100 великих научных открытий

Самин Дмитрий К.

На протяжении всей своей научной работы Павлов сохранял интерес к влиянию нервной системы на деятельность внутренних органов. В начале двадцатого века его эксперименты, касающиеся пищеварительной системы, привели к изучению условных рефлексов. В одном из экспериментов, названным «мнимым кормлением», Павлов действовал просто и оригинально. Он проделал два «окошка»: одно — в стенке желудка, другое — в пищеводе Теперь пища, которой кормили прооперированную и вылеченную собаку, не доходила до желудка, вываливалась из отверстия в пищеводе наружу. Но желудок успевал получить сигнал, что пища в организм поступила, и начинал готовиться к работе: усиленно выделять необходимый

для переваривания сок. Его можно было спокойно брать из второго отверстия и исследовать без помех.

Собака могла часами глотать одну и ту же порцию пищи, которая дальше пищевода не попадала, а экспериментатор работал в это время с обильно льющимся желудочным соком. Можно было варьировать пищу и наблюдать, как соответственно меняется химический состав желудочного сока.

Но главное было в другом. Впервые удалось экспериментально доказать, что работа желудка зависит от нервной системы и управляется ею. Ведь в опытах мнимого кормления пища не попадала непосредственно в желудок, а он начинал работать. Стало быть, команду он получал по нервам, идущим от рта и пищевода. В то же время стоило перерезать идущие к желудку нервы — и сок переставал выделяться.

Другими способами доказать регулирующую роль нервной системы в пищеварении было просто невозможно. Ивану Петровичу это удалось сделать первым, оставив далеко позади своих зарубежных коллег и даже самого Р. Гейденгайна, чей авторитет был признан всеми в Европе и к которому Павлов совсем недавно ездил набираться опыта.

«Любое явление во внешнем мире может быть превращено во временный сигнал объекта, стимулирующий слюнные железы, — писал Павлов, — если стимуляция этим объектом слизистой оболочки ротовой полости будет связана повторно… с воздействием определенного внешнего явления на другие чувствительные поверхности тела».

Конечно, далеко не все факты и теоретические положения Павлова по физиологии пищеварительной системы сохраняют свою силу и сегодня. Многочисленные исследования ученых из различных стран внесли в некоторые из них поправки и изменения. Однако в целом современная физиология пищеварения все еще сохраняет глубокую печать мысли и труда Павлова. Его классические работы по-прежнему служат основой для новых и новых исследований.

ХРОМАТОГРАФИЯ

Множество открытий прошедшего века обязаны русскому ученому Михаилу Цвету и его методу хроматографического анализа. Большое число выдающихся исследователей обязано ему своими успехами, а многие и Нобелевскими премиями!

«…Без работ Майкла Цвета нам, всем „пигментщикам“, делать было бы нечего…» — вот мнение одного известного английского ученого.

Михаил Семенович Цвет (1872–1919) — сын итальянки и русского интеллигента. Он родился в Италии в городе Асти, неподалеку от Турина. В 1891 году Михаил окончил Женевскую гимназию и поступил на физико-математический факультет Женевского университета. Представив диссертацию «Исследование физиологии клетки. Материалы к познанию движения протоплазмы, плазматических мембран и хлоропластов» Цвет в октябре 1896 года получил диплом доктора естественных наук. В декабре того же года он приезжает в Петербург.

Михаил не знал, что ученая степень Женевского университета не признается в России. Поэтому ему пришлось работать у известного ботаника Андрея Сергеевича Фаминцина, также изучавшего хлорофилл, можно сказать, на птичьих правах. В Петербурге Цвет познакомился с другими выдающимися ботаниками и физиологами растений: И.П. Бородиным, М.С. Ворониным, А.Н. Бекетовым.

Это было блестящее общество оригинальных, богатых идеями мыслителей и умелых экспериментаторов. Цвет продолжил свои исследования хлоропластов, готовясь в то же время к новым магистерским экзаменам и к защите диссертации. Экзамены он сдал в 1899 году, а магистерскую диссертацию он защитил в Казанском университете 23 сентября 1901 года.

С ноября 1901 года Цвет работает на должности ассистента кафедры анатомии и физиологии растений в Варшавском университете. На XI Съезде естествоиспытателей и врачей Михаил Семенович сделал доклад «Методы и задачи физиологического исследования хлорофилла», в котором впервые сообщил о методе адсорбционной хроматографии.

Михаил Семенович долгое время решал задачу разделения пигментов зеленого листа, а они очень близки по свойствам. К тому же в листьях присутствуют и другие, очень яркие, пигменты — каротиноиды. Именно благодаря каротиноидам и по осени появляются желтые, оранжевые, багровые листья. Однако пока хлорофиллы не разрушатся, отделить их от каротиноидов было почти невозможно.

Как замечает Ю.Г. Чирков, «видимо, открытие Цвета явилось реакцией на существующие тогда грубые и убийственные для пигментов методы их разделения. Вот один из приемов.

Сначала добывали спиртовую вытяжку хлорофилла, затем ее три часа кипя гили с добавлением в раствор крепкой щелочи (едкого калия). В результате хлорофилл разлагается на составные части — зеленый и желтый пигменты.

Но ведь в процессе изготовления этого зелья (почти алхимические манипуляции) природный хлорофилл мог разрушиться. И тогда исследователь имел бы дело с кусками пигментов, а то и с продуктами их химического превращения».

О том, как свершилось великое открытие, пишет С.Э. Шноль: «Он взял стеклянную трубку, наполнил ее порошком мела и на верхний слой налил немного спиртового экстракта листьев Экстракт был буро-зеленого цвета, и такого же цвета стал верхний слой меловой колонки. А затем М.С. начал по каплям лить сверху в трубку с мелом чистый спирт. Капля за каплей очередная порция растворителя элюировала пигменты с крупинок мела, которые перемещались вниз по трубке. Там свежие крупинки мела адсорбировали пигменты и в свою очередь отдавали их новым порциям растворителя. В силу несколько разной прочности адсорбции (легкости элюции) увлекаемые подвижным растворителем разные пигменты двигались по меловой колонке с разной скоростью и образовывали однородные окрашенные полосы чистых веществ в столбике мела. Это было прекрасно. Ярко-зеленая полоса, полоса чуть желтее зеленого — это два вида хлорофиллов — и яркая желто-оранжевая полоса каротиноидов. М.С. назвал эту картину хроматограммой».

В 1903 году Михаил Семенович Цвет прочел доклад «О новой категории адсорбционных явлений и о применении их к биохимическому анализу». Здесь он впервые обстоятельно излагает принцип своего метода адсорбционного анализа.

«Цвет показал, — пишет Чирков, — что при пропускании растворенных в жидкости растительных пигментов через слой бесцветного пористого сорбента отдельные пигменты располагаются в виде окрашенных зон — каждый пигмент имеет собственный цвет или хотя бы оттенок. Порошок сорбента (это может быть мел, сахарная пудра…) адсорбирует (поверхностно поглощает: латинское adsorbere значит „глотать“) разные пигменты с неодинаковой силой: одни могут „проскочить“ с током раствора дальше, другие окажутся задержанными ближе. Полученный таким образом послойно окрашенный столбик сорбента Цвет назвал хроматограммой, а метод — хроматографией».