Происхождение клеток из живого вещества

Сторонники Вирхова полагали, что когда-то, в очень отдалённое от нас время, на заре жизни, каким-то образом возникла первичная клетка. Путём механического разделения она произвела множество клеток.

Из колоний клеток произошли все сложные организмы, их ткани и органы, представляющие собой бесконечные ряды делящихся клеток. Они считали, что в наше время клетки якобы никогда не возникают и не развиваются из органических веществ.

Вирховское лжеучение о неизменности всего живого открывало путь для религиозного одурманивания народа, так как с точки зрения этого лжеучения выходило, что объяснить существующее величайшее разнообразие форм жизни можно только вмешательством сверхъестественных сил.

В противоположность Вирхову русские и некоторые иностранные учёные пытались доказать, что новые клетки в организме появляются путём развития из неклеточного вещества, названного ими «цитобластемой». Эти попытки были высмеяны сторонниками Вирхова, а учение о развитии клеток из неклеточного вещества было вирховцами отвергнуто и предано забвению.

Возникновение клеток Шлейден описывает как процесс образования зернистости в студенистой массе. Вокруг отдельных зёрнышек, возникших в этой массе, скапливаются другие зёрнышки. Постепенно из кучки белковой зернистости, согласно наблюдениям этого учёного, развивается клетка.

Позднее было открыто, что новые клетки могут возникать и другим путём — путём размножения ранее образовавшихся клеток. В дальнейшем под влиянием Вирхова представление об образовании клеток из неклеточного вещества было целиком выброшено из биологии. До недавнего времени в биологии господствовало мнение, что увеличение количества клеток в организме происходит лишь за счёт деления имеющцхся клеток.

Исследования, проведённые нами, позволяют рассматривать процесс деления совершенно не так, как представляют себе это дело последователи Вирхова и генетики-морганисты, по мнению которых клетка при этом будто бы механически делится на две равноценные части. На самом деле при делении происходит зарождение новой клетки в недрах старой материнской клетки.

Жизнь начинается не с клетки, как это представлял себе Вирхов, а с более простых образований — с неклеточного живого вещества. «Наипростейшим типом, наблюдаемым во всей органической природе, — указывает Энгельс, — является клетка, и она, действительно, лежит в основе высших организаций. Но среди низших организмов мы находим множество таких, которые стоят еще значительно ниже клетки, например, протамеба, простой комочек белкового вещества, без всякой диференциации, затем целый ряд других монер[9] и все трубчатые водоросли»[10].

Или дальше: «Самые низшие живые существа, какие мы знаем, представляют собой не более как простые комочки белкового вещества, и они обнаруживают уже все существенные явления жизни»[11].

Из этих слов Ф. Энгельса ясно, что начало жизни он видел не в клетке, а в формах гораздо более простых, в комочке белкового вещества, которое мы называем живым веществом.

Дарвин своим учением нанёс сокрушительный удар по религиозным предрассудкам и мракобесию. Он показал, что всё живое не было создано богом, а произошло путём развития. Но, к сожалению, он совершенно не коснулся вопроса о развитии клетки. В этом отношении в эволюционном учении Дарвина остался большой пробел.

Ослепление теорией Вирхова и раболепство перед ней у некоторых биологов так велики, что они всеми мерами протестуют даже против постановки проблемы о происхождении клеток, отвергая возможность происхождения клеток путём развития живого вещества.

Чтобы опорочить эту новую проблему, последователи Вирхова отождествляют её с ненаучной фантазией Парацельса (XVI век) о возникновении высокоорганизованных существ, таких, как мыши и рыбы, из гнилой воды. Парацельс, как известно, дал рецепт, как приготовить гомункулуса, т. е. маленького человечка. «Возьми известную человеческую жидкость[12] и оставь её гнить сперва в запечатанной тыкве, потом в лошадином желудке сорок дней, пока начнёт жить, двигаться и копошиться, что легко заметить. То, что получилось, еще нисколько не похоже на человека, оно прозрачно и без тела. Но если потом ежедневно втайне, осторожно и с благоразумием питать его человеческой кровью и сохранять в продолжение сорока седьмиц в постоянной и равномерной теплоте лошадиного желудка, то произойдёт настоящий живой ребенок…, но только весьма маленького роста»[13].

Ван-Гельмонт в XVI веке предлагал такого же рода рецепт для приготовления мышей из зёрен, смоченных жидкостью, выжатой из грязной рубахи. Подобные нелепые идеи о самозарождении высокоорганизованных животных из гнилой воды и всякой дряни ничего общего, конечно, не имеют с научной теорией происхождения клеток из живого вещества.

Хорошо известно, что новые прогрессивные идеи, идущие вразрез с устаревшими, всегда встречали и встречают громадное сопротивление со стороны реакционных учёных. Особенно ожесточённое сопротивление передовым идеям оказывает буржуазная наука капиталистических стран, находящаяся под сильным влиянием идеализма и поповщины. Идеализм отрицает диалектическо-материалистическую теорию развития, «…оспаривает возможность познания мира и его закономерностей, не верит в достоверность наших знаний, не признаёт объективной истины, и считает, что мир полон «вещей в себе», которые не могут быть никогда познаны наукой…»[14].

Именно поэтому буржуазная наука до сих пор отказывается от постановки проблемы самозарождения простейших живых существ, от изучения развития клеток.

В противоположность идеализму диалектическо-материалистическая философия считает, что «…нет в мире непознаваемых вещей, а есть только вещи, еще не познанные, которые будут раскрыты и познаны силами науки и практики»[15].

Советские учёные, новаторы, воспитанные в духе диалектического материализма, свободно творят самую передовую в мире науку.

Достижения советской науки очень велики. Так, например, наши биохимики академик Н. Д. Зелинский, Н. И. Гаврилов и другие вплотную подошли к разрешению очень важного вопроса о том, в каком порядке аминокислоты (сложные органические вещества) располагаются в молекуле (частичке) белка, какова структура белковой молекулы. Этот вопрос стоит в прямой связи с другим, еще более важным вопросом, — как построить искусственным образом белок.

Первые удачные опыты получения искусственных белкоподобных веществ были недавно произведены в Ленинграде профессором С. Е. Бреслером.

Задача построения белка имеет большое значение для промышленности (создание искусственного волокна, искусственной шерсти, искусственных пищевых продуктов и т. д.). Этот вопрос имеет громадное значение также и для науки — биологии, медицины и агробиологии, в частности для проблемы живого вещества. Белок входит в состав живого вещества как наиболее важная его составная часть. Однако от простейшего белка до живой клетки еще большая дистанция. Только тогда, когда будет в основном освоена эта дистанция, можно надеяться на возможность использования искусственно полученного белка для создания простейших организмов, клеток и тканей.

«Нельзя двигаться вперёд, — говорит товарищ Сталин, — и двигать вперёд науку без того, чтобы не подвергнуть критическому разбору устаревшие положения и высказывания известных авторитетов»[16].

Выдвигая нашу проблему о происхождении клетки из живого вещества, мы подвергли критике лжеучение Вирхова, чьё догматическое утверждение о невозможности жизни вне клетки сковывало мысль естествоиспытателя.

Ф. Энгельс писал: «Но лишь путём наблюдения можно выяснить, каким образом совершается процесс развития от простого пластического белка к клетке и, следовательно, к организму…»[17].

Наша лаборатория поставила перед собой задачу изучения происхождения клеток из живого пластического белка, живого вещества. (Работа эта О. П. Лепешинской.)

Если имеется сложнее белковое вещество, в котором, кроме белка, есть еще нуклеиновые кислоты (сложные вещества, входящие в состав ядра клетки), а также некоторые другие вещества; если это белковое вещество еще не имеет формы клетки, но уже способно к обмену веществ, то это, несомненно, живое вещество, которое при подходящих условиях не может оставаться без изменений, без развития. Развиваясь, оно должно давать новые, качественно более высокие формы, переходя в предклетки или монеры, а затем и в клетки.

Если же протоплазма или белковое вещество не обладает способностью к обмену веществ или в окружающей среде нет подходящих для этого условий, то оно будет гибнуть и разлагаться на свои простейшие составные части, либо в известных условиях может законсервироваться, затаить свои возможности развития (анабиоз).

Исследуя историю развития клетки, следует предварительно уяснить вопросы филогенеза и онтогенеза клетки.

Обоснование опытов по изучению развития клеток

Филогенез клетки — это не что иное, как история происхождения первоначальной клетки, изучение переходных форм от неоформленных в клетки белковых или протоплазматических масс, т. е. живого вещества, до вполне оформленной клетки и дальнейшее развитие и образование различных видов клеток.

Изучение закономерностей развития клетки, начиная от живого вещества, есть изучение филогенеза клетки.

Каковы же эти закономерности развития первоначальной клетки? Как возникли эти первые организмы?

Учёный материалист Геккель прежде всего протестует против участия в этом деле сверхъестественных сил и говорит: «Допущение сверхъестественного творческого акта толкает нас в область непостижимого»[18].

Но как теперь мы должны представить себе происхождение первых организмов? — задает вопрос Геккель.

Геккель разделяет вопрос о происхождении клеток на два совершенно различных этапа, а именно: происхождение живого вещества из неорганических веществ, т. е. происхождение жизни, и происхождение клеток из уже имеющегося живого вещества, причем происхождение живого вещества всегда предшествует происхождению клеток.

Для гипотезы первичного зарождения жизни в древние времена Геккель придаёт большое значение существованию монер, т. е. самых простейших организмов, как он их называет «организм без органов». Только такие однородные, совершенно еще не диференцированные организмы, своим молекулярным составом приближающиеся к неорганическим кристаллам, могли возникнуть путём первичного зарождения и сделаться прародителями всех прочих организмов. В дальнейшем развитии этих простейших живых существ важнейшим процессом было, прежде всего, образование ядра в бесструктурном белке. В результате этого процесса из монеры, по мнению Геккеля, возникла клетка.

Теперь познакомимся со взглядами Энгельса о филогенетическом развитии клеток.

Ф. Энгельс, как известно, уделял очень большое внимание биологии. Его идеи о неорганической и органической природе и до настоящего времени — основа при решении важнейших биологических вопросов.

Ф. Энгельс писал, что «…довольно часто появляются такие открытия, как открытие клетки, которые заставляют нас подвергнуть полному пересмотру все твёрдо установленные до сих пор в биологии окончательные истины в последней инстанции и целые груды их отбросить раз навсегда»[19].

Как это метко и чётко сказано! Мы следуем совету Энгельса и отбрасываем господствовавшую до сих пор теорию реакционера в науке Вирхова.

Ф. Энгельс не признаёт положений Вирхова и утверждает, что и простейшая протоплазма способна к жизнедеятельности и является низшей формой жизни.

Так, например, он писал: «Наипростейшим типом, наблюдаемым во всей органической природе, является клетка, и она, действительно, лежит в основе высших организаций. Но среди низших организмов мы находим множество таких, которые стоят еще значительно ниже клетки»[20].

Следует отметить, что мысль Геккеля о том, что «не признавать самозарождения жизни, это значит признавать чудо, значит признавать творческое начало», конечно, правильна.

Энгельс по этому поводу пишет:«…жизнь, обмен веществ, происходящий путём питания и выделения, есть самосовершающийся процесс, присущий, прирождённый своему носителю — белку…»[21] (курсив мой — О. Л.)

Нельзя также не согласиться с тем, о чём уже говорилось раньше, что самозарождение клеток должно было пройти две различные стадии развития: во-первых, образование из неорганической материи живого вещества (происхождение жизни), образование живого белка, а затем более сложной протоплазмы, во-вторых, образование клетки из уже образовавшегося живого вещества через переходные стадии развития.

Что касается происхождения живого вещества, т. е. жизни, то приходится исходить из таких соображений, что при происхождении живого вещества, т. е. живого белка, температура должна быть такой, при которой вновь образовавшийся белок мог бы продолжать существование. В этот ранний период в развивающейся природе были металлы, минералы, вода и воздух. Изучая происхождение жизни, мы и должны учитывать те материальные условия и наличие тех веществ, которые были в то время, когда белка еще не существовало в природе.

В этой брошюре на проблеме происхождения жизни мы не останавливаемся, но полученные нами экспериментальные данные уже толкают нас на необходимость перейти и к изучению этой глубочайшей и важнейшей проблемы. И она вошла уже в план наших работ.

Что такое онтогенез организма? Под онтогенезом понимают его развитие. Но какую часть развития организма должен охватывать онтогенез? — этот вопрос остаётся спорным. Одни под онтогенезом понимают только эмбриональное (зародышевое) развитие, другие— зародышевое и послезародышевое, но только до половой зрелости. Более правильным было бы понимать под онтогенезом весь цикл развития индивида от оплодотворённой или начавшей делиться клетки до конечной стадии развития организма, т. е. до естественной смерти.

Что же следует понимать под онтогенезом клетки?

Онтогенез клетки — это все стадии развития её в онтогенезе организма и вне организма. Онтогенез клетки должен включать и эмбриональное состояние клетки, и её период возмужалости, и старости, и наконец, смерть.

Что значит эмбриональное состояние клетки? Это есть период образования клетки из неклеточного живого вещества.

Возникает естественный вопрос: где искать это живое вещество, из которого образуются клетки? Если бы мы могли получить живой белок, искусственно созданный химиками в лаборатории, то, конечно, мы стали бы изучать его и наблюдать, образуются ли из него и как, через какие стадии развития, клетки. Но пока что химики не получили белка, способного к обмену веществ и к развитию, т. е. живого белка. Мы имеем живой белок в каждом организме, в каждой клетке. Мы имеем желток, в котором содержится нуклеиновая кислота, т. е. ядерное вещество. В яйцевых клетках идёт сильное нарастание новых клеток, и вот этот-то желток должен быть наиболее удачным и подходящим объектом для изучения происхождения клеток из живого вещества.

Кроме того, клетки наипростейших организмов, стоящих на низшей ступени филогенетического развития и обладающих громадной регенерационной способностью, т. е. имеющие большую способность восстанавливать утраченные части, могут быть также прекрасным материалом для выделения из них живого вещества и изучения его развития до образования новых клеток.

Таким образом, онтогенез клеток и в особенности их эмбриогенез мы должны изучать в онтогенезе организмов, стоящих, по возможности, на самой низшей ступени своего развития, а кроме того, в развитии живого вещества, выделенного из этих организмов механическим путём.

Последовательная эволюционная точка зрения заставляет думать, что был период развития живого вещества до клетки и при этом клетка образовалась через промежуточные стадии развития, и, конечно, не сразу из мёртвого материала, а из живого вещества, живого белка, обладающего способностью к обмену веществ, к жизнедеятельности. Живая протоплазма имеется не только в клетках, но и в межклеточном веществе. Ряд крупнейших учёных считает межклеточное вещество живым веществом.

Это толкает нас на изучение развития живого вещества не только в организмах, но и вне их.

Остаётся еще совершенно не изученной роль и значение желтка в яйцах птиц и рыб. Одни думают, что это исключительно питательное вещество, которое идёт на питание клеток зародыша, а другие без всяких экспериментальных доказательств считают желток за образовательное вещество, идущее на построение эмбриона (зародыша).

Не изучена и роль белка в яйце, и в образовании клеток в развивающемся яйце.

Клетка имеет свою историю развития — это вне всякого сомнения. Несомненно, у неё должно быть предклеточное состояние, которое до сих пор не изучалось, и существуют только одни предположения, что при возникновении жизни, как указывает Ф. Энгельс, бесструктурный белок обнаруживает все существенные функции жизни и что на первых этапах эволюции в природе мы еще не имели клеточных структур.

Если имеется живая протоплазма или даже белок, не представляющие собою клетку, но обладающие способностью к обмену веществ, а обмен веществ в белке есть признак жизни, то это живой белок, а следовательно, он должен развиваться и давать новые, более высокого порядка формы — клетки.

Если же белок не обладает способностью к обмену веществ или в окружающей его среде нет подходящих условий для развития, то такой белок должен итти по пути разрушения.

Вот эти-то процессы жизни и смерти, развития и дегенерации живого вещества и необходимо изучать. Также необходимо изучать всю историю развития клеток и их индивидуальное развитие, т. е. фило- и онтогенез клетки.

Цитологическая лаборатория Академии медицинских наук СССР и взяла на себя еще в 1933 году задачу экспериментального изучения, как основной проблемы лаборатории, «Развитие жизненных процессов в доклеточном периоде» и, в частности, «Происхождение клеток из живого вещества и роль живого вещества в организме».

Перед нами встали громадные задачи и такая масса вопросов и отдельных тем, которые, конечно, все не могут быть разрешены только нами, даже на протяжении нескольких десятков лет.

Необходимо было прежде всего установить, что мы понимаем под живым веществом, а затем изучить все вопросы, связанные с жизнедеятельностью живого вещества в различных организмах, клетках и при различных физиологических и патологических состояниях животного или клеток. Необходимо изучить изменчивость живого вещества под влиянием всевозможных физико-химических внешних и внутренних факторов воздействия, изучить развитие живого вещества и его формообразовательные процессы, изучить все те формы клеток, которые не поддаются объяснению с точки зрения клеточной теории Вирхова, выяснить их происхождение, их историю развития. Мы должны изучить не только, как живёт живое вещество, но как оно и при каких условиях умирает. Мы должны изучить все переходные стадии развития клетки из живого вещества, морфологические и физиологические особенности различных форм развития живого вещества, найти сходство и различие между ними и нормальными клетками; изучить дальнейшую судьбу вновь образовавшихся из живого вещества клеток, куда они идут, участвуют ли в построении эмбриона или, не достигнув своего полного развития, погибают.

Все стоящие перед нами вопросы, конечно, сразу охватить нельзя, и мы должны, как советовал В. И. Ленин, изучать эту крупнейшую и сложнейшую проблему отдельными этапами, отдельными звеньями, последовательно связываясь с биохимиками и с физиологами.

Изучение этой проблемы и полученные уже теперь нами результаты толкают нас на изучение живого вещества в ряде вопросов чисто практического медицинского значения, о чём будет сказано ниже, а также на пересмотр ряда теоретических вопросов биологии.

Возникает естественный вопрос: какова же должна быть та протоплазма, из которой может и даже должна обязательно развиваться новая клетка?

Для этого мы прежде всего должны выяснить, что же такое живое вещество, как его понимали до сих пор и как должны мы его представлять себе; каковы его качества и где оно находится, где мы должны его искать и над каким живым веществом мы должны экспериментировать.

Что такое живое вещество

Чтобы изучить историю развития клетки, её историческое и индивидуальное развитие, необходимо прежде всего изучить само живое вещество, из которого клетка происходит. Необходимо ясно представить себе, что мы понимаем под живым веществом, каковы, по нашему мнению, его характерные физико-химические и биологические свойства.

Задача эта очень нелёгкая! Физико-химические свойства живого вещества должны всесторонне изучаться специалистами. Советские ученые имеют уже в этой области немало достижений. Мы на этой стороне вопроса — о живом веществе — не будем подробно останавливаться, а попытаемся дать читателю представление о том, что мы понимаем под термином «живое вещество» с биологической точки зрения.

Для того, чтобы клетка могла образоваться из живого вещества, в этом последнем должно быть всё необходимое для её образования, хотя бы и в более простой форме. В нём должен быть, таким образом, не только белок, но и простейшее ядерное вещество.

Наши опыты показали, что на различных стадиях развития шарика из живого вещества ядерное вещество[22] в нём находится в растворённом состоянии, в форме свободной дрожжевой кислоты, затем переходит в распыленное состояние мельчайших зёрнышек, и, наконец, оно концентрируется в центре шарика и даёт сперва зернистое ядро, а затем уже нормальное.

Живое вещество не есть только голая протоплазма, но это протоплазма, в которой имеется в той или иной форме и ядерное вещество. Оно может быть в протоплазме в виде дрожжевой или тимонуклеиновой кислоты, пропитывающей протоплазму, или в виде нуклеопротеидов[23] находящихся в рассеянном состоянии.

Таким образом, на основании наблюдений можно сказать, что только те шарики из живого вещества, в которых имеется ядерное вещество, способны стать стойкими и дать развитие в сторону образования клетки.

Что значит живое вещество?

Ф. Энгельс указывает, что жизнь есть «…способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка»[24].

Из этих слов Энгельса можно заключить, что обмен веществ является характерным свойством живого вещества и притом не такой обмен веществ, который встречается и в неорганическом мире и который приводит неживую материю к разрушению, а такой обмен веществ, который делает живое вещество стойким, способным развиваться, реагировать на раздражения, дышать, питаться, двигаться, расти и размножаться.

Итак, живое вещество — это белковая масса, не имеющая формы клетки, содержащая в себе в той или иной форме ядерное вещество, но не имеющее формы ядра, а находящееся в протоплазме в распылённом состоянии. Живое вещество обязательнодолжно обладать способностью к такому обмену веществ, который является необходимым условием их существования.

Это живое вещество, как было уже указано выше и другими авторами и как это вытекает из наших экспериментальных наблюдений, находясь в свободном состоянии и смешанное с водой или растворами солей, принимает шарообразную форму.

Где же такое живое вещество находится, где его можно найти, как его получить и как изучить?

Наша наука еще не дошла до такой степени своего развития, чтобы учёные могли искусственным путём создать из неорганической материи живое вещество, но это ничуть не говорит о том, что мы не можем получить такое живое вещество из сложных организмов или просто из живых клеток.

Мы можем изучать живое вещество и в организме и в клетках.

Кроме того, ряд учёных заявляет, что каждая мельчайшая частица протоплазмы, выделенная из клеток, продолжает жить и развиваться.

Протоплазматические шарики есть не что иное, как первая стадия развития живого вещества. Но всё это требует экспериментального доказательства, и все наши работы ведутся именно над изучением развития живого вещества и всех стадий этого развития.

Если ряд учёных утверждает, что не клетка есть последний морфологический элемент, способный к жизнедеятельности, а самая мельчайшая частица живой массы является живой, то где тот предел, когда можно сказать, что вот эта мельчайшая частица такова, что уже не способна к проявлению жизненных свойств?

Этого сказать нельзя, а потому, идя логическим путём, мы должны притти к признанию существования живых молекул[25].

Что же это за живые молекулы? Какие молекулы мы можем назвать живыми? Чем они отличаются от неживых?

Несомненно, те молекулы белка можно считать живыми, которые обладают способностью к обмену веществ, приводящему их не только к сохранению, но и к размножению через переходные состояния роста.

Каково же может быть их происхождение?

Несомненно, они являются наипростейшей формой, способной к обмену веществ, к жизнедеятельности и стоящей на грани между живым и мёртвым. Это — химическая молекула белка с новыми качествами биологического характера, она способна к ассимиляции, без которой нет жизни, нет её продолжения.

Вирусы, несомненно, биомолекулы, стоящие на грани между живым и мёртвым. Это есть «живое существо» и «неживое вещество», которое только при определённых внешних условиях становится живым, способным к жизнедеятельности; при неблагоприятных условиях оно как химическое вещество разлагается, изменяется и не приобретает свойств живого вещества.

Изучая живое вещество, его развитие, его формообразовательные процессы, мы наблюдаем, как из него образуются если не вполне оформленные клетки, то предклеточные состояния, которые стоят уже на сравнительно высокой ступени своего развития. Из этого вытекает естественный вывод, что бактерии, как более простые образования, тем более могут иметь своё начальное происхождение из живого вещества.

Что касается вирусов, которые являются ещё более простыми образованиями, стоящими, несомненно, на самой границе живого и неживого вещества, то, изучая живое вещество, мы можем понять происхождение вирусов и их природу, и, с другой стороны, изучая вирусы, мы сможем лучше изучить и живое вещество, и его природу, и его происхождение.

Возможно ли самозарождение живого вещества в настоящее время

В конце XVII века первый «охотник за микробами» Антон Левенгук при помощи изготовленного им же самим микроскопа в виде пластинки, в которую он вставлял своей же работы линзу, открыл в капле воды целый мир микроскопических животных и растений. Вслед за тем он же нашёл, что мириады этих простейших организмов, незаметных для невооружённого глаза, развиваются с поразительной быстротой в каком-нибудь растительном настое, например сена.

Возник вопрос: откуда берутся эти микроорганизмы? Одни учёные думали, что они зарождаются в самом настое из частичек той материи, которая плавает в настое. Другие предполагали, что в воздухе носится масса яичек и семян, которые, попадая из воздуха в настой, там развиваются.

Первое учение было названо теорией самозарождения, (второе — теорией повсеместного присутствия зародышей.

Идея о самозарождении самых простейших организмов из органических веществ так противоречила идее о создании мира богом и о существовании всё одухотворяющей «жизненной силы», что вокруг этой теории самозарождения простейших разгорелся жестокий спор.