В последующих главах мы увидим, как бьются физиологи над некоторыми из проблем, которые имел в виду Питтендрай. Но прежде мы проследим за ходом развития научной мысли от раннего периода — периода простых наблюдений и предположений до современного состояния науки со всей изощренностью ее стратегии и тактики.
3. От Демэрана до Аррениуса
Нам, свидетелям космических полетов, по-видимому, трудно так сузить свое восприятие мира, чтобы посмотреть на окружающее глазами ученых восемнадцатого столетия. Но давайте все-таки попытаемся взглянуть на историю развития проблемы биологических часов ретроспективно.
Представьте себе Париж 1729 года. Приезжий легко мог бы заблудиться в нем — названий улиц практически не было, лишь немногие обозначения выбивались на фасадах угловых зданий. Для натуралистов же надежных путеводных знаков в те времена было еще меньше. Прошло всего несколько десятилетий с тех пор, как Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения, а Пьер Лаплас, которого называли «французским Ньютоном», еще даже не родился. Теория флогистона (утверждавшая, что во всех веществах, способных гореть с выделением пламени или превращаться при обжигании в окалину, имеется некое горючее начало — флогистон) была камнем преткновения на пути развития химии. Минует еще четверть столетия, прежде чем Вениамин Франклин получит разряд статического электричества от бечевы, на которой запущен воздушный змей, показав тем самым, что молния — это всего лишь явление природы, а не устрашающее свидетельство божьего гнева. Лабораторное оборудование было крайне примитивным, в медицине даже стетоскопу предстояло появиться только через столетие. Тем не менее к 1729 году эпоха Просвещения уже расчистила пути, позволившие ученым применять в своих исследованиях экспериментальные методы.
Таково вкратце положение вещей, которое сложилось к моменту спора между французским астрономом Жан-Жаком де Мэраном и его другом Маршаном. А разгорелся этот спор из-за одной научной публикации. Маршан настаивал на том, чтобы де Мэран написал в Парижскую академию о своем открытии: он обнаружил у чувствительного растения движение листьев, которое соответствовало периодам «сна и бодрствования». Однако, погруженный в исследование таких проблем, как природа северного сияния и взаимосвязь цветов радуги, возникающей при разложении призмой солнечного луча, занятый изучением суточного вращения Земли и анализом наблюдений полного затмения солнца 1706 года, ученый не желал тратить драгоценное время на описание того, как спит растение! Но, настроенный решительно, Маршан счел своим прямым долгом сообщить научному миру Франции о наблюдениях де Мэрана. По его мнению, они были первым доказательством того, что растение может определять положение солнца на небосводе даже тогда, когда не подвергается прямому действию его лучей. В Академии — а Маршан был одним из ее членов — было принято сообщать о работах других ученых. Вот вольный перевод его сообщения.
Общеизвестно, что наиболее чувствительные из гелиотропов поворачивают свои листья и стебли в направлении максимальной интенсивности освещения[1]. Это свойство присуще и многим другим растениям, однако гелиотроп обладает особой чувствительностью к солнечному свету (или времени дня): его листья и стебли с заходом солнца опускаются; то же самое происходит с растением, если к нему прикоснуться или встряхнуть.
Однако де Мэран обратил внимание на то, что растение ведет себя подобным образом и в случае, если оно находится не на открытом воздухе, а постоянно содержится в темном помещении. Растение также раскрывается на день и складывается на ночь. Эксперимент проводился в конце лета. Чувствительное растение реагировало на положение солнца, даже будучи совершенно изолированным от него.
Рис. 6. Растение, наблюдавшееся де Мэраном, «просыпалось» с рассветом, даже если содержалось в полной темноте. Крупным планом показано положение листьев «спящего» растения.
В заключение своего письма Маршан призывал ботаников и врачей исследовать это явление, заметив, однако, что «прогресс настоящей естественной философии, которая связана с экспериментальной работой, может быть удручающе медленным». Но ни ботаники, ни врачи не откликнулись на его призыв. И только через тридцать лет во Франции появился человек, который подтвердил открытие де Мэрана и продолжил его исследования.
Этим человеком оказался Генри-Луи Дюамель, который большую часть времени, потраченного на образование, скучал и сокрушался. В первые годы своего пребывания в колледже он менее всего обещал стать тем, кого впоследствии именовали «инспектором Академии наук, членом Лондонского королевского общества, почетным членом академии в Санкт-Петербурге, Стокгольме, Палермо и Падуе, института в Болонье, Королевского общества в Эдинбурге, сельскохозяйственных обществ Парижа и Лейдена и добровольным членом Королевского медицинского общества».
Дюамель родился в Париже в 1700 году. Его предки были родовитыми голландцами, перебравшимися во Францию еще в 1400 году. Хотя Генри-Луи и отличался пытливым складом ума, посещать лекции по естественной истории он начал совершенно случайно и то лишь в конце своего пребывания в колледже. Увлечение естественными науками вспыхнуло в нем совершенно неожиданно. Чтобы отдавать занятиям все свое время, он даже переселился поближе к колледжу.
Но именно тогда, когда юный Дюамель с головой ушел в свое новое увлечение, родители потребовали, чтобы он изучал право. Генри-Луи согласился посещать школу права в Орлеане. На право он потратил ровно столько времени, сколько было необходимо для получения ученой степени, которой он так никогда и не воспользовался. Выполнив свое обязательство перед родителями, Генри-Луи возвращается в Париж, полный планов отдать себя служению науке, сельскому хозяйству и медицине. Он изучает математику, организует химическую лабораторию и планирует многолетние научные исследования в области сельского хозяйства.
Дюамель тщательно исследует заболевания шафрана, повреждения зерновых культур, вызываемые гусеницами пяденицы, и также причины порчи муки во время перевозки и хранения. Чтобы выяснить, можно ли применять истод для лечения плеврита, он выписывает во Францию растения из Виргинии. Ученый активно ратует за сохранение природных богатств; увлекается рыбной ловлей, которую считает занятием «весьма искусным, так как оно основано на хитрости, и самым древним, поскольку оно обеспечивало пропитание».
Вот такой человек заинтересовался вслед за де Мэраном странным поведением гелиотропа. Каким образом осуществляет растение свои ежедневные движения листьев, если оно не может знать времени суток? Не упустил ли де Мэран чего-нибудь в своих наблюдениях? Быть может, его темное помещение было не абсолютно темным? И Дюамель решил повторить эксперимент де Мэрана.
Дюамель отыскал неподалеку старый винный погреб, который не имел даже люка для вентиляции. Попасть в него можно было лишь через другой не менее темный погреб, что обеспечивало надежную защиту от света.
И вот августовским утром 1758 года Дюамель принес колючее растение в столь тщательно выбранное подземелье. Но по дороге он неосторожно тряхнул чувствительное растение, и оно опустило листья, словно его ударили. Досадуя на свою неуклюжесть, Дюамель оставил растение в погребе. На следующее утро, часов около десяти, Дюамель снова был в подвале. При свете свечи он разглядел, что растение проснулось, оно выпрямилось и развернуло листья, и абсолютная темнота подвала не стала тому помехой. Так продолжалось на протяжении многих дней, причем растение просыпалось и засыпало с такой точностью, как будто подвергалось действию лучей восходящего и заходящего солнца.