Том Джексон - Взламывая биологию

Важным в науке XVIII в. стало открытие тесной связи электричества и тела.

Ранние эксперименты в этой области захватили воображение публики и в итоге привели к пониманию механизма работы нервов и мышц.

Роль нервной системы в контролировании организма заметили еще в древности при вскрытиях и опытах с живыми животными. Но связь между нервами и электричеством установили только в 1700-х гг. Проводить первые опыты было непросто, поскольку стабильного напряжения добиться не удавалось, пока в 1800 г. итальянец Алессандро Вольта не изобрел электрическую батарею. Посему в распоряжении имелись только короткие разряды статического электричества – например, от молниеотвода в грозу. Из нескольких ученых-первопроходцев, занимавшихся «животным электричеством», самым успешным считают Луиджи Гальвани (1737–1798). Публику поразили его детально описанные эксперименты, в том числе заставлявшие шевелиться мертвых лягушек. Некоторые опыты, на первый взгляд, доказывали, что электричество производят сами животные. Гальвани, сам того не понимая, превращал лягушек в электрический накопитель, прилаживая к ним проволоку из разных металлов.

Один из видов животного электричества был хорошо известен с древности – разряды электрических рыб, в том числе скатов. При помощи видоизмененных мышечных клеток эти родственники акулы вырабатывают электрический ток. Научное название отряда Torpediniformes восходит к латинскому глаголу torpēre – «быть в оцепенении». Именно это произойдет с вашей рукой, если потрогать ската. Рыбу когда-то назначали в качестве лекарства от головной боли. Некоторые тропические пресноводные рыбы, в том числе электрические угорь и сом, также производят высоковольтные разряды.

Мэри Шелли, автор знаменитого романа «Франкенштейн, или Современный Прометей», опубликованного в 1818 г., описывая, как доктор Франкенштейн оживил свое чудовище, электричество не упоминала, хотя в некоторых экранизациях показывают именно такой способ. Тем не менее позже писательница признала, что ее вдохновили опыты Луиджи Гальвани и Джованни Альдини – особенно эксперименты последнего с казненными преступниками.

Гальвани думал, что «животное электричество» отличается от прочих видов. Но когда была изобретена электрическая батарея, от идеи использовать животных отказались, поскольку это было не так сподручно. Тем не менее термин «гальваническое электричество», то есть такое, которое было получено химическим способом, носит имя исследователя. Вскоре после смерти Гальвани его племянник Джованни Альдини произвел сенсацию в Лондоне, пропустив ток от электрической батареи через бездыханное тело повешенного убийцы, и тот стал двигать конечностями и корчить страшные рожи – в зависимости от того, куда Альдини присоединял контакты.

Впоследствии ученые продолжили работу Гальвани и Альдини. Немецкий физиолог Эмиль Дюбуа-Реймон показал в 1843 г., что импульс действительно действует на живой нерв и что электрический заряд проходит по нему подобно волне, или нервному импульсу. Если нерв соприкасается с мышцей, импульс заставляет ее сокращаться. Идея о том, что клетки – это кирпичики организма, также сыграла положительную роль. Ученые поняли, что нервные волокна состоят из множества похожих на проволоку нервных клеток, расположенных параллельно. В ХХ в. было найдено объяснение биохимическим причинам электричества – потенциалу действия.

Один из опытов Гальвани показывает, как реагируют лапки лягушки в зависимости от того, куда экспериментатор присоединяет металлические электроды.

Когда-то идея о вымирании многим казалась невероятной. Однако французский зоолог Жорж Кювье доказал всем, что вымирание действительно происходило и происходит.

В начале XIX в. Кювье начал заниматься позвоночными животными и стал изучать их скелеты. Так он заинтересовался окаменелостями, найденными в районе Парижа. Постепенно ученые пришли к согласию в том, что окаменелости – это свидетельства прошедшей жизни. Но они не могли договориться, о чем именно они свидетельствуют. Многие относились к идее о вымирании скептически. Почему Бог создал некоторые виды животных, а потом убил их? Еще до появления людей. Согласно исследованию Кювье, окаменевшие кости, обнаруженные близ французской столицы, явно принадлежали слонам и носорогам. Более того, он показал, чем они отличаются от аналогичных видов, обитающих на Земле сегодня, намекая, что парижские носороги вымерли.

Так мог выглядеть шерстистый носорог – вымерший вид, изучаемый Кювье.

Рисунок Кювье показывает различия между челюстью индийского слона и челюстью найденного ученым вымершего мамонта.

Кювье полагал, что животные были созданы в несколько этапов, каждый из которых завершался потрясением – или революцией, как он это называл, – приводящим к вымиранию. В отличие от некоторых своих коллег, он не верил в эволюцию и настаивал на том, что по останкам не видно постепенного превращения одного вида в другой. Ученый также верил, что каждый вид создан идеальным, а потому, если он станет эволюционировать, части организма станут не так хорошо подходить друг к другу.

Позже, когда теории эволюции приобрели большую популярность, вымирание стали рассматривать как часть масштабного процесса, вызванного борьбой за выживание, сменой климата и случайными изменениями. В ретроспективе Кювье был отчасти прав. Случаи массового вымирания, например гибель динозавров, во многом похожи на то, что предлагал он.

Почему те или иные виды животных и растений находят в тех или иных частях света? Такой, казалось бы, простой вопрос веками занимал многие умы.

Биогеография, или наука о географическом распределении живых существ, совмещает в себе две тесно связанные области: палеобиогеографию и экологическую биогеографию. Последняя изучает, как распространение животных и растений связано с современными условиями. Первопроходцем в этой области был немецкий ученый и исследователь Александр фон Гумбольдт (1769–1859). Он придерживался холистического подхода к науке, стараясь свести вместе биологию, исследования климата и геологию, чтобы найти ответы на биогеографические вопросы. Гумбольдт дал начало традиции наносить на карты изотермы – линии, соединяющие места с равными средними температурами, – что помогло объяснить распространение растений.