Беркинблит, Глаголева - Электричество в живых организмах (Квант) - 1988 (947484), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Есть ли в неразрезанном арбузе семечки? Одним из самых весомых аргументов в научных спорах является эксперимент, однако бывает и так, что одна группа ученых придумывает красивый опыт, вполне уоедительно его истолковывает, и все считают, что она победила, но потом выясняется, что опь»т может иметь и совсем другое истолкование. Спор двух гипотез о возникновении электричества в >киных тнанях в этом отношении очень интересен: если подумать, можно прийти к заключению, что разрешение этого спора прямым экспериментом невозможно.

Ведь какой бы опыт для измерения разности потенциалов между наружной и внутренней частями мышцы нн поставить, неминуемо придется проникать в зту внутреннюю область, а тогда сторонники гипотезы альтерации скажут, что напесено повреждение.

По той л~е причине сторонники гипотезы альтерации не могут доказать, что в нетронутой мышце не существует разности потенциалов между ее внутренними и наружными частями. Однако это соображение, по-видимому, не пришло в голову участникам дискуссии, и для подтверждения той или иной гипотеаы ставились многочисленные новые опыты, которые хотя н не могли переубедить противников, но существенно способствовали развитию электрофизиологии. Например, Герман поставил такой опыт. Он очень быстро разрезал мышцу и показал, что потенциал регистрируется не сразу после разреза, а спустя примерно 0,02 с.

Это обстоятельство он объяснил тем, что требуется время для развития необходимых химических реакций. Но даже если бы опыт был верен, он не опроверг бы гипотезу предсуществования: Дюбуа-Реймон считал, что при возбуждении молекулярные батарейки выключаются и потом через некоторое время снова включаются; то же самое может происходить и при повреждении. Однако в 1904 г. Бернштейн, который к этому времени стал научным противнином Германа, и его сотрудник Чермак, повторив опыт Германа, показали, что уже через 0,3 мс после раареза можно зарегистрировать разность потенциалов.

Но это не возымело никаких последствий. Герман просто решил, что реакции в результате повреждения развиваются быстрее, чем он первоначально думал. 'Гак можно ли вообще решить, кто прав в этом споре? Конечно, мол>но. Ведь уверен, например, каждый из нас, что семечки внутри арбуза существуют там до того, как мы его разрезали, а не появляются в момент разрезания и в реаультате разрезания.

А, собственно, почему Почему мы так уверены в существовании семечек внутри арбуза, хотя никак не можем это проверить, не разрезая его Такую уверенность нам дает понимание того, как воаникают эти семечки, Точно так же н в случае с биопотенциаламн: для того чтобы ре- шить спор Дюбуа-Рейзгона и Германа, надо было объяснить механизм возникновения этого потенциала или до повреждения, или в результате повреждения.

При этом следовало строить это объяснение так, чтобы оно не противоречило другим научным данным и вписывалось в общую картину. То есть основное содержание спора было не в том, когда возникает потенциал, а как он возникает. Творцом теории биопотенциалов стал ученик ДюбуаРеймона Юлиус Бернштейн. А различные идеи, факты и открытия, на которых эта теория основывается, накапливались в науке очень долго. Отступление о детективах.

Научное исследование часто похон*е па детектив. Вернее,непа литературный детектив, а на реальное настоящее следствие. Чтобы выяснить истину: как все произошло (а иногда — и чтб именно произошло) и кто виновник, а главное— собрать доказательства, приходится проделывать огромную работу. Здесь все важно: и сбор свидетельских показаний, и уточнение отдельных фактов вплоть до мельчайших деталей. Ири этом подавллгощее большинство данных оказываются не имеющими отношения к делу, а тем не менее их нужно собирать — ведь заранее это не известно. И самое трудное, вероятно, выделить в этом наборе сведений ту систему, которая приведет к истине в позволит потом выстроить стролную цепочку доказательств. А вот когда следствие описывается в книге, то автору уже известна разгадка.

Он тогда знает, какие детали существенны, а какие иет; но разные авторы используют эти детали по-разному. Одни авторы включают в ткань повествования все данные,необходимые для полученил разгадки. Но читатель, как правило, их не замечает или не придает им значения. И только потом, когда Шерлок Холмс рассказывает доктору Ватсону, как он нашел разгадку, читатель понимает, почему было важно, что на ужин был чесночный соус, а собака не лаяла. Читателю иногда даже становится досадно, что он сам не догадалси обо всем.

Очень' редко детектив начинается с рассказа о разгадке. Историю же научных открытий, как правило, пишут именно так, сразу сообщал ответ. Мы же старались включить в свое наложение по крайней мере те факты и идеи, которые были важны для научного следствия, пе имел возможности (прежде всего из-за недостатка места) рассмотреть многочисленные ложные версии, возникавшие по ходу дела. Сейчас наступило время выстроить из, казалось бы, иногда совсем не относлщнхся к делу сведений ту цепочку, которая покажет, кто виновник «преступления», т. е. зживотного электричества», и каким оружием апреступникэ польаовался.

От осмоса к электричеству В самом начале нашего рассказа мы обмолвились вскользь, что аббат Нолле знаменит открытием осмоса. В то время никому и в голову не могли прийти, что именно исследование этого явления будет первым ша- гом к разгадкетайны «животного электричества». Это случилось так. В 1826 г. парижский врач и физиолог А. Дютроше заинтересовался таким замечательным свойством растения, как корневое давление, которое гонит сок из срезанного ствола. Если заключить ствол растения в трубку, то сок поднимается по ней на заметную высоту, И сейчас нам кажется удивительным, как это шампиньон своей мягкой шляпкой пробивает асфальт, а набухший в трюме горох может разорвать пароход.

А тогда это казалось чудом: откуда у Г слабых корней растений такая сила, что они ломают камни? Недаром А. Н. Толстой в своем фантастическом романе «Аэлита» придумал, что атланты, пере- сР селившиеся на Марс, использовали для двигателей своих космических кораблей «растительную силу семян». А Дютроше подумал: а нельзя ли все эти чудеса обьяснить осмосом — явлением, открытым еще в 1748 г.

аббатом Нолле (кстати, он же открыл и диффузию жидкостей)? Напомним, что осмос — это явление самопроизвольного перехода растворителя в раствор, отделенный от него перепонкой, через которую проходит растворитель (например, вода), но не проходит растворенное вещество (например, молекулы сахара). Такие пленки называют полупроницаемыми. Нолунроницаемостью обладают разные пленки биологического происхождения: кожа лягушки, стенка мочевого пузыря (Ноэле использовал свиной пузырь) и т. д. Если взять стеклянную трубку и затянуть один ее конец полупроницаемым материалом, затем налить в трубку раствор сахара и опустить ее затянутым концом в воду (рис. 10), то вода будет проникать из наружного сосуда в трубку и уровень раствора в трубке поднимется выше, чем в наружном сосуде, создав так называемое осмотическое давление.

Дютроше предположил, что это-то давление и является причиной замечательных свойств растений. Однако знаменательно, что само явление осмоса Дютроше считал проявлением «жизненной силы». Он попробовал заменить бычий пузырь нли другие ткани биологического происхождения сосудом из пористой глины, полагая, что такой опыт безнадежен, ведь «жизненной силы» в глине нет.

Но глиняный сосуд работал ничуть не хуже! Заслуживает глубокого уважения научное мужество Дютроше, который смог полностью пересмотреть свои научные воззрения. С той поры он, по его словам, «...навсегда соединил физику с физиологией». Дютроше много сделал для объяснения поглощения воды из почвы, подъема воды вверх по стволу, движений листьев мимозы и др.

Все эти явления он пытался объяснить осмосом (кстати, он придумал и само это слово). Но самое главное, Д«отроше показал, что осмос — это чисто физическое явление. С этого момента сторонники физико-химического направления в биологии начали многочисленные исследования роли осмоса в организме, в частности в организме н«ивотных. Осмосом начали объяснять всасывание пвщи в кишечнике, а К. Людвиг пытался объяснить на основе осмоса работу почек. До сих пор корневое давление объясняется на основе осмоса в принципе так же, как это было сделано в 60-х годах прошлого столетия немецким физиологом растений Ю.

Саксом. Основную роль в исследовании осмоса сыгралн в это время работы ботаников. Именно ботаники первыми начали изучать живое, как теперь говорят, на клеточном уровне. И это естественно, потому что впервые клетки были обнаружены именно у растений: они часто более крупные, чем животные клетки, и, главное, отделены друг от друга четко видимой под микроскопом перегородкой. Главная задача состояла в том, чтобы выяснить, какие вещества и как быстро могут проникать в клетку. Представим себе, что растг«тельнуго клетку поместили в концентрированный раствор какого-то вещества. Если это вещество не проникает в клетку, то за счет осмоса вода начнет выходить из клетки наруя«у и клетка должна уменьшить объем, сжаться.

Характеристики

Список файлов книги