«История живой машины: Обзор современных биологических представлений о механизме, управляющем явлениями жизнедеятельности»

ИСТОРИЯ ЖИВОЙ МАШИНЫ

ОБЗОР ВЫВОДОВ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ ОТНОСИТЕЛЬНО МЕХАНИЗМА, УПРАВЛЯЮЩЕГО ЯВЛЕНИЯМИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

АВТОР:

Г. У. КОНН

ПРОФЕССОР БИОЛОГИИ В УЭСЛИАНСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

АВТОР КНИГ «ИСТОРИЯ ЗАРОДЫШЕВОЙ ЖИЗНИ», «ЭВОЛЮЦИЯ СЕГОДНЯ», «ЖИВОЙ МИР» И ДР.

С ПЯТЬЮДЕСЯТЬЮ ИЛЛЮСТРАЦИЯМИ

НЬЮ-ЙОРК, ИЗДАТЕЛЬСТВО Д. ЭППЛТОНА И КОМПАНИИ, 1903

Авторское право, 1899 г., Д. ЭППЛТОН И КОМПАНИЯ.

ПРЕДИСЛОВИЕ.

Утверждение о том, что живой организм является машиной, часто высказывается без сколько-нибудь точного понимания того, что это означает. С одной стороны, оно делается с убеждением, что можно провести строгое сравнение между телом и обычной искусственной машиной и что живые существа таким образом сводятся к простым механизмам; с другой стороны, оно высказывается небрежно, без особых раздумий о его значении и, безусловно, без мысли о том, что оно сводит жизнь к механизму. Вывод о том, что живое тело есть машина, подразумевающий механистическую концепцию жизни, имеет чрезвычайную философскую важность, и никто, интересующийся философским пониманием природы, не может не интересоваться проблемой строгой точности утверждения, что тело — это машина. Несомненно, полную историю живой машины рассказать пока невозможно; но исследования последних пятидесяти лет продвинули нас настолько далеко по пути к ее завершению, что обзор достигнутого прогресса и взгляд на еще не исследованные области и нерешенные вопросы будут полезны. Для этой цели и предназначена данная работа, с надеждой, что она даст ясное представление о тенденциях современной биологической науки и о достижениях на пути к решению проблемы жизни.

Middletown, Conn., U.S.A.

October 1, 1898.

СОДЕРЖАНИЕ.

PREFACE. LIST OF ILLUSTRATIONS. THE STORY OF THE LIVING MACHINE. PART I. CHAPTER I. CHAPTER II. PART II. CHAPTER III. THE LIBRARY OF USEFUL STORIES. NEW EDITION OF HUXLEY'S ESSAYS. BOOKS FOR NATURE LOVERS.

Введение — Биология как новая наука — Историческая биология — Закон сохранения энергии — Эволюция — Цитология — Новые аспекты биологии — Механическая природа живых организмов — Значение новых биологических проблем — План предмета 1 ЧАСТЬ I. РАБОТА ЖИВОЙ МАШИНЫ. ГЛАВА I. ЯВЛЯЕТСЯ ЛИ ТЕЛО МАШИНОЙ? Что такое машина? — Общее сравнение тела и машины — Детали работы машины — Физическое объяснение основных жизненных функций — Живое тело есть машина — Живая машина как созидательная, так и разрушительная — Жизненный фактор 19 ГЛАВА II. КЛЕТКА И ПРОТОПЛАЗМА. Жизненные свойства — Открытие клеток — Клеточная теория — Клетка — Клеточное строение организмов — Клеточная стенка — Протоплазма — Господство протоплазмы — Упадок господства протоплазмы — Структура протоплазмы — Ядро — Центросома — Функция ядра — Деление клетки или кариокинез — Оплодотворение яйцеклетки — Значение оплодотворения — Что такое протоплазма? — Реакция против клеточной теории — Фундаментальные жизненные процессы как локализованные в клетках — Резюме 54 ЧАСТЬ II. ПОСТРОЕНИЕ ЖИВОЙ МАШИНЫ. ГЛАВА III. ФАКТОРЫ, УЧАСТВУЮЩИЕ В ПОСТРОЕНИИ ЖИВОЙ МАШИНЫ. История живой машины — Доказательства этой истории — Исторические — Эмбриологические — Анатомические — Значение этих источников истории — Силы, действующие при построении живой машины — Размножение — Наследственность — Изменчивость — Наследование вариаций — Метод построения машины — Миграция и изоляция — Прямое влияние среды — Сознание — Резюме способности природы строить машины — Происхождение клеточной машины — Общее резюме 131

СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ.

Figure_illustrating_osmosis Figure_illustrating_osmosis Diagram_of_the_intestinal_walls Diagram_of_a_single_villus Enlarged_figure_of_four_cells_in_the_villus_membrane A_bit_of_muscle_showing blood-vessels A_bit_of_bark_showing_cellular_structure Successive_stages_in_the_division_of_the_developing_egg A_typical_cell Cells_at_a_root_tip Section_of_a_leaf_showing_cells_of_different_shapes Plant_cells_with_thick_walls_from_a_fern Section_of_potato Various_shaped_wood_cells_from_plant_tissue A_bit_of_cartilage Frogs_blood A_bit_of_bone Connective_tissue A_piece_of_nerve_fibre A_muscle_fibre A_complex_cell_vorticella An_amœba A_cell_as_it_appears_to_the_modern_microscope A_cell_cut_into_pieces_each_containing_a_bit_of_nucleus A_cell_cut_in_pieces_only_one_of_which_contains_any_nucleus Different_forms_of_nucleii Two_stages_in_cell_division Stages_in_cell_division Latest_stages_in_cell_division An_egg Stages_in_the_process_of_fertilization_of_the_egg_1 Stages_in_the_process_of_fertilization_of_the_egg_2 Stages_in_fertilization_of_the_egg Latest_stages_in_the_fertilization_of_the_egg Two_stages_in_the_division_of_the_egg A_group_of_cells_resulting_from_division_the_first_step_in_machine_building A_later_step_in_machine_building_the_gastrula The_arm_of_a_monkey The_arm_of_a_bird The_arm_of_an_ancient_half-bird_half-reptile_animal Diagram_to_illustrate_the_principle_of_heredity

ИСТОРИЯ ЖИВОЙ МАШИНЫ.

ВВЕДЕНИЕ.

Биология как новая наука. — В последние годы биологию называют новой наукой. Тридцать лет назад кафедры биологии были практически неизвестны в образовательных учреждениях. Сегодня ни одно из наших высших учебных заведений не считает себя укомплектованным без такой кафедры. Это кажется несколько странным. Биология — это просто изучение живых существ; а живая природа изучалась столько же, сколько человечество изучало что-либо вообще. Даже Аристотель за четыреста лет до Христа классифицировал живые существа. С этого фундамента на протяжении веков явления жизни постоянно привлекали внимание. Последние столетия уделяли живым существам больше внимания, чем любым другим объектам природы. Линней создал свои системы классификации еще до появления современной химии; систематическое изучение зоологии предшествовало физике; и задолго до того, как геология была задумана в своей современной форме, животное и растительное царства были охвачены научной системой. Как же тогда биологию можно назвать новой наукой, если она старше всех остальных?

Должна быть какая-то причина, по которой эта, самая старая из всех, наука была недавно названа «новой», и какое-то объяснение того факта, что она лишь недавно выделилась в отдельную кафедру в нашей системе образования. Причину найти несложно. Биология — это новая наука не потому, что объекты, которые она изучает, новы, а потому, что она приняла новое отношение к этим объектам и изучает их с новой точки зрения. Животные и растения изучались достаточно долго, но не так, как мы изучаем их сейчас. Возможно, новое отношение к живой природе можно кратко выразить, сказав, что в прошлом ее изучали как «покоящуюся», тогда как сегодня ее изучают как «находящуюся в движении». Старые зоологи и ботаники ограничивались главным образом изучением животных и растений просто как музейных экспонатов, которые нужно расставить на полках с соответствующими названиями. Современный биолог изучает эти же объекты как интенсивно активные существа и как части постоянно меняющейся истории. Для исследователя естественной истории пятьдесят лет назад животные и растения были объектами, подлежащими «классификации»; для биолога сегодняшнего дня они — объекты, подлежащие «объяснению».

Чтобы понять это новое отношение, необходим краткий обзор истории фундаментальных черт философской мысли. Когда давным-давно человек начал размышлять о явлениях природы, он не мог понять почти ничего. В своей неспособности постичь процессы, происходящие вокруг него, он стал рассматривать силы природы как проявления неких сверхъестественных существ. Это было в высшей степени естественно. Он обладал прямым сознанием собственной способности действовать, и для него было естественно предположить, что деятельность, происходящая вокруг него, вызвана подобными же силами со стороны некоего существа, подобного ему самому, только превосходящего его. Так он стал наполнять невидимую вселенную богами, управляющими силами природы. Ветер был дыханием одного бога, а молния — стрелой, брошенной из рук другого.

С развитием мысли идеи политеизма позже уступили место более благородной концепции монотеизма. Но еще долгое время те же идеи сверхъестественного, в их отношении к естественному, сохраняли свое место в философии человека. Те явления, которые он считал способным понять, рассматривались как естественные, тогда как те, которые он не мог понять, рассматривались как сверхъестественные и как порожденные прямой личной деятельностью некоего божественного начала. По мере того как проходили века, а способность человека к наблюдению становилась острее, а мышление — логичнее, многие из доселе таинственных явлений становились понятными и поддавались простым объяснениям. По мере того как это происходило, эти явления бессознательно изымались из сферы сверхъестественного и помещались среди естественных явлений, которые можно объяснить естественными законами. Среди первых тайн, постигнутых таким образом естественным законом, были тайны астрономии. Сложные, но гармоничные движения небесных тел до тех пор были необъяснимы. Чтобы объяснить их, возникало немало возвышенных концепций всемогущей силы, и изучение небесных тел всегда порождало высочайшие мысли о Божестве. Но закон всемирного тяготения Ньютона свел все к величайшей простоте. Благодаря закону и силе тяготения эти тайны были приведены в пределы человеческого понимания. Они перестали рассматриваться как сверхъестественные и стали естественными явлениями, как только сила тяготения была принята как часть природы.

В других областях природных явлений последовала та же история. Были сформулированы и изучены силы и законы химического сродства, были постигнуты физические законы и силы. По мере того как эти естественные силы становились понятными, мало-помалу становилось очевидным, что различные явления природы — это просто результат действия сил природы в соответствии с законами природы. Доселе таинственные явления одно за другим вводились в сферу действия закона, и по мере того как это происходило, все меньшая и меньшая их часть оставалась в сфере так называемого сверхъестественного. К середине этого века этот прогресс достиг точки, когда ученые, по крайней мере, были готовы поверить, что силы природы всемогущи для объяснения явлений природы. Наука перешла от царства мистицизма к царству закона.

Но после того как химия и физика, со всеми силами, которые они могли собрать, исчерпали свои возможности в объяснении природных явлений, по-видимому, остался один класс фактов, который все еще находился в сфере сверхъестественного и необъяснимого. Явления, связанные с живыми существами, оставались почти такими же таинственными, как и прежде. Жизнь казалась самым необъяснимым явлением природы, и ни одна из сил и законов, которые были признаны достаточными для объяснения других областей природы, по-видимому, не имела большого влияния на то, чтобы сделать явления жизни понятными. Живые организмы казались движимыми совершенно уникальной силой. Их формы и структура демонстрировали так много удивительных приспособлений к окружающей среде, что казалось почти несомненным, что их приспособленность должна была быть результатом некоего разумного планирования, а не следствием слепой силы. Кто мог смотреть на приспособление глаза к свету, не видя в нем результата разумного замысла? Приспособление к условиям наблюдается у всех животных и растений. Эти организмы, очевидно, являются сложными машинами, части которых замысловато приспособлены друг к другу и к окружающим условиям. Помимо животных и растений, единственными другими подобным образом приспособленными машинами являются те, которые были созданы человеческим разумом; и вывод казался ясным, что подобный же разум был необходим для объяснения «живой машины». Слепое действие физических сил казалось неадекватным. Таким образом, явления жизни, которые изучались дольше, чем любая другая фаза природы, продолжали стоять особняком от остальных и отказывались встать в один ряд с общим направлением мысли. Живой мир, казалось, не давал обещания быть включенным в число природных явлений, но продолжал упорно сохранять свой сверхъестественный аспект.

Именно попытка объяснить явления живого мира тем же родом естественных сил, которые оказались достаточными для объяснения других явлений, создала современную биологию. До тех пор, пока исследователи просто изучали животных и растений как объекты для классификации, как музейные экспонаты или как объекты, которые были неподвижны в истории природы, до тех пор они просто следовали по тем же путям, по которым двигались их предшественники. Но как только они начали задаваться вопросом, не подлежит ли живая природа разумному объяснению, изучать живые существа как часть общей истории и рассматривать их как активные, движущиеся объекты, чье движение и чья история, возможно, могут быть объяснены, тогда сразу же была создана новая область мысли и положено начало новой науке.

Историческая геология. — Подготовка к этому новому методу изучения жизни была сделана формулировкой ряда важных научных открытий. Видное место среди них занимала историческая геология. То, что Земля оставила запись своей истории в горных породах на языке, достаточно ясном, чтобы его можно было прочитать, по-видимому, стало очевидным для ученых в конце столетия. То, что Земля имела историю и что человек мог прочитать ее, становилось все более и более глубоко понятным по мере того, как проходили первые десятилетия этого века. Чтение этой истории оказалось довольно трудной задачей. Она была написана на странном языке, и потребовалось много лет, чтобы обнаружить ключ к этой записи. Но под влиянием трудов Лайеля, как раз перед серединой века, стало казаться, что ключ к этому языку можно найти, просто открыв глаза и наблюдая за тем, что происходит вокруг нас сегодня. Более необычного и более важного открытия вряд ли когда-либо было сделано, ибо оно содержало фундамент почти всех научных открытий, которые были сделаны с тех пор. Это открытие провозгласило, что применение сил, все еще действующих сегодня на поверхности Земли, но продолжающихся на протяжении долгих веков, даст интерпретацию истории, записанной в горных породах, и, таким образом, объяснение истории самой Земли. Медленное поднятие земной коры, такое, как происходит и сегодня, если бы оно продолжалось, создало бы горы; а смывание земли дождями и наводнениями, которое мы видим повсюду вокруг нас, если бы оно продолжалось на протяжении долгих веков, создало бы долины и ущелья, которые так поражают нас. Объяснение прошлого следует искать в настоящем. Но эта геологическая история рассказывала об истории жизни так же, как и об истории горных пород. История горных пород действительно была связана с историей жизни, и как только стало ясно, что земная кора имеет читаемую историю, стало ясно, что живая природа имеет параллельную историю. Если настоящее является ключом к прошлому при интерпретации геологической истории, не должно ли то же самое быть верным и для этой истории жизни? Было неизбежно, что проблемы жизни выйдут на первый план и что последует изучение жизни с динамической, а не статической точки зрения. Современная биология была дитя исторической геологии.

Но одна лишь историческая геология никогда не могла бы привести к динамической фазе современной биологии. Три другие концепции внесли еще больший вклад в развитие этой науки.

Закон сохранения энергии. — Первой из них была доктрина сохранения энергии и корреляции сил. Эта доктрина на самом деле довольно проста и может быть изложена следующим образом: во Вселенной, какой мы ее знаем, существует определенное количество энергии или способности совершать работу. Это количество энергии не может быть ни увеличено, ни уменьшено; энергия не может быть создана или уничтожена, так же как и материя. Она существует, однако, в различных формах, которые могут быть либо активными, либо пассивными. В активном состоянии она принимает некоторую форму движения. Различные силы, которые мы признаем в природе — тепло, свет, электричество, химизм и т. д. — являются просто формами движения, а значит, формами этой энергии. Эти различные типы энергии, будучи лишь выражениями универсальной энергии, превращаемы друг в друга таким образом, что когда одна исчезает, появляется другая. Пушечное ядро, летящее по воздуху, обладает энергией движения; но оно ударяется о препятствие и останавливается. Движение, по-видимому, прекратилось, но исследование показывает, что это не так. Пушечное ядро и объект, в который оно ударяется, нагрелись, и, таким образом, движение ядра просто трансформировалось в другую форму движения, которую мы называем теплом. Или, опять же, тепло, высвобождаемое под котлом локомотива, преобразуется механизмом в движение локомотива. С помощью еще другого механизма оно может быть преобразовано в электрическую силу. Все формы движения легко превращаемы друг в друга, и каждая форма, в которой появляется энергия, является лишь фазой общей энергии природы.

Второе состояние энергии — это энергия в покое, или потенциальная энергия. Камень на крыше дома находится в покое, но в силу своего положения он обладает определенным количеством потенциальной энергии, поскольку, если его сдвинуть, он упадет на землю и, таким образом, разовьет энергию движения. Более того, для поднятия камня на крышу потребовалась затрата количества энергии, точно равного тому, которое вновь появится, если позволить камню упасть на землю. Так и в химической молекуле, например, жира, есть запас потенциальной энергии, который может быть сделан активным, просто разбив молекулу на части и высвободив ее. Это происходит, когда жир горит и энергия высвобождается в виде тепла. Но когда-то потребовалась затрата равного количества энергии, чтобы создать эту молекулу. Когда молекула жира строилась в растении, которое ее произвело, на ее построение было затрачено количество солнечной энергии, точно эквивалентное энергии, которая может быть высвобождена путем разбивания молекулы на части. Общая сумма активной и потенциальной энергии во Вселенной, таким образом, во все времена одна и та же.

Эта великолепная концепция стала краеугольным камнем современной науки. Как только она была задумана, она сразу же охватила все формы энергии в природе. Это прежде всего физическая доктрина, и она развивалась главным образом в связи с физическими науками. Но она сразу же показывает возможную связь между живой и неживой природой. Живой организм также проявляет движение и тепло, и, если доктрина сохранения энергии верна, эта энергия должна быть коррелирована с другими формами энергии. Здесь содержится предположение, что одни и те же законы управляют живым и неживым миром; и подозрение, что если мы можем найти естественное объяснение горения куска угля и движения локомотива, то, возможно, мы сможем найти естественное объяснение движения живой машины.

Эволюция. — Вторая концепция, чье влияние на развитие биологии было еще больше, — это доктрина эволюции. Правда, доктрина эволюции не была новой доктриной к середине этого века, ибо она была задумана несколько смутно и раньше. Но до тех пор, пока не была сформулирована историческая геология и пока идея единства природы не осенила умы ученых, доктрина эволюции имела мало значения. В нашей философии не было большой разницы, рассматривались ли живые организмы как независимые творения или как происходящие друг от друга, до тех пор, пока они рассматривались как отдельная область природы без связи с остальной деятельностью природы. Если они отделены от остальной природы и поэтому требуют отдельного происхождения, не имеет большого значения, рассматривали ли мы это происхождение как единую точку возникновения или как тысячи независимых творений. Но как только стало ясно, что нынешнее состояние земной коры было сформировано действием сил, все еще существующих, и как только стало ясно, что силы вне живых сил, включая астрономические, физические и химические силы, все коррелированы друг с другом как части одного и того же запаса энергии, тогда проблема происхождения живых существ приобрела новый смысл. Живые существа стали тогда частью природы и потребовали включения в ту же общую категорию. Господство закона, которое утверждало, что все явления природы являются результатом естественных, а не сверхъестественных сил, требовало некоторого объяснения происхождения живых существ. Следовательно, когда Дарвин указал на возможный путь, которым явления жизни могли быть таким образом включены в сферу естественного закона, наука была готова и стремилась получить его объяснение.

Цитология. — Третья концепция, которая способствовала формулировке современной биологии, была получена из фактов, обнаруженных в связи с органической клеткой и протоплазмой. Значение этих фактов мы отметим позже, но здесь мы можем просто заявить, что эти открытия предложили исследователям простоту вместо сложности. Доктрина клеток и протоплазмы, по-видимому, предлагала биологам уже не сложные проблемы, которые были связаны с животными и растениями, а те же проблемы, лишенные всех побочных вопросов и сведенные к их простейшим терминам. Это упрощение проблем оказалось необычайным стимулом для исследователей, которые пытались найти какой-то способ понимания жизни.

Новые аспекты биологии. — Эти три концепции овладели научным миром в периоды, не очень отдаленные друг от друга, и их влияние на изучение живой природы было немедленным и необычайным. Живые существа теперь стали рассматриваться не просто как объекты, подлежащие каталогизации, а как объекты, которые имели историю, и историю, которая была интересна не только сама по себе, но и как часть общего плана. Они больше не изучались как стационарные, а как движущиеся фазы природы. Животные больше не рассматривались просто как ныне существующие существа, а как результаты действия прошлых сил и как фундамент другой серии существ в будущем. Ныне существующие животные и растения стали рассматриваться просто как ступень в долгой истории Вселенной. Сразу стало ясно, что изучение нынешних форм жизни предложит нам средство интерпретации прошлого и, возможно, предсказания будущего.

В короткое время все отношение, которое исследователь принимал к явлениям жизни, изменилось. Биологическая наука приняла новые обличья и приняла новые методы. Даже проблемы, которые она пыталась решить, радикально изменились. До сих пор предпринимались попытки найти примеры «цели» в природе. Удивительные приспособления живых существ к их условиям давно ощущались, и изучение целей этих приспособлений вдохновило немало великолепных концепций. Но теперь ученый упустил из виду цель в охоте за «причиной». Естественный закон слеп и не может иметь никакой цели. Для ученого, наполненного мыслью о «господстве закона», цель не могла существовать в природе. Только причина и следствие привлекают его. Нынешние явления — это результат сил, действовавших в прошлом, и поиск ученого должен быть направлен не на цель приспособления, а на действие сил, которые его произвели. Открыть силы и законы, которые привели к развитию нынешних форм животных и растений, объяснить метод, которым эти силы природы действовали, чтобы привести к нынешним результатам, — вот что стало объектами научного исследования. Больше не имело никакого смысла обнаруживать, что специальный орган приспособлен к своим условиям; но необходимо было выяснить, как он стал приспособленным. Разница в отношении этих двух точек зрения всемирна. Первая фиксирует внимание на конце, вторая — на средствах, которыми этот конец был достигнут; первая — это то, что мы иногда называем «телеологической», вторая — «научной»; первая была отношением изучения животных и растений до середины этого века, вторая — дух, который движет современной биологией.

Механическая природа живых организмов. — Это новое отношение выдвинуло на первый план много новых проблем. Первостепенными среди них и фундаментальными для них всех были вопросы о механической природе живых организмов. Закон корреляции сил говорил, что различные формы энергии, которые появляются вокруг нас — свет, тепло, электричество и т. д. — все являются частями одного общего запаса энергии и превращаемы друг в друга. Вопрос о том, коррелирована ли жизненная энергия подобным же образом с другими формами энергии, был теперь чрезвычайно значимым. Жизненные силы рассматривались как стоящие особняком от остальной природы. «Жизненная сила», или «жизненность», рассматривалась как нечто само по себе отличное; и что существовала какая-либо измеримая связь между силами живого организма и силами тепла и химического сродства, было, конечно, немыслимо до формулировки доктрины корреляции сил. Но как только эта доктрина была понята, сразу же стало казаться, что, по крайней мере до некоторой степени, живое тело можно сравнить с машиной, чья функция — просто преобразовывать один вид энергии в другой. Паровой двигатель питается топливом. В этом топливе есть запас энергии, отложенный там, возможно, столетия назад. Лучи солнца, светившие на мир в более ранние эпохи, были захвачены растущими растениями и сохранены в потенциальной форме в древесине, которая позже стала углем. Этот уголь помещается в топку парового двигателя и разбивается на части, так что он больше не может удерживать свой запас энергии, который сразу же высвобождается в своей активной форме в виде тепла. Двигатель затем берет энергию, таким образом высвобожденную, и в результате своего своеобразного механизма преобразует ее в движение своего большого маховика. С этой мыслью, ясно осознанной, возникает вопрос, не верны ли те же факты и для живого животного организма. Он тоже питается пищей, содержащей запас энергии; и не должны ли мы рассматривать его, как паровой двигатель, просто как машину для преобразования этой потенциальной энергии в движение, тепло или какую-то другую активную форму? Эта проблема корреляции жизненных и физических сил неизбежно навязывается нам вместе с доктриной корреляции сил. Очевидно, однако, что такие вопросы были немыслимы примерно до середины девятнадцатого века.

Эта механическая концепция жизненной деятельности была доведена даже дальше. Под руководством Гексли в седьмом десятилетии века возник взгляд на жизнь, который свел ее к чистому механизму. Микроскоп в то время только что раскрыл повсеместное присутствие в живых существах того чудесного вещества, «протоплазмы». Этот материал казался однородным веществом, и химическое исследование показало, что он состоит из химических элементов, соединенных таким образом, чтобы показать тесную связь с альбуминами. Он казался несколько более сложным, чем обычный альбумин, но рассматривался как определенное химическое соединение, или, возможно, как простая смесь соединений. Химики показали, что свойства соединений меняются с их составом, и что чем сложнее соединение, тем разнообразнее его свойства. Поэтому было естественной концепцией, что протоплазма — это сложное химическое соединение, и что ее жизненные свойства — это просто химические свойства, вытекающие из ее состава. Точно так же, как вода обладает способностью становиться твердой при определенных температурах, так и протоплазма обладает способностью усваивать пищу и расти; и, поскольку мы не сомневаемся, что свойства воды являются результатом ее химического состава, так мы можем также предположить, что жизненные свойства протоплазмы являются результатом ее химического состава. Из этого вывода следовало, что если бы химикам когда-нибудь удалось изготовить химическое соединение, протоплазму, оно было бы живым. Жизненные явления были таким образом сведены к химическим и механическим проблемам.

Эти идеи возникли вскоре после середины века и доминировали в развитии биологической науки до настоящего времени. Очевидно, что целью биологического исследования должно быть проверка этих концепций и доведение их до деталей. Химические и механические законы природы должны быть применены к жизненным явлениям, чтобы увидеть, могут ли они дать удовлетворительное объяснение жизни. Достаточны ли законы и силы химии для объяснения пищеварения? Применимы ли законы электричества к пониманию нервных явлений? Достаточны ли физические и химические силы вместе для объяснения жизни? Можно ли животное тело правильно рассматривать как машину, управляемую механическими законами? Или, с другой стороны, существуют ли некоторые фазы жизни, которые силы химии и физики не могут объяснить? Есть ли пределы применению естественного закона для объяснения жизни? Можно ли найти что-то, связанное с живыми существами, что является силой, но не коррелировано с обычными формами энергии? Существует ли такая вещь, как «жизненная энергия», или так называемая жизненная сила — это просто имя, которое мы дали своеобразным проявлениям обычной энергии, как они показаны в веществе протоплазма? Это некоторые из вопросов, на которые пытается ответить современная биология, и именно существование таких вопросов сделало современную биологию новой наукой. Такие вопросы не только не возникали, но и не могли возникнуть до того, как доктрины сохранения энергии и эволюции произвели свое впечатление на мысль мира.

Значение новых биологических проблем. — Далее очевидно, что ответы на эти вопросы будут иметь значение, выходящее за пределы области биологии как таковой и затрагивающее фундаментальную философию природы. Ответ определит, можем ли мы полностью принять доктрины сохранения энергии и эволюции. Очевидно, если бы выяснилось, что энергия живой природы не коррелирована с другими формами энергии, это потребовало бы либо отказа, либо полной модификации нашей доктрины сохранения энергии. Если животное может создать какую-либо энергию внутри себя или может уничтожить какую-либо энергию, мы больше не можем рассматривать количество энергии Вселенной как постоянное. Даже если та тонкая форма силы, которую мы называем нервной энергией, окажется некоррелированной с другими формами энергии, идея сохранения энергии должна быть изменена. Возможно даже, что мы должны настаивать на том, что еще более тонкая форма силы, ментальная сила, должна быть приведена в рамки этого великого закона, чтобы он был безоговорочно принят. Этот закон доказал свою строгую применимость к неодушевленному миру, а затем навязал нам различные вопросы относительно жизненной силы, и мы должны признать, что реальное значение этого великого закона должно основываться на возможности его применения к жизненным явлениям.

Не менее тесна связь этих проблем с доктриной эволюции. Эволюция пытается объяснить каждый момент в истории мира как результат условий момента до него. Такая теория теряет свой смысл, если нельзя показать, что естественных сил достаточно для объяснения жизненных явлений. Если сверхъестественное должно быть привнесено здесь и там для объяснения жизненных явлений, тогда эволюция перестает иметь большое значение. Несомненно, является фактом, что быстро развивающиеся идеи вдоль вышеупомянутых направлений динамической биологии были мощными факторами в достижении принятия эволюции. Несомненно то, что если бы было обнаружено, что никакой корреляции нельзя проследить между жизненными и нежизненными силами, доктрина эволюции не могла бы устоять, и даже сейчас особое значение, которое мы в конце концов придадим эволюции, будет зависеть от того, как мы преуспеем в ответах на вопросы, изложенные выше. Факт в том, что эта проблема механического объяснения жизненных явлений образует замковый камень арки, стороны которой построены из доктрин сохранения энергии и теории эволюции. Представлению этих проблем будут посвящены следующие страницы. Тот факт, что как доктрина сохранения энергии, так и доктрина эволюции практически повсеместно приняты, указывает на то, что механическая природа жизненных сил рассматривается как доказанная. Но все еще есть много вопросов, на которые не так легко ответить. Нашей целью в следующем обсуждении будет выяснить, что именно представляют собой эти проблемы в динамической биологии и насколько они были решены. Нашей целью будет, таким образом, вкратце обнаружить, в какой степени концепция живого организма как машины подтверждается фактами, которые были собраны за последнюю четверть века, и узнать, где, если где-либо, были найдены пределы нашей возможности применения сил химии и физики к объяснению жизни. Другими словами, мы попытаемся увидеть, насколько мы смогли понять жизненные явления в терминах естественной силы.

План предмета. — Предмет, как он представлен таким образом, сразу же распадается на две части. То, что живой организм является машиной, повсеместно признается, хотя некоторые все еще могут сомневаться в полноте сравнения. В попытке объяснить явления жизни у нас есть две совершенно разные проблемы. Первая — это, очевидно, объяснить существование этой машины, ибо такой завершенный кусок механизма, как человек или дерево, не может быть объяснен как результат простой случайности, как существование грубого куска скалы могло бы быть объяснено. Его сложность частей и их целенаправленная взаимосвязь требуют объяснения, и поэтому фундаментальная проблема — объяснить, как эта машина возникла. Вторая проблема проще, ибо она состоит просто в том, чтобы объяснить работу машины после того, как она сделана. Если организм действительно является машиной, мы должны быть в состоянии найти какой-то способ объяснения его действий, как мы можем объяснить действия парового двигателя.

Из этих двух проблем первая является более фундаментальной, ибо если мы не найдем объяснения существованию машины, наше объяснение ее метода действия будет лишь частично удовлетворительным. Но второй вопрос проще и должен быть решен первым. Мы не можем надеяться объяснить более загадочный вопрос о происхождении машины, если мы сначала не поймем, как она действует. В нашем рассмотрении предмета, следовательно, мы разделим его на две части:

I. Работа живой машины.

II. Происхождение живой машины.

ЧАСТЬ I.

РАБОТА ЖИВОЙ МАШИНЫ.

ГЛАВА I.

ЯВЛЯЕТСЯ ЛИ ТЕЛО МАШИНОЙ?

Проблема, стоящая перед нами в этом разделе, — выяснить, в какой степени животные и растения являются машинами. Мы хотим определить, являются ли законы и силы, которые регулируют их деятельность, теми же законами и силами, с которыми мы экспериментируем в химической и физической лаборатории, и применяются ли принципы механики и доктрина сохранения энергии одинаково хорошо к живой машине и паровому двигателю.

Можно было бы сделать вывод, что правильным методом изучения было бы ограничить наше внимание главным образом простейшими формами жизни, поскольку проблемы здесь были бы менее сложными, а следовательно, более легкими для решения. Это, однако, не было и не может быть методом изучения. Наши знания о процессах жизни были получены главным образом из наиболее, а не наименее сложных форм. Мы лучше знаем физиологию человека и его союзников, чем любых других животных. Причина этого достаточно ясна. Во-первых, существует ценность в знании жизненной деятельности человека, полностью отдельная от любых теоретических аспектов, и поэтому физиология человека требовала внимания ради нее самой. Практическая полезность физиологии человека стимулировала ее изучение на протяжении веков; и за последние пятьдесят лет научного прогресса именно физиология человека и родственных ему животных привлекала главное внимание физиологов. Результат заключается в том, что, хотя физиология человека довольно хорошо известна, физиология других животных понимается тем меньше, чем дальше мы уходим от человека и его союзников. По этой причине большая часть наших знаний о живом теле как машине должна быть получена из изучения человека. Это, однако, скорее удачно, чем наоборот. Во-первых, это позволяет нам переходить от известного к неизвестному; и во-вторых, больше интереса привязывается к проблеме, связанной с физиологией человека, чем по любой другой линии. В нашем обсуждении, следовательно, мы будем ссылаться главным образом на физиологию человека. Если мы обнаружим, что функции человеческой жизни поддаются механическому объяснению, мы не можем не верить, что это будет в равной степени верно и для низших порядков природы. По схожим причинам мало ссылок будет сделано на механизм жизни растений. Структура растения проще, и его деятельность гораздо легче сводима к механическим принципам, чем деятельность животных. По этим причинам нам будет необходимо обратить наше внимание только на жизненную деятельность высших животных.

Что такое машина? — Переходя теперь к нашему более непосредственному предмету точности утверждения, что тело — это машина, мы должны сначала спросить, что подразумевается под машиной? Краткое определение машины могло бы быть следующим: «Машина — это аппарат, сконструированный таким образом, что он может изменять один вид энергии в другой для определенной цели». Энергия, как уже было замечено, — это способность совершать работу, и ее обычные активные формы — это тепло, движение, электричество, свет и т. д.; но она может быть в пассивной или потенциальной форме, и в этой форме храниться внутри химической молекулы. Эти различные формы энергии легко превращаемы друг в друга; и любой аппарат, сконструированный с целью производства такого превращения, называется машиной. Динамо-машина, таким образом, — это машина, настроенная так, что когда к ней подводится механическое движение, энергия движения превращается в электричество; в то время как электромотор, с другой стороны, — это аппарат, сконструированный так, что когда к нему подводится электричество, оно превращается в движение. Паровой двигатель, опять же, сконструирован для превращения потенциальной или пассивной энергии в активную энергию. Потенциальная энергия в форме химического состава (уголь) подается в двигатель, и эта энергия сначала высвобождается в активной форме тепла, а затем превращается в движение большого маховика. Во всех этих случаях никакая энергия или сила не создается, ибо машина всегда должна быть снабжена количеством энергии, равным тому, которое она отдает обратно в другой форме. Действительно, в машину должно быть подано большее количество энергии, чем ожидается обратно, ибо всегда есть фактическая потеря доступной энергии. В процессе превращения одной формы энергии в другую часть энергии, из-за трения или другой причины, принимает форму тепла и затем излучается в пространство вне нашего доступа. Она, конечно, не уничтожается, ибо энергия не может быть уничтожена; но она приняла форму, называемую лучистым теплом, которая недоступна для нашего использования. Машина, таким образом, ни создает, ни уничтожает энергию. Она получает ее в одной форме и отдает обратно в другой форме, с неизбежной потерей части энергии в виде лучистого тепла. С этим пониманием мы можем теперь спросить, можно ли живое тело правильно сравнивать с машиной.

Общее сравнение тела и машины. — То, что живое тело проявляет обычные типы энергии, конечно, достаточно ясно, когда мы помним, что оно всегда находится в движении и всегда излучает тепло — два из самых распространенных типов физической энергии. То, что эта энергия поставляется в тело, как и в другие машины, в форме энергии химического состава, также не потребует дальнейших доказательств, когда мы помним, что необходимо снабжать тело соответствующей пищей, чтобы оно могло совершать работу. Пища, которую мы едим, подобно углю, представляет собой столько солнечной энергии, которая сохраняется с помощью жизни растений, и тесное сравнение между кормлением тела, чтобы позволить ему работать, и кормлением двигателя, чтобы позволить ему развивать энергию, настолько очевидно, что оно не требует дальнейшей демонстрации. Детали проблемы, однако, могут представлять некоторые трудности.

Первый вопрос, который возникает, заключается в том, является ли единственной силой, которой обладает тело, как и в случае с другими машинами, способность «трансформировать» энергию, не будучи способным создавать или уничтожать ее? Можно ли объяснить каждый бит энергии, проявляемый живым организмом, энергией, поставляемой с пищей, и, наоборот, можно ли найти всю энергию, поставляемую с пищей, проявленной в живом организме?

Теоретический ответ на этот вопрос в терминах закона сохранения энергии достаточно ясен, но ответить на него экспериментальными данными отнюдь не так просто. Чтобы получить экспериментальную демонстрацию, необходимо было бы сделать точное определение количества энергии, которое индивид получает в течение данного периода, и в то же время аналогичное измерение количества энергии, высвобожденной в его теле либо в виде движения, либо в виде тепла. Если тело — это машина, эти две величины должны точно уравновешиваться, и если они не уравновешиваются, это указывало бы на то, что живой организм либо создает, либо уничтожает энергию, и поэтому не является машиной. Такие эксперименты чрезвычайно трудны. Они должны проводиться обычно на человеке, а не на других животных, и необходимо заключить индивида в абсолютно герметичное пространство с приспособлениями для снабжения его воздухом и пищей в измеренном количестве, и с приборами для точного измерения работы, которую он совершает, и тепла, выделяемого его телом. Кроме того, необходимо измерить точное количество материала, который он выделяет в виде углекислого газа и других экскрементов. Такие эксперименты представляют много трудностей, которые еще не были полностью преодолены, но они были предприняты несколькими исследователями. Для целей такого эксперимента ученые позволяли себе быть запертыми в небольшой камере длиной шесть или восемь футов, в которой их единственная связь с внешним миром осуществляется по телефону и через небольшое отверстие в стороне камеры, которое иногда открывается на секунду или две, чтобы снабдить заключенного пищей. В такой камере они оставались до двенадцати дней. В этих экспериментах необходимо учитывать не только съеденную пищу, но и фактическое количество этой пищи, которое используется телом. Если человек прибавляет в весе, это должно означать, что он накапливает в своем теле материал для будущего использования; в то время как если он теряет в весе, это означает, что он потребляет свои собственные ткани в качестве топлива. Поэтому должны вестись тщательные ежедневные записи его веса. Должны быть получены оценки твердых, жидких и газообразных веществ, выделяемых его телом, ибо для проведения эксперимента должен быть сделан точный баланс между приходом и расходом. Аппаратура, разработанная для таких экспериментов, была сделана очень чувствительной; настолько чувствительной, действительно, что вставание индивида в ящике со своего стула немедленно видно по повышению температуры аппаратуры. Но даже при такой чувствительности аппаратура сравнительно груба и может измерять только самые очевидные формы энергии. Более тонкие типы энергии, такие как нервная сила, если ее рассматривать как энергию, не производят никакого впечатления на аппаратуру.

Препятствия на пути этих экспериментов нас особенно не касаются, но общие результаты имеют величайшее значение для нашей цели. Хотя по очевидным причинам не удалось проводить эти эксперименты в течение длительного времени, и хотя результаты еще не были очень точно уточнены, они все одного рода и без колебаний учат одному выводу. Что касается измеримой энергии или измеримого материала, тело ведет себя точно так же, как любая другая машина. Если тело должно совершать работу в этом дыхательном аппарате, оно делает это только путем разбивания на части определенного количества пищи и использования энергии, таким образом высвобожденной, и количество необходимой пищи пропорционально количеству проделанной работы. Когда индивид просто проходит через пол или даже встает со своего стула, это сопровождается увеличением количества пищевого материала, разбитого на части, и последующим увеличением количества выделяемого отработанного вещества и выделяемого тепла. Приход и расход тела как в материи, так и в энергии сбалансированы. Если в течение экспериментального периода обнаруживается, что высвобождается меньше энергии, чем содержится в усвоенной пище, также обнаруживается, что тело прибавило в весе, что просто означает, что дополнительная энергия была сохранена в теле для будущего использования. Никакой энергии нельзя получить из тела больше, чем подано, и за всю энергию, поданную в пище, эквивалентное количество возвращается. Нет никаких следов какого-либо создания или уничтожения энергии. Хотя из-за сложности экспериментирования абсолютно строгий балансовый лист не может быть составлен, все результаты имеют одну и ту же природу. Что касается измеримой энергии, все собранные факты подтверждают теоретическую концепцию, что живое тело следует рассматривать как машину, которая преобразует потенциальную энергию химического состава, сохраненную пассивно в его пище, в активную энергию движения и тепла.

Однако обнаружено, что тело — это машина несколько высшего класса, поскольку оно способно преобразовывать эту потенциальную энергию в движение с меньшими потерями, чем обычная машина. Как было замечено выше, во всех машинах часть энергии превращается в тепло и становится недоступной, излучаясь в пространство. В обычном двигателе только около одной пятнадцатой энергии, поданной в угле, может быть возвращено в форме движущей силы, остальное излучается из машины в виде тепла. Некоторые из наших лучших двигателей сегодня используют несколько большую часть, но большинство из них используют менее одной десятой. Эксперименты с живым телом в дыхательном аппарате, описанном выше, дают средство определения пропорции энергии, поданной в форме пищи, которая может быть использована в форме движущей силы. Эта цифра, по-видимому, решительно больше, чем та, которая получена любой машиной, до сих пор разработанной человеком.

Вывод из этого вопроса до сих пор, таким образом, ясен. Если мы оставим без внимания явления нервной системы, которые мы рассмотрим в настоящее время, общий приход и расход тела, что касается материи и энергии, таков, что тело должно рассматриваться как машина, которая, подобно другим машинам, просто трансформирует энергию, не создавая и не уничтожая ее. В этой степени, по крайней мере, животные соответствуют закону сохранения энергии и являются настоящими машинами.

Детали работы машины. — Мы переходим далее к некоторым из подчиненных проблем, касающихся деталей работы живой машины. У нас есть ясное понимание метода работы парового двигателя. Его механизм прост, и, более того, он был разработан человеческим разумом. Мы можем понять, как сила химического сродства разбивает химический состав угля, как тепло, таким образом высвобожденное, применяется к воде, чтобы испарить ее; как пар собирается в котле под давлением; как это давление применяется к поршню в цилиндре, и как это в конечном итоге приводит к вращению маховика. Правда, мы не понимаем лежащих в основе сил химизма и т. д., но эти силы, безусловно, существуют и являются фундаментом науки. Но механизм двигателя понятен. Наше понимание его таково, что, имея силы химии и физики в качестве фундамента, мы можем легко объяснить работу машины. Наша следующая проблема, следовательно, — увидеть, можем ли мы таким же образом достичь понимания явлений живой машины. Можем ли мы, используя те же химические и физические силы, объяснить деятельность, происходящую в живом организме? Может ли движение тела, например, быть сделано столь же понятным, как движение парового двигателя?

Физическое объяснение основных жизненных функций. — Живая машина, конечно, значительно сложнее парового двигателя, и существует много различных процессов, которые должны рассматриваться отдельно. В работе такого размера нет места для того, чтобы рассмотреть их все тщательно, но мы можем выбрать несколько жизненных функций в качестве иллюстраций метода, который преследуется. Будет предполагаться, что фундаментальные процессы физиологии человека понятны читателю, и мы попытаемся интерпретировать некоторые из них в терминах химической и физической силы.

Пищеварение. Первый этап этого преобразования топлива — процесс пищеварения. Этот процесс не представляет собой ничего таинственного и не требует участия каких-либо особых или специфических сил. Переваривание пищи — это просто происходящее в ней химическое изменение. На пищу, поступающую в организм в виде сахара, крахмала, жира или белка, воздействуют пищеварительные соки, в результате чего ее химическая природа слегка меняется. Однако происходящие при этом изменения не являются специфическими для живого организма, поскольку они с таким же успехом могут протекать в химической лаборатории. Это просто изменения молекулярной структуры пищевого материала, причем такие, которые просты и хорошо знакомы химику. Силы, вызывающие эти изменения, несомненно, являются силами химического сродства. Единственная особенность этого процесса, которую невозможно полностью объяснить с точки зрения законов химии, — это природа пищеварительных соков. Пищеварительные жидкости рта и желудка содержат определенные вещества, обладающие весьма примечательной способностью вызывать химические изменения, происходящие при переваривании пищи. Пример поможет прояснить это. Один из процессов пищеварения — превращение крахмала в сахар. Отношение между этими двумя телами очень простое: крахмал легко превращается в сахар путем добавления к его молекуле молекулы воды. Это изменение нельзя вызвать простым добавлением крахмала в воду, необходимо внедрить воду в молекулу крахмала. Данное изменение может быть достигнуто различными способами и, несомненно, осуществляется силами химического сродства. Химики нашли простые методы осуществления этого химического соединения, и производство сахара из крахмалистого сырья стало своего рода коммерческой отраслью. Один из методов, с помощью которого можно вызвать это изменение, заключается в добавлении к крахмалу вместе с некоторым количеством воды небольшого количества слюны. Слюна обладает способностью немедленно вызывать химическое изменение, при котором молекула воды входит в молекулу крахмала и образует сахар. Мы не понимаем, как слюна обладает этой способностью вызывать химическое изменение. Но, по-видимому, процесс этот простейшего характера и не содержит большей тайны, чем химическое сродство. Мы знаем, что слюна содержит определенный материал, называемый ферментом, который является активным агентом, вызывающим это изменение. Этот фермент не является живым, и для его действия не требуется никакой живой среды. Его можно отделить от слюны в виде сухого аморфного порошка, и в таком виде он может сохраняться почти бесконечно, сохраняя свою способность вызывать изменение при помещении в надлежащие условия. Таким образом, превращение крахмала в сахар — это простое химическое изменение, происходящее под влиянием химического сродства при определенных условиях. Одно из условий — наличие этого слюнного фермента. Если мы не можем точно понять, как фермент производит это действие, то мы точно так же не понимаем, как искра заставляет взрываться порох. Но мы не можем сомневаться в том, что последнее является чисто естественным результатом соотношения химических и физических сил, и нет никаких оснований сомневаться в этом в первом случае.

То, что справедливо для переваривания крахмала слюной, в равной степени верно и для переваривания других видов пищи в желудке и кишечнике. Каждый из пищеварительных соков содержит фермент, который вызывает химическое изменение пищи. Эти изменения всегда являются химическими и представляют собой результат действия химических сил. Если не считать наличия этих ферментов, между лабораторной химией и химией живого организма практически нет никакой разницы.

FIG. 1.—To illustrate osmosis. In the

vessel A is a solution of sugar; in B is pure water. The two are separated

by the mebrane C. The sugar passes through the membrane

into B.

Всасывание пищи. Следующая функция этой машины, которая привлекает наше внимание, — это всасывание пищи из кишечника в кровь. Переваренная пища перемещается по пищеварительному каналу чисто механическим способом посредством мышечных сокращений, и, достигая кишечника, начинает проходить через его стенки в кровь. В этом всасывании участвует другой набор сил, главной из которых, по-видимому, является физическая сила осмоса. Сила осмоса не имеет особой связи с жизнью. Если мембрана разделяет две жидкости разного состава (рис. 1), на жидкости воздействует сила, заставляющая их проходить через мембрану, причем каждая из них проникает через мембрану в соседний отсек. Сила, которая гонит эти жидкости через мембрану, значительна и иногда может действовать против существенного давления. Простой эксперимент проиллюстрирует эту силу. На рис. 2 изображен мембранный мешочек, плотно прикрепленный к стеклянной трубке. Мешочек наполнен крепким раствором сахара и погружен в сосуд с чистой водой. В этих условиях часть сахарного раствора проходит через мешочек в воду, а часть воды проходит из сосуда в мешочек. Но если раствор сахара находится внутри мешочка, а чистая вода снаружи, количество жидкости, проходящей внутрь мешочка, больше, чем количество, выходящее наружу; мешочек вскоре раздувается, и вода даже поднимается в трубке на значительную высоту в точке а (рис. 2). Сила, участвующая здесь, — это сила, известная как осмос или диализ, и она всегда проявляется, когда два различных раствора определенных веществ разделены друг от друга мембраной. Вещества в растворе будут в этих условиях переходить из более плотного раствора в более слабый. Этот процесс является чисто физическим.

FIG. 2.—In the bladder A is a sugar solution

In the vessel B is pure water. Sugar passes out and water into the bladder until it rises in the tube to a.

Этот процесс осмоса лежит в основе всасывания пищи из пищеварительного канала. Во-первых, большая часть пищи при проглатывании нерастворима и, следовательно, не способна к осмосу. Но процесс пищеварения, как мы видели, изменяет химическую природу пищи. В результате химического изменения пища становится растворимой, а после растворения — диализируемой, то есть способной к осмосу. Таким образом, после пищеварения пища растворяется в жидкостях желудка и кишечника и находится в надлежащем состоянии для диализа. Более того, структура кишечника такова, что создает условия, приспособленные для диализа. Это можно понять из рис. 3, который схематически представляет поперечный разрез стенки кишечника. Внутри стенки кишечника, в точке А, находится пищевая масса в растворе. В точке B показаны небольшие выступы стенки кишечника, называемые ворсинками, которые вдаются в эту пищу и покрыты мембраной. Одна из этих ворсинок показана в большем увеличении на рис. 4, где B обозначает эту мембрану. Внутри этих ворсинок находятся кровеносные сосуды, C, и таким образом видно, что мембрана B разделяет две жидкости: одну, содержащую растворенную пищу снаружи ворсинки, и другую, содержащую кровь внутри ворсинки. Здесь созданы надлежащие условия для осмоса, и этот процесс диализа будет происходить всякий раз, когда содержимое кишечника содержит больше диализируемого материала, чем кровь. В этих условиях, которые всегда возникают после того, как пища была переварена пищеварительными соками, пища начинает проходить через эту мембранную стенку кишечника в кровь под влиянием физической силы осмоса. Таким образом, первичным фактором всасывания пищи является физический фактор.

FIG. 3—Diagram of the intestinal walls. A, lumen of intestine filled with digested food. B, villi, containing blood vessels. C, larger blood vessel, which carries blood with absorbed food away from the intestine.

Мы должны, однако, заметить, что физическая сила осмоса — не единственный фактор, участвующий во всасывании. Во-первых, установлено, что пища во время прохождения через стенку кишечника или вскоре после этого претерпевает дальнейшее изменение, так что к тому времени, когда она попадает в кровь, она снова меняет свою химическую природу. Эти изменения, однако, имеют химический характер, и, хотя мы пока знаем о них не так много, они того же рода, что и изменения при пищеварении, и, вероятно, не включают в себя ничего, кроме химических процессов.

Во-вторых, мы замечаем, что существует одна фаза всасывания, которая все еще остается неясной. Часть пищи состоит из жира, и этот жир в результате пищеварения механически расщепляется на чрезвычайно мелкие капельки. Хотя эти капельки имеют микроскопический размер, они фактически не находятся в растворе и поэтому не подвержены действию силы осмоса, которая влияет только на растворы. Осмотическая сила не будет проталкивать капли жира через мембраны, и для объяснения их прохождения через стенки кишечника требуется нечто дополнительное. Однако мы пока можем дать лишь частичное объяснение этого вопроса. Внутренняя стенка кишечника — это не инертная, безжизненная мембрана, а состоит из активных частиц живой материи. Эти частицы живой материи, по-видимому, захватывают капельки масла с помощью маленьких отростков, которые они выдвигают, а затем пропускают их через свои собственные тела, чтобы выделить их на своей внутренней поверхности в кровеносные сосуды. Рис. 5 показывает несколько таких живых частиц мембраны, каждая из которых содержит несколько таких капелек жира. Таким образом, это всасывание жира представляется жизненным процессом, а не процессом, контролируемым просто физическими силами, такими как осмос. Здесь наше объяснение сталкивается с тем, что мы называем жизненной силой элементарных частей тела. Рассмотрение этой жизненной особенности мы, конечно, должны исследовать дальше; но это будет сделано позже. В настоящее время наша цель — общее сравнение тела и машины, и мы можем на некоторое время отложить рассмотрение этого жизненного явления.