой трудности в понимании, почему второе поколение будет подобно первому, и поскольку процесс просто повторяется снова в следующем размножении, третье поколение будет подобно второму, и так далее, поколение за поколением. Изучение прилагаемой диаграммы сделает это ясным.

Иными словами, мы имеем здесь простое понимание по крайней мере некоторых особенностей наследственности. Это объяснение заключается в том, что часть хроматинового материала, или зародышевой плазмы, передается из поколения в поколение и временно хранится в ядрах репродуктивных клеток. В течение жизни особи эта зародышевая плазма способна увеличиваться в объеме, не меняя своей природы, и таким образом продолжает расти и передаваться из поколения в поколение, всегда будучи наделенной способностью развиваться в новую особь при надлежащих условиях, и, конечно, когда она дает начало новым особям, все они будут одинаковыми. Мы можем таким образом легко понять, почему ребенок похож на своих родителей. Это происходит не потому, что ребенок может наследовать непосредственно от родителя, а скорее потому, что и ребенок, и родитель произошли в результате развития двух частиц одной и той же зародышевой плазмы. Этот факт передачи наследственного вещества из поколения в поколение известен как теория непрерывности зародышевой плазмы.

Таков, по-видимому, по крайней мере отчасти, механизм наследственности. Это понимание делает зародышевое вещество вечным и непрерывным и объясняет, почему последующие поколения похожи друг на друга. Оно, правда, не объясняет, почему особь наследует признаки от своих родителей, но объясняет, почему она похожа на них. Хотя биологи до сих пор спорят по многим проблемам, связанным с наследственностью, все сегодня согласны с тем, что этот принцип непрерывности наследственного вещества должен быть основой всех попыток понять механизм наследственности. Но совершенно очевидно, что весь этот процесс является функцией клеточного механизма. Поэтому, хотя идея непрерывности зародышевого вещества значительно упрощает нашу проблему, мы должны признать, что мы снова возвращаемся к тайнам клетки. Пока мы не сможем более полно объяснить клеточную машину, мы должны признать свою неспособность решить фундаментальный вопрос о том, почему особь похожа на своих родителей.

FIG. 50
FIG. 50.—Diagram illustrating
the principle of heredity.

A представляет собой яйцеклетку морской звезды. Из одной половины, незаштрихованной части, развивается морская звезда следующего поколения, B. Другая распределяется без изменений в яичниках, ov, особи B. Из этих яичников возникает следующая яйцеклетка, A', со своей зародышевой плазмой. Эта зародышевая плазма, очевидно, идентична той, что была в A, поскольку она является лишь частицей той же самой плазмы, переданной через особь B. При развитии следующего поколения процесс повторяется, и, следовательно, B' будет похожа на B, а третье поколение яйцеклеток будет идентично первому и второму. Недифференцированная часть зародышевой плазмы, таким образом, просто передается от одного поколения к следующему.

Но совершенно очевидно, что размножение и наследственность, как мы их до сих пор рассматривали, не смогут объяснить медленную модификацию машины; ибо в соответствии с изложенными до сих пор фактами каждое поколение было бы точно таким же, как предыдущее, и не было бы шансов для развития и изменений от поколения к поколению. Если особь — это просто раскрытие способностей, которыми обладает частица зародышевой плазмы, и если эта зародышевая плазма просто передается из поколения в поколение, то последующие поколения должны по необходимости быть идентичными. Но живая машина была построена путем изменений в последующих поколениях, и, следовательно, очевидно, что необходим какой-то другой фактор. Этот фактор — изменчивость.

Изменчивость. — Изменчивость — это принцип, который вызывает модификацию типа. Наследственность, как только что было объяснено, сделала бы все поколения одинаковыми. Но нет ничего более определенного, чем то, что они не одинаковы. Факт изменчивости очевиден со всех сторон, ибо нет двух одинаковых особей. Последующие поколения отличаются друг от друга в том или ином отношении. Птицы различаются длиной клюва или пальцев; бабочки — окраской; собаки — размером, формой и окрасом; и так далее, в бесконечной категории. Растения и животные в природе повсеместно демонстрируют вариации в величайшем изобилии. Именно эти вариации должны служить нам фундаментом тех изменений, которые постепенно создали живую машину.

В самом факте этих вариаций нет сомнений, и этот вопрос не должен нас задерживать. У каждого было слишком много опыта, чтобы просить доказательств. Однако относительно природы вариаций есть несколько моментов, которые следует рассмотреть, поскольку они очень уместны для нашей темы. Во-первых, мы должны заметить, что эти вариации бывают двух видов. Существует класс вариаций, с которыми особь рождается, так что они присутствуют с момента рождения. Говоря, что эти вариации врожденные, мы не обязательно имеем в виду, что они внешне заметны при рождении. Ребенок может унаследовать от родителей признаки, которые не проявляются до взрослого возраста. Например, ребенок может унаследовать цвет волос своего отца, но этот цвет не заметен при рождении. Он проявляется только в более позднем возрасте, но тем не менее является врожденным признаком. Таким же образом мы можем иметь много врожденных вариаций среди особей, которые не проявляются до взрослого возраста, но тем не менее являются врожденными. Потомство одних и тех же родителей может демонстрировать явные различия, хотя они находятся в сходных условиях, и такие различия, конечно, присущи самой природе особи. Такие вариации называются врожденными вариациями.

Существует, однако, второй класс вариаций, которые не являются врожденными, а возникают в результате некоторых условий, влияющих на последующую жизнь особи. Самыми крайними примерами такого рода являются увечья. У некоторых людей только одна нога, потому что другая была потеряна в результате несчастного случая. Здесь мы имеем вариацию, приобретенную в результате обстоятельств. Кузнец отличается от других представителей своей расы исключительно развитыми мышцами рук; но здесь, опять же, большие мышцы были выработаны в результате использования. Европеец, живший под тропическим солнцем, имеет потемневшую кожу, но эта кожа, очевидно, потемнела под воздействием солнца и сильно отличается от темной кожи темнокожих рас людей. В таких случаях мы имеем вариации, возникшие у особей в результате воздействия на них внешних влияний. Они не являются врожденными, а вторично приобретаются каждой особью. Мы называем их приобретенными вариациями.

Не всегда возможно провести различие между этими двумя типами вариаций. Часто встречается признак, относительно которого невозможно определить, является ли он врожденным или приобретенным. Если ребенок рождается под тропическим солнцем, как мы можем сказать, была ли его темная кожа результатом прямого воздействия солнца на его собственную кожу или это наследственность от его темнокожих родителей? Мы могли бы предположить, что на это можно ответить, взяв похожего ребенка, воспитав его вдали от тропического солнца и посмотрев, останется ли его кожа темной. Однако этого было бы недостаточно; ибо если бы у такого ребенка затем развилась белая кожа, мы не могли бы знать, не была ли эта более светлая кожа результатом прямого отбеливающего эффекта северного климата на кожу, которая в противном случае была бы темной. Иными словами, окончательный ответ здесь дать нельзя. Однако наша цель не в том, чтобы пытаться различать эти два вида вариаций, а просто признать, что они существуют.

Нашей следующей задачей должен быть поиск объяснения этих вариаций. С приобретенными вариациями у нас нет особых проблем, поскольку они легко объясняются как результат прямого воздействия окружающей среды на животных. Одной из фундаментальных характеристик живой протоплазмы (используя это слово сейчас в самом широком смысле) является ее крайняя нестабильность. Она настолько нестабильна, что любое возмущающее влияние будет воздействовать на нее. Если два сходных одноклеточных организма поместить в разные условия, они становятся непохожими, поскольку их нестабильная протоплазма непосредственно подвергается воздействию окружающих условий. У высших животных процесс, естественно, немного сложнее; но и здесь они легко объясняются как часть функции машины. Одно из приспособлений машины таково, что когда какой-либо орган используется больше обычного, вся машина реагирует таким образом, чтобы направить больше крови к этому особому органу. Результатом является изменение в питании органа и соответствующая вариация у особи. Таким образом, приобретенные вариации — это просто функции действия машины.

Врожденные вариации, однако, не могут получить такого объяснения. Будучи врожденными, они не могут быть вызваны условиями, влияющими на особь, а скорее чем-то, влияющим на зародышевую плазму, из которой она произошла. Природа зародышевой плазмы контролирует природу особи, и врожденные вариации, следовательно, должны быть обусловлены ее вариациями. Но не так легко понять, как эта зародышевая плазма может подвергаться вариации. Условия, окружающие особь, будут влиять на ее тело, но трудно поверить, что они будут влиять на зародышевое вещество. Действительно, трудно понять, как какие-либо внешние условия могут оказывать влияние на этот зародышевый материал, если он не является активной частью тела, а просто хранится внутри него для будущего использования при размножении. Как могут какие-либо изменения в окружающей среде особи оказать влияние на этот спящий материал, хранящийся внутри нее? Но если мы правы, рассматривая этот зародышевый материал в репродуктивных телах как основу наследственности и направляющую силу в развитии, то из этого следует, что единственный способ, которым могут возникнуть врожденные вариации, — это некоторые вариации в зародышевой плазме. Если бы ребенок развился из зародышевой плазмы, идентичной той, из которой развились его родители, он унаследовал бы идентичные признаки; и если существуют какие-либо врожденные вариации по сравнению с родителями, они должны быть обусловлены некоторыми вариациями в зародышевой плазме. Иными словами, чтобы объяснить врожденные вариации, мы должны объяснить вариации в зародышевой плазме.

Теперь существует два метода, с помощью которых мы можем предположить, что эти вариации в зародыше могут возникнуть. Первый — это прямое влияние на зародышевую плазму определенных неизвестных внешних условий. Жизненное вещество организмов всегда очень нестабильно, и, как мы видели, приобретенные вариации вызваны внешними влияниями, непосредственно воздействующими на него. Теперь, наследственный материал — это тоже жизненное вещество, и для нас вполне возможно представить, что этот зародышевый материал также подвержен влияниям условий, окружающих его. То, что такие вариации действительно происходят, кажется почти несомненным, хотя мы не знаем, какие именно влияния могут их вызвать. Если зародышевая плазма полностью хранится внутри репродуктивной железы, она, безусловно, находится в таком положении, что лишь незначительно подвержена влиянию окружающих условий, которые воздействуют на животное. Мы легко можем понять, что использование органа, такого как рука, повлияет на него таким образом, что вызовет изменения в его протоплазме, но мы вряд ли можем представить, что такое использование руки вызовет какое-либо изменение в наследственном веществе, которое хранится в репродуктивных органах. Внешние условия, таким образом, могут легко влиять на тело, но не так легко на зародышевый материал. Даже если такой материал распределен более или менее по всему телу, а не ограничен репродуктивными железами, как некоторые полагают, трудность едва ли уменьшается. Эта трудность понимания того, как зародышевая плазма может подвергаться влиянию внешних условий, привела одну школу биологов к отрицанию того, что она подвержена каким-либо вариациям со стороны внешних условий, и, следовательно, к тому, что всякая модификация зародышевой плазмы должна исходить из какого-то другого источника. Вероятно, однако, никто сегодня не придерживается этой позиции, и общепринято мнение, что зародышевая плазма может в некоторой степени изменяться под воздействием внешних условий. Конечно, если такие вариации действительно происходят в зародышевой плазме, они станут врожденными вариациями следующего поколения, поскольку следующее поколение является раскрытием зародышевой плазмы.

Второй метод, с помощью которого могут возникнуть вариации зародышевой плазмы, по-видимому, имеет большее значение. Он основан на том факте, что, по крайней мере у всех высших животных и растений, каждая особь имеет двух родителей вместо одного. В нашем изучении клеток мы видели, что механизм клетки таков, что в обычном процессе размножения требуется объединение зародышевого материала от двух разных особей для создания клетки, которая может развиться в новую особь. Как мы видели, яйцеклетка избавляется от половины своих хромосом, чтобы получить равное количество от мужского родителя; и таким образом оплодотворенная яйцеклетка содержит хромосомы, а следовательно, и наследственный материал от двух разных особей. Теперь, это половое размножение встречается очень широко в органическом мире. Среди некоторых низших форм одноклеточных организмов оно неизвестно, но у большинства других какая-то форма такого объединения является универсальной. Теперь, здесь, очевидно, есть богатая возможность для врожденных вариаций; ибо видно, что каждая особь происходит не из зародышевого материала, идентичного тому, из которого произошел любой из родителей, а из части этого материала, смешанного с таким же количеством от другого родителя. Теперь, два родителя никогда не бывают в точности одинаковыми, и поэтому зародышевая плазма, которую каждый вносит в потомство, не будет в точности одинаковой. Потомство, таким образом, будет результатом раскрытия части зародышевой плазмы, которая будет отличаться от той, из которой развился любой из его родителей, и эти различия приведут к врожденным вариациям. Половое размножение, таким образом, приводит к врожденным вариациям; и если врожденные вариации необходимы для эволюции живой машины — а мы вскоре увидим основания полагать, что это так, — мы обнаружим, что половое размножение — это устройство, принятое для выявления таких врожденных вариаций.

Наследование вариаций. — Причина, по которой врожденные вариации необходимы для эволюции живой машины, достаточно ясна. Мимолетные вариации не могут оказать никакого влияния на эту машину, ибо они исчезли бы вместе с особью, у которой они появились. Чтобы они могли оказать какое-либо влияние на процесс построения машины, они должны быть постоянными; или, другими словами, они должны наследоваться из поколения в поколение. Только если такие вариации передаются по наследству, они могут быть добавлены к структуре развивающейся машины. Поэтому мы должны спросить, наследуются ли вариации.

Что касается врожденных вариаций, здесь не может быть никаких трудностей. Сам факт того, что они врожденные, показывает нам, что они были вызваны вариациями в зародышевой плазме, и как таковые они должны передаваться не только следующему поколению, но и всем последующим поколениям, пока зародышевая плазма снова не изменится. Эта зародышевая плазма передается из поколения в поколение со всеми своими вариациями, и поэтому вариации будут постоянно добавлены к машине. Врожденные вариации, таким образом, являются средством постоянной модификации организма, и их действием, как мы должны в значительной степени полагать, происходила эволюция на протяжении веков.

С приобретенными вариациями дело обстоит совсем иначе. Мы легко можем понять, как влияния, окружающие животное, могут воздействовать на его органы. Увеличение размера мышц руки кузнеца в результате использования мы понимаем достаточно легко. Но с нашим пониманием механизма наследственности мы не можем увидеть, как такой эффект может распространиться на следующее поколение. Только орган, непосредственно подвергшийся воздействию, модифицируется внешними условиями. Приобретенные вариации появятся в той части тела, на которую повлияли измененные условия. Но зародышевая плазма внутри репродуктивных желез, насколько мы можем видеть, не подвержена влиянию повышенного использования, например, в мышцах руки. Зародышевый материал происходит от родителей, и если он просто хранится в особи, как может приобретенная вариация повлиять на него? Если особь потеряет конечность, ее потомство не останется без соответствующей конечности, ибо наследственный материал находится в репродуктивных органах, и невозможно поверить, что потеря конечности может удалить из наследственного материала в репродуктивных железах именно ту часть зародышевой плазмы, которая была предназначена для формирования конечности. Точно так же, если зародышевая плазма просто хранится в особи, невозможно представить какой-либо способ, которым она может быть затронута условиями вокруг особи таким образом, чтобы объяснить наследование приобретенных вариаций. Если приобретенные вариации не влияют на зародышевую плазму, они не могут наследоваться, и если зародышевая плазма — это лишь частица протоплазматического вещества, передаваемая из поколения в поколение, мы не можем поверить, что приобретенные вариации могут повлиять на нее.

Из таких соображений возникли два совершенно разных взгляда среди биологов; и, хотя наша цель не в том, чтобы разбираться в спорных пунктах, эти взгляды настолько важны для нашей темы, что о них необходимо кратко упомянуть. Один класс биологов тесно придерживается уже изложенного взгляда и настаивает по этой причине, что приобретенные вариации не могут ни при каких условиях наследоваться. Они настаивают на том, что все наследственные вариации являются врожденными и, следовательно, обусловлены прямыми вариациями в зародышевой плазме, и что все случаи кажущегося наследования приобретенных вариаций допускают иное объяснение. Другая школа столь же настойчиво утверждает, что существуют многочисленные примеры наследования приобретенных признаков, утверждая, что эти доказательства настолько сильны, что требуют их принятия. Следовательно, этот класс биологов настаивает на том, что объяснение наследственности, данное как простая передача из поколения в поколение зародышевой плазмы, не является полным, и что, хотя это, несомненно, основа наследственности, она должна быть модифицирована каким-то образом, чтобы допустить наследование приобретенных признаков. Нет вопроса, который вызывал бы такой широкий интерес в биологическом мире за последние пятнадцать лет, как этот вопрос о наследовании приобретенных признаков. Примерно до 1884 года вопрос серьезно не поднимался. Наследственность была известным фактом, и считалось, что, хотя врожденные признаки наследуются чаще, приобретенные признаки также могут часто передаваться из поколения в поколение. Факты, которые мы отметили относительно непрерывности зародышевой плазмы, за последние пятнадцать лет привели многих биологов к отрицанию возможности последнего. Дебаты, которые возникли, продолжались энергично и не могут считаться завершенными в настоящее время. Один результат этих дебатов ясен. Было показано вне всякого сомнения, что, хотя наследование врожденных признаков является правилом, наследование приобретенных признаков во всяком случае необычно. В настоящее время многие натуралисты склонны думать, что баланс доказательств указывает на то, что при определенных условиях некоторые виды приобретенных признаков могут наследоваться, хотя это все еще оспаривается другими. В эту дискуссию мы не можем здесь вдаваться. Причина упоминания об этом, однако, очевидна. Мы ищем метод природы построения машин. Совершенно ясно, что вариации среди животных и растений являются фундаментом последовательных шагов вперед, сделанных в этом машиностроении, но, конечно, только такие вариации, которые могут быть переданы потомству, могут служить какой-либо цели в этом развитии. Если, следовательно, окажется, что приобретенные признаки не могут наследоваться, то мы больше не сможем рассматривать прямое влияние окружения как фактор в машиностроении. У нас тогда не останется ничего, кроме врожденных вариаций, вызванных половым союзом, или прямой вариации зародышевой плазмы как фактора прогресса. Если, однако, окажется, что приобретенные признаки могут даже изредка наследоваться, то прямое воздействие окружающей среды на особь послужит решительной помощью в нашей проблеме.

Здесь, таким образом, перед нами факторы, которые были вовлечены в построение живой машины руками природы. Размножение поддерживает существование постоянно активного, нестабильного, легко модифицируемого организма как основы, на которой можно строить. Изменчивость постоянно предлагает новые модификации типа, в то время как наследственность гарантирует, что модификации, произведенные в машине влияниями, которые вызывают вариации, будут постоянно закреплены.

Метод машиностроения. — Естественный отбор. Метод, с помощью которого эти факторы работали вместе для построения живых машин, легко понять в его общих аспектах, хотя многие детали еще не решены. Общие факты, связанные с эволюцией животных, являются общеизвестными. Нам не нужно делать ничего, кроме как обрисовать предмет, поскольку он хорошо понят всеми. Основой метода является естественный отбор, который действует в этом машиностроении примерно следующим образом:

Закон размножения, как мы видели, производит новых особей с необычайной быстротой, и в результате рождается больше особей, чем может найти пропитание в мире. Следовательно, лишь немногие из потомства любого животного или растения могут прожить достаточно долго, чтобы в свою очередь произвести потомство. Многие должны умереть, чтобы немногие могли жить; и поэтому существует постоянная борьба среди родившихся особей за пищу или за место в мире. В этой борьбе за существование, конечно, слабейшие пойдут ко дну, в то время как те, кто лучше всего приспособлен к своему месту в жизни, будут теми, кто получит пищу, будет жить и воспроизводить свой род. Это, во всяком случае, верно среди низших животных, хотя к человечеству этот закон почти не применяется. Теперь, среди родившихся особей не будет двух в точности одинаковых, поскольку вариации универсальны, многие из которых являются врожденными и, таким образом, рождаются вместе с особью и передаются по наследству. Совершенно ясно, что те животные, которые имеют вариацию, делающую их немного лучше приспособленными к борьбе, будут теми, кто будет жить и, следовательно, производить потомство, в то время как те, кто не имеет такого преимущества, будут теми, кто умрет. Мы можем предположить, например, что некоторые из особей имели более длинные шеи, чем в среднем. Во время нехватки пищи эти особи могли бы получить пищу, до которой короткошеие особи не могли дотянуться. Следовательно, во времена голода выживали бы длинношеие особи. Теперь, если бы эта особенность была врожденной вариацией, она была бы уже представлена в зародышевой плазме, и, следовательно, она наследовалась бы следующим поколением. Поскольку короткошеие особи в значительной степени уничтожались бы в этой борьбе за пищу, из этого следовало бы, что следующее поколение было бы немного лучше приспособлено, чем предыдущее, поскольку все они унаследовали бы эту тенденцию к длинной шее. Несколько поколений затем увидели бы исчезновение всех особей, которые не проявляли ни этого, ни какого-либо другого соответствующего преимущества, и таким образом удлиненная шея была бы добавлена постоянно как часть машины. Когда пришло это время, эта особенность больше не давала бы своим обладателям никакого преимущества перед соперниками, поскольку все обладали бы ею. Теперь, следовательно, какая-то новая вариация таким же образом определяла бы, какие животные должны жить, а какие умереть в борьбе, и со временем новая модификация была бы добавлена к машине. И таким образом этот процесс продолжается, одна вариация за другой добавляется, пока машина медленно не строится во все более и более сложную структуру, всегда активную, но с постоянно возрастающей эффективностью. Конструкция является естественной. Смешивание зародышевой плазмы при половом размножении или другие факторы производят врожденные вариации; естественный отбор, воздействуя на многочисленное потомство, отбирает лучшие из новых вариаций, а наследственность сохраняет и передает их потомству.

Все исследователи любой школы признают силу этого принципа и рассматривают естественный отбор как эффективный фактор в машиностроении. Это, вероятно, самый фундаментальный из внешних законов, которые направляли этот процесс. Существуют, однако, некоторые другие законы, которые сыграли более или менее подчиненную роль. Главными из них являются влияние миграции и изоляции, а также прямое влияние окружающей среды. Каждый из этих законов имеет свою школу сторонников, и каждому из них его сторонники отвели главную роль в процессе машиностроения.

Миграция и изоляция. — Производство различных типов машин, несомненно, облегчалось миграциями животных и изоляцией различных групп потомков друг от друга с помощью различных естественных барьеров. Вариации, которые происходят в организмах, настолько велики, что иногда они приводили бы к аномальным структурам, если бы не тот факт, что половое размножение постоянно стремится уменьшить их. В открытой местности, где животные и растения свободно скрещиваются, обычно случается, что особи с определенными особенностями будут спариваться с другими без таких особенностей, и потомство, следовательно, унаследует особенность не в увеличенной, а в уменьшенной степени. Это постоянное скрещивание особей будет стремиться предотвратить формирование многих модификаций в машине, которые начинают возникать благодаря вариациям. Теперь, совершенно очевидно, что если некоторые такие особи с особой вариацией мигрируют на новую территорию или окажутся изолированными от своих родственников, которые не имеют подобных вариаций, эти особи будут вынуждены скрещиваться друг с другом. Результатом будет то, что следующее поколение, возникшее таким образом от двух родителей, каждый из которых проявляет одну и ту же вариацию, будет проявлять ее также в равной или увеличенной степени. Миграции и изоляции, таким образом, будут стремиться закрепить в машине вариации, которые инициируют половой союз или другие влияния. Теперь, в истории земной поверхности было много изменений, которые способствуют такой миграции и изоляции, и этот фактор, несомненно, сыграл более или менее важную роль в построении машин. Насколько большую роль, мы не можем сказать, да и нет необходимости для нашей цели решать это; ибо во всех этих случаях машиностроение было лишь результатом наследственной передачи врожденной вариации при определенных специфических условиях. Фундаментальный процесс тот же, что мы уже рассматривали, вопрос лишь в деталях его работы.

Прямое влияние окружающей среды. — Под этим заголовком у нас есть предмет большой важности. Несомненным фактом является то, что окружающая среда оказывает очень решительное влияние на машину. Эти прямые эффекты окружающей среды очень позитивны и весьма разнообразны. Тропическое солнце темнит кожу человека; холодный климат замедляет рост растений; недостаток пищи приводит к карликовости всех животных и растений, и можно было бы выбрать сотни других подобных примеров. Другой класс подобных влияний — это те, которые производятся использованием и неиспользованием. Вне всякого вопроса, использование органа стремится увеличить его размер, а неиспользование — уменьшить его. Схватки животных друг с другом стремятся увеличить их силу, бегство от врагов — их беговые способности и т. д.

Теперь все эти эффекты являются прямыми модификациями машины, и если они передаются следующим поколениям так, чтобы стать постоянными модификациями, они будут важнейшими факторами в машиностроении. Если, с другой стороны, они не передаются по наследству, они не могут иметь никакого постоянного эффекта. Мы имеем здесь, таким образом, снова проблему наследования приобретенных признаков. Мы уже отмечали неопределенность, окружающую этот предмет, но почти всеобщая вера в наследование таких признаков требует, чтобы мы обратились к нему снова. Неясно, оказывают ли такие прямые эффекты какое-либо влияние на потомство, и поэтому имеют ли они какое-либо отношение к этому машиностроению. Тем не менее, существует много фактов, которые сильно указывают в этом направлении. Например, изучая историю семейства лошадиных, мы обнаруживаем, что изначально пятипалое животное начало все больше и больше ходить на среднем пальце, таким образом, что этот палец получал все больше и больше использования, в то время как внешние пальцы использовались все меньше и меньше. Теперь, что такая привычка произвела бы эффект на пальцы в любом поколении, очевидно; но, по-видимому, это влияние распространялось из поколения в поколение, ибо, если проследить историю животных, обнаруживается, что внешние пальцы становились все меньше и меньше с течением веков, в то время как средний становился соответственно больше, пока, наконец, не была произведена лошадь с одним пальцем только на каждой ноге. Теперь, вот линия происхождения или машиностроения в прямой линии эффектов использования и неиспользования, и кажется очень естественным предположить, что модификация была произведена прямым эффектом использования органов. Существует много других подобных примеров, где линия машиностроения была вполне параллельна эффектам использования и неиспользования. Если, следовательно, приобретенные признаки могут наследоваться в какой-либо степени, мы имеем в прямых влияниях окружающей среды важный фактор в машиностроении. Этот прямой эффект условий, по-видимому, настолько очевиден, что одна школа биологов находит в нем главную причину вариаций, которые происходят, говоря нам, что условия, окружающие организм, производят изменения в нем, и что эти вариации, передаваясь последующим поколениям, составляют основу развития машины. Если этот фактор полностью исключен, мы вынуждены вернуться к естественному отбору врожденных вариаций как единственному виду вариаций, которые могут постоянно влиять на модификацию машины.

Сознание. — Возможно, здесь стоит упомянуть еще один фактор в этой проблеме, поскольку он сравнительно недавно был выдвинут на первый план. Этот фактор — сознание со стороны животного. Среди растений и низших животных этот фактор не может иметь значения, но сознание, безусловно, встречается среди высших животных. Когда именно или как оно появилось — это вопросы, на которые нет ответа, и, возможно, никогда не будет. Но сознание, после того как оно однажды появилось, стало контролирующим фактором в развитии машины. Не следует понимать это так, что животные имели какое-либо сознание развития своего тела или что они предпринимали какие-либо сознательные усилия, чтобы модифицировать его развитие. Это не всегда понималось правильно. Часто предполагалось, что утверждение о том, что сознание оказывает влияние на развитие животного, означает, что животное предпринимало сознательные усилия для развития в определенных направлениях. Например, было высказано предположение, что тигр, осознавая преимущество полосатости, имел желание обладать полосками, и это желание вызвало их появление. Это абсурд. Сознание было фактором в развитии машины, но косвенным. Сознание ведет к усилию, а усилие имеет прямое влияние на развитие. Например, животное осознает голод, и это ведет к усилиям с его стороны получить пищу. Его усилия получить пищу могут привести к миграции или к принятию новых видов пищи, или к конфликтам с различными видами соперников, и все эти усилия являются мощными факторами в определении направления развития. Сознание, опять же, может привести некоторых животных к получению удовольствия от общества друг друга или к осознанию того, что в совместной ассоциации они имеют защиту от общих врагов. Такое сознание породит социальные привычки, а социальные привычки являются очень мощным фактором в определении направления, в котором будут стремиться унаследованные вариации; не, возможно, потому, что оно влияет на сами вариации, а скорее потому, что оно определяет, какие вариации среди многих будут сохранены, а какие отвергнуты естественным отбором. Сознание может привести антилопу к осознанию того, что у нее нет шансов в схватке со львом, и это побудит ее бежать. Привычка к бегству тогда развила бы силу бегства, не потому, что антилопа желала такой силы, а потому, что животные с вариациями, которые давали увеличенную силу бегства, были бы теми, кто избежал льва, в то время как более медленные умерли бы без потомства. Таким образом, сознание косвенно, хотя и не прямо, привело бы к удлинению ног животного и к укреплению его беговых мышц. Вне всякого сомнения, этот фактор сознания был фактором немалого значения в развитии высших типов органических машин. Мы пока можем лишь смутно понимать его действие, но впредь он должен считаться одним из влияний в эволюции живой машины.

Но, в конце концов, это лишь вопросы метода действия некоторых хорошо продемонстрированных, фундаментальных факторов. Будь то путем естественного отбора, или путем наследования приобретенных признаков, вызванных окружающей средой, или путем эффекта изоляции групп особей, машиностроение всегда производилось одним и тем же способом. Машина, либо через прямое влияние окружающей среды, либо в результате полового объединения зародышевой плазмы, показывает вариацию по сравнению со своими родителями. Эта вариация оказывается ценной для своего обладателя, который живет и передает ее постоянно потомству. Таким образом, шаг за шагом, одна часть добавляется к другой, пока машина не вырастет в сложно адаптированную структуру, которую мы называем животным или растением. Это был метод природы построения машин, основанный на трех свойствах, которыми обладает живая клетка — размножении, изменчивости и наследственности.

Резюме силы природы в построении машин. — Давайте теперь заметим позицию, которой мы достигли. Наша проблема в настоящей главе заключалась в том, чтобы выяснить, обладает ли природа силами, достаточными для объяснения построения машин с их частями, точно адаптированными друг к другу, чтобы действовать гармонично для определенных целей. Астрономия показала, что она имеет силы для построения миров; геология — что она имеет силы для создания гор и долин; и химия — что она имеет силы для построения химических соединений. Но организм — это не мир, не масса материи и не химическое соединение. Это машина. Имеет ли природа какие-либо силы для машиностроения? Мы обнаружили, что с помощью использования трех факторов — размножения, изменчивости и наследственности — природа способна производить машину все большей и большей сложности, с частями, адаптированными друг к другу. Теперь разница между машиной и массой материи заключается просто в адаптации частей для гармоничного действия для определенных целей. Следовательно, если нам разрешены эти три фактора, мы можем сказать, что природа действительно обладает силами, достаточными для производства машин. Эти силы не являются химическими силами, и конструкция машины, таким образом, была осуществлена силами, совершенно отличными от тех, которые произвели химическую молекулу.

Но мы, очевидно, не достигли сути дела в нашей попытке объяснить механизм живых существ. Мы основывали весь процесс на трех факторах. Размножение, изменчивость и наследственность являются свойствами всей живой материи; но они не являются, подобно гравитации и химизму, универсальными силами природы. Они встречаются только в живых организмах. Почему они должны встречаться в живых организмах, и здесь одних? Эти три свойства являются, возможно, самыми удивительными свойствами природы; и, конечно, мы не закончили нашу задачу, если мы основывали весь процесс машиностроения на этих таинственных явлениях, оставляя их непостижимыми. Мы должны, следовательно, теперь спросить, можем ли мы продвинуться дальше и найти какое-либо объяснение этих фундаментальных способностей живой машины.

Следует признать, что здесь мы в настоящее время вынуждены остановиться. Мы не можем продвинуться дальше с какой-либо уверенностью или даже вероятностью. Мы можем сказать, что изменчивость и наследственность — это лишь фазы размножения, а размножение — это свойство живой клетки. Мы можем сказать, что эта способность к размножению зависит от способности к ассимиляции и росту, ибо деление клетки является результатом роста клетки. Мы можем далее сказать, что рост и ассимиляция — это химические процессы, являющиеся результатом окисления пищи, и что, таким образом, все эти процессы должны быть сведены к химическим силам. Таким образом, мы можем казаться имеющими химический фундамент для жизненных явлений. Но ясно, что это далеко не удовлетворительно. Во-первых, это совершенно не объясняет, почему живая клетка обладает этими свойствами, в то время как никакое другое тело ими не обладает, и почему они присущи только живым протоплазмам, прекращаясь мгновенно со смертью. Действительно, это не говорит нам, что такое смерть. Во-вторых, это совершенно не объясняет чудеса деления клетки с последующей наследственной передачей. Для всего этого мы должны вернуться к структуре протоплазмы и сказать, что клеточный механизм настолько настроен, что машина, действуя как целое, способна трансформировать энергию химического состава в определенных направлениях. Эти фундаментальные свойства являются, таким образом, свойствами клеточной машины, так же верно, как печать является свойством печатного станка. Мы не можем объяснить жизненные явления химическими силами больше, чем мы можем объяснить печать химическими силами, проявляющимися при сжигании угля в котельной. Конечно, именно химические силы в котельной поставляют энергию, но именно механизм пресса объясняет печать. Так, хотя химические силы поставляют жизненную энергию, именно клеточный механизм должен объяснять фундаментальные живые факторы. Пока эта машина не повреждена, она может продолжать работать и выполнять свои обязанности. Но это очень хрупкая машина, и ее легко сломать. Когда она сломана, ее деятельность прекращается. Сломанная машина не может работать. Она мертва. Короче говоря, мы возвращаемся еще раз к идее механизма протоплазмы и должны основывать наше понимание ее свойств на ее структуре.

Следует отметить, что до сих пор существуют биологи, настаивающие на том, что окончательное объяснение протоплазмы является чисто химическим и что жизненные явления могут проявляться в смесях соединений, которые представляют собой чисто физические смеси, а не механизмы. Утверждается, что большая часть описанной выше структуры клетки обусловлена несовершенством микроскопических методов и в действительности не существует в живой протоплазме, в то время как описанные удивительные процессы наблюдаются только в высокоорганизованной клетке, но не присущи простой протоплазме. Утверждается, что простая протоплазма состоит из физической смеси двух различных соединений, которые при таком смешивании образуют пену, и что большая часть описанной структуры протоплазмы — это лишь видимость этой пены. Эта концепция, безусловно, не является преобладающей сегодня; и даже если бы она оказалась верной, клетка все равно оставалась бы чрезвычайно сложным механизмом. С любой точки зрения клетка является механизмом и должна быть разложена на подчиненные части. Возможно, остается неясным, следует ли рассматривать эти подчиненные части просто как физически смешанные химические соединения или как более мелкие единицы, каждая из которых является меньшим механизмом. Во всяком случае, в настоящее время мы не знаем такой простой протоплазмы, способной к процессам жизнедеятельности вне механизмов, и проблема объяснения жизни, даже в самой простой известной форме, остается проблемой объяснения механизма.

Происхождение клеточного механизма. — Таким образом, перед нами встает еще одна проблема, которая, в конечном счете, является фундаментальной, а именно: можем ли мы что-либо сказать о методе природы построения протоплазматического механизма. Построение высших животных и растений, как мы видели, является результатом сил протоплазмы; но сама протоплазма — это механизм. Какова была ее история?

Мы должны прежде всего заметить, что никакое представление о химической эволюции не помогает нам. У некоторых было излюбленной мыслью, что происхождение первого живого существа было результатом химической эволюции. В результате действия физических сил из первоначальной туманной массы создавалась все более и более сложная система, пока не сформировался мир. Затем химические явления становились все более сложными, пока с появлением все более сложных соединений наконец не возникла протоплазма. Несколько лет назад, под влиянием идеи о том, что протоплазма является соединением или, по крайней мере, простой смесью соединений, эта мысль о протоплазме как результате химической эволюции была весьма значимой. Физические силы, химические силы и жизненные силы последовательно объясняют происхождение миров, протоплазмы и организмов. Эта концепция, однако, больше не имеет большого значения. Мы не знаем такого живого химического соединения вне клеточных механизмов. Возникла новая концепция протоплазмы, которая требует иного объяснения ее происхождения. Поскольку это скорее механизм, чем соединение, для ее объяснения требуются скорее механические, чем химические силы.

Есть ли у нас тогда какое-либо предположение относительно метода происхождения этого протоплазматического механизма? Наш ответ в настоящее время, безусловно, должен быть отрицательным. Сложность клетки ясно говорит нам о том, что она не может быть той предельной живой субстанцией, которая могла возникнуть в результате химической эволюции. Она состоит из частей, тонко приспособленных для гармоничного взаимодействия друг с другом, и ее активность зависит от взаимосвязи этих частей. Чего бы ни достигли химические силы, они никогда не смогли бы объединить различные тела в линин, центросомы, хромосомы и т. д., которые, как мы видели, являются основой клеточной жизни. Поэтому, чтобы объяснить этот механизм, мы вынуждены предположить либо то, что он был создан какой-то неизвестной разумной силой в его нынешнем состоянии сложной настройки, либо то, что он имел долгую историю построения последовательными шагами, точно так же, как, по нашему наблюдению, это происходит с высшими организмами. Последнее предположение, конечно, согласуется с общим направлением мысли. Сегодня протоплазма производится только из другой протоплазмы; но, очевидно, первая протоплазма на Земле должна была иметь иное происхождение. Поэтому мы должны далее искать факты, которые позволят нам понять ее происхождение. Мы видели, что животные и растительные механизмы были построены из простой клетки в результате действия ее сил в обычных условиях природы. Теперь, в соответствии с этим общим ходом мысли, мы будем вынуждены предположить, что до периода построения механизмов, который мы рассматривали, существовал другой период машиностроения, в течение которого этот клеточный механизм был построен определенными естественными силами.

Но здесь мы вынуждены остановиться, ибо ничто из того, что мы пока знаем, не дает даже намека на метод, с помощью которого был произведен этот механизм. Мы, однако, видели, что в природе существуют силы, эффективные в построении механизмов, так же как и силы для создания химических соединений; и это, несомненно, наводит нас на мысль, что могут существовать подобные силы, работающие при построении протоплазмы. Если мы можем найти естественные силы, с помощью которых мельчайшая частица живой материи может быть построена в сложный механизм, подобный быку с его множеством тонко настроенных частей, то, безусловно, естественно вообразить, что те же силы могли построить этот более простой механизм, с которого мы начали. Но такой вывод по простой причине невозможен. Мы видели, что существенным фактором в этом машиностроении является воспроизводство с коррелирующими силами изменчивости и наследственности. Без этих сил мы вообще не смогли бы продвинуться в этом машиностроении. Но эти свойства сами по себе являются результатом механизма протоплазмы. У нас нет оснований думать, что это свойство воспроизводства может проявляться в каком-либо другом объекте в природе, кроме этого протоплазматического механизма. Конечно, тогда, если воспроизводство является результатом структуры протоплазмы, мы не можем использовать этот фактор при объяснении происхождения этой протоплазмы. Силы завершенного механизма не могут быть выдвинуты для объяснения его происхождения. Таким образом, отсутствует один фундаментальный фактор для машиностроения, и если мы хотим объяснить метод природы по производству протоплазмы из более простых структур, мы должны либо предположить, что части клетки способны к воспроизводству и подвержены наследственности, либо мы должны искать какой-то другой метод. Такой путь, однако, еще не найден, и у нас нет представления, в каком направлении искать. Но тот факт, что у природы есть методы машиностроения, как мы видели, может дать возможность того, что когда-нибудь мы откроем ее метод построения этого примитивного живого механизма — клетки.

В настоящее время пытаться идти дальше бесполезно. Происхождение живой материи окутано такой же великой неясностью, как и всегда. Мы должны признать, что открытия современного микроскопа скорее усложнили, чем упростили эту проблему. В то время как несколько лет назад химики и биологи с нетерпением ожидали открытия способа производства частицы живой материи искусственными средствами, эта надежда теперь практически оставлена. Задача, по-видимому, безнадежна. Мы можем манипулировать химическими силами и производить бесконечную серию химических соединений. Но мы не можем манипулировать мельчайшими частицами материи, которые составляют живой механизм. Поскольку живая материя состоит из настройки этих микроскопических частей материи, мы не можем надеяться создать частицу живой материи, пока не найдем какой-либо способ создания этих маленьких частей и их настройки друг с другом. Поэтому большинство исследователей протоплазмы оставили всякое ожидание создания даже самого простого живого существа. Мы, по-видимому, так же далеки от реальной цели естественного объяснения жизни, как и до открытия протоплазмы.

Общее резюме. — Теперь желательно завершить это обсуждение несколько несвязанных тем, объединив их в кратком резюме. Это позволит нам более ясно увидеть положение, в котором наука находится сегодня по вопросу о естественном объяснении жизненных явлений, и более кратко представить себе наши знания о живом механизме.

Проблема, которую мы поставили перед собой, состоит в том, чтобы выяснить, в какой степени возможно объяснить жизненные явления путем применения обычных естественных законов и сил, и, следовательно, выяснить, необходимо ли предполагать, что для объяснения жизни требуются силы, отличные от тех, что встречаются в других сферах природы, или же жизненные силы все коррелируют с физическими силами. С первого взгляда стало очевидно, что живое тело — это механизм. Подобно другим механизмам, оно состоит из частей, настроенных друг на друга для достижения определенных целей, и его действие зависит от настройки его частей. Подобно другим механизмам, оно не создает и не уничтожает энергию, а просто преобразует потенциальную энергию своей пищи в некоторую форму активной энергии, и, подобно другим механизмам, его сила прекращается, когда механизм сломан.

При таком понимании проблема ясно свелась к двум отдельным. Первая заключалась в том, чтобы определить, в какой степени известные физические и химические законы и силы адекватны объяснению различных явлений жизни. Вторая заключалась в том, чтобы определить, существуют ли какие-либо известные силы, которые могут дать естественное объяснение происхождения живого механизма. Очевидно, что если первая из этих проблем неразрешима, то и вторая также неразрешима.

При изучении первой проблемы мы пришли к общему выводу, что вторичные явления жизни легко объясняются применением физических и химических сил, действующих в живом механизме. Эти вторичные явления включают такие процессы, как пищеварение и всасывание пищи, кровообращение, дыхание, выделение, телесное движение и т. д. Нервные явления также, несомненно, подпадают под эту рубрику, по крайней мере, в том, что касается нервной силы. Мы были вынуждены, однако, исключить из этой корреляции ментальные явления. Ментальные явления пока не поддаются измерению и еще не было показано, что они коррелируют с физической энергией. Другими словами, еще не доказано, что ментальная сила вообще является энергией; а если это не энергия, то, конечно, она не может быть включена в законы, управляющие физической энергией Вселенной. Хотя существует тесная связь между физическими изменениями в клетках мозга и ментальными явлениями, никакой дальнейшей связи между ментальной силой и физической силой еще не установлено. Все другие вторичные явления, однако, разумно объясняются действием естественных сил в механизме живого организма.

Хотя мы таким образом обнаружили, что вторичные явления жизни понятны как результат структуры механизма, некоторые другие фундаментальные явления постоянно привлекали наше внимание как основа этих вторичных процессов. Способность к сокращению, способность вызывать определенные виды химических изменений, которые приводят к метаболизму, свойство чувствительности, свойство воспроизводства — все это фундаментально для всей живой деятельности и является, в конечном счете, реальными явлениями, которые мы хотим объяснить. Но они не присущи только сложным механизмам. Мы можем отбросить весь видимый механизм животного или растения и обнаружить, что эти свойства все еще развиты в самой простой частице живой материи. Чтобы узнать их значение, мы обратились к изучению самой простой формы материи, в которой проявляются эти фундаментальные свойства. Это сразу привело нас к изучению так называемой протоплазмы, ибо протоплазма — это самая простая известная форма материи, которая является живой. Сама протоплазма поначалу казалась однородным телом и рассматривалась как химическое соединение высокой сложности. Если бы это было правдой, ее свойства зависели бы от ее состава и объяснялись бы действием химических сил. Такая концепция быстро решила бы проблему, ибо она свела бы жизненные свойства к химическим силам. Но концепция оказалась обманчивой. Протоплазма, по крайней мере, самая простая форма, известная тем, что обладает фундаментальными жизненными свойствами, вскоре показала себя не химическим соединением, а механизмом удивительной сложности.

Фундаментальные явления жизни и протоплазмы оказались одновременно химическими и механическими. Метаболизм является результатом окисления пищи, а движение — это пример переноса силы. Наша проблема тогда свелась к поиску силы, которая направляет действие этих естественных сил. Пища не будет подвергаться такому окислению, кроме как в присутствии протоплазмы, и явления метаболизма не будут происходить, кроме как в присутствии живой протоплазмы. Ясно, следовательно, что живая протоплазма содержит в себе силу направления этой игры химических сил таким образом, чтобы дать начало жизненным явлениям, и наш поиск должен быть направлен не на химическую силу, а на этот направляющий принцип. Наше изучение протоплазмы достаточно ясно сказало нам, что мы должны найти этот направляющий принцип во взаимодействии механизмов внутри протоплазмы. Микроскоп ясно сказал нам, что эти фундаментальные принципы основаны на механизмах. Деление клетки (воспроизводство), по-видимому, контролируется центросомами; наследственность — хромосомами; конструктивный метаболизм — ядром в целом, в то время как деструктивный метаболизм также локализован в клеточном веществе вне ядра. Являются ли эти утверждения строго точными в деталях, не особенно влияет на общий вывод. Достаточно ясно продемонстрировано, что активность протоплазматического тела зависит от взаимосвязи его различных частей. Хотя мы избавились от сложного механизма организма в целом, мы все еще сталкиваемся с механизмом клетки.

Но наш анализ в настоящее время не может идти дальше. Наши знания об этом механизме пока не позволили нам получить какое-либо представление о методе его действия. Мы еще не можем представить, как этот механизм контролирует химические и физические силы, находящиеся в его распоряжении, таким образом, чтобы производить упорядоченный результат жизни. Строгая корреляция между силами физической Вселенной и силами, проявляемыми этой протоплазмой, говорит нам о том, что внутри нее происходит преобразование энергии, но о методе этого преобразования мы пока ничего не знаем. Раздражимость, движение, метаболизм и воспроизводство представляются не химическими свойствами соединения, а механическими свойствами механизма. Наш механический анализ живого механизма останавливается, не достигая какой-либо основы в химических силах природы.

Таким образом, совершенно очевидно, что явления жизни зависят от механизмов живых существ, и поэтому у нас есть второй вопрос о происхождении этого механизма, на который нужно ответить. Химические силы и механические силы были тщательно исследованы, но ни те, ни другие не кажутся адекватными для производства механизмов. Они производят только химические соединения и миры с их горами и морями. Конструирование искусственных механизмов требовало интеллекта. Но вот естественный механизм — организм. Это единственный механизм, созданный естественными методами, насколько нам известно; и поэтому мы далее спросили, существуют ли в природе простые силы, способные строить механизмы, такие как живые животные и растения?

В продолжение этого вопроса мы обнаружили, что сложные механизмы были построены из более простых под действием известных сил и законов. Факторы в этом машиностроении — это просто факторы фундаментальных жизненных свойств самого простого протоплазматического механизма. Воспроизводство, наследственность и изменчивость, действующие в постоянно меняющихся условиях земной поверхности, по-видимому, являются всем, что необходимо для объяснения построения сложных механизмов из более простых. У природы есть силы, адекватные для построения механизмов, так же как и силы, адекватные для формирования химических соединений и миров.

Но здесь мы снова не можем основывать наше объяснение на химических и физических силах. Воспроизводство, наследственность и изменчивость — это свойства клеточного механизма, и поэтому мы снова вынуждены объяснять происхождение этого механизма. Можем ли мы найти механическое или химическое объяснение происхождения протоплазмы? Химическое объяснение клетки невозможно, поскольку это не химическое соединение, а кусок механизма. Объяснение, данное для происхождения животных и растений, здесь также, по-видимому, невозможно. Факторы, от которых зависело это объяснение, являются факторами самого этого завершенного механизма и не могут быть использованы для объяснения его происхождения. Таким образом, в настоящее время мы остаемся без какой-либо основы для дальнейшего продвижения. Клетки должны были иметь историю построения, но мы пока не представляем себе никаких сил, которые можно было бы рассматривать как способствующие этой истории. Могут ли жизненные явления проявляться какой-либо смесью соединений, более простых, чем клетка, мы пока не знаем.

Великие проблемы, все еще ожидающие решения, которых едва коснулась современная биология во всех своих попытках найти механическое объяснение живого механизма, являются, следовательно, тремя. Во-первых, отношение ментальности к общим явлениям корреляции сил; во-вторых, разумное понимание механизма протоплазмы, который позволяет ей направлять слепые химические и физические силы природы так, чтобы производить определенные результаты; в-третьих, вид сил, которые могли способствовать происхождению того самого простого живого механизма, на деятельности которого покоятся все жизненные явления — живой клетки.

УКАЗАТЕЛЬ. А. Всасывание пищи, 20. Приобретенные признаки, наследование, 164, 165, 166, 167, 171. ---- вариации, 159, 160. Амеба, 73. Анатомические доказательства эволюции, 142. Аквацитность, 80. Рука в сравнении с крылом, 144. Аристотель. Ассимиляция, 80, 124, 149, 176. Астры делящихся клеток, 98. Б. Барри, 63, 64. Батибиус, 84. Биология — новая наука, 1, 5, 15. Кровь, 35, 36, 38, 69, 73. Кровеносные сосуды, 35, 36. Тело как механизм, 22, 25, 49. Костные клетки, 69. Построение живого механизма, 131, 134, 136, 137, 167, 175, 180. С. Хрящевые клетки, 68. Клетка как механизм, 126, 128. ---- описание, 69. ---- деление, 95, 96, 101. ---- открытие, 58. ---- теория, 60. ---- вещество, 65, 125. Клетки, 56, 84, 86, 118, 119. Клеточное строение организмов, 65. Клеточная стенка, 64, 72. Центросома, 94, 96, 97, 101, 103, 105, 110. Экспедиция «Челленджера», 83. Химическая эволюция, 179. Химическая теория жизненности, 14. --жизни, 78, 116. Химизм или механизм, 57, 176. Химия пищеварения, 27, 28; ---- протоплазмы, 76; ---- дыхания, 38. Хроматин, 92, 94, 96, 102, 149, 153. Хромосомы, 97, 98, 101, 105, 108, 110, 113, 152. Кровообращение, 34. Колонии клеток, 85. Сравнение тела и механизма, 22. Врожденные вариации, 158, 160, 163; наследование, 164. Клетки соединительной ткани, 70. Сохранение энергии, 7, 17. Сознание как фактор машиностроения, 173. Конструктивные химические процессы, 50, 51, 52, 124. Непрерывность зародышевой плазмы, 155. Корреляция жизненных и физических сил, 13, 16, 22, 23, 24, 25. Цитобластема, 62. Цитология, 10. Д. Дарвин, 81. Смерть клетки, 127. Упадок царства протоплазмы, 85. Деструктивные химические процессы, 50, 51, 52, 125. Диализ, 29, 30, 31. Пищеварение, 27. Е. Яйцо, 103, 120, 152. --деление, 63. Яйцо, оплодотворение, 102. Эмбриологические доказательства эволюции, 140. Энергия нервного импульса, 43, 54. Окружающая среда, 171. Доказательства эволюции как метода машиностроения, 139, 145. Эволюция, 9, 16, 81, 134. Эксперименты с развивающимися яйцами, 121. Ф. Жир, всасывание, 32. Женский пронуклеус, 110. Клетки папоротника, срез, 67. Оплодотворение яйца, 95, 102; ---- значение, 112. Волокна в протоплазме, 87; ---- в веретене, 98, 101. Силы, действующие при машиностроении, 148, 176, 181. Сформированный материал, 64. Свободное образование клеток, 64. Г. Геологические доказательства эволюции, 139. Зародышевая плазма, 154. С. Сердце как насос, 35. Тепло, 24, 44, 45. Наследственность, 148, 150, 176; ---- объяснение, 152. Наследственные признаки, 113, 153. Историческая геология, 6. История живого механизма, 133, 147. Пальцы лошадей, утрата, 172. Гексли, 11, 75, 83, 84. И. Раздражимость, 54. Теория изоляции, 170. К. Кариокинез, 96, 101. Почки, 41. Л. Лист, срез, 66. Жизнь как результат механизма, 115, 177. Линин, 92, 103. Линней, 1. Лайель, 6. Лимфа, 36, 37. М. Механизм определен, 20. Механизмы как результат механических сил, 116. Мужская клетка, 104, 107. ---- пронуклеус, 109. Созревание яйца, 104. Механическая природа живых организмов, 12. Механическая теория жизни, 81, 144. Мембрана ядра, 92, 101. Ментальные явления, 47, 48. Метаболизм, 54. Микросомы, 87. Теория миграции, 170. Монеры, 88. Движение, 54. Мышца, 36, 71. Н. Естественный отбор, 167. Клетка нервного волокна, 70. Нервная энергия, 42, 44. ---- система, 41. Новые биологические проблемы, 15. Ядрышко, 65, 92, 94. Ядро, 65, 84, 87, 93, 101, 103, 113, 124, 149; ---- образование нового, 101. ---- функция, 89, 90, 95. ---- присутствие, 87, 88, 89. ---- структура, 91. О. Органическая химия, 78. Органические соединения, искусственное производство, 78, 82. Происхождение клеточного механизма, 178, 179, 180. Происхождение жизни, 81, 182. Осмос, 29. Окисление, 80, 176. ---- как жизненный процесс, 39, 56. П. Философская биология, 4. Физическая основа жизни, 75. Полярные клетки, 107. Картофель, срез клеток, 67. Свойства химических соединений, 79. Протоплазма, 14, 74, 82, 83, 84, 114, 115, 179. ---- искусственное производство, 82. ---- как механизм, 86, 178. ---- открытие, 74. ---- природа, 76. ---- структура, 86, 87. Цель против причины, 11, 12. Р. Реакция против клеточной теории, 117. Царство закона, 4. ---- ядра, 91. ---- протоплазмы, 81, 85. Родство, значение, 143. Удаление отходов, 39, 40. Воспроизводство, 54, 80, 124, 148, 176; ---- быстрота, 149. Дыхание, 37. Ретикулум клетки, 87; ---- ядра, 92. Кончик корня, срез, 66. С. Шульце, 74, 75. Шванн, 61, 62, 72. Секреция, 39, 40. Сегментационное ядро, 110. Ощущения, 46. Разделение хромосом, 100. Половое воспроизводство, 102. Сперматозоид, 107, 109, 154. Расщепление хромосом, 99. Веретенообразные волокна, 101. Борьба за существование, 168. Резюме Части I, 128. ---- общее, 182. У. Недифференцированная протоплазма, 83. Одноклеточные животные, 71. Единицы жизненной активности, 53. Использование и неупотребление, 171, 172. В. Вариация, 148, 157, 160, 176. Вариация от полового союза, 162. Вариация в зародышевой плазме, 161. Вегетативные функции, 41. Ворсинки, 31. Жизненная сила, жизненность, 13, 15, 34, 37, 52, 80, 85. Жизненные свойства, 54; ---- локализованы в клетках, 123. К. Крыло в сравнении с рукой, 144. Древесные клетки, 68.

КОНЕЦ.

БИБЛИОТЕКА ПОЛЕЗНЫХ ИСТОРИЙ.

Illustrated. 16mo. Cloth, 35 cents net per volume; postage, 4 cents per volume additional.

История зерна пшеницы. У. К. Эдгар. История алхимии. М. М. Паттисон Мьюр. История жизни животных. Б. Линдсей. История искусства музыки. Ф. Дж. Кроуэст. История искусства строительства. П. Л. Уотерхаус. История короля Альфреда. Сэр Уолтер Безант. История книг. Гертруда Б. Роулингс. История алфавита. Эдвард Клодд. История затмений. Дж. Ф. Чемберс, член Королевского астрономического общества. История живого механизма. Г. У. Конн. История британской расы. Джон Манро, инженер-строитель. История географических открытий. Джозеф Джейкобс. История хлопчатника. Ф. Уилкинсон, член Геологического общества. История разума. Проф. Дж. Марк Болдуин. История фотографии. Альфред Т. Стори. История жизни в морях. Сидни Дж. Хиксон. История жизни микробов. Проф. Г. У. Конн. История атмосферы Земли. Дуглас Арчибальд. История вымерших цивилизаций Востока. Роберт Андерсон, магистр искусств, член Общества антикваров. История электричества. Джон Манро, инженер-строитель. История куска угля. Э. А. Мартин, член Геологического общества. История Солнечной системы. Дж. Ф. Чемберс, член Королевского астрономического общества. История Земли. Г. Дж. Сили, член Королевского общества. История растений. Грант Аллен. История «первобытного» человека. Эдвард Клодд. История звезд. Дж. Ф. Чемберс, член Королевского астрономического общества.

ДРУГИЕ В ПОДГОТОВКЕ.

Д. ЭППЛТОН И КОМПАНИЯ, НЬЮ-ЙОРК.

Новое издание эссе Гексли.

Собрание эссе.

Томас Г. Гексли. Новое полное издание с исправлениями, эссе сгруппированы по общей тематике. В девяти томах, к каждому тому прилагается новое введение. 12-я доля листа. Тканевый переплет, 1,25 доллара за том.

Том.

I. Методы и результаты. II. Дарвиниана. III. Наука и образование. IV. Наука и еврейская традиция. V. Наука и христианская традиция. VI. Юм. VII. Место человека в природе. VIII. Биологические и геологические дискурсы. IX. Эволюция и этика, и другие эссе.

«Мистер Гексли охватил огромное разнообразие тем за последнюю четверть века. Приятным сюрпризом является просмотр оглавлений и осознание необъятной территории, которую он исследовал. Внимательно и вдумчиво прочитать эти книги — значит досконально ознакомиться с самыми передовыми мыслями по большому количеству тем». — Нью-Йорк Геральд.

Д. ЭППЛТОН И КОМПАНИЯ, НЬЮ-ЙОРК.

ИЗДАНИЯ Д. ЭППЛТОН И КОМПАНИИ.

Пионеры эволюции, от Фалеса до Гексли. Эдвард Клодд, президент Общества фольклора; автор «Истории творения», «Истории „первобытного“ человека» и др. С портретами, 12-я доля листа. Тканевый переплет, 1,50 доллара.

«Масса интересного материала, который мистер Клодд собрал и вплел в симметричную историю прогресса от невежества и теории к знанию и разумной фиксации фактов, поразительна... „Цель“, к которой мистер Клодд ведет нас столь мастерски, является лишь отправной точкой для новых достижений и, в свое время, новых теорий. Его книга представляет собой важный вклад в либеральное образование». — Лондон Дейли Кроникл.

«Мы всегда рады встрече с мистером Клоддом. Он никогда не бывает скучным; он всегда хорошо информирован, и он говорит то, что хочет сказать, с ясностью и точностью... Интерес усиливается, когда мистер Клодд пытается показать роль, которую действительно сыграли в развитии доктрины эволюции такие люди, как Уоллес, Дарвин, Гексли и Спенсер... Мы рекомендуем эту книгу тем, кто хочет знать, что на самом деле означает эволюция». — Лондон Таймс.

«Это книга, которая была нужна... В целом, книга вряд ли могла быть сделана лучше. Она светлая, ясная, упорядоченная и умеренная. Прежде всего, она полностью свободна от личной предвзятости. Каждый главный герой рассматривается с симпатией, и дружба редко или никогда не позволяет перевесить здравое суждение». — Лондон Академи.

«Мы можем заверить читателя, что он найдет в этой работе очень полезный путеводитель по жизни и трудам ведущих эволюционистов прошлого и настоящего. Особенно полезным является отчет о мистере Герберте Спенсере и его вкладе в переоткрытие эволюции и иллюстрацию ее отношений ко всей области человеческого знания. Его убедительный стиль и богатство метафор делают все, что пишет мистер Клодд, притягательным и интересным». — Лондон Литерари Уорлд.

«Не может не оказаться желанной для беспристрастных людей... Прочитать ее — значит получить наглядный урок значения эволюции... Нет лучшей книги по этому предмету для широкого читателя... Никто не мог бы прочитать эту книгу, не будучи одновременно освеженным и заново проинструктированным ее мастерским обзором роста самой мощной идеи современности». — Скотсмен.

Д. ЭППЛТОН И КОМПАНИЯ, НЬЮ-ЙОРК.

КНИГИ ПО СОЦИАЛЬНОЙ НАУКЕ.

Социализм новый и старый.

Проф. Уильям Грэм, 12-я доля листа. Тканевый переплет, 1,75 доллара.

«Книгу профессора Грэма можно уверенно рекомендовать всем, кто интересуется изучением социализма и не настолько опьянен его обещаниями нового неба и новой земли, чтобы быть нетерпимым к умеренной и аргументированной критике». — Лондон Таймс.

«Профессор Грэм представляет очерк последовательных схем трех писателей, которые главным образом повлияли на развитие социализма, и подробно останавливается на системе Руссо, системе Сен-Симона и системе Карла Маркса, основателя нового социализма, „который завоевал расположение рабочего класса во всех цивилизованных странах“, который согласуется с планом Руссо в том, что он демократичен, и с планом Сен-Симона в стремлении к коллективной собственности... Профессор — независимый мыслитель, чье стремление к ясности привело к формулировке определенных выводов. Книга представляет собой удивительно справедливый дайджест рассматриваемого предмета». — Филадельфия Леджер.

Динамическая социология:

Или прикладная социальная наука, основанная на статической социологии и менее сложных науках. Лестер Ф. Уорд, магистр искусств. В 2 томах. 12-я доля листа. Тканевый переплет, 4,00 доллара.

«Книга, которая с лихвой окупит прочтение... Признавая опасность, в которой находится социология, рискуя попасть в разряд мертвых наук или светских развлечений, мистер Уорд предпринял попытку „указать метод, с помощью которого дыхание жизни может быть вдохнуто в ее ноздри“». — Рочестер Пост-Экспресс.

«Мистер Уорд, очевидно, вложил большой труд и мысли в свои два тома и создал работу, представляющую интерес и важность. Он не ограничивает свои усилия вкладом в науку социологию... Он считает, что социология уже достигла той точки, в которой она может и должна быть применена, рассматриваться как искусство, и он настаивает на том, что „Государство“ или Правительство теперь имеет новую, законную и особую область для проявления интеллекта в целях содействия благосостоянию людей». — Нью-Йорк Таймс.

Криминальная социология.

Проф. Э. Ферри. Новый том в серии «Криминология», под редакцией У. Дугласа Моррисона, 12-я доля листа. Тканевый переплет, 1,50 доллара.

В этом томе профессор Ферри, выдающийся член итальянского парламента, рассматривает условия, которые порождают преступное население, и методы, с помощью которых эта антисоциальная часть общества может быть уменьшена. Он делит причины преступности на два больших класса: индивидуальные и социальные. Индивидуальные причины состоят из физических и психических дефектов; социальные причины состоят из социальных недостатков любого рода. Его точка зрения заключается в том, что истинное средство против преступности — это устранение индивидуальных дефектов и социальных недостатков там, где это возможно. Он показывает, что наказание имеет сравнительно мало эффекта в этом направлении и склонно отвлекать внимание от истинного средства — индивидуального и социального улучшения населения в целом.

Д. ЭППЛТОН И КОМПАНИЯ, НЬЮ-ЙОРК.

КНИГИ ДЛЯ ЛЮБИТЕЛЕЙ ПРИРОДЫ.

Жизнь насекомых. (Новое издание в цвете.)

Джон Генри Комсток, профессор энтомологии в Корнеллском университете. С 12 полностраничными таблицами, воспроизводящими бабочек и различных насекомых в их естественных цветах, и со многими гравюрами на дереве Анны Ботсфорд Комсток, члена Общества американских гравюров на дереве, 12-я доля листа. Тканевый переплет, 1,75 доллара нетто; почтовые расходы, 20 центов дополнительно.

«Том написан восхитительно, а простой и ясный стиль — постоянное наслаждение... Он, несомненно, послужит отличной цели в направлении популярной культуры, и любовь к естествознанию, которую он разовьет в юных умах, не может не принести богатые плоды». — Бостон Бикон.

Знакомые рыбы: их повадки и ловля.

Практическая книга о пресноводных промысловых рыбах. Юджин Маккарти. С введением доктора Дэвида Старра Джордана, президента Стэнфордского университета, и многочисленными иллюстрациями, 12-я доля листа. Тканевый переплет, 1,50 доллара.

«Одна из самых красивых, самых практичных, самых информативных книг, которые мы знаем. Автор относится к своему предмету с научной тщательностью, но с легким прикосновением, что делает книгу легкой для чтения... Книга должна быть спутником всех, кто отправляется на рыбалку». — Нью-Йорк Мейл энд Экспресс.

Искусство таксидермии.

Джон Роули, начальник отдела таксидермии в Американском музее естественной истории. Иллюстрировано, 12-я доля листа. Тканевый переплет, 2,00 доллара.

«Мистера Роули долго будут с благодарностью вспоминать таксидермисты, любители и другие за ту заботу, которую он проявил, удовлетворив таким образом давно назревшую потребность». — Бангор, Мэн, Спортсмен.

«Книга не является сложным трактатом об абстрактных принципах, лежащих в основе художественной таксидермии, а скорее компендиумом, полным практических советов и предложений, рецептов и формул для работающего таксидермиста». — Дайал.

Растения. (Растительные отношения и растительные структуры в одном томе.)

Джон М. Коултер, магистр искусств, доктор философии, заведующий кафедрой ботаники Чикагского университета, 12-я доля листа. Тканевый переплет, 1,80 доллара нетто. (Один из учебников XX века.)

Д. ЭППЛТОН И КОМПАНИЯ, НЬЮ-ЙОРК.

ЭВОЛЮЦИЯ ЧЕЛОВЕКА И ХРИСТИАНСТВО.

Новое издание. Преподобный Говард Маккуэри. С новым предисловием, в котором автор отвечает своим критикам, и с некоторыми важными дополнениями, 12-я доля листа. Тканевый переплет, 1,75 доллара.

«Это переработанное и дополненное издание книги, опубликованной в прошлом году. Автор рассматривает критику первого издания, отрицает, что отвергает доктрину воплощения, признает свои сомнения в физическом воскресении Христа и свою веру в эволюцию. Том следует отметить как одно из самых глубоких выражений современного движения к более широким теологическим позициям». — Бруклин Таймс.

ИСТОРИЯ КОНФЛИКТА МЕЖДУ РЕЛИГИЕЙ И НАУКОЙ. Доктор Джон Уильям Дрейпер. 12-я доля листа. Тканевый переплет, 1,75 доллара.

«Ключевая мысль этого тома найдена в антагонизме между прогрессивными тенденциями человеческого разума и претензиями церковной власти, как это развивалось в истории современной науки. Ни один предыдущий писатель не рассматривал предмет с этой точки зрения, и настоящая монография, как будет обнаружено, обладает не меньшей оригинальностью концепции, чем силой рассуждения и богатством эрудиции». — Нью-Йорк Трибюн.

КРИТИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ СВОБОДОМЫСЛИЯ ПО ОТНОШЕНИЮ К ХРИСТИАНСКОЙ РЕЛИГИИ. Преподобный каноник Адам Стори Фаррар, доктор богословия, член Королевского общества и др. 12-я доля листа. Тканевый переплет, 1,50 доллара.

«Конфликт мог бы естественно ожидаться между рассудочными способностями человека и религией, которая претендует на право, по сверхчеловеческому авторитету, налагать ограничения на область или способ их осуществления. Это главное из движений свободомыслия, которые я намерен описать в их исторической последовательности и их связи с интеллектуальными причинами. Мы должны установить факты, обнаружить причины и прочитать мораль». — Автор.

ТВОРЕНИЕ ИЛИ ЭВОЛЮЦИЯ? Философское исследование. Джордж Тикнор Кертис. 12-я доля листа. Тканевый переплет, 2,00 доллара.

«Трактат о великом вопросе Творения или Эволюции, написанный тем, кто не является ни натуралистом, ни теологом и кто не претендует на то, чтобы привнести в дискуссию специальное оснащение в любой из наук, которые спор противопоставляет друг другу, может показаться странным на первый взгляд; но мистер Кертис убедит читателя, прежде чем будет перевернуто много страниц, что он имеет существенный вклад в дебаты и что его книга — та, к которой следует относиться с уважением. Его роль заключается в применении к рассуждениям людей науки жесткой проверки, с которой юрист привык проверять ценность и уместность свидетельств, а также законность выводов из установленных фактов». — Нью-Йорк Трибюн.

Д. ЭППЛТОН И КОМПАНИЯ, НЬЮ-ЙОРК.