мечников ученый что открыл
Илья Ильич Мечников: история жизни и научные свершения
Илья Ильич Мечников – один из крупнейших представителей российской медицинской науки – родился 4 (16) мая 1845 года в небольшом поместье Панасовка Харьковской губернии в семье гвардейского офицера в отставке Ильи Ивановича Мечникова и его жены – Эмилии Львовны (урожд. Невихович). Будучи азартным игроком, любителем разгульной жизни и кутежей, его отец быстро промотал за карточным столом приданое своей жены (отец жены – табачный откупщик, финансист и литератор, живший в г. Варшава). Финансовые затруднения и угроза неминуемого краха вынудили его отца, по настоянию жены, переехать в их небольшое семейное поместье Пана совку, где в деревне Ивановка и родился их младший сын Илья – пятый ребенок в семье. Кроме него, в семье росли еще 3 старших сына и дочь.
Илья рос резвым, подвижным ребенком, вспыльчивым и впечатлительным, в связи с чем получил от родных прозвище «ртуть». Его, к примеру, интересовало, почему журавли могут летать, а куры – нет.
Рис. 1. Илья Ильич Мечников (1845-1916)
Когда Илье исполнилось 6 лет (в 1851 году) семья переехала в г. Харьков. Он был большим любителем музыки и сидел «тише мыши», слушая игру на фортепиано Илья стремился к дружбе со старшими братьями, но был им не интересен и его гнали прочь.
К старшему из братьев – Леве приходил репетитор – студент медик Ходунов, и Илья, сидя молча в кресле, прислушивался к его объяснениям. Эта заинтересованность привлекла внимание Ходунова к Илье, и он стал рассказывать ему о медицине, завербовав себе преданного слушателя. Кроме того, Илья интересовался растениями и стал собирать гербарии. Чтобы привлечь к себе внимание старших братьев, он читал им «лекции» по ботанике; за чтение каждой «лекции» ему платили две копейки.
В возрасте 11 лет Илья поступил вместе с братом Колей в Харьковскую гимназию. Вскоре за отличную учебу его портрет поместили на «Золотую доску». По свидетельству самого И.И. Мечникова, товарищи по гимназии прозвали Илью «жрецом», поскольку его разговоры напоминали проповедь, – он проповедовал веру в науку, которая составляет источник величайшего блага для людей и человечества в целом.
В развитии Ильи имел большое значение учитель русского языка в гимназии – Парфенов, способствовавший расширению кругозора и интеллектуальному развитию мальчика. Он познакомил его с трудами философов – материалистов Л. Фейербаха и других, с журналами «Колокол» и «Полярная звезда», издававшимися А.И. Герценом в Лондоне. Уже в 14-летнем возрасте Илья в совершенстве овладел немецким языком, а затем – и французским. Свои научные сочинения он писал впоследствии не только на русском, но и на французском и немецком языках. В эти же годы Илья заинтересовался изучением представителей беспозвоночных – амебами, инфузориями, корненожками и др.
Уже начиная с 6-го класса гимназии, он посещает лекции профессоров Харьковского университета по анатомии и физиологии в качестве вольнослушателя, интересуется тем, как устроен мир, знакомится с книгой и учением Р. Вирхова о «Циллюлярной патологии», утверждающей, что именно клетки человеческого организма играют ведущую роль в обеспечении всех его физиологических функций, а различные заболевания обусловлены нарушением их деятельности.
В 1862 году Илья заканчивает учебу в гимназии с золотой медалью и после кратковременной поездки в г. Вюрцбург (Германия) поступает на естественный факультет Харьковского университета. Учась на первом курсе, он включается в научные исследования, пишет и публикует в научном журнале статью с критическими замечаниями на книгу известного немецкого физиолога Кюне, вызвав его серьезное недовольство.
Начиная со второго курса, Илья покидает университет и переходит на положение вольнослушателя, а к концу второго курса добивается разрешения сдать выпускные экзамены экстерном. Все экзамены он сдает «с отличием», закончив университет в 19 лет! В связи с этими успехами Совет университета ходатайствует перед Мини стерством образования о направлении Ильи Мечникова на стажировку по зоологии в Германию, где он проводит последующие 3 года «за казенный кошт».
Зани ма ясь беспозвоночными, он открыл явление гетерогении – чередования половых поколений у круглых червей-паразитов, а в соавторстве с А. Ковалевским издал работу по эмбриологии беспозвоночных, за что оба автора были награждены престижной премией Бэра. Этими исследованиями было положено начало учению об эволюционной эмбриологии. Работая в г. Гиссен, И.И. Мечников обнаружил у ресничного червя (планарии) внутриклеточное пищеварение.
В 1867 году после возвращения И.И. Мечникова в Россию он был приглашен на должность доцента Одесского (Новороссийского) университета. В том же году Санкт-Петербургский университет присудил ему степень магистра без экзаменов, опираясь на его научные публикации.
Для Первого в России съезда естествоиспытателей в Санкт-Петербурге И.И. Мечников подготовил 3 доклада. Но возник конфликт с профессором Маркузеном, который тоже хотел принять участие в работе съезда, хотя Одессе было выделено только одно делегатское место. У профессора Маркузена не было особых заслуг в зоологии, тем не менее, в конечном счете на съезд поехали они оба. Доклады, с которыми выступил И.И. Мечников на съезде, привлекли всеобщее внимание к автору и получили признание в среде ученых. Более того, профессор К.Ф Кесслер – основатель Российско го общества естествоиспытателей – предложил ему место доцента в Санкт-Петербургском университете, но конкретные условия работы оказались для И.И. Мечникова неприемлемыми, и он вынужден был отказаться.
Илья Ильич решил подать прошение на замещение вакантной должности ординарного профессора – заведующего кафедрой зоологии Петербургской меди цинской академии. Рекомендовал И.И. Мечникова на эту должность выдающийся российский физиолог И.М. Сеченов. Но «старые» профессора отнеслись негативно к притязаниям столь молодого ученого, высказав в качестве фальшивого предлога мнение, будто кафедра зоологии вообще не нужна медицинской академии. Несмотря на все усилия и аргументы И.М. Сеченова, члены ученого совета забаллотировали избрание И.И. Мечникова («за» – 12, «против» – 13). Возмущенный подлым и незаконным поведением профессоров медицинской академии, И.М. Сеченов принял решение покинуть Санкт-Петербургскую медицинскую академию сразу же после экзаменационной сессии и сдачи студентами экзамена по физиологии. Он ушел из академии в 1870 году.
В это же время (в 1873 году) у И.И. Мечникова случилась личная трагедия: скончалась от чахотки его молодая и любимая жена – Людмила Федорович. Тяжело переживая постигшее его горе, И.И. Мечников решает покончить жизнь самоубийством, приняв большую дозу морфия, но доза оказалась несмертельной, и ему удалось выжить.
Вернувшись на кафедру в Одесский университет, И.И. Мечников начал изучать происхождение жизни многоклеточных растений и в 1870 году разработал и внедрил первый российский биологический метод защиты сельскохозяйственных растений от вредителя – патогенного грибка.
В 1875 году И.И. Мечников встретил и полюбил Ольгу Николаевну Белокопытову, которая училась у него на кафедре зоологии. Этот брак оказался очень удачным: его вторая жена стала ему верным другом и помощником в научных исследованиях до последних дней его жизни, а после его смерти опубликовала очень подробные воспоминания об Илье Ильиче Мечникове.
С одесской профессурой, в массе своей весьма реакционной и малоодаренной, у И.И. Мечникова добрые отношения так и не сложились.
В 1881 году в г. Одесса началась эпидемия возвратного тифа, и его жена Ольга тяжело заболела; одно время ее состояние стало критическим. В этот момент Илья Ильич Мечников ввел себе зараженный возвратным тифом материал и тоже заболел. Что это было – случайность или еще одна попытка самоубийства, остается загадкой до сих пор. К счастью, они оба выжили.
В 1886 году И.И. Мечников покинул Одесский университет, приняв предложение Одесского городского управления возглавить первую в России бактериологическую станцию. Он добился ее оснащения новейшей научной аппаратурой, направив в Париж к Луи Пастеру одного из своих учеников, где встретил понимание и поддержку со стороны великого французского ученого. На станции проводились экспериментальные исследования с возбудителями сибирской язвы, бешенства, возвратного тифа, рожистого воспаления, осуществлялось производство различных вакцин.
Но случилась катастрофа. В отсутствие И.И. Меч ни кова (он находился у себя в имении) кто-то из сотрудников станции нарушил технологический цикл производства вакцины против сибирской язвы, что при вакцинации большого стада овец помещика Панкеева привело к массовой гибели скота. Это происшествие стало причиной большого скандала. Резко ухудшились взаимоотношения между сотрудниками. И хотя репутация И.И. Мечникова не пострадала, он принял решение покинуть бактериологическую станцию и уехать с женой за границу. Они поселились в г. Мессина на острове Сицилия (Италия). Причины своего решения покинуть Россию и уехать за границу И.И. Мечников объяснил в статье «Рассказ о том, как и почему я поселился за границей» (1909 г., журнал «Русские ведомости» № 239 от 18X.).
Помимо катастрофы, связанной с массовой гибелью овец, были и другие основания для отъезда И.И. Меч никова из России. Его жена Ольга получила в наследство имение, делами которого пришлось заняться И.И. Мечникову, но он не был приспособлен для по добной работы, и дела в имении шли из рук вон плохо. В имении начались беспорядки, потравы посевов, был убит сторож из крестьян. Только после этого власти спохватились, зачинщики беспорядков и убийцы сторожа были арестованы, осуждены и высланы на остров Сахалин. Для очень впечатлительного и честного человека, каким был И.И. Мечников, эти события стали причиной сильного переживания и эмоционального решения покинуть свою родину.
И.И. Мечников вместе с женой уезжает в Италию – в г. Мессину на острове Сицилия. Илья Ильич продолжает исследования, доказывающие существование внутриклеточного пищеварения. Он устанавливает, что краситель (кармин) способен окрашивать некоторые клетки, которые могут поглощать инородные вещества и таким образом противодействовать различным вредным воздействиям. Илья Ильич предлагает назвать эти клетки фагоцитами (от древнегреческого слова, означающего «пожиратель»). А в 1883 году, выступая на съезде естествоиспытателей в Одессе с докладом «О целебных силах организма», он, по существу, обозначил основные положения своей фагоцитарной теории иммунитета. Впервые публично И.И. Мечников во всеуслышание заявил об открытии фагоцитоза в своей статье «Исследования о мезодермальных фагоцитах некоторых позвоночных животных», опубликованной в журнале «Русская медицина» (№1, 1883, с. 3–5). Он утверждал, что «Болезнь должна рассматриваться как борьба между патогенными агентами – поступившими извне микробами, и фагоцитами самого организма. Излечение будет обозначать победу фагоцитов, а воспалительная реакция – признаком их действия, достаточного для предотвращения атаки микробов». Он утверждал, что лейкоциты способны поглощать чужеродные агенты, выполняя санитарную функцию не только в отношении микроорганизмов, но и других веществ, поступающих извне, а также отмерших клеток самого организма. И.И. Мечников предложил подразделять фагоциты на микрофаги (нейтрофилы) и макрофаги (моноциты) и доказал, что даже погибшие фагоциты сохраняют способность бороться с микробами. Более того, при их разрушении выделяются особые вещества, названные им цитазами, существование которых много лет спустя было подтверждено биохимиком Кристианом де Дюв. В 1976 году Кристиан де Дюв, став лауреатом Нобелевской премии, выступил на съезде Немецкого общества патологов и начал свой доклад с демонстрации портретов И.И. Мечникова и Р. Вирхова, подчеркнув, что без трудов этих великих ученых он не смог бы открыть существование лизосом.
Сразу же после публикации исследований И.И. Меч никова по фагоцитозу в научном мире началась яростная полемика между сторонниками и противниками фагоцитарной теории. Противники И.И. Мечникова были приверженцами гуморальной теории иммунитета Пауля Эрлиха, согласно которой человеческий организм борется с инородными веществами, в том числе с микробами, путем выработки особых гуморальных веществ – антител и антитоксинов. Они отказались признавать, что помимо гуморального, существует и клеточный иммунитет, осуществляемый фагоцитами. Надо сказать, что сторонников этой теории было большинство, в том числе их поддержал и один из учеников И.И. Мечникова – Н.Ф. Гамалея, что было по меньшей мере странно и непорядочно. И.И. Мечников не отрицал существования гуморального иммунитета, но настойчиво и убедительно доказывал справедливость своей теории фагоцитоза. Его поддержали такие выдающиеся ученые-микробиологи, как Роберт Кох, Луи Пастер и Джозеф Листер. Очень важной вехой в признании теории фагоцитоза стало выступление И.И. Меч никова на Международном гигиеническом конгрессе в г. Будапеште (Венгрия) в 1894 году, которое вынудило его оппонентов, наконец, признать фагоцитоз, как важнейший фактор иммунитета, наряду с антителами и антитоксинами, примирив, наконец, сторонников обеих теорий. Последним аккордом в признании теории фагоцитоза стало присуждение Нобелевской премии по физиологии и медицине Илье Ильичу Мечникову и Паулю Эрлиху за 1908 год «За открытие в области иммунологии», которая была им вручена в мае 1909 года в г. Стокгольме.
Необходимо напомнить, что примерно в середине ХХ века австралийский ученый Макферлан предложил селекционно-клональную теорию, согласно которой образование антител (гуморальный иммунитет) является производным от клеточного иммунитета (фагоцитоза).
Но вернемся к рассказу о жизненном пути И.И. Меч никова. После кратковременного пребывания в Италии, он переехал в Германию, но и там не задержался надолго, перебравшись в Париж, где произошла его знаменательная встреча с Луи Пастером, который был уже старцем. Это случилось в 1887 году. Луи Пастер принял И.И. Мечникова весьма радушно, поддержав его теорию фагоцитоза, и предложил ему возглавить научную лабораторию в Институте Пастера для продолжения научных исследований. В Институте Пастера Илья Ильич проработал последние 28 лет своей жизни. По свидетельству его жены Ольги Николаевны, это были самые счастливые и плодотворные годы его жизни, когда он, наконец, обрел покой и мог в самых благоприятных условиях целиком погрузиться в научную работу, которая была особенно плодотворной в 1895–1910 годах. Вскоре он был избран вице-директором Института.
Ближайшим другом И.И. Мечникова стал любимый ученик Луи Пастера Эмиль Ру, который в своих выступлениях неоднократно отмечал такие высокие качества Ильи Ильича, как безграничную научную эрудицию, горячую увлеченность наукой и высокие человеческие качества – бескорыстие, доброжелательность к людям, преданность России и русско-французской дружбе.
В эти годы среди научных интересов И.И. Меч никова следует прежде всего назвать азиатскую холеру, вызываемую холерным вибрионом. Кроме того, им была выдвинута теория о существовании антагонизма между микробами, как важного фактора противодействия инфекции человеческого организма.
После открытия Ф. Шаудином возбудителя сифилиса – бледной спирохеты, Илья Ильич Мечников разработал методику профилактики и лечения сифилиса с помощью втирания ртутной мази, содержащей каломель. В последующие годы Пауль Эрлих, являющийся основателем химиотерапии, создал для лечения сифилиса новый препарат – сальварсан. Кроме того, И.И. Меч ников установил способность организма человека вырабатывать антитела к чужеродным белкам немикробного происхождения, предложив называть их цитокинами (ядами для клетки), что в дальнейшем послужило основой для нового учения об аутоаллергии.
Важным направлением его научной работы стало изучение проблемы старения и смерти. Для продления жизни человека он считал необходимым сохранять оптимистический взгляд на различные события и превратности судьбы, отказаться от вредных привычек (алкоголь, курение), избегать (по возможности) воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды, осуществлять профилактику болезней и т.п. Все эти вредные факторы он объединил под названием дисгармонии человеческой жизни.
И.И. Мечников полагал, что пессимизм формирует у человека состояние дисгармонии и усугубляет ее. Он утверждал, что жить нужно по законам ортобиоза, представляющего собой жизнь, основанную на изучении человеческой природы путем устранения дисгармоний.
В 1913 году Илья Ильич публикует свой философский труд – «Сорок лет искания рационального мировоззрения». Он считал, что человек должен жить дольше, пройдя полный и счастливый цикл своей жизни, завершив ее спокойной и естественной смертью.
В последний период жизни его внимание привлекает проблема значения микрофлоры толстой кишки в сохранении здоровья человека. Он утверждал, что присутствующие в толстой кишке патогенные бактерии оказывают вредное влияние на жизнедеятельность человека. Для вытеснения этих патогенных бактерий из кишечника он предложил использовать болгарскую молочнокислую палочку, содержащуюся в йогурте. Об этой работе он издал небольшую книгу «Несколько слов о кислом молоке».
В течение многих лет И.И. Мечников поддерживал дружеские отношения с выдающимися представителями российской науки: И.М. Сеченовым, И.П. Пав ло вым, Д.И. Менделеевым, К.А. Тимирязевым.
Интересна судьба его братьев. Самый старший из них – Иван Ильич был известным юристом, занимал должность прокурора в Туле и был председателем окружного суда в Киеве. Лев Ильич Мечников стал крупным ученым и видным общественным деятелем, принимал участие в борьбе гарибальдийцев, сражаясь за свободу Италии. Он тесно сотрудничал с самим Джу зеп пе Гарибальди, был другом А.И. Герцена и М.А. Ба ку нина.
Много лет И.И. Мечников провел за границей – во Франции, Германии, Швейцарии, Италии и даже Японии, но всегда и везде считал себя истинно русским человеком. Известен его труд «Цивилизация и великие исторические реки» (1889).
Рис. 2. И.И. Мечников. Этюды о природе человека.
19 октября 1913 года Илья Ильич перенес тяжелый сердечный приступ, сопровождавшийся сильными болями за грудиной (инфаркт миокарда), после чего решил вести подробный дневник своего самочувствия. 16 мая 1915 года ему исполнилось 70 лет. Постепенно болезнь прогрессировала, нарастала сердечная недостаточность, пропал аппетит, появилось равнодушие к пище. А прелесть наступившей весны принесла ему не радость, а ощущение грусти и тревоги, даже отчаяния. 16 июля 1916 года около 2-х часов дня возник приступ сердечной астмы, и вскоре Илья Ильич скончался. Согласно его завещанию, тело его кремировали, а урну с прахом установили в библиотеке Института Пастера в Париже.
Илья Ильич Мечников и его вклад в науку
Об иммунитете сегодня знает каждый школьник, причем он уверенно расскажет, что под иммунитетом подразумевается способность человеческого организма сопротивляться вредному воздействию болезнетворных микробов и других негативных факторов, то есть он не дает болеть или помогает легче переносить заболевание и быстро выздоравливать. Ведь не зря говорят, что у часто хворающего ребенка или взрослого слабый иммунитет, а у человека, который с детства не знал болезней, иммунитет, напротив, сильный.
Сейчас любому человеку известно, что состояние иммунитета можно оценить по анализу крови.
А вот вплоть до второй половины XIX века ничего об иммунитете не знали, а о механизме заболевания и выздоровления существовали только догадки. Первая завеса тайны была приоткрыта в 1880-е годы, когда в этой области начал работать русский ученый Илья Ильич Мечников.
Именно он заложил основы современной иммунологии, высказав главные принципы, по которым наш организм может сопротивляться болезням. Ученый не первым заметил некоторые основополагающие иммунологические процессы, но он первым смог правильно их интерпретировать, изучить и подвести прочную теоретическую основу. Все ученые, работавшие над проблемами иммунологии много позже Мечникова, опирались на его достижения и идеи. Так что мы сейчас по праву считаем именно нашего соотечественника основателем иммунологии как научной дисциплины.
Почему человек заболевает и выздоравливает?
Вопрос, вынесенный в подзаголовок, не давал покоя ученым, мыслителям, врачам и философам с древнейших времен. Что вызывает болезнь? Почему иногда болезнь приводит к смерти и никакие средства не могут помочь? Почему некоторые болезни проходят сами собой? И как так получается, что один человек может заболеть, а другого эта же хворь не берет? И что вообще происходит с организмом во время заболевания и выздоровления? Эти сложные вопросы на протяжении многих веков оставались без ответов, а некоторые объяснения нам сейчас кажутся смешными и нелепыми.
В древности разного рода заболевания приписывались злым духам и прочей нечисти, которая якобы поселялась в человеческом теле либо воздействовала на расстоянии. Но в то же время люди пытались бороться с теми заболеваниями, которые мы сейчас называем инфекционными, то есть заразными. Наверное, не стоит говорить, что те попытки были практически безрезультатны, так как не имели никакой теоретической основы, а строились лишь на домыслах.
К концу XVIII века сложилась уникальная ситуация: уже предпринимались успешные попытки борьбы с инфекционными заболеваниями с помощью вакцинации — введения в организм небольших доз возбудителей болезни. Однако теории, которая объясняла бы, почему и как помогает вакцина, не существовало.
С точки зрения врача и ученого начала XIX века, происходило что-то странное и непонятное: если человеку дать переболеть слабой формой болезни, то настоящее заболевание его не коснется. Объяснить это было крайне трудно.
Непонятен был и механизм выздоровления. Ученые и врачи могли предположить, что в организме больного что-то происходит: об этом говорят высокая температура, лихорадка, обильное выделение пота и другие признаки. И очень часто это «что-то» помогает выздороветь. Лишь в конце XIX века русский ученый Илья Мечников впервые высказал некоторые предположения о том, что же собой представляет это самое «что-то».
Однако до того, как Мечников начал проводить исследования, была разработана целая теория, названная сейчас инфекционной иммунологией. Речь идет о знаменитых работах великого французского ученого Луи Пастера, который целенаправленно искал вакцины, эффективно работающие против разных заболеваний.
В 1880-е годы он сделал ряд открытий огромной важности, на которых основана вся современная наука о вакцинации. Более удивителен тот факт, что Луи Пастер хоть и находил действенные вакцинные препараты, не мог объяснить, почему они помогают. Однако такое положение в науке было недолгим — уже в конце XIX века на механизм действия вакцин и выздоровления человека пролил свет Мечников, а также другие ученые.
Итак, к тому времени ученые уже знали о том, что со многими инфекционными болезнями, раньше считавшимися неизлечимыми, можно бороться с помощью вакцин. Но при этом до сих пор было непонятно, каким образом организм человека, прошедшего вакцинацию, борется с инфекционными болезнями.
Сильный пожирает слабого…
В 1882 году Илья Мечников, работавший тогда в Италии, сделал неожиданное открытие, перевернувшее и его жизнь, и историю биологии, физиологии и многих других наук, в том числе и медицины. Как говорил сам ученый, он в одночасье из зоолога превратился в патолога, начавшего с интересом изучать жизнь организмов на уровне клеток. Так о чем же таком узнал Мечников?
В один прекрасный день Мечников заметил, что в прозрачных тельцах личинок морских звезд существуют небольшие подвижные клетки, которые окружают и поглощают все попавшие в организм инородные тела.
Эти клетки буквально пожирали пылинки, бактерии и другие микроорганизмы. Само по себе это наблюдение не было открытием — ученым относительно давно был известен факт, что в крови животных и человека обитают клетки-фагоциты, которые буквально пожирают (заложено в их названии: фаго — пожирать, цитос — клетка) попадающие в кровь микроорганизмы. Однако Мечников интерпретировал это событие не так, как ученые до него, а совершенно по-новому.
До работ Ильи Мечникова считалось, что фагоциты помогают болезнетворным микроорганизмам распространяться по телу животного или человека. Русский же ученый сделал совершенно противоположный вывод — по его мнению, эти клетки, напротив, убивают микробы, не позволяя болезни захватить весь организм. Но так вышло, что с Мечниковым в то время почти никто не согласился.
Впоследствии Илья Ильич заметил и еще одну особенность фагоцитов — они окружали и поглощали не только бактерии или чужеродные тела, а также уничтожали и отмершие (либо ставшие ненужными из-за развития организма) ткани организма-хозяина. Это было важным открытием, наводившим на мысли об особой роли фагоцитов. Ведь если отмершие ткани не убирать и не выводить из организма, то они могут нанести вред или даже привести к смерти. Значит, фагоциты, среди которых и лейкоциты, живущие в крови животных и человека, играют в организме санитарную роль, поддерживая здоровье!
О результатах исследований биолог рассказал в 1883 году, однако его идеи были приняты научным сообществом в штыки. Ученые не могли принять, что в живых организмах, в том числе и в человеке, живут микроскопические «санитары», обезвреживающие болезнетворные микроорганизмы и собирающие отмершие ткани. Все дело в том, что к тому времени сформировалась и нашла множество сторонников другая теория борьбы организма с инфекциями — гуморальная, о которой речь пойдет ниже.
Мечников не сдался, а продолжил работать. К 1892-му он уже во всех деталях разработал теорию фагоцитоза — поглощения чужеродных тел, попавших в организм, особыми клетками-фагоцитами.
При этом ученым было доказано, что фагоциты многих живых существ (в том числе и активно изучаемых им морских звезд) гомологичны (то есть имеют общее происхождение, схожее строение и функции) человеческим лейкоцитам, а значит, играют одну и ту же роль.
В 1901 году Мечников сформулировал так называемую фагоцитарную (или клеточную) теорию иммунитета, в которой главная роль защитников организмов от болезней отводилась фагоцитам. За эту работу ученый в 1908-м был удостоен Нобелевской премии. Однако в начале XX века ни Мечников, ни еще ряд ученых не поставили точку в теории иммунитета. Напротив — существовало несколько разных теорий, приверженцы которых вели ожесточенную борьбу, участвовал в ней и Мечников. При этом никто из них не подозревал, что война теорий затеяна зря.
Фагоциты или антитела?
Разработанная биологом теория иммунитета не воспринималась большинством ученых того времени. Несмотря на это, Илья Ильич, уже много лет работавший во Франции, посчитал проблему иммунитета более или менее разрешенной и увлекся другими научными проблемами.
Неприятие теории Мечникова основывалось на достижениях так называемой гуморальной теории иммунитета, в которой главная роль защитников организма отводилась особым веществам — антителам, присутствующим в крови.
Впервые о присутствии в крови зараженного организма особых веществ заговорили японский бактериолог Сибасабуро Китасато и немецкий врач Эмиль Беринг.
Так получилось, что эти ученые положили начало гуморальной теории иммунитета, которую развил и практически довел до научного совершенства немецкий химик, фармаколог и бактериолог Пауль Эрлих. Он работал практически параллельно с Мечниковым и, к слову сказать, заложил основы химиотерапии, разработал много эффективных лекарственных препаратов против инфекционных заболеваний. Однако немецкий ученый не поддерживал идею о клетках-фагоцитах, считая главными в борьбе организма с болезнью именно антитела.
Эрлих предположил, что при попадании в кровь возбудителя заболевания в особых клетках образуются антитела, убивающие его. Ученый также утверждал, что появление антител провоцируют сами болезнетворные микроорганизмы — они несут на себе так называемый антиген, запускающий в заболевшем организме механизм выработки антител.
Из теории Эрлиха вытекал один любопытный факт — получалось, что в организме может вырабатываться (либо уже присутствует) огромное количество антител, действующих только против какого-либо одного вредоносного микроорганизма. В рамках гуморальной теории было выдвинуто еще множество интересных предположений, объясняющих механизм выздоровления и то, почему иногда с болезнью невозможно бороться.
Уверенность в истинности гуморальной теории возникла не на пустом месте — ведь не зря же фагоцитарная теория иммунитета Мечникова не была сразу принята! Дело в том, что правильность выводов Эрлиха и других ученых подтверждалась наблюдениями — всегда при попадании в кровь животного или человека разных болезнетворных микроорганизмов появлялись разные антитела. При этом наблюдаемый Мечниковым факт поглощения возбудителей разных болезней лейкоцитами крови животных не считался сильным доводом.
Кроме того, Эрлих, будучи в первую очередь врачом, на основе своей теории создал несколько достаточно эффективных лекарственных препаратов, которые помогали лечить разные недуги. Это ли не признание успеха?
Однако у гуморальной теории иммунитета возникали проблемы с объяснением некоторых явлений. В частности, она не могла внести ясность в вопрос, почему в борьбе с инфекционными заболеваниями помогает вакцинация. А вот фагоцитарная теория объясняла это относительно просто: во время прививки лейкоциты человека «узнают» и «привыкают» к возбудителям заболевания, а если организм по-настоящему заразится, то фагоциты, уже знакомые с этой болезнью, легко с ней справятся. Это лишь один из примеров столкновения фагоцитарной и гуморальной теорий иммунитета. Мечников, Эрлих и их последователи отстаивали свои взгляды, выдвигая все новые предположения и стараясь убедить оппонента в неправильности его убеждений. Однако самое удивительное в сложившейся ситуации то, что в 1908 году оба ученых — и Пауль Эрлих, и Илья Ильич Мечников — получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за исследование природы иммунитета. Как так получилось?
Командная работа фагоцитов и антител
На самом деле иммунитет оказался гораздо более сложным, чем предполагала каждая из теорий.
Оказалось, что защита организма от болезнетворных микроорганизмов основана на совместной работе клеток-фагоцитов и особых веществ антител. Вот так природа обхитрила ученых, объединив их теории в одну.
Илья Мечников говорил о том, что бактерии, чужеродные тела и отмершие ткани захватываются и уничтожаются клетками-фагоцитами, роль которых в человеческом организме играют лейкоциты. Эрлих утверждал, что борьба с вредными бактериями происходит посредством антител. Интересно отметить, что Мечников и Эрлих сделали несколько прозорливых замечаний, нашедших подтверждение лишь много лет спустя.
Немецкий ученый предложил особую схему взаимодействия болезнетворных микроорганизмов с антителами, и теперь мы можем сказать, что он был прав, — каждый микроб несет в себе антиген, в ответ на который в организме начинается та или иная реакция. Мечников описал схему взаимодействия с вредными микробами лейкоцитов, и сейчас мы знаем, что эти клетки всегда в большом количестве оказываются там, где появляются болезнетворные микроорганизмы, а также чужеродные тела (достаточно вспомнить хотя бы занозу — воспаление и нагноение как раз и являются результатом «работы» лейкоцитов).
Эрлих настолько был увлечен протеканием процесса противостояния болезни, что на многие другие аспекты иммунитета не обращал внимания. Мало того — для немецкого ученого иммунитет был лишь средством борьбы с инфекционными заболеваниями. Мечников же отводил ему гораздо более широкую и важную роль. В частности, русский биолог выдвинул идею, что иммунитет — это защита не только от разного рода инфекций, но и от вредоносных воздействий вообще. Под эту идею он подводил и тот факт, что лейкоциты уничтожают отмершие клетки собственных тканей организма, ведь в противном случае организм отравился бы и погиб.
Но, как оказалось, обе теории правильно объясняли разные стороны одного и того же явления, поэтому и Эрлих, и Мечников оказались по-своему правы.
Однако нужно сказать, что даже сейчас в рамках науки иммунологии рассматриваются две теории иммунитета. Как нетрудно догадаться — фагоцитарная (клеточная) и гуморальная.
После Мечникова и Эрлиха над проблемами зародившейся иммунологии работало множество ученых, однако наибольший вклад внес австралиец Фрэнк Макфарлейн Бернет. Благодаря его трудам иммунология приобрела современный вид.
Нужно сказать, что Бернет развил идею Ильи Мечникова о главенствующей роли лейкоцитов в иммунной системе. Ученый разработал концепцию, которую в двух словах можно выразить так: организм с помощью иммунной системы отличает свое от чужого и ведет борьбу со всем чужим. Эта теория отлично объясняет и излечение от инфекционных заболеваний, и отторжение чужеродных тел, в том числе трансплантированных органов.
Иммунитет — какой он?
Выше было много сказано о том, что идеи, заложенные Мечниковым и Эрлихом, объединились в одну теорию иммунитета, которая стала основой иммунологии. Однако не было сказано ни слова о том, что же такое иммунитет в современном понимании.
Нужно сразу сказать, что иммунология, начало которой было положено трудами Мечникова в 1880-х годах, не такая уж и простая наука. В ней до сих пор масса загадок, к которым современные ученые только-только пытаются подступиться. Среди них и ВИЧ — вирус, вызывающий СПИД и практически полностью уничтожающий иммунную систему человека. Как бороться с этим страшным заболеванием — пока не совсем ясно. Другой загадкой является необычное поведение иммунной системы, которая без каких бы то ни было причин, вместо того чтобы защищать человека, начинает его убивать.
Пока в иммунологии масса неразрешимых задач, однако очень многое уже известно, а самое главное — почти полностью разработан процесс работы иммунитета в разных ситуациях (при разных заболеваниях, внешних и внутренних факторах).
В общих чертах иммунную систему можно представить так. В организме человека и животных существует несколько видов клеток, отвечающих за работу иммунитета, при этом каждая из клеток решает только свой определенный круг задач. Какие-то из этих клеток являются фагоцитами, то есть они сами участвуют в борьбе против инфекций, пожирая их возбудителей. Кстати сказать, в организме человека образуется несколько видов лейкоцитов, но далеко не все они — фагоциты, некоторые из них выполняют несколько иную задачу, чем просто «поедание» вражеских микроорганизмов.
Еще один класс клеток необходим только для того, чтобы в ответ на попадание болезнетворных микроорганизмов выделять антитела. Именно здесь происходит объединение клеточной и гуморальной теорий. Однако нужно сказать, что антитела вырабатываются далеко не всегда — с некоторыми заболеваниями справляются только лейкоциты и другие клетки. И, напротив, иногда организм спасается только антителами, а фагоциты в это время бездействуют.
Илья Мечников предполагал существование только клеток-фагоцитов, однако на деле все оказалось гораздо сложнее. Кроме нескольких видов лейкоцитов в организмах животных и людей присутствуют и многие другие клетки, играющие важную роль в иммунной системе. В частности, существует два вида так называемых B-клеток (эффекторы и клетки памяти), которые выделяют антитела, эффективно борющиеся с рядом бактериальных и вирусных заболеваний. Эти клетки работают в паре — эффекторы вырабатывают антитела «здесь и сейчас», а клетки памяти «запоминают» химический образ возбудителя и в течение нескольких лет (такова их продолжительность жизни) в случае повторного попадания в организм этого возбудителя практически сразу запускают защитную реакцию.
В организме людей и животных проходят и другие иммунные реакции, однако они все так или иначе основаны либо на клетках, выделяющих антитела, либо на клетках, физически уничтожающих болезнетворные микроорганизмы или чужеродные тела.
И нельзя не сказать об одном интересном факте, который основатели иммунологии наблюдали, но не могли объяснить со всей научной строгостью. Речь идет о существовании двух видов иммунитета — врожденного и приобретенного (или, как говорят ученые, специфического и неспецифического). Как нетрудно понять из названия (да и каждый из нас знает об этом еще со школьной скамьи), врожденным иммунитетом мы (как, впрочем, и многие животные) обладаем с самого рождения, а приобретенный формируется в процессе нашего роста и развития.
Механизмы врожденного иммунитета заложены на генном уровне — они сформировались за многие миллионы лет эволюционного процесса.
Именно врожденный иммунитет позволяет выжить новорожденному во «враждебной» среде, противостоять многим заболеваниям и т. д. Как-то изменить этот тип иммунитета нет никакой возможности — он давно стал частью организма и претерпевает медленные эволюционные процессы.
А вот приобретенный иммунитет — это постоянно развивающаяся и быстро изменяющаяся система организма. Здесь механизм прост — как только организм столкнется с патогеном (болезнетворным микроорганизмом, вирусом или токсическим веществом), на него вырабатывается строго определенная реакция. Когда данный патоген попадет в организм в следующий раз, иммунная система ответит уже сформированной реакцией, тем самым возбудитель заболевания или токсин будет просто-напросто обезврежен (либо его вред будет сведен к минимуму). Именно так мы сейчас боремся со многими болезнями, делая одну прививку, благодаря которой и вырабатывается иммунная реакция на много лет или вообще на всю жизнь.
Как было сказано, иммунитет — гораздо более сложная система, чем просто сообщество специализированных клеток, уничтожающих болезнетворные микроорганизмы либо вырабатывающих антитела. Это большое количество клеток и особых механизмов их взаимодействия друг с другом, с патогенными микроорганизмами и организмом в целом. И многое еще остается за гранью неизвестного.
Иммунология — из XIX в XXI век
Со времени открытия фагоцитов и антител минуло уже больше века, иммунология за это время прошла огромный путь, познав многие тайны иммунной системы человека. И сейчас можно с уверенностью заявить, что идеи Мечникова и Эрлиха нашли подтверждение.
Современная иммунология дала ответы на множество вопросов, предложила немало способов борьбы с инфекционными заболеваниями и иммунными проблемами (в том числе и отторжением трансплантированных и искусственных тканей и органов). И можно не сомневаться, что в будущем будет решено еще больше задач.
Все это может показаться фантастикой, но именно иммунология со временем должна дать ответ, как побороть все инфекционные заболевания, а также иные болезни, в основе которых лежат совсем другие процессы (например, образование опухолей, аутоиммунные проблемы). И помогут человечеству избавиться если и не ото всех, то от очень многих болезней продолжатели дела Мечникова.
Краткая биография
Илья Ильич Мечников родился 3 (15) мая 1845 года в селе Ивановка Харьковской губернии (Украина). Отец — Илья Иванович — был гвардейским офицером и помещиком, страстным игроком, происходил из знатного рода. Мать — Эмилия Львовна — известна тем, что являлась дочерью основоположника «русско-еврейской литературы» Льва Николаевича Неваховича. Мечников учился в харьковской гимназии, в 1862-м окончил ее с золотой медалью. За два года прошел курс естественного отделения Харьковского университета. Далее до 1867 года проходил обучение в Европе, где получил степень магистра. В 1868-м в Санкт-Петербургском университете защитил докторскую диссертацию, там же и работал длительное время. В эти годы ученый активно занимался проблемами зоологии беспозвоночных, сравнительной анатомии, эволюционной эмбриологии.
С 1870-го по 1882-й Мечников работал в Одессе, после чего по политическим причинам уехал в Италию. Именно в Европе биологом были заложены основы иммунологии (создал так называемую фагоцитарную теорию) и сделан ряд важных наблюдений и открытий в этой области.
В 1886 году вернулся в Одессу, где основал первую бактериологическую станцию. Однако уже через год по приглашению микробиолога Луи Пастера перебрался в Париж, где работал почти до конца жизни.
В 1908 году Мечников за труды по иммунологии был удостоен Нобелевской премии (совместно с Паулем Эрлихом). В это время он уже был директором института Пастера.
Умер биолог 2 (15) июля 1916 года в Париже.