Две тысячи лет ученые Запада придерживались воззрений Аристотеля, но научная революция пролила свет на то, в чем он оказался неправ. Врач английских королей Якова I и Карла I Уильям Гарвей искал внутри кур жидкости, которые, согласно Аристотелю, должны были сгущаться. Но ничего не нашел. Гарвей, как и Аристотель, наблюдал за эмбрионами цыплят. Он понял, что первым формировалось не сердце – сосуды появлялись раньше. Чтобы учесть обнаруженные несоответствия, Гарвей предложил свое представление о развитии жизни: все животные появляются из яйца. Когда в 1651 г. вышла его книга с изложением новой гипотезы, автор украсил ее латинским девизом Ex Ovo Omnia.
Вы можете проштудировать от корки до корки всю книгу Гарвея и остаться в недоумении, что же все-таки подразумевал автор под словом Ovo. Хотя тот был уверен, что у млекопитающих есть яйца, у него не было этому никаких доказательств. Он предполагал, что тело самки производит эти гипотетические яйца примерно так же, как разум производит мысли
[753]. Затем на это яйцо действует семя, и оно развивается в эмбрион.
В этом отношении Гарвей был верен своему кумиру Аристотелю. Все части тела появились из однородного начала. Он назвал этот процесс эпигенезом.
Другие ученые XVII в. отстаивали совершенно иную гипотезу, объясняющую появление нового поколения. Они считали, что вся анатомия животного уже существует до оплодотворения. Таких мыслителей стали называть преформистами. Голландский натуралист Николас Хартсокер в 1670-х гг. с помощью недавно сконструированной им модификации микроскопа открыл сперматозоиды. Он нарисовал головку сперматозоида с сидящим в ней крошечным человечком
[754].
Преформизм господствовал до середины XVIII в., пока не появились новые наблюдения, выявившие его слабые места. Немецкий студент-медик Каспар Фридрих Вольф изучал куриные эмбрионы так тщательно, как никто до него не делал, и не нашел никаких следов присутствия миниатюрных птичек на ранних стадиях
[755]. Напротив, он наблюдал, как в капле неорганизованного вещества постепенно возникают новые структуры, в которых лишь некоторое время спустя можно будет распознать часть тела цыпленка.
В XIX в., с помощью более мощных микроскопов, исследователи сделали новые открытия в области биологии развития. Например, только тогда они обнаружили те самые яйца млекопитающих, которые представлял в своем воображении Гарвей еще за два века до них; сначала эти яйца увидели у собаки, а затем и у женщины. После оплодотворения спермой яйца начинали развиваться. Стало видно, во что они превращаются. С помощью новых микроскопов оказалось возможным разглядеть, что тело животных состоит из крошечных элементов. Эти элементы выглядели по-разному в зависимости от того, в какой ткани они находились: в крови были маленькие шарики, в мышцах – длинные волокна, в коже – кирпичики. Однако исследователи поняли, что все это лишь разные формы одного и того же
[756]. В 1839 г. немецкий зоолог Теодор Шванн заявил: «Существует один универсальный принцип развития основных частей организма. И он заключается в образовании клеток»
[757].
С рождением новой клеточной теории появились и новые вопросы, например, как возникают клетки. Некоторые естествоиспытатели утверждали, что клетки спонтанно формируются из биологических жидкостей подобно тому, как твердые кристаллы образуются из однородного раствора химических веществ. Однако группа немецких биологов доказала, что новые клетки появляются только из старых. Это был микроскопический вариант правила «подобное порождает подобное». Биолог Рудольф Вирхов решил, что пришло время обновить девиз Гарвея. Ex Ovo Omnia превратился в Omnis cellula e cellula – каждая клетка происходит от клетки, наследуя признаки от своего предка.
Оказалось, что клетки есть не только у животных. Растения и грибы тоже состоят из них. Тело бактерий и простейших – это одна-единственная клетка. Разные формы жизни создавали новые клетки по-разному. Например, бактерии просто делились пополам. Жизненный цикл таких видов, как дрожжи, был иным. Материнская клетка делилась на две, но дочерние могли остаться прочно соединенными друг с другом. По мере дальнейшего деления дрожжи способны образовывать что-то вроде пленки: еще не тело наподобие нашего, но уже и не группа изолированных организмов. Так или иначе, животные и растения развивались в гигантские совокупности клеток, которые воспроизводились, создавая новые совокупности.
Морские животные, подобные, скажем, губкам или кораллам, для размножения могут просто отделять от себя группу клеток в процессе почкования. Эту группу течение относит в сторону, она закрепляется на новом участочке морского дна и образует полноценное тело. Когда животные размножаются почкованием, очень сложно разделить предков и потомков. По сути, все они – это одна непрерывная линия клеточных делений. Даже если у нового животного образуется отдельное тело, вы все равно можете считать его выростом на теле родителя.
Многие животные, в том числе люди, не могут размножаться почкованием. Отрежете себе руку – из нее не вырастет ваша копия. Мы развиваемся из единственной оплодотворенной яйцеклетки, которая называется зиготой. Как и остальные клетки, зигота не возникает из ниоткуда. Она образуется при слиянии двух других клеток. Неразрывная связь зиготы с предыдущим поколением позволила некоторым ученым считать, что дети – это, собственно говоря, разрастание обоих своих родителей
[758].
Слово «разрастание» ассоциируется с беспорядочным, «нескладным», буйным ростом живой материи. Однако эмбрионы животных развиваются отнюдь не так хаотично. У большинства млекопитающих они из невзрачных шариков превращаются сперва в оболочки с прилипшим к их внутренним стенкам множеством клеток. Клетки, образующие оболочку, становятся плацентой, а внутренняя масса – собственно эмбрионом. Эта масса преобразуется в структуру, состоящую из трех слоев: эктодерма, энтодерма и мезодерма. С них начинались и вы, и кузнечик, и ленточный червь. Из этих слоев формируются различные ткани организма.
Когда биологи проявили интерес к более поздним стадиям развития эмбриона, они начали с изучения только что образовавшихся тканей. Каждый их тип состоял из определенного набора клеток. И неважно, насколько разными клетки выглядели снаружи, внутри они оказались сходными. Что у ветвящегося нейрона, что у плоской эпителиальной клетки в центре было ядро, внутри которого имелся один и тот же набор хромосом.
Августу Вейсману – тому, кто отрезал мышам хвосты, чтобы опровергнуть наследуемость приобретенных признаков, – нелегко было понять, откуда появляется это разнообразие. Он спрашивал: «Как единственная клетка может воспроизвести tout ensemble
[759] родителя с портретной точностью?»
[760]
