Биологические науки в XX веке

Продажа домкрата гидравлического в Москве. .

Дать соответствующий действительности, но краткий обзор влияния биологических наук на общество в XX веке—задача значительно более трудная, чем та, с которой мы встретились при рассмотрении физических наук. И тем не менее рассмотреть эти науки—существенно важно, ибо именно в XX веке биология впервые начинает занимать подобающее ей место как действующая и практически пригодная наука; и из того, что сделано в этом направлении, ясно, что уже недалеки и значительно более серьезные достижения, как абсолютные, так и по отношению к остальным наукам. Опустить биологию—значило бы дать однобокое представление о науке. Однако для того, чтобы отдать ей должное, необходим человек, подготовленный и имеющий опыт работы во многих областях биологии, на что я не претендую. Хотя ничто не может заменить непосредственного контакта с темой, имеется, однако, достаточно основных направлений в биологии, известных не только специалистам, чтобы не специалист мог, хотя бы в общих чертах, нарисовать картину состояния биологических наук. Биология имеет в настоящее время такое множество точек соприкосновения с физическими науками, что любой физик вряд ли мог обойтись без того или иного практического контакта с биологическими дисциплинами.

Я больше других физиков имел дело с биологией, так как при работе над анализом структуры кристаллов мне приходилось практически соприкасаться с биологическими проблемами, а по таким вопросам, как (среди прочих) о витаминах и гормонах, белках и вирусах, мне удалось внести некоторые дополнения в биологические знания. Кроме того, с тех пор как я познакомился с блестящей группой биохимиков, объединившихся в Кембридже более двадцати лет тому назад вокруг Гоулэнда Гопкинса, я с удовольствием находился в обществе биологов, присутствовал на их диспутах и время от времени вносил свои вклад в общую путаницу мнений. Поэтому этот раздел книги может рассматриваться как рассказ о том, как биология, с ее общественными и экономическими влияниями, представляется ныне ученому, работающему вне сферы ее деятельности, но тесно соприкасающемуся со многими из ее дисциплин.

Рост биологии в XX веке был, по меньшей мере, столь же значительным, как и рост физики, несмотря даже на то, что в ее истории не было таких драматических перемен. Успехи биологии не были столь концентрированными, однако они имели место на более широком фронте, в то время как преобразования в биологических идеях были почти столь же кардинальными, как и в физике, а изменение в практике—даже еще большим. Конечно, биология занимает значительно более важное место в нашей жизни и мышлении вообще, чем это имело место в начале нашего века.

В то время казалось, что чрезвычайно сложный и изменчивый характер живых организмов не допускает их изучения теми же методами, какие имели такой успех в физических науках. Характер биологического познания казался более примитивным и качественным, как будто похожим на то, чем была химия 200 лет назад. Однако за прошедший период времени это кажущееся отставание значительно сократилось. Сейчас явления жизни все больше начинают считаться проблемами, к которым возможен такой же научный подход, как и к проблемам физики и химии.

К тому же становится очевидным, что степень сложности даже простейших форм жизни представляет собой нечто совершенно отличное от того, с чем мы имели дело в физике или химии. То, чем мы до сих пор восхищались во внешних аспектах жизни, в форме и движении высших организмов или в симметрии и красоте растений и цветов, сейчас, в свете расширившегося нашего познания, кажется нам относительно поверхностным выражением значительно больше!”; внутренней сложности. Эта внутренняя сложность сама по себе представляет собой следствие длительного эволюционного развития, которое прошли живущие ныне организмы, прежде чем они достигли современного состояния.

Проблемы биологии—это не просто проблемы химии и физики сложных систем; это даже не проблемы химии и физики с добавлением чего-то отличного от них. Биологические проблемы продолжают сохранять свой собственный характер и должны разрешаться экспериментальной и наблюдательной наукой, учитывающей как качественный, так и количественный ее аспекты. Самые успехи физики и химии обусловили то обстоятельство, что в биологии сейчас сосредоточены узловые проблемы всего естествознания, открыто претендующего на познание окружающего мира, что потребует значительно более широких и в то же время лучше координированных усилий, чем те, с какими наука имела дело в прошлом.

Биология как сознательное управление окружающей нас живой средой

Положение биологии в XX веке в известной степени аналогично положению химии в XIX веке. Там, как мы видели, химия под влиянием растущих требований со стороны промышленности, в частности текстильной промышленности, из сборника традиционных рецептов, скорее приукрашенных, чем обоснованных чрезвычайно мистической теорией флогистона, превратилась в практическую количественную дисциплину, опирающуюся на связную математическую атомистическую теорию. Использование окружающей нас живой среды и управление ею, всегда являвшиеся существенном задачей человека, были в прежние времена делом сложившихся по традиции практических приемов, каждый из которых имел свою собственную терминологию и правила, являвшиеся по самой сути своей качественными или просто основанными на опыте. И только теперь биология начинает становиться научной и количественной как в теории, так и на практике.

Биология была вынуждена стать такой, поскольку в XX веке, главным образом в результате распространения империализма, выросли новые отрасли промышленности, связанные с сельским хозяйством и с производством продовольствия и лекарств и потребовавшие для своей плодотворной работы управления воспроизводимыми биологическими процессами и продуктами. В то же время и старые, традиционные отрасли промышленности, такие, как пивоварение и хлебопечение, все больше приобретают научное биологическое обоснование. Наконец, возросшая забота, обусловленная причинами экономического и военного порядка—о здоровье и трудоспособности рабочих, крестьян и солдат,—дала мощный толчок к изучению медицины. В результате всего этого биология начинает приобретать прочную экономическую основу. В нее вкладывается больше денег, и большее число людей может позволить себе работать над ее проблематикой. И эти же мотивы несут с собой требование более высокого уровня работы. Строгое управление, обусловленное требованием, чтобы наука была действенной и окупала себя, управление, сделавшее физику и химию тем, чем они являются сегодня,—все в большей степени применяется сейчас и в биологии. Каждое достижение закрепляется и утверждается внедрением его it практику—в устройстве какого-нибудь нового сельскохозяйственного орудия или получении нового лекарства—и может затем явиться основой дальнейших успехов.

Действительно, эти новые успехи биологии пришли весьма кстати, ибо если человек не сумел бы добиться более совершенного биологического управления окружающей его средой, то опасности, порождаемые прогрессирующим истощением почвы, в сочетании с ростом населения так же наверняка вернут старый призрак голода, как пренебрежение элементарной биологией в XIX веке привело бы к возврату призрака чумы. Сельское хозяйство, представляющее собой основное традиционное занятие людей, быстро превращается, вначале в более богатых странах Европы и Америки, в промышленность, приобретающую все более научный характер; в то же время медицина, некогда находившаяся исключительно в руках врачей, переходит к попыткам установления научного управления условиями жизни человека, так что в будущем она будет заниматься не болезнями, а здоровьем человека.

Связи биологии с экономическим развитием

Человеческие потребности, обусловившие прогресс биологии и влияние этого прогресса на здоровье человека, на снабжение его продовольствием и на численность населения, охватывают во взаимодействии наиболее важные экономические, социальные и политические факторы. Мы теперь знаем достаточно для того, чтобы понимать, насколько мир нуждается в организации, способной обеспечить непрерывное улучшение биологической среды для всех живущих в нем людей. Тем не менее пока в этом направлении идет только треть мира—социалистические страны. Другие две трети все еще живут под властью закона получения прибылей. Правда, следствием этого положения является относительно высокий уровень жизни для наиболее привилегированных профессий промышленных рабочих и роскошь, о которой другие и мечтать не смеют, для небольшой кучки правителей н их присных. Однако для всех остальных людей, особенно для миллиарда человек, живущих в колониальных и «свободных» странах тропиков, следствием действия закона получения прибылей является усиливающаяся деградация. Земли забрасываются, люди чуть ли не умирают с голода и страдают от болезней, потому что улучшение условий их жизни не окупило бы себя. В самом деле, именно благодаря их нищете может так дешево добываться сырье, служащее источником богатства привилегированных индустриальных держав.

Биологическая наука призывалась на помощь только тогда, когда эти условия настолько ухудшались, что ставили под угрозу самые прибыли, как это было с силикозом в шахтах Ранда или с малярией на каучуковых плантациях в Малайе. В большинстве случаев эксплуататорская система земельной аренды и налогообложения, уже не облегчаемая периодически происходившими прежде восстаниями, недостаток капиталов и прямое ограбление лучших земель европейскими плантаторами поддерживали лишь крайне низкий уровень жизни туземного населения в большей части тропических и субтропических районов.

Результатом самого минимального применения научного знания для борьбы с болезнями в таких странах, без изменения системы эксплуатации, явилось то, что допущение роста населения еще больше снизило уровень жизни и вызвало истощение естественных ресурсов. Столь же насущно необходимое применение науки для улучшения производства продовольствия и сохранения почвы было до смешного малым по отношению к подлинным потребностям людей. Спрос на биологическую науку был поэтому значительно меньшим, чем мог быть, а то, что ей удавалось открыть, применялось только весьма ограниченно. Тем не менее эти требования вызвали к жизни быстро растущую сумму знаний и преобразовали потенциальную способность человека управлять своей биологической средой.

Именно эта вновь появившаяся заинтересованность в увеличении производства продовольствия и добычи сырья для обеспечения более высокой продуктивности промышленности и улучшения здоровья рабочей силы, от которой зависит успех дела, определяет новый характер биологии XX века. Такая тенденция в основном возникла еще до начала этого столетия, вместе с первоначальным расцветом империализма в восьмидесятых годах прошлого века. Не случайно Мансон (1844—1922), отец тропической медицины, пользовался покровительством Джозефа Чемберлена; не случайно первые широкие мероприятия по борьбе с желтой лихорадкой были проведены во время испано-американской войны 1897 года, а их успех сделал возможным строительство Панамского канала.

Правда, в ходе развития биологии в начале века не наблюдалось такого качественного скачка, какой ознаменовал возникновение новой физики. Тем не менее имеет смысл говорить о биологии XX века, ибо только в начале его новая биология одержала свои первые крупные победы—были достигнуты определенные успехи в области медицины, впервые сделавшие тропики относительно безопасными для человека, и проведены эксперименты по выращиванию растений, приведшие к внедрению таких сортов, как пшеница «Маркиз», позволившая значительно расширить посевные площади Канады.

Вклад в биологию со стороны физических наук

Действие этих экономических факторов, усиливших повсеместную потребность в биологии, обусловило возможность дальнейших ее успехов, и примерно к этому же времени относится новый вклад в развитие этой науки, сделанный сначала со стороны химии, а затем и физики. Новое понимание поведения мельчайших частиц материи—атомов и молекул—и новые методы их изучения должны были оказать неоценимую услугу развитию биологии в XX веке. Это не означает, как склонны думать некоторые, что биология становится отраслью физики и химии.

Наоборот, использование данных физики или химии для объяснения механических, электрических или химических свойств живых организмов лишний раз подчеркнуло их биологические свойства. Эти явления, как бы хорошо они ни описывались физически, происходят не в механизмах, созданных каким-то божественным мастером по раз и навсегда установленным идеальным образцам, а в саморегулирующихся и в самовоспитывающихся сущностях, данная форма которых является результатом эволюции, происходившей в течение многих миллионов лет.

Экспериментальная биология

Проникновение в биологию химии и физики не ограничивалось созданием двух новых наук—биохимии и биофизики. Оно оказало глубокое влияние и на все другие аспекты биологии, что, в частности, выразилось в придании эксперименту нового характера и значения. Экспериментальный метод не есть что-то новое в биологии. Как мы уже видели, он сопровождал биологию, особенно физиологию, со времен Галена, если не раньше. Даже количественный эксперимент, как показали Борелли и Санторио, издавна применяли в биологии.

И тем не менее можно с известным основанием утверждать, что начиная с последних десятилетий XIX века экспериментальный метод, который вначале применялся только от случая к случаю и ограничивался небольшим числом дисциплин, начал превращаться в нечто новое—он приобретал систематический и решающий характер.

Это было тем более очевидно, что под влиянием дарвинизма главной целью биологов стало установление эволюционного происхождения каждой части каждого организма скорее с помощью сличения результатов многочисленных кропотливых наблюдений и анатомирования, чем экспериментального определения того, как они живут, и, в частности, каким образом они приобрели свой настоящий вид. Многие биологи утверждали, что органическая природа была слишком случайной и ненадежной для того, чтобы ее можно было подвергнуть сознательным количественным изменениям в управляемых экспериментах. И тем не менее в XX веке была сделана попытка проведения именно таких экспериментов, и они начали давать свои результаты.

Создание целиком экспериментальной биологии было бы невозможным, уж бы не три важных фактора, которые могли сказаться только в XX веке. io-первых, невозможно было бы проводить какие-либо биологические эксперименты независимо от степени их сложности или ожидать от них каких-нибудь серьезных результатов, не будь они основаны на данных огромного количества накопленных наблюдений и работы систематиков в области зоологии и ботаники, проведенной в основном в XIX веке. Было существенно важно, чтобы многочисленные биологи-экспериментаторы могли точно и недвусмысленно определять различные виды, иметь твердую уверенность в том, что изучают один и тот же вид животного или растения. В равной степени важным было и то, чтобы анатомия или морфология отдельных органов животных, которые предстояло изучить, были описаны достаточно правильно и надежно, чтобы исключить возможность обследования каких-нибудь ненормальностей.

Вторым фактором явилось развитие техники химических и физических экспериментов, без чего не было бы пи инструментов, пи реагентов для продления биологических опытов. Успехи биохимии в XX веке в значительной мере зависели от прогресса практики п теории органической химии в XIX веке.

Третьим фактором было наличие, впервые в истории, достаточно развитых медицины, сельского хозяйства и биологической промышленности, чтобы вызвать потребность экспериментирования в области биологии и иметь возможность использовать его результаты. Эти коренные факторы обусловили все многообразие биологических экспериментов, начиная со статистического контроля за урожайностью и кончая видоизменением поведения паразитов бактерий. Во всем этом мы начинаем видеть возможность установления господства над живой природой, столь же позитивного и количественного, какой был уже установлен в области неживой материи.

Новые приборы в биологии

Прогресс биологии всегда, а сейчас еще больше прежнего, зависит от совершенства приборов для наблюдения и управления. До самого последнего времени такие приборы разрабатывались не специально для биологии, а представляли собой, так сказать, дары извне, как это было с микроскопом в XVII веке. Самая недавняя и наиболее действенная помощь биологическим исследованиям пришла также из области физики. Это—электронный усилитель для измерения ничтожных напряжений и потенциалов в живых организмах; электронный микроскоп, перекинувший мост через пропасть между световым микроскопом и измерителями межатомных промежутков с помощью рентгеновских лучей, а также использование изотопов и меченых атомов, обещающее новую интерпретацию действительного процесса превращения химических веществ в живых организмах. Наконец, чисто математические методы, особенно методы статистики, оказались неоценимыми для получения достоверных выводов из характерных для биологии изменчивых результатов.

Сейчас, однако, благодаря успехам самой биологии и более ясному пониманию взаимоотношений между науками биология начинает вносить и свой вклад в обеспечение инструментами других паук. Это объясняется отчасти потребностью в создании для своих нужд таких инструментов и методов, которые могли бы быть созданы—хотя этого и не случилось—непосредственно для физики или химии. Одним из наиболее интересных методов явилась хроматография па бумаге—чрезвычайно простой прием, едва ли нуждающийся в более сложной аппаратуре, чем некоторое количество промокательной бумаги и кое-какие растворы, прием, впервые применяемый для разделения сложных частиц, полученных от расщепления протеинов и считающийся сейчас самым дешевым и одновременно одним из самых эффективных общих методов химического анализа. Этот метод, за который Р. Л. М. Сингх и А. Дж. Мартин получили в 1952 году Нобелевскую премию, сам по себе был видоизменением метода абсорбционной колонковой хроматографии, впервые разработанного в 1906 году Цветом для отделения окрашенных частиц минеральных масел, откуда и его название. Синдж и Мартин были вынуждены применить и коренным образом видоизменить его при попытке разделить сложные продукты обработки шерсти. Это хорошо иллюстрирует постоянное взаимодействие между промышленностью, химией и биологией.

Другие методы имеют чисто биологический характер, как, например, количественный анализ химических реагентов или физических стимуляторов по их воздействию на организмы или физиологические препараты. Это наиболее чувствительный метод. И действительно, во времена Гальвани, как мы видели, сокращение лапок лягушки было вначале единственным способом обнаружения электрического тока. К настоящему моменту биологические науки настолько продвинулись вперед в методологии наблюдений и экспериментов, что сами могут взять на себя инициативу в создании собственных методов и инструментов.

Заказать авиабилеты Челябинск Москва на tutu.ru .