«История науки изобилует примерами того, как ученые, разделенные пространством в тысячи миль, независимо друг от друга делали те же самые открытия».

«Природа не может скрыть свои секреты от прозорливого ученого».

(Ральф Лэпп)

Теленок, мышь и цыпленок

...И вдруг исследователь узнает, что задуманная работа уже выполнена другим. Узнает из прочитанной статьи или прослушанного доклада. Сложная гамма чувств возникает при этом.

Тут и горечь — тебя опередили.

Тут и радость — ты мыслишь правильно. Это направление действительно дает важные результаты.

Тут и польза — теперь уже не нужно проводить это исследование. Можно двигаться дальше.

Часто ли так бывает, что над одной и той же проблемой работают разные ученые в разных лабораториях, институтах, городах или странах? Не только часто — всегда. Исследование никогда не одиноко.

Так происходит потому, что никакое исследование не начинается из ничего. Каждый поиск и его вершина — открытие — это результат развития науки, следствие определенного уровня знаний, накопленных к этому моменту.

Нельзя было открыть мир микробов без создания микроскопа, без достаточного уровня развития оптики. Нельзя было создать ни электрический двигатель, ни лампочку накаливания без открытия законов возникновения и поведения электричества.

С другой стороны, изобретение микроскопа неминуемо привело человечество к открытию микробов. Открытие законов электричества естественно и закономерно привело к электрическому освещению и электролампочке.

Мировая наука подобна человеческому интеллекту, который накапливает знания в течение жизни. Мировая наука в течение всей своей истории-жизни получает образование посредством научных исследований, открытий, наблюдений, обобщений. Образование человека — впитывание его интеллектом знаний, накопленных наукой за всю предыдущую историю. Человеческий разум получает эти знания и может развивать их дальше. Аналогия между разумом отдельного человека и наукой в целом может быть продолжена.

Только образование мировой науки не имеет конца. Оно вечно, пока существует человечество. Образование же человека, к сожалению, ограничено. Максимально — его жизнью, минимально — творческим периодом ее.

Наука прошлого столетия не могла создать атомного реактора — была недостаточно образованна. Она еще не знала строения атомов и возможностей их превращений. Эта задача для прошлого века была преждевременна. Так же, как в свое время преждевременны были попытки алхимиков превратить свинец в золото. И человеческий разум без знания закономерностей современной ему науки не может развивать и совершенствовать ее.

У Даниила Данина есть такие слова: «Отчего географы древности не открыли Северного полюса, а заодно и Южного? Отваги не хватило? Нужды не было? Да нет же! Надо было прежде всего знать, что где-то полюса существуют».

Если человек не знает современной физика, естественно, он никогда не сможет сделать открытие в этой области знаний. Биологически неграмотный человек не сделает открытия в биологии. Он просто не будет знать, что делать.

Но зато каждый по-настоящему грамотный исследователь знает важнейшие направления поисков, видит цели, работает над самыми актуальными проблемами. А исследователей миллионы. Вот почему нет ни одной по-настоящему серьезной научной проблемы, которую разрабатывал бы всего один человек. Исследование никогда не одиноко. Оно всегда имеет прошлое — идеи и факты, из которых оно родилось, и людей, которые подготовили эти идеи и факты. Оно всегда имеет настоящее — тех исследователей, которые работают в одном направлении, двигаясь подобными или принципиально разными путями. Оно всегда имеет будущее — открытие нового явления и авторов его.

Рано или поздно открытие придет. Авторы обязательно будут. Если не одни, так другие. Один исследователь может лишь опередить другого. Иногда на несколько лет, иногда на несколько десятилетий. И зависит это не только от проницательности ума ученого, его умения работать, его таланта. Открытие всегда дитя по крайней мере трех сил: современного уровня человеческих знаний, качеств ученого и условий, в которых он работает.

И нельзя удержать открытие в тайне бесконечно долго. Да что там бесконечно! Зачастую его нельзя удержать в тайне даже в течение года.

Недавно в одном из наших журналов была помещена статья, в которой автор на основании многих относительно мелких открытий, сделанных в последнее время в изучении элементарных частиц, приходит к выводу, что в течение года должно произойти какое-то значительное открытие в этом разделе физики.

Исследования идут широким фронтом. Как же можно утаить открытие, когда его уже ждут, ибо оно естественно вытекает из всей совокупности работ! Значительное одинаковое открытие, как правило, подготавливается одновременно в нескольких лабораториях. Утаить невозможно. Сегодня ты утаил. А завтра его вновь откроют в другом месте. И приоритет родины потерян.

История знает немало примеров, когда открытия повторялись, когда те или иные закономерности открывались вновь. Иногда по прошествии нескольких десятилетий, иногда через несколько лет. А иногда — и отнюдь не редко — открытие совершается одновременно разными учеными в разных частях света.

Человек в парике и машина

В 1763 году уральский инженер Иван Ползунов разработал проект, а в 1765 году создал универсальный паровой двигатель. Этот двигатель работал, обслуживал завод. Через год Ползунов умер. Его паровая машина была заброшена, и никто в мире не узнал о ней — Россия того времени не заботилась об открытиях, информация о них не публиковалась. Через 19 лет, в 1784 году, универсальный паровой двигатель создает заново английский изобретатель Джемс Уатт и дарит свое открытие миру.

В 1865 году, почти сто лет тому назад, чешский ученый Грегор Мендель доложил обществу естествоиспытателей об открытии законов наследования биологических признаков. Это было столь ново, грандиозно и неожиданно, что «недостаточно образованная» наука того времени не оценила величия наблюдения Грегора Менделя. Оно не нашло отзвука и было забыто. О нем никто не упоминал в печати много лет.

Прошло три с половиной десятилетия… Менделевские законы были открыты вновь одновременно тремя учеными, которые работали независимо друг от друга и не знали исследований Менделя.

В самом начале 1900 года голландец Гуго де Фриз опубликовал результаты своих опытов — он снова открыл законы наследования. В одной из своих статей Гуго де Фриз писал, что о трудах Менделя он узнал лишь после завершения своих экспериментов.

В апреле 1900 года аналогичные результаты получил немецкий ботаник Карл Корренс. Он тоже считал себя первооткрывателем.

В июне 1900 года австрийский биолог Эрих Чермак совершил то же самое открытие. И он о работах Менделя ничего не знал.

А вот еще пример. В 1896 году итальянец Гульельмо Маркони приезжает в Англию и предлагает правительству приборы беспроволочного телеграфа. Они основаны на электромагнитных волнах Герца. Он берет патент на радиосвязь.

В этом же году в Русском физико-химическом обществе выступает Александр Попов. Он тоже демонстрирует приборы. С их помощью на расстоянии 250 метров он передает и принимает первую в мире радиограмму, состоящую из двух слов: «Генрих Герц». Созданы эти приборы были двумя годами раньше.

Ученый должен стараться сразу познакомить мир со своим открытием или изобретением. Не забыв при этом, разумеется, и обеспечить приоритет своей страны.

Перечислять независимые исследования можно бесконечно. Не будем делать этого.

В иммунологии в 1953 году также одновременно было совершено важное открытие в двух разных местах, двумя учеными независимо друг от друга. Это были чех Милан Гашек и англичанин Питер Медавар.

Этот раздел мне хотелось назвать «Милан Гашек едет на ферму», потому что именно с поездки на ферму началась работа, которая привела к открытию. Но я не назвал так, потому что главное, конечно, не поездка, а исследование и его итоги. Тем не менее начинать рассказ надо сначала, с поездки.

Летом 1952 года молодой сотрудник одной из лабораторий Института экспериментальной биологии Чехословацкой академии наук в Праге Милан Гашек поехал на ферму. И все началось… Во всяком случае, так утверждает сам Гашек.

— Как началось исследование? — спросил я его в одну из наших встреч.

— Мы поехали на ферму, — ответил Милан.

— На какую ферму?

— На птичью, — ответил он со смешным, но очень приятным чешским акцентом.

И было в самом деле так.

В лаборатории задумали интересное исследование. Не совсем было ясно — вернее, совсем было не ясно, что получится, если в период эмбрионального развития двум зародышам сделать общую систему кровообращения. Так, чтобы в период, когда самостоятельные организмы еще не создались, кровь одного из них проходила через кровеносные сосуды другого, и наоборот. Главное здесь не столько общая система кровообращения, сколько общая кровь. Системы кровообращения различны, но в одном месте соединяются, и кровь обобществляется.

Не ясно было, возможно ли создать такую модель. Не ясно было, жизнеспособна ли такая модель. Не ясно было (если окажется жизнеспособной), отразится ли эта операция на длительности жизни. Не ясно было, как скажутся в дальнейшей самостоятельной жизни (если такая наступит) взаимное влияние двух зародышей разных пород.

Поставить такой эксперимент на кроликах, собаках или любых других млекопитающих казалось невозможным. Ведь эмбрионы млекопитающих развиваются в матке материнского организма. Как соединить в эксперименте кровеносные системы двух эмбрионов, развивающихся в разных материнских организмах? Невозможно…

Совсем другое дело птицы!

Зародыши птиц куда доступнее. Они развиваются отдельно от матери. Их можно вообще растить без матери. Растить зародышей, а не младенцев-птенцов, которых и у млекопитающих можно вырастить без матери. Зародыши птиц отделены от мира лишь тонкой яичной скорлупой. Под скорлупой на одной из наружных оболочек зародыша развивается сеть кровеносных сосудов, связанная с системой кровообращения непосредственно тела зародыша.

Приблизительно к 8-му дню инкубации яйца при 37 градусах и развивается эта оболочка. Называется она «хорионаллантоисная мембрана». Если после 8-го дня в скорлупе двух яиц выпилить окошки, можно непосредственно соединить эти мембраны.

Короче говоря, первое, что надо сделать, — поехать на ферму, договориться о поставке в институт яиц разных пород кур. Второе: в лаборатории необходимо завести инкубатор. Без него не будут развиваться куриные эмбрионы, соединенные хорноналлантоисными мембранами. Никакой самой деликатной матери-курице нельзя доверить столь тонкое устройство, как сращенные яйца. Когда такие цыплята вылупятся, их можно изучать, определяя влияние эмбрионального соединения, или, как его стали называть, эмбрионального парабиоза.

Парабиоз в переводе обозначает «около жизни». Парабиоз имеет много значений. Например, «около жизни» может пониматься как что-то около жизни и около смерти (полумертвый). Но в данном случае, когда мы говорим «парабионты», мы имеем в виду другое — две жизни развиваются непосредственно около друг друга.

Начались до обиды короткие дни для экспериментирования и бесконечно долгие недели ожидания результатов.

Эти тонкие, хрупкие мембраны не так-то легко было соединить. Хирургические швы не помогали. Решение было найдено не сразу. Хорионаллантоисные мембраны двух десятидневных куриных зародышей прекрасно срастались только тогда, когда между ними помещали зародышевую ткань от третьего, еще более молодого эмбриона. Мембраны срастались и взаимно прорастали кровеносными сосудами друг в друга.

Проверка: краска, введенная в кровь одному зародышу, появляется в крови другого.

Итак, методика эксперимента отработана и усвоена. Можно начинать планомерное изучение цыплят, бывших парабионтов. Но до этого через лабораторию, операционную и инкубатор прошли десятки а потом и сотни куриных эмбрионов.

И вот, наконец, бесспорные результаты. В руках у Гашека объекты основного эксперимента: цыплята, вылупившиеся из соединенных яиц. Как они будут вырабатывать антитела на антигены друг друга? И будут ли? Впереди опять эксперимент.

Возраст цыплят — 107 дней. Это молодые куры породы белый леггорн. В эмбриональном периоде своей жизни они были парабионтами. Сосудистые мембраны будущих кур были соединены на 10-м дне инкубации яиц в термостате. Через 11 суток после этого, как и положено, цыплята вылупились и получили свои номера — 516 и 517.

Цыплята выросли…

Милан Гашек готовит шприц, чтобы начать иммунизацию двух цыплят — №516 и №517. Он берет кровь у одного и у другого. На пробирках появляются надписи: «Кровь парабионта №516» и «Кровь парабионта №517». Следующая процедура: иммунизация цыпленка №516 кровью №517 и, наоборот, цыпленка №517 кровью 516-го. Известно и еще раз проверено, что обычные — не парабионтные — цыплята леггорны в ответ на введение крови других цыплят вырабатывают антитела, которые склеивают эритроциты вводимой крови.

Пес, щенок, котенок и кот

Милан Гашек взаимно иммунизирует своих питомцев с кличками №516 и №517 — один раз, два, три, шесть…

Антител нет!

Цыплята инертны!

Через четыре недели Гашек повторяет иммунизацию. Результат тот же!

Бывшие парабионты не вырабатывают антител против эритроцитов друг друга! В остальном их иммунитет полностью сохранился. Они не утратили способности вырабатывать антитела вообще. В ответ на попадание в их кровь эритроцитов других кур — не парабионтов — эти цыплята со странными цифровыми именами реагируют нормально.

Впоследствии оказалось, что цыплятам, находившимся в эмбриональном парабиозе, оказывается, можно пересаживать кожу от своих необычных партнеров. И она приживает! А лоскут кожи от любого другого цыпленка отторгается в свой обычный срок. Для кур этот срок — 8—12 дней.

...Открыто нечто новое, ранее неизвестное науке. Открыто явление, противоположное иммунитету.

Контакт взрослого животного с антигеном приводит к стимуляции иммунитета и к выработке антител. Контакт эмбриона с чужеродными антигенами другого организма порождает терпимость к этим антигенам на всю жизнь. По отношению к этим антигенам иммунитет выключается на всю жизнь.

Иммунитет — страж индивидуальности организма — поддался. Пробита брешь в этой, казалось, неприступной стене. Найдена щель для разрушения биологической уникальности индивидуума.

Пока еще в эту щель ничего не проникло. Но она появилась. Стало ясно, что контролируемое воздействие может хоть в какой-то степени лишить индивидуум уникальности.

О своем открытии Милан Гашек сообщил в печати в 1953 году.

А в то же самое время, в начале тех же пятидесятых годов, английский исследователь профессор Питер Медавар вместе со своими молодыми сотрудниками занимался пересадкой кожи у телят. Особенно их интересовало, как приживает кожа у телят-близнецов, если ее пересаживать им друг от друга.

Не думайте после всего прочтенного, что с близнецами все ясно: если однояйцевые — кожа приживается, разнояйцевые — отторгается. Все сложнее.

Если близнецы идентичны, если они развились из одной яйцеклетки (однояйцевые близнецы), кожа всегда приживает. Если же они генетически не идентичны, из разных яйцеклеток (разнояйцевые), кожа друг от друга приживать не должна. Теоретически это так. На практике оказалось не так. Впрочем, все правильно, только сложно.

Оказалось, у некоторых явно неидентичных близнецов пересаженные кожные лоскуты приживали навсегда, как свои. Кожа любого другого теленка отторгалась.

Это наблюдение было сделано в 1951 году. Ясно, что удивительная терпимость иммунитета телят-близнецов к коже друг друга была следствием какого-то естественного процесса. Медавар вспомнил работы ученых, живущих в США и Австралии.

В 1945 году американский ученый из Калифорнии Рэй Оуэн обнаружил интересную вещь. При одновременном внутриутробном развитии сразу двух телят их кровообращение приходит в тесный контакт, и они обмениваются кровью. Оуэн доказал, что у родившихся телят-близнецов в крови циркулируют эритроциты друг друга.

Оуэн нашел то, что моделировал Гашек. Нашел на восемь лет раньше. Ему надо было бы проверить механизмы иммунитета этих телят по отношению друг к другу. И не в том дело, что Оуэн не догадался, видимо, время еще не пришло. Эти несколько лет еще нужны были ученому миру. И вот следующий шаг вперед.

А в 1949 году Бернет и Феннер опубликовали новую теорию иммунитета. С точки зрения этой теории стало понятным явление, подмеченное Оуэном. Бернет и Феннер высказали общее положение: если организм в период своего эмбрионального развития контактирует с какими-либо антигенами (в данном случае с тканями другого организма), то он должен стать иммунологически инертен к этим антигенам на всю жизнь. Это предсказание надо было проверить.

Что бы там ни думали авторы хитроумных экспериментов, во имя чего бы они ни делали свои эксперименты, жизнь, истина все ставит на свои места. Эксперимент Гашека и, главное, правильное объяснение его опытов не было возможным до всех этих работ. Не потому, что без них нельзя. А потому, что они постепенно, шаг за шагом подводили мировую исследовательскую мысль к этим работам. Иммунология взрослела. И линию подобных работ она не могла пройти. И в то же время блестящий опыт Гашека не может быть обойден и не может не учитываться во всех последующих работах и рассуждениях иммунологов.

В 1953 году профессор Лондонского университета Питер Медавар совместно со своими сотрудниками Рупертом Биллингхемом и Лесли Брентом опубликовали свои замечательные эксперименты. Цель этих экспериментов — воспроизведение редкого природного явления, описанного Оуэном. Моделированием этого явления можно проверить предсказание Бернета и Феннера.

Предположение: встреча зародыша с чужеродными клетками должна создать терпимость к соответствующим антигенам во взрослой жизни.

Объект эксперимента: чистолинейные мыши двух пород — серые СВА и белые А.

Эксперимент: искусственное введение зародышам СВА клеток от мышей А.

Ожидаемый результат: развитие у родившихся мышей СВА терпимости к клеткам и тканям породы А.

Я постараюсь по возможности точно изложить описание одного из экспериментов, опубликованное в журнале «Нэйче» («Природа») от 3 октября 1953 года. Это был эксперимент №73.

Взята самка СВА на 15—16-й день беременности. Под наркозом у мыши по средней линии был вскрыт живот. Матка с плодами была в пределах видимости и досягаемости для свободного манипулирования с ней. Сквозь ее растянутую стенку были видны зародыши-мышата. Тонкой иглой прокололи стенку матки и каждому эмбриону ввели по 10 миллиграммов клеточной взвеси, приготовленной из селезенки и почек мыши линии А. Эти клетки были жизнеспособными и теоретически должны были прижиться в эмбрионе. (Новое положение для нас. Еще об этом не упоминали: иммунитет у эмбриона, как и многое другое, не развит. У эмбрионов трансплантаты хорошо приживают, не отторгаются. Повторяю: у эмбриона нет иммунитета.) После этого живот был зашит.

Через четыре дня, в свой нормальный срок, мышь родила пять мышат. Выглядели они совершенно нормально.

Через восемь недель мыши, как им положено, стали взрослыми и весили по 21 грамму. Каждой из них пересадили лоскуты кожи от мышей линии А, ткань той же природы, той же антигенной структуры, что и клетки, введенные эмбрионам.

Через 11 дней обследовали состояние пересаженной кожи. Это не случайный срок. Предварительными опытами установлено: кожа мышей линии А, пересаженная мышам линии СВА, отторгается через 11 дней. У двух подопытных мышат трансплантаты погибли. У трех других пересаженная кожа «чувствовала» себя прекрасно. Она приросла, будто собственная ткань. Ее чуждое происхождение выдавал только цвет: на сером фоне шерсти мышей СВА ярко выделялся белый лоскут. Типичная для мышей А белая шерсть была нормальной густоты и жесткости.

Через 50 дней одной из этих трех мышей снова пересадили кожу той же линии А. С этого дня она стала носителем двух чужеродных лоскутов кожи.

...Открыто нечто новое, ранее неизвестное науке. Открыто явление, противоположное иммунитету.

Контакт взрослого животного с антигенами приводит к стимуляции иммунитета. Иммунитет, возникший в результате искусственной стимуляции, издавна называется «активно приобретенным иммунитетом». Если же первая встреча организма с антигенами, в частности с чужеродными клетками, происходит в эмбриональный период, возникает противоположный эффект — его иммунитет к этим антигенам выключается на всю жизнь. Это явление, аналогичное активно приобретенному иммунитету, но с обратным знаком, Питер Медавар назвал активно приобретенной толерантностью, то есть терпимостью.

Так в 1953 году Милан Гашек в Чехословакии, а Питер Медавар в Англии, независимо друг от друга и не зная друг друга, описали новое иммунологическое явление. И конечно, каждый узнал из журналов о работах другого.

— В то же время, когда были опубликованы мои работы, — рассказывал мне Гашек, — вышла и статья Медавара. Я увидел в ней подтверждение своих результатов и сразу же попытался его методом внутри-эмбриональных инъекций вызвать у цыплят и мышей толерантность. Медавар, в свою очередь, повторил нашу методику.

— Когда же вы познакомились?

— Впервые мы встретились на эмбриологическом съезде в Брюсселе в 1955 году, где мы познакомились лично и поделились опытом.

Так поступают настоящие ученые. Радость познания, радость удивления на первом месте. Не доказывают друг другу, кто на сколько часов или дней додумался до чего-то раньше другого. Они радостно повторяют опыты далекого товарища по оружию. Они радостно и искренне жмут руки друг другу при первой возможности.