Микроскопия и развитие экспериментальных методов исследования живого

Новая эра в развитии наук о живом связана с появлением микроскопа. Примитивные аппараты были созданы еще в 1590 г. Я.Янсеном и его сыном Захарисом [Мачабели, 1975]. Микроскопы, собиравшиеся после в соответствии со схемой Галилея, позволяли достигать большего увеличения, но невысокое качество шлифовки стекол, сферическая и хроматическая аберрация в многолинзовых системах приводила к нечетким расплывчатым изображениям с цветными ореолами, поэтому подробно рассмотреть объекты размером с клетку не удавалось. Нидерландский натуралист Антонии Ван Левенгук стал основоположником научной микроскопии. Еще в молодости Левенгук увлекался шлифовкой малых стекол и достиг в этом искусстве небывалых высот. После его смерти в рабочем кабинете осталась коллекция, содержавшая 172 линзы и 273 микроскопа с 150-300 кратным увеличением. Микроскоп Левенгука содержал только одну качественно обработанную (с точностью до 2 мкм!) мощную линзу. Единственное неудобство было связано с необходимостью удерживать микроскоп у глаза, подкручивая специальный винт и добиваясь явного изображения объекта, при этом сильно напрягая зрение. Секрет линз Левенгука и в наши дни далек от разгадки. Одна из гипотез состоит в том, что исследователь использовал для линз небольшие капли стекла, стекающие на нижнюю поверхность выдуваемого стеклянного пузыря и застывающие там. Левенгук писал, что он открыл интересный способ создания некруглых линз [Ford, 1985]. Рассматривая в изготовленные им микроскопы капли воды, крови, слюны и других биологических жидкостей, кусочки собственной кожи, пластинки мяса и рыбью чешую, зубной налет Левенгук стал первым человеком на планете, увидевшим эритроциты, сперматозоиды, разнообразные подвижные микроорганизмы. Начиная с 1673 года, он систематически присылал результаты своих наблюдений с подробными зарисовками в Англию, в Лондонское Королевское общество. Его отчеты затем публиковались в Philosophical Transactions. За 50 лет наблюдений он открыл более 200 видов микроорганизмов, которых он называл микроживотными (animalicules). Левенгук впервые описал реснички и жгутики клеток, движение различных микроорганизмов, перемещение эритроцитов в капиллярах (1688), обратив внимание и на их деформируемость, и на разделяющие эритроциты плазменные промежутки. Он испытывал на себе действие лекарств и наблюдал их влияние на упругие свойства эритроцитов. Исследуя свежую и застоявшуюся дождевую воду, он обнаружил, что микроорганизмы появляются в ней только спустя несколько дней и необыкновенно быстро размножаются. Левенгук исследовал выделения организма и пытался понять связь их свойств с качеством съеденной пищи. Он впервые описал клеточное строение различных органов, различия в строении гладких и поперечно-полосатых мышц. В 1680 году исследователь-самоучка был избран действительным членом Лондонского королевского общества, а позже был принят во Французскую академию наук. Город Делфт, где он жил и работал, стал местом паломничества многих людей, желавших воочию убедиться в существовании мира микроскопических живых существ. В 1698 году там побывал и российский император Петр I. Появление микроскопа привело к целому ряду новых наблюдений и открытий, которые способствовали развитию целый направлений биомеханики.
В 1663 году Ян Шваммердам (Jan Swammerdam), занимаясь исследованиями мышечных препаратов лягушки, обнаружил, что при сокращении мышца укорачивается, становясь толще, но при этом сохраняет свой объем. Это наблюдение противоречило гипотезе о поступлении в мышцу жидкости («намокание» по Борелли), что должно было бы сопровождаться увеличением объема мышцы при сокращении и уменьшением – при расслаблении. Датский естествоиспытатель Николаус (Нильс) Стенсен, один из основоположников геотектоники, с помощью микроскопа исследовал строение мышц и обнаружил в них упорядоченные структуры (результаты 1664-1667 г.). Он же открыл проток слюнной железы (1660г.) и сделал сенсационное по тому времени заявление, что сердце является не вместилищем «животного тепла», а всего лишь обычной мышцей. В труде «Elrmentorum Myologiae Spccimm» Стенсен описал мышцы как пучки двигательных волокон, свойства которых отличны в середине и на концах мышцы (в сухожилиях), причем средняя часть играет основополагающую роль в развитии мышечной тяги. Он же впервые описал процесс сокращения мышцы как укорочение отдельных ее волокон, а не как процесс, связанный с притоком в мышцу и из нее дополнительного вещества [Rilton, 1926]. Уже в 1664 году Уильям Крун показал, что сокращение мышцы связано с поступлением сигнала от мозга животного. Интенсивные исследования нервно-мышечных препаратов позволили британскому врачу (одному из основателей London Royal Society) Францу Глиссону (Francis Glisson) создать теорию возбудимости (раздражимости), в соответствии с которой мышцы реагируют сокращением на различные внешние воздействия, сигналы о которых передаются нервной системой.
Шотландский врач Джеймс Кейли (James Keill) подсчитывал число отдельных волокон в мышце и рассчитывал напряжение, развиваемое отдельным волокном при подъеме груза заданного веса. В 1708 г. Он выпустил труд "An account of animal secretion, the quantity of blood in the human body, and muscular motion", где рассмотрел механизмы формирования биологических жидкостей из крови при прохождении последней через различные железы. При этом кровь рассматривалась как жидкость, в которой плавают частицы разной формы и размеров (клетки и агрегаты), наделенные силами притяжения (адгезией). Он исследовал влияние давления воздуха на адгезию клеток крови в дыхательной системе и показал, что способность клеток притягиваться ухудшается вблизи сердца и в крупных сосудах, а улучшается вдали от них. Кейли предположил, что клетки, способные к адгезии в крупных сосудах, обладают большей «притягивающей силой» [Singer, 1959; БМЭ].

Дата добавления: 2015-06-04