анализационных сооружений были созданы в Лондоне (1850), Париже (1857), Мюнхене (1859), Цюрихе (1860), Одессе (1862), Берлине (1876), Бостоне, Бруклине, Чикаго (60 — 80-е годы XIX в.) и буквально через несколько лет обеспечили снижение общей смертности населения этих городов в полтора раза, а смертности от желудочно-кишечных эпидемических заболеваний — от двух до пяти раз.
Однако наряду с первыми победами уже в начале второй половины XIX в. возникли и новые неразрешимые проблемы. Выявлялось все большее количество негативно действующих факторов, полностью устранить которые не представлялось возможным в принципе. Так, например, было достоверно установлено, что воздух помещений, в которых одновременно находилось множество людей, «портился» и становился опасным для здоровья, но о закрытии из-за этого школ или театров не могло быть и речи. Попытки найти решение подобных проблем, число которых стремительно росло, привели врачей к осознанию необходимости как более детального изучения самих факторов среды обитания, так и раскрытия механизмов их негативного влияния на здоровье людей, что в свою очередь привело к широкому внедрению в сферу гигиенических исследований экспериментальных методов.
Основоположником этого важнейшего направления развития гигиены, определившим постепенное превращение гигиены из описательной в экспериментальную естественную науку, стал немецкий врач М. фон Петтенкофер. Разработав методику проведения экспериментально-гигиенических исследований (1858), он смог добиться значительных успехов в изучении интимных механизмов негативного влияния «испорченного» воздуха (1858), «загрязненной» воды, неочищенной от отбросов почвы (1864, 1873), которые определили еще один важнейший переворот во врачебном мышлении. Исследования М. фон Петтенкофера и его учеников показали, что все многообразие существующих природно-климатических и социальных факторов среды обитания, негативно влияющих на здоровье, в конечном счете сводится к воздействию на человеческий организм определенных физических и химических агентов.
Этот переворот, совпавший по времени с пересмотром представлений о болезни и успешным преодолением кризиса в изучении фундаментальных основ жизнедеятельности, довершил процесс формирования картины исследуемой реальности в медицине (системы медицинских представлений) периода второй научной революции. За организмом человека окончательно закрепилось представление как о клеточном государстве, жизнедеятельность которого (как нормальная, так и патологическая) обеспечивается исключительно физико-химическими процессами взаимодействия с окружающей средой, протекающими в полном соответствии с всеобщими законами физики и химии. Нормальная жизнедеятельность обеспечивается и регулируется процессами обмена веществ и энергии, а патологическая — возникает в случаях появления в окружающей среде разрушительных для организма физико-химических влияний и состоит в развитии цепи последовательных структурно-функциональных изменений клеток, тканей, органов.
Основным завоеванием второй научной революции в медицине, хронологические рамки которой охватывают период с конца XVIII в. до середины 70-х годов XIX в., стало возникновение первой всецело естественно-научной системы медицинских представлений о жизни, смерти, болезни, а вместе с этим и принципиально новых подходов к диагностике, лечению и профилактике заболеваний человека.
Процесс формирования этой системы представлений начался одновременно с признанием научным сообществом сенсационных открытий и опровержений, сделанных французским ученым А. Лавуазье. Во-первых, А. Лавуазье окончательно опроверг каноническую концепцию четырех элементов-стихий, из которых якобы состояли все известные в природе тела. Он представил экспериментальные доказательства того, что вода, воздух, огонь и земля не могут считаться первоэлементами. Наибольшее впечатление на научное сообщество произвели его опыты по приготовлению воды путем сжигания водорода в кислороде. Во-вторых, А. Лавуазье доказал ошибочность традиционных виталистических представлений, согласно которым все жизненные явления в организме человека управляются особой нематериальной сверхъестественной силой.
А. Лавуазье писал: «Животная машина управляется тремя главными регуляторами: дыханием, которое заключается в медленном сгорании в легком или других местах тела некоторой части углерода и водорода крови и развивает теплоту, абсолютно необходимую для поддержания температуры тела; испариной, которая, способствуя выделению тепла в окружающую среду… препятствует повышению его температуры за пределы, положенные природой; пищеварением, которое, снабжая кровь водой, углеродом и водородом, возвращает машине то, что она теряет при дыхании и транспирации, и выбрасывает затем наружу посредством выделений те вещества, которые нам вредны или излишни».
Практическая реализация намеченной А. Лавуазье исследовательской программы уже к началу 30-х годов XIX в. позволила установить, что «организованная субстанция» живых организмов состоит главным образом из трех групп органических веществ — белков, жиров и углеводов. На основе сопоставлений элементарного состава этих веществ с результатами химического анализа выделений человеческого организма было показано, что именно они «медленно сгорают» под влиянием кислорода воздуха, а в процессе «сгорания» превращаются в более простые вещества (мочевину, мочевую кислоту, воду, углекислый газ и др.), удаляющиеся из тела с мочой, калом, потом и выдыхаемым воздухом (А. Фуркруа, Дж. Дальтон, Л. Гей-Люссак, Й. Берцелиус, Г. Мульдер, Т.Е. Ловиц, М. Шеврель, Ф. Веллер, Ю. Либих).
В первой половине 40-х годов XIX в. удалось раскрыть подлинное физиологическое предназначение этих процессов. Немецкие врачи Р. Майер и Г. Гельмгольц доказали, что в процессе распада сложных органических соединений под влиянием кислорода выделяется особая «сила», получившая название энергии; что энергия служит «универсальным источником» для всех без исключения «внутренних и внешних работ организма», а «животная теплота» представляет собой лишь одну из форм энергии.
Первоначальным источником энергии было признано солнечное излучение, под влиянием которого в зеленых растениях происходят процессы разложения углекислого газа на углерод и кислород с одновременным образованием углеводов, жиров и белковых тел растений. «Мы все дети солнца, — писал Г. Гельмгольц, — ибо живой организм — это система, в которой нет ничего, кроме преобразований различных видов энергии».
Названные открытия окончательно разрушили прежний взгляд на человеческое тело как «мертвую массу, в которую входит дух… приводящий все в деятельность». Представления об определяющей роли «животворящего духа» навсегда ушли в прошлое. Появилась убежденность, что в скором времени удастся свести все проявления жизнедеятельности человеческого организма к законам физики и химии.
Однако воодушевление, охватившее естествоиспытателей, продлилось не долго. Уже на рубеже 40-50-х годов XIX в. возникло серьезное разочарование в избранном пути. Чем больше накапливалось сведений о единстве химического состава живой природы и универсальности энергетического источника жизни, тем непонятнее становились многообразие биологических объектов, механизмы роста, структурообразования и развития организма.
Преодолеть возникший кризис и сделать следующий шаг на пути формирования новой модели человеческого микрокосма удалось в результате еще одного важнейшего научного прорыва XIX в., которым стало создание клеточной теории.
Клетка была впервые описана в XVII в. (Р. Гук, 1665; А. Левенгук, 1674; М. Мальпиги, 1675; Н. Грю, 1682). Однако исследователи XVII столетия не оценили важности совершенного ими открытия. Они считали, что клетки представляют собой пустоты в непрерывной массе живого вещества. Только в начале XIX в. в связи с совершенствованием микроскопической техники стало ясно, что клетки — не пустоты, а «индивидуумы» — своеобразные камеры, имеющие собственную оболочку (Мольденгауэр, 1812), ядро (Я. Пуркинье, 1825; Р. Броун, 1831) и протоплазму — полужидкую вязкую субстанцию, заполняющую внутриклеточное пространство (Ф. Дюжарден, Г. фон Моль, 1835). Было также установлено, что все части растений и животных состоят из клеток или их производных, что в свою очередь позволило М. Шлейдену (1838) и Т. Шванну (1839) сформулировать первый вариант клеточной теории строения растений и животных. Однако даже после этого клетки продолжали считаться примитивно организованными образованиями — пузырьками, заполненными жидким белком; своеобразными кирпичиками, образующими лишь внешнюю форму организмов. Считалось, что клетки всякий раз возникали заново, выпадая из крови, подобно тому, как происходит «выпадение кристаллов из маточного раствора».
Опровергнуть эту ошибочную точку зрения удалось лишь в конце 40-50-х годов XIX в. усилиями группы немецких цитологов и врачей: К. Зибольдта, Т. Бишоффа, А. Келликера, Р. Ремака, Р. Вирхова. Выполненные ими исследования позволили Р. Вирхову в 1858 г. дополнить клеточную теорию двумя важнейшими положениями. Первое: клетки являются «элементарными организмами», вне которых не существует ни нормальной, ни патологической жизненной деятельности. «Клеточка, — указывал Р. Вирхов, — есть последний морфологический элемент всех живых тел, и мы не имеем права искать настоящей жизнедеятельности вне ее». Второе: клетки могут образовываться только из других клеток путем их деления («каждая клетка из клетки»), что обеспечивает непрерывный последовательный рост и развитие живых многоклеточных организмов.
Таким образом, к концу второй научной революции всеобщее признание получил взгляд на организм человека как соединение элементарных живых существ (клеток) — «клеточное государство», жизнедеятельность которого обеспечивается энергией, образующейся в результате разрушения в теле сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов) под влиянием окислительной способности вдыхаемого кислорода.
По мере формирования этой системы взглядов существенно изменились и представления об устройстве и предназначении отдельных систем органов. Основным предназначением системы органов дыхания было признано обеспечение циркуляции воздуха и газообмена между поступающим в легкие воздухом и кровью. Суть газообмена состояла в насыщении крови кислородом и удалении излишков углекислого газа. Под пищеварением стали понимать не механическую и термическую обработку пищи в желудке, а начинающийся уже во рту и завершающийся в кишечнике химический процесс расщепления крупных молекул белков, жиров и углеводов пищи на более мелкие, способные легко всасываться и поступать в кровяное русло (Э. Лейке, Т. Шванн, К. Бернар, Г. Бушарда, К. Сандра, Л. Корвизар, Ф. Фрерикс, Э. Горуп-Безанец). Основным предназначением мочевыделительной системы было признано выведение из крови не только излишков воды, но в первую очередь азотсодержащих продуктов распада белков (А. Фуркруа, Ю. Либих).