Успехи биологии
Изучение живого вещества стало возможным только после изобретения микроскопа. По сочинениям М. Мальпиги (1628—1694), одного из основоположников микроскопической анатомии, можно установить прямую связь между применением микроскопа, с одной стороны, и созданием научной биологии — с другой. Этот итальянский ученый хотел начать с наиболее простых, по его мнению, явлений (с анатомии и физиологии растений и низших животных), чтобы потом перейти к более сложным явлениям жизни. В руках Мальпиги микроскоп стал инструментом, позволяющим изучить мельчайшие структуры растений и животных. Основной работой, излагающей ботанические идеи Мальпиги, является «Анатомия растений» (1675—1679). В соответствии со своим мировоззрением Мальпиги старался рассматривать растения как единое целое. Эта точка зрения заставила его обращать внимание на функции отдельных органов растения. Анатомические описания у Мальпиги неразрывно связаны с попытками определить физиологические процессы. В работах о растениях Мальпиги рассказывает, как питательные вещества доходят до листьев и здесь перерабатываются под влиянием тепла и воздуха и как после этого вполне готовый сок возвращается из листьев и идет по всем клеткам растения, обеспечивая их рост. Таким образом, Мальпиги знал о существовании двух токов в растении: восходящего — от корней к листьям и нисходящего — от листьев к корням.
Мальпиги применил микроскоп и к изучению животных и человека. Его открытия относятся ко всем без исключения областям анатомии и физиологии. Он показал строение легких, строение почек и кожи в организме и открыл основные физиологические процессы, которые в них происходят.
Одной из наиболее крупных заслуг английского естествоиспытателя Р. Гука (1635—1703) является созданная им бессистемная, но охватывающая огромный круг явлений картина мира, открывшегося людям после создания микроскопа. В 1665 г. вышла его книга «Микрография, или физическое описание мельчайших телец при помощи увеличительных стекол». Гук помещал перед объективом микроскопа металлические острия, нити, ткани, песок, кристаллы, плесень, волоски крапивы, ножки паука, хоботок пчелы, части растений. Он весьма подробно и красочно онисывает все эти предметы. Биология была еще далека от систематического применения микроскопа, но именно разнообразие первых микроскопических наблюдений и привело в дальнейшем к важному научному открытию: рассматривая подряд самые разнообразные части растений (стебли репейника, ворсинки папоротника, древесину и т. д.), Гук увидел их клеточное строение.
Крупнейшие открытия, сделанные с помощью микроскопа, принадлежат голландскому биологу А. Левенгуку (1632—1723). Они изложены им в «письмах» (публиковавшихся в журналах), не связанных друг с другом какой-либо определенной логической последовательностью. В одном и том же письме Левенгук описывает состав пыли, говорит о физиологии растений, об осадках в вине, о кровообращении, о жизни насекомых и т. д. От анализа кристаллов Левенгук переходит к описанию наблюдаемых под микроскопом органов насекомых, а затем и к другим самым разнообразным предметам. Особенно много внимания Левенгук уделял описанию строения насекомых. Это отчасти объясняется тем, что микроскопы Левенгука, после того как он их усовершенствовал, давали увеличение в 150 — 300 раз. Наиболее крупным открытием Левенгука была совершенно новая область биологических явлений. В 1675 г. он увидел через стекла своего микроскопа никому до того неведомый мир микроорганизмов, в том числе и бактерий.
Работы Мальпиги и Левенгука опирались не только на изобретение и усовершенствование микроскопа, но и на созданную ими методику микроскопического исследования. Наиболее крупным ее представителем был голландец Я. Сваммердам (1637—1680). Тонкость экспериментальных методов Сваммердама позволила ему увидеть мельчайшие анатомические детали организмов, что привело к значительному расширению биологических сведений. Он изучал новую область биологических явлений, связанных с жизнедеятельностью мелких организмов.
Микроскопические исследования Мальпиги, Гука, Левенгука и Сваммердама уточнили представление о строении организмов и отдельных органов, в особенности органов размножения. Самой главной задачей науки было применение этих анатомических и физиологических данных для упорядочения колоссального эмпирического материала, собранного ботаниками и зоологами. Материал рос с огромной быстротой. Возникал вопрос, что же должно лечь в основу его систематизации? Естественная классификация, т. е. классификация, исходящая из всей совокупности органов, сближающая действительно близкие по всем основным признакам растения я животные, не имела еще достаточной базы. В это время еще признавалась неизменность видов, а формальное, не связанное с реальным родством сближение отдельных видов делалось на основе какого-либо одного признака, выбранного более или менее произвольно.
Наиболее разработанной и практически наиболее пригодной была в этих условиях искусственная классификация, получившая широкое распространение и подведшая итог биологическим знаниям своего времени, — классификация шведского естествоиспытателя Карла Линнея (1707—1778). Линней сводил задачи науки к систематизации фактов. «Предметы различаются и познаются,— пишет он,— при помощи их методического деления и подобающего наименования. А потому деление и наименование составляют основу нашего знания».
В основу предложенной им классификации растений Линней положил число и распределение тычинок в цветке. Его система охватила огромное число растений. В начале 60-х годов XVIII в. Линней насчитывал в своих обзорах почти 9 тыс. описанных им видов.
Классификация животных, предложенная Линнеем, носила менее искусственный характер, чем классификация растений, но вместе с тем она была гораздо более поверхностной, особенно в отношении низших животных, так как Линней почти не пользовался микроскопическими исследованиями.
Первым понятием, по Линнею, является вид. По словам Линнея, вид — это неизменная по своим признакам группа индивидов, которые повторяют первоначальную пару, созданную богом. Отсюда вытекает его формула: «Существует столько видов, сколько первоначально их произвело Бесконечное существо». Виды объединяются в роды. «Каждый род был сотворен таким, каким мы его знаем». В свою очередь роды объединяются в отряды, а последние в классы. Класс есть совокупность отрядов, сходных между собой по устройству органов размножения.
Наряду с этими категорическими положениями о неизменности органических видов у Линнея встречаются и другие замечания, предвосхищающие противоположную точку зрения. В 50-е годы XVIII в. он писал о некоторых сходных видах, что «все они некогда произошли от одного единственного вида». «Каким образом один из этих видов произошел от другого,— добавлял он, — объяснит нам будущее...»
Составив искусственную классификацию растений и животных, Линней отмечал, что это лишь первый шаг к естественной классификации. Однако Линней не располагал достаточными представлениями о строении организмов, чтобы установить их естественную связь и естественные разграничения отдельных видов. «Я не могу дать основания для своих естественных порядков, — писал он, — но те, кто придут после меня, найдут эти основания и убедятся, что я был прав».
Современник Линнея французский ботаник Б. Ж юссье (1699—1777) сделал в 1759 г. первую попытку расположить растения по естественной системе. Позднее, в 1788 г., его племянник А. Л. Жюссье (1748—1836) детально изложил принципы этой системы, использовав вместе с тем соображения Линнея о естественной классификации.
Начало эмбриологии
Идея неподвижности форм жизни, их простого повторения была широко распространена у биологов XVIII в. в представлениях их об онтогенезе (индивидуальном развитии животного или растительного организма от момента его зарождения до конца жизни). Развитие организма они изображали как чисто количественный рост зародыша, который вполне подобен взрослому организму; в зародыше организм, так сказать, уже предсуществует, иначе говоря, он преформирован.
Сторонником преформизма был Лейбниц. В следующем после Лейбница поколении наиболее крупным защитником преформизма был Альбрехт фон Галлер (1708—1777). Он утверждал, будто яйцо содержит в себе невидимые, но вполне сформированные организмы второго поколения, в которых находятся также вполне сформированные зародыши третьего поколения с органами и зачатками следующих поколений и т. д.
Эмбриология по мере накопления своих экспериментальных данных вступила в борьбу с теорией преформизма. Первые крупные успехи па этом пути были сделаны Каспаром Фридрихом Вольфом (1734—1794), сначала работавшим в Германии, а с 1766 г. и до самой смерти — в Петербургской Академии наук. В своих эмбриологических работах Вольф выступил весьма решительно против преформизма.
Он рассматривал эту идею как реакционную силу, мешающую изучению подлинных законов природы, и — что самое главное — он ясно видел связь преформизма с метафизическими представлениями о неизменности природы. «Прежде, — писал Вольф, — это была природа, которая сама себя и созидала и разрушала, вызывая тем самым вечные перемены и проявляясь все в новом и новом свете; а теперь это — безжизненная масса, от которой постепенно одна вслед за другой отпадают ее части, пока весь этот хлам не износится окончательно».
Теории вложенных зародышей Вольф противопоставил свою теорию эпигенезиса, утверждавшую, что органы развиваются из более простых элементов по меро превращения зародыша во взрослый организм. Стремясь опровергнуть идею преформизма, Вольф отвергал самое учение о зародыше, который по своей организации якобы не отличается от взрослых организмов. Отсюда вытекало учение о неорганизованной материи как исходном пункте развития организмов. На практике это воззрение порождало, однако, ряд фантастических картин, рисующих превращение неорганизованной материи в живую ткань.
На мировоззрение широких кругов непосредственное воздействие оказывали не столько скрупулезные исследования типа эмбриологических работ Вольфа, сколько широкие картины эволюции жизни на Земле. Примером создания таких картин служит уже упоминавшаяся «Естественная история» Бюффона.
Одной из отличительных особенностей естествознания в рассматриваемый период, как уже сказано, было господство механистических объяснений природных явлений. В этом отношении показателен ряд попыток глубже изучить физико-механические процессы в живых организмах. Ученик Галилея итальянец Дж. А. Ворелли (1608—1679) в своем труде «О движении животных» сделал попытку систематически исследовать движения живых существ с точки зрения законов механики. Дальнейшим этапом в том же направлении был труд англичанина С. Гэльсэ (1671—1761) «Растительная статика» (1727 г.), в котором исследовались условия движения воды и соков в растениях. Механику движения крови в кровеносных сосудах детально исследовали с точки зрения законов гидродинамики в конце 20-х годов XVIII в. петербургские академики Д. Бернулли и Л. Эйлер, а также несколько позже другой петербургский академик — И. Вейтбрехт, внесший коррективы в первоначальную упрощенно-механическую точку зрения.
* * *
Так шло развитие естествознания в XVII—XVIII вв. В его основе лежало «мировоззрение Ньютона—Линнея», т. е. представление о неподвижной природе. Но уже в XVIII в. некоторые замечательные достижения научной мысли пробивали бреши в этом представлении. В целом естествознание всего рассматриваемого периода, иногда ошибаясь, иногда уходя в сторону от верного пути, временами заключая компромиссы с теологией, двигалось все же к познанию объективной истины и приходило к достоверным представлениям о природе.
