Я полагаю, мы можем лишь констатировать тот факт, что существуют отношения между морфогенетическими причинами и следствиями, которые являются адаптациями, что за функциональными нарушениями или изменениями следуют отдельные гистогенетические реакции со стороны организма, которые являются компенсациями его нарушенного или измененного функционального состояния. Мы говорим здесь о фактах, причем очень странных. Но я чувствую себя неспособным сформулировать реальное доказательство против всех видов механицизма на основе этих фактов: возможно, существует машина, которой все обязано предустановленным образом. Конечно, мы вряд ли сочли бы такую машину очень вероятной после того, как увидели, что она не может существовать в других областях морфогенеза. Но мы ищем новое и независимое доказательство; и его, действительно, здесь не найти.
В настоящее время следует считать одним из фундаментальных фактов органогенетической гармонии то, что клетки функционирующих тканей действительно обладают способностью реагировать на факторы, изменившие состояние функционирования, таким образом, который гистологически нормализует это состояние. И фактом является также то, что даже клетки, которые еще не функционируют, но находятся в так называемом эмбриональном или индифферентном состоянии, способствуя физиологическому завершению ткани, реагируют на факторы, охватывающие новые функциональные условия целого, таким образом, который ведет к адаптации этого целого к этим условиям.
Это очень важный момент почти во всей морфологической адаптации, независимо от того, соответствует ли она функциональным изменениям извне или является результатом самой природы функционирования. Фактически, такие клетки, которые уже завершили свой гистогенез, как правило, способны только адаптивно изменять свой размер, но не способны делиться на дочерние клетки или фундаментально изменять свои гистологические качества; в технических терминах они могут только способствовать «гипертрофии», но не «гиперплазии». Любое адаптивное изменение ткани, следовательно, которое подразумевает увеличение числа клеточных элементов или реальный процесс гистогенеза, должно начинаться с «индифферентных» клеток, то есть клеток, которые еще не функционируют в форме, типичной для данной ткани; и, как ни странно, эти «эмбриональные» клетки — т. е. «камбий» у высших растений и многие виды клеток у животных — могут делать то, что требует функциональное состояние. Следует надеяться, что будущие исследования будут уделять больше внимания этой очень важной черте всей адаптации.
2. Физиологическая адаптация
От морфологических адаптаций до адаптаций в собственно физиологии — всего один шаг. Единственное различие между регуляциями первого типа и теми, которые происходят при простом функционировании, заключается в том, что результирующие продукты регуляции имеют определенную форму и поэтому отчетливо видны в первом случае, в то время как они не видны отчетливо как сформированные материалы, а лишь отмечены изменениями в химическом или физическом составе в последнем.
Никогда нельзя забывать, что метаболизм — это общая схема, в рамках которой протекают все жизненные процессы в данном живом организме; но метаболизм не означает ничего иного, по крайней мере, если мы используем это слово в его описательном и непритязательном значении, кроме изменения физических или химических характеристик отдельных составляющих этого организма. Говоря это, мы ничего не утверждаем о физической или химической природе актуальных процессов, ведущих к этим физическим или химическим характеристикам, и эти «процессы» отнюдь не рассматриваются априори как физические или химические сами по себе: действительно, мы узнали, что в одной большой области, в дифференцировке наших гармонических систем, они, безусловно, таковыми не являются. Теперь, если метаболизм не заканчивается каким-либо изменением видимой формы, то перед нами происходят истинные физиологические процессы, или, более конкретно, физиологические регуляции. Но мы имеем дело с морфогенетическими событиями или регуляциями, если результат метаболизма отмечен каким-либо изменением в составляющих формы. Это, однако, может зависеть от довольно вторичных различий в отношении природы самой регуляции, и любой вид метаболизма может действительно быть регуляторного типа, видим ли мы актуально его результат как составляющую формы, например, вследствие образования какого-либо нерастворимого соединения, или нет.
Я не хочу сказать, что это единственные различия между простыми физиологическими активностями или регуляциями и собственно органогенезом как возникновением типичной комбинации форм; но если мы рассматриваем, как мы это делаем в этой главе, данную организацию живого существа как субстрат его функциональной жизни, морфологические и физиологические адаптации действительно почти одного логического порядка.
Поэтому лучше всего начать наши дискуссии с рекапитуляции нашей проблемы. Мы изучаем адаптации в функционировании — это значит, мы хотим знать, как организм ведет себя по отношению к любому изменению, которое может произойти в его функциональном состоянии. Мы применяем термин «регуляция», или, в частности, «адаптация», к любому виду реакции со стороны организма, которая восстанавливает нормальное состояние функционирования, и теперь мы хотим узнать, в какой степени такие адаптации существуют в области физиологии.
СПЕЦИФИЧЕСКАЯ АДАПТИРОВАННОСТЬ, А НЕ «АДАПТАЦИЯ»
Важно твердо помнить нашу строго сформулированную тему, так как, делая это, мы сможем сразу исключить из наших материалов большую группу явлений, которые иногда назывались регуляциями физиологическими авторами, но которые, по сути, не являются адаптационного типа и поэтому нельзя сказать, что они создают те проблемы, которые, возможно, можно было бы ожидать. Типичные особенности в функциональной жизни не могут быть названы «регуляциями» по этой самой причине. Если, например, организм выбирает специфические количества специфических видов органической пищи или солей из комбинаций солей или органической пищи, нормально предлагаемых ему в среде, как это действительно наиболее типично показано, например, корнями растений, нельзя сказать, что происходит «регуляция» или «адаптация» в отношении проницаемости клетки, и это также не является строго случаем «регуляции», если так называемые селективные качества обнаруживаются в процессах секреции, скажем, эпителия почки.
Все эти факты являются типичными и специфическими особенностями функционирования, которые должным образом ожидаются там, где существует очень типичная и специфическая организация самого сложного вида. Действительно, после изучения такой организации мы не должны удивляться тому, что функции в организмах следуют линиям, которые они, безусловно, не приняли бы без нее. Возьмем факт, который цитируется очень часто, что миграция соединений или ионов в организмах может происходить совершенно вопреки всем законам осмоса, от менее концентрированной к более концентрированной стороне так называемой «мембраны». В организме нет простой «мембраны», но ее место занимает сложная организация почти неизвестного характера, и, действительно, ничто не противоречит предположению, что эта организация может включать факторы, которые актуально гонят ионы или соединения к стороне более высокой концентрации, которые действительно гонят их, «совершая работу», если мы хотим говорить в терминах энергии; и эти факторы, включенные в организацию, вполне могут быть истинно физической или химической природы.
Я придаю большое значение этим утверждениям, так как хотел бы быть как можно более осторожным в допущении чего-либо похожего на «доказательство» витализма. Именно недостаток научной критики и строгой логики дискредитировал старый витализм; мы должны сделать нашу работу как можно более трудной для самих себя, мы должны придерживаться так называемой «машинной теории» жизни как можно дольше, мы должны придерживаться ее, пока не будем действительно вынуждены отказаться от нее.
В более общей форме мы теперь можем суммировать нашу дискуссию, сказав: в физиологии никогда не бывает адаптаций, требующих какого-либо специального анализа, там, где есть только осложнения или даже кажущиеся отклонения от чисто физико-химического типа событий, которые являются, так сказать, статическими, т. е. фиксированными по количеству или качеству, какими бы своеобразными или типично сложными они ни были; все такие особенности, действительно, могут быть правильно названы «адаптированными», то есть очень хорошо приспособленными для выполнения специфической роли на службе нормального общего функционирования, и они «адаптированы» к своей роли в силу определенной «адаптированности» организации; но они не являются «адаптациями» в каком-либо смысле этого слова.
ПЕРВИЧНЫЕ И ВТОРИЧНЫЕ АДАПТАЦИИ В ФИЗИОЛОГИИ
Мы подходим к предмету истинных адаптаций, то есть адаптирующих процессов, как только происходит какой-либо вид вариации в функционировании, который соответствует вариации какого-либо фактора среды в самом широком смысле. Но даже здесь наша работа отнюдь не закончена простым показом такого соответствия внешних и внутренних вариаций. Мы уже очень хорошо знаем из наших прежних исследований, что теперь мы сталкиваемся с дальнейшей проблемой, что мы сталкиваемся с вопросом, имеем ли мы дело с простыми первичными видами адаптаций или с гораздо более важными вторичными.
Поскольку различение между первичными и вторичными регуляциями действительно оказывается первостепенной важности, вы позволите мне, я надеюсь, суммировать наши главные аналитические утверждения относительно них в самой общей форме. Мы называем первичной регуляторной любую разновидность морфогенетического или функционального исполнения, которое по своей самой сокровенной природе всегда служит для поддержания целого организации или функций в его нормальном состоянии. Мы называем вторичными регуляциями все особенности во всем морфогенезе или функционировании, которые служат для восстановления нормального состояния после нарушений вдоль линий, которые находятся вне сферы так называемой нормальности. Это аналитическое различение очень поможет нам в правильном понимании физиологии. Но прежде чем мы перейдем к применению наших определений к актуальным фактам, необходимо решить еще одну предварительную проблему.
О НЕКОТОРЫХ ПРЕДПОСЫЛКАХ АДАПТАЦИЙ В ЦЕЛОМ
Мы думаем об общем и важном вопросе: какие типы адаптаций можно ожидать в области физиологии и существуют ли определенные классы регуляторных событий, которые, возможно, можно было бы ожидать в организме на априорных основаниях, но которые, тем не менее, следует рассматривать как невозможные после более глубокого анализа его природы, даже в самом начале? Или, другими словами, к каким видам изменений среды организм окажется способным или неспособным адаптироваться?
Мы знаем, что состояние функционирования должно быть изменено, чтобы вызвать хоть какой-то вид адаптации. Теперь не может быть сомнений, что априори казалось бы очень полезным для организма, если бы он никогда не позволял проникнуть в свою кровь, лимфу и т. д., будь то через кожу или через кишечник, любому химическому соединению, которое впоследствии оказалось бы ядом. Фактически, человек, судящий по принципу общей полезности всех явлений живого, мог бы предположить, что существовал бы своего рода адаптация против всех ядов в той мере, в какой им никогда не позволялось бы проникнуть в реальную внутреннюю часть тела. Мы знаем, что такое рассуждение было бы неверным. Но мы также можем понять, я полагаю, что априорный анализ более осторожного рода рассуждал бы иначе. Как могло бы функциональное состояние организма быть изменено, и как, следовательно, могла бы быть вызвана адаптация каким-либо фактором среды, который еще не проник в организм, а только собирался проникнуть в него? Совсем не поэтому следует ожидать такой регуляции, как мы набросали; если и должна быть какая-либо адаптация к ядам, она может произойти только после того, как яд действительно подействовал каким-либо образом, и в этом случае мы действительно найдем регуляции.
Вы, возможно, сочтете эту дискуссию немного слишком академичной и придирчивой, но здесь опять же ради обеспечения совершенно прочного фундамента наших главных принципов я предпринял ее. Очень часто, действительно, защитниками механистической теории жизни поднимался вопрос: почему же тогда организмы не отвергали все яды с самого начала? Мы теперь можем ответить на это только — как они могли это сделать? Как они могли «знать», что является ядом, а что нет, если они не испытали этого? — если нам позволено на мгновение использовать очень антропоморфический язык.
Мы повторяем, следовательно, что функциональные условия организма должны были быть актуально изменены для того, чтобы могла произойти адаптация. Ничто не является более существенным для ясного понимания наших проблем, чем полное осознание точного смысла этого определения.
О НЕКОТОРЫХ ГРУППАХ ПЕРВИЧНЫХ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ АДАПТАЦИЙ
Общие замечания о раздражимости. — Переходя теперь к более специальным группам проблем, касающихся физиологических адаптаций, давайте начнем с первичного класса из них, и давайте сначала скажем несколько слов о предмете, который иногда рассматривался как основа физиологической регуляции в целом. Я имею в виду самый важный факт в общей физиологии раздражимости. Известно, что раздражимость любого рода восстанавливается после того, как она была нарушена процессом реагирования на стимул, и в определенных случаях, в которых возможны два различных — или, скорее, два противоположных — вида реакций на одном и том же субстрате, которые увеличиваются в отношении одного процесса, одновременно уменьшаясь в отношении другого. Раздражимость мышцы или листьев Mimosa является очень хорошим примером первого случая, в то время как второй, более сложный, нельзя проиллюстрировать лучше, чем тем, чему нас научил весь опыт о раздражимости сетчатки. Сетчатка более раздражима зелеными лучами и менее красными, чем больше она была стимулирована последними, и более чувствительна к свету в целом, чем больше она подвергалась воздействию темноты; и нечто очень похожее верно, например, в отношении фототактической раздражимости у растений, причем все эти явления находятся в связи с так называемым законом Вебера.
Мне кажется, что было бы мало трудностей в гармонизации явления инверсии раздражимости с так называемым принципом «действия масс» и с законами определенных «обратимых» процессов, хорошо известных в химии. Что касается простого факта восстановления раздражимости после того, как произошло стимулирование, или, в некоторых других случаях, факта, что, несмотря на постоянное стимулирование, раздражимость также, по-видимому, существует постоянно, физические аналогии или даже объяснения вполне могли бы быть найдены.
Если теперь мы спросим, есть ли что-то похожее на адаптацию, проявляющуюся в общих характеристиках раздражения и раздражимости, мне кажется, что мы можем ответить на этот вопрос в утвердительной манере, насколько принимается во внимание первичная регуляция. Мы, безусловно, не изучали никаких аномальных регуляторных линий общего функционирования, мы изучали только само общее функционирование; но, действительно, в функционировании существовал своего рода регуляция. Конечно, показывая, что одна из самых общих черт всего функционирования сама по себе является первично-регуляторной, мы не отрицаем возможности многих специфических функций, в которых действительно существуют реальные вторичные регуляции. Ничто, действительно, не утверждается о специфическом характере функционирования в его различных типах путем доказательства того, что одна из общих черт всего функционирования может быть сравнительно легко понята. Мне кажется, что этот важный логический момент не всегда получал то внимание, которого он заслуживал.
Регуляция теплопродукции. — Закончив наши вводные замечания, мы теперь переходим к собственно изучению специального физиологического функционирования в отношении его адаптивной стороны и начнем с самых простых случаев.
Так называемая «регуляция тепла» у теплокровных позвоночных является примером специальной функции, которую можно назвать регуляторной самой по себе. Существует нормальная температура крови для каждого вида, которая поддерживается независимо от того, повышается или падает температура среды. Сначала может показаться, что в этом случае адаптивной регуляции немного больше, чем только ее хорошо известный первичный тип; можно сказать, что при регуляции теплопродукции не происходит обращения направления одного и того же процесса, но один вид процесса приводится в действие, если необходимо повысить температуру, и другой — всякий раз, когда необходимо ее понизить. Даже при расширении и сужении капиллярных сосудов существуют разные нервы, обслуживающие каждую операцию соответственно, и гораздо более важными являются увеличение транспирации для охлаждения, увеличение горения для нагревания — два радикально разных процесса. Но, тем не менее, существует определенное единство в этих процессах, постольку, поскольку было доказано, что специфическая локализация мозга является «центром» их всех; именно к этому центру, конечно, должен быть направлен анализ теплопродукции, рассматриваемой как своего рода регуляция или адаптация. Такой окончательный анализ, мне кажется, должен был бы классифицировать теплорегуляцию под первичным типом адаптаций в физиологии без каких-либо ограничений. Центр действует в одном смысле или в другом, если стимулируется любой температурой за пределами очень ограниченного диапазона, и именно в действии центра состоит «регуляция» тепла.
Первичные регуляции в транспорте материалов и некоторые явления осмотического давления. — Очень похожие явления регуляции присутствуют во многих процессах, связанных со всем метаболизмом. Давайте рассмотрим на мгновение миграцию материалов у растений. Всякий раз, когда какое-либо соединение используется в определенном месте, начинается постоянный приток этого соединения к этому месту со всех возможных направлений. Без сомнения, это «регуляция», но это также и сама функция, и, помимо этого, очень простая функция, основанная почти полностью на хорошо известных законах физической химии. А в других случаях, как при подъеме воды к самым вершинам наших деревьев, для объяснения чего чисто физических сил, как говорят, недостаточно, мы можем апеллировать к неизвестной организации многих клеток, и ничто не мешает нам приписать этим клеткам определенные функции, которые являются, если угодно, регуляторными сами по себе. Среди других фактов так называемых регуляций есть остановка метаболических процессов накоплением их продуктов: как, например, превращение крахмала в сахар останавливается, если сахар не уносится. Конечно, это регуляция, но она опять же является внутренней, и одной из характеристик обратимых химических процессов является остановка таким образом. Я очень хорошо знаю, что в этом конкретном случае добавляется определенное осложнение тем фактом, что это так называемый фермент, диастаза, который способствует превращению крахмала в тростниковый сахар, и что этот фермент активно вырабатывается организмом: но даже его производство не доказало бы, что здесь существует какой-либо реальный вид вторичной регуляции, если бы об этом активном производстве не было известно ничего, кроме этого единственного случая.