Часть первая. Знакомство с микроорганизмами

 

После всех попыток узнать, какие силы в корне действуют на язык и вызывают его раздражение, я положил приблизительно пол‑унции корня в воду: в размягченном состоянии его легче изучать. Кусочек корня оставался в воде около трех недель. 24 апреля 1676 года я посмотрел на эту воду под микроскопом и с большим удивлением увидел в ней огромное количество мельчайших живых существ.

Некоторые из них в длину были раза в три‑четыре больше, чем в ширину, хотя они и не были толще волосков, покрывающих тело вши… Другие имели правильную овальную форму. Был там еще и третий тип организмов – наиболее многочисленный – мельчайшие существа с хвостиками. Животные четвертого типа, шнырявшие между особями трех других, были необыкновенно малы – настолько малы, что, по‑видимому, и целая сотня их, выстроенная в ряд, не превысила бы песчинки. Чтобы сравняться с ней, потребовался бы по крайней мере десяток тысяч этих существ!

А. ван Левенгук

 

Путешествие в страну микробов

 

Характерная черта науки и прогресса состоит в том, что они постепенно открывают нашему взору все новые и новые области.

Л. Пастер

 

Неизвестные сожители

 

Было это очень давно, когда третья планета Солнечной системы получила нового обитателя – «единственное существо, сознающее свое место в природе», как охарактеризовал его У. М. Симпсон из Гарвардского университета. Шведский естествоиспытатель XVIII века К. Линней в своем сочинении «Система природы» дал этому существу имя Homo sapiens (человек разумный). Человек постепенно знакомился с окружающей его средой, стараясь использовать ее в своих целях. Сначала он жил в пещерах и, охотясь, постепенно узнавал царство животных; по мере развития скотоводства он еще более расширял свои познания. Не обошел он своим вниманием и царство растений, давшее ему возможность перейти со временем на оседлую жизнь землепашца.

Но кроме растений и животных были в окружающей среде и другие существа, которые сопровождали человека от его рождения до смерти. О них он ничего не знал, потому что не мог их видеть. Нередко эти существа врывались в его жизнь, порождая болезни и сея смерть.

В процессе покорения природы человек использовал этих невидимых спутников, даже не догадываясь об их существовании. Он научился печь хлеб из кислого теста, делать вино из перебродившего сока плодов, приготовлять пиво из зерен некоторых злаков.

Проходили века. Человек все шире и глубже познавал и осваивал природу, он стал удобрять почву, изменять течение рек, покрывать поля и луга каналами, приносящими животворную влагу или уносящими ее избыток. В неизведанные и таинственные моря вышли его лодки и корабли. Он поднимался на гребни гор и покорял простирающиеся за ними земли. Но всегда и повсюду человека сопровождали невидимые спутники; одни из них поражали его частыми и неожиданными болезнями, портили запасы пищи, другие помогали сохранять плодородие почвы, были надежными помощниками в приготовлении хлеба и напитков.

 

На заре

 

Шестнадцатый и семнадцатый века отмечены в истории многими значительными событиями. Но для нас, естественно, важно прежде всего то, что в этот период были заложены основы современной науки.

Английский философ XVI века Фрэнсис Бэкон в книге «Новый органон» высказал смелую мысль, что наблюдения – это единственный путь к познанию видимого мира, путь, который уже приносил свои ценные плоды. Так, в 1543 году великий польский астроном Николай Коперник на основе собственных наблюдений доказал, что Земля является планетой Солнечной системы, а не наоборот, как это думали раньше. Выдающийся итальянский мыслитель Джордано Бруно в 1600 году собственной жизнью расплатился за поддержку взглядов Коперника, а спустя тридцать три года итальянский астроном Галилео Галилей спас свою жизнь, отрекшись под давлением инквизиции от этих «еретических» суждений.

Развитие астрономии сделало огромный шаг вперед в начале XVII века, когда голландские шлифовальщики стекла создали свои первые подзорные трубы.

Это был инструмент, появление которого предсказывал еще в XIII веке английский философ и естествоиспытатель Роджер Бэкон в своей необычной «Эпистоле»: «Прозрачные стекла можно расположить так, что очень отдаленные предметы покажутся близкими: на большом расстоянии мы сможем различить мелкие буквы и как бы приблизить к себе далекие звезды».

Живая природа также привлекала внимание исследователей. Итальянский врач Андреас Везалий в 50‑х годах XVI века положил начало современной анатомии человека, а английский медик Уильям Гарвей в 1628 году описал цикл кровообращения в человеческом организме.

Линзы, изготовлявшиеся шлифовальщиками стекол, можно было расположить иначе, не так, как в телескопе. И тогда они увеличивали очень мелкие предметы. Так появились первые микроскопы, которые раскрывали перед исследователями живой природы картины не менее интересные, чем телескоп на звездном небе.

Немецкий естествоиспытатель Атанасиус Кирхер использовал микроскоп для изучения болезней. С помощью своего очень несовершенного прибора он рассматривал гной и кровь людей, пораженных сифилисом. Исследуя гниющее мясо, скисшее молоко и другие жидкости, он обнаружил в этих различных веществах, по его собственному выражению, «живых червей». Возможно, он действительно видел личинки червей или насекомых, а может быть, и кровяные тельца.

Во всяком случае, он счел их возбудителями болезней и был уверен, что они переносятся мухами, которые садятся на больных и умирающих людей, а потом, загрязняя своими экскрементами пищу, заражают таким образом здорового человека.

Усовершенствование микроскопа позволило английскому ученому Роберту Гуку впервые использовать этот прибор для тонких научных исследований. Проводя наблюдения над строением растений, он с удивлением увидел в ткани древесной пробки правильные ячейки, названные им впоследствии клетками и изображенные в книге «Микрография» (1665). Эти работы положили начало теории клеточного строения живых организмов.

Но ни один из перечисленных ученых в свои несовершенные, слабо увеличивающие микроскопы не смог увидеть того, что удалось открыть их современнику, простому голландцу, заслужившему тем не менее титул отца микробиологии.

 

Страж судебной палаты

 

Он родился в 1632 году в голландском городе Делфте (в то время в Европе все еще продолжалась Тридцатилетняя война). В Амстердаме он обучался торговому делу, но уже в возрасте 22 лет вернулся в родной город, где стал стражем судебной палаты (что по современным понятиям соответствует сочетанию дворника, истопника и уборщика в одном лице). Его страстным увлечением было изготовление оптических линз‑чечевиц. Он научился прекрасно шлифовать стекла, а потом стал наблюдать различные мелкие объекты, размеры которых чудесным образом увеличивались под его линзами в двести и более раз. Это было довольно трудным занятием. Один из его современников писал: «Предмет нужно подставить под линзу, линзу придвинуть к самому глазу, а вот нос при этом девать решительно некуда!» На этих‑то линзах‑чечевицах, называвшихся «микроскопиями», и зародилась слава Антони ван Левенгука.

Под микроскопом все выглядело необычным и можно было наблюдать мелкие объекты, невидимые невооруженным глазом. Левенгук рассматривал крошечных насекомых, капельки воды, слюны, мочи, крови. О его наблюдениях стало известно в Лондонском королевском обществе. С 1673 года и до самой смерти этот не получивший систематического образования человек регулярно посылал в Общество «письма», в которых описывал свои наблюдения, поражавшие английских ученых на протяжении целых 50 лет.

В 1676 году Левенгуку впервые удалось увидеть бактерии. В это время его интересовало совсем другое – почему корни некоторых растений столь едки и остры на вкус. Чтобы понять это, он клал корни на некоторое время в воду, а затем наблюдал под микроскопом капельки полученного настоя. В них он увидел мелких «зверушек», которые сновали в воде и имели самые разные формы. Огромное множество так же необычайно быстро двигавшихся мелких «зверушек» нашел он и в зубном налете. «В полости моего рта, – писал он в очередном послании Обществу, – их было, наверное, больше, чем людей в Соединенном Королевстве». К этому сообщению он приложил рисунки, изображавшие «зверушек». В них, без сомнения, можно узнать различные формы бактерий. Такими впервые увидел их глаз человека.

«Сколько чудес таят в себе эти крохотные создания!» Такую фразу можно найти в его 76‑м послании Лондонскому королевскому обществу, помеченном 15 октября 1693 года. Наблюдая их под линзами собственного изготовления, он отмечал, что по своему строению эти мелкие существа напоминают некоторые крупные организмы. Интересно его замечание по этому поводу: «… рассматривая мелких зверушек с их ножками, я думаю о том, что они в десять тысяч раз тоньше волоска из моей бороды, а есть и более мелкие. Они должны иметь приспособление для передвижения и какие‑то вместилища для переноса пищи…»

Современные микробиологи легко могли бы доказать Левенгуку, что он ошибался. Микробы не имеют ножек. Бактерии передвигаются в жидкой среде за счет активного движения тоненьких жгутиков. Толщина этих образований – около пяти стотысячных долей миллиметра. Но даже если бы Левенгук увидел бактериальную клетку со жгутиками такой, какой ее можно видеть в электронном микроскопе, он, вероятно, говорил бы о «хвостиках», при помощи которых эти «зверушки» движутся подобно головастикам.

 

 

Зарисовки бактерий, выполненные Левенгуком.

 

В 1700 году Левенгук обнаружил в воде из канала любопытные организмы, относимые нынешними микробиологами к водорослям Volvox. Королевское общество получило о них такую информацию: «Я наблюдал великое множество плавающих в воде зеленых шарообразных существ величиной с песчинку. Когда я положил их под микроскоп, то увидел, что это не простые шарики. Их поверхность была покрыта торчащими выростами, показавшимися мне трехгранными и направленными своими верхушками в одну сторону. На всей поверхности одного шарика оказалось около 80 таких выростов, правильно расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Шарики слагались в небольшие комочки, на каждом комочке насчитывалось, таким образом, до двух тысяч выростов. Интересно, что эти комочки никогда не прекращают движения, которое осуществляется перекатыванием».

Новейшие наблюдения над вольвоксами показали, что своим вращением они напоминают маленькие планеты, как бы плывущие в капельке воды – своей собственной «микровселенной». Они всегда движутся к свету и никогда в обратном направлении. Колония вольвоксов состоит из 500–50 000 клеточек (или «телец», как писал Левенгук), а планеты они действительно напоминают еще и тем, что, вращаясь, сохраняют всегда одно и то же вертикальное положение своей оси, имея, таким образом, некое подобие «полюсов». Теперь мы уже знаем, что их «северный полюс» обеспечивает им питание, а «южный» служит местом размножения. Именно здесь каждый час от материнской колонии отделяются все новые и новые маленькие колонии, являющиеся как бы прообразом многоклеточных организмов.

Левенгук написал Лондонскому королевскому обществу свыше 170 писем, а в своем завещании оставил ему 26 знаменитых «микроскопий». Один из современных членов этого общества, профессор Н. У. Пири на заседании, посвященном 240‑летию со дня смерти Левенгука, сказал:

«Письма Левенгука полезно перечитывать. В них отражен человек глубоко разносторонний, интересующийся всем на свете. Он имел свои, твердо установившиеся взгляды и обладал способностью убедительно их отстаивать. Из Парижа ему сообщали, что не смогли заметить никаких «шариков» во многих из описанных им материалах. Он же отвечал, что это не имеет значения, пусть приедут к нему в Голландию и убедятся в существовании этих шариков».