Как ни убедительна картина переходных стадий от желточного шара до кровяного островка и от кровяного островка до сосуда, наполненного кровью, тем не менее ограничиться только гистологическими препаратами на разной стадии развития эмбриона недостаточно — необходимо проверить эти результаты на культуре. В культуре из материала, полученного от эмбриона односуточной инкубации, удалось получить подтверждение образования кровяных островков из желточных шаров. Мы ставили культуру только из желточных шаров, и через сутки у нас в культуре образовались на различной стадии кровяные островки. Эти островки чечевицеобразной формы на срезах состоят из клеток на различных стадиях развития из желточных зёрен.
Вопрос о происхождении кровяных островков из желточных шаров настолько нов и важен, что у нас явилась потребность доказать верность наших наблюдений ещё более убедительными методами исследования и проследить этот процесс прижизненно в условиях нормального развития эмбриона при помощи «ультраопака» (особого микроскопа, в котором освещение препарата идёт сверху, что даёт возможность рассматривать при большом увеличении непрозрачные предметы) в условиях нормального развития эмбриона.
Таблица IV. Стадия развития желточного шара до сосуда (1–6)
Для этой цели необходимо было выработать совершенно новую методику исследования этого процесса.
Таблица V.1. Ультраопак с термостатом; 2. Яйцо, подготовленное для наблюдения
Для наблюдения за развитием эмбриона под ультраопаком необходимо было сконструировать специально пригодный для этой цели термостат[43] (табл. V, рис. 1), у которого на верхней стенке должно быть круглое отверстие для чашечки, а внутри термостата подвижный столик. На этот столик ставится чашечка с обыкновенным куриным яйцом, освобождённым до половины от скорлупы. Яйцо покрывается слюдой, приклеенной к тонкой резине, которой покрывается яйцо так, чтобы концы резины свешивались с краёв скорлупы и плотно закрывали всё яйцо (табл. V, рис. 2).
Наблюдения проводились на разных стадиях развития яйца. Очень ценные результаты были получены на яйцах восьмидневной инкубации. На схеме (табл. VI, рис. 1) виден сосуд, наполненный движущейся кровью. В этот сосуд впадают почти перпендикулярно 6 запустевших сосудов, в них нет крови, и только в одном из них имеется в движении несколько кровяных элементов.
Каждый из запустевших сосудов исходит из желточного шара в той или иной стадии развития кровяного островка. Один из желточных шаров имеет крупную зернистость, другие — более мелкую. Укрупнение зёрнышек начинается с периферии желточного шара. Чем крупней зернистость, тем крупнее сам шар.
Изучая шаг за шагом прижизненные изменения таких желточных шаров, которые прилегают к стенкам сосуда или лежат у истока запустевшего сосуда, мы наблюдаем следующие явления: на глазах наблюдателя шар с несколько более крупной зернистостью и несколько большего размера, чем обычно, начинает изменяться с периферии. Зернистость всё более укрупняется от периферии шара к центру и постепенно окрашивается в красный цвет, очевидно, вследствие накопления в нём гемоглобина[44]. Там, где желточный шар стал очень крупным и по своему цвету приближается к цвету крови, наблюдается обособленное отделение клеток с тёмным центром и блестящим гомогенным поверхностным слоем. Повидимому, мы тут имеем уже молодую клетку, проникающую в запустевший сосуд, а вслед за тем и в большой сосуд (вену) (табл. VI, рис. 1).
На фотоснимке (табл. VI, рис. 2) запустевшие сосуды засняты в живом состоянии. Эта картина очень напоминает собой картину на немного схематизированном рисунке. Здесь также имеются запустевшие сосуды, впадающие в более крупные сосуды и начинающиеся такжес желточных шаров различной величины.
И действительно, если сосуды, как вытекает из наших наблюдений, образуются из желточных шаров и кровь в сосуд поступает только тогда, когда желточный шар превратился в кровяные элементы и в них образовалась кровь, то в течение того периода, пока кровь образуется в кровяном островке, сосуд должен оставаться временно пустым до момента образования крови из нового желточного шара.
Для изучения развития яйцевой клетки на самых ранних стадиях развития нами были сделаны также наблюдения над искусственно оплодотворенными яйцами севрюг. При этом было показано, что яйцевая клетка в своём развитии проходит стадию, когда у неё еще нет ядра. Затем мы проследили, как образуется ядро и как яйцевая клетка в своём развитии проходит те же стадии, что и клетка, образующаяся из желточного шара, а именно: стадию протоплазматического ядра, стадию лучистой сферы образования лининового остова и, наконец, нормального ядра.
Таблица VI.1. Шесть запустевших сосудов, впадающих в сосуд, наполненный кровью (зарисовка); 2. Запустевшие сосуды в живом состоянии (фотография)
Химики еще не умеют лабораторным путём создать живой белок, и у нас нет возможности экспериментировать с таким искусственным белком. Но это обстоятельство не должно служить препятствием для экспериментальной работы по изучению живого вещества и его развития.
Живая протоплазма в природе есть, она есть и в каждом организме. Живое вещество есть в каждой клетке и вне клетки. Всякий организм — это не сумма клеток, как утверждает Вирхов, а сложная система, состоящая не только из клеток, но и из живого вещества, не оформленного в клетки, и все эти части организма взаимно обусловлены, представляют единое целое, в котором части зависят от целого, а целое от частей, а всё вместе находится в единстве с окружающей их внешней средой.
Мы решили поставить опыты по изучению развития живого вещества и формообразовательных процессов в живой протоплазме, выделенной из клеток организмов, стоящих на низшей ступени филогенетической лестницы, и в особенности из организмов, обладающих наибольшей способностью к регенерации.
Для этих экспериментов мы выбрали гидру как стоящую на низкой ступени филогенетической лестницы и как организм, обладающий максимальной регенерационной способностью.
Методика заключается в том, что 20 гидр растирались в ступке, затем к этой кашице прибавлялось 8 капель прокипячённой водопроводной воды, насыщенной путём встряхивания воздухом. Вся эта смесь пропускалась через центрифугу. Жидкая верхняя часть сливалась, а остаток снова растирался и затем снова разводился той жидкостью, которая была слита, и снова центрифугировался[45]. Перед растиранием гидры под контролем микроскопа освобождались от паразитов.
Киносъёмка производилась только для получения последовательных кадров, необходимых для иллюстрации к работе, а не для получения кинофильма, и потому снимки производились только через каждые две минуты. При первом наблюдении культуры после посева перед глазами совершенно чистое поле зрения. Через час появляются мельчайшие блестящие точки величиной с укол булавки. Эти образования начинают постепенно увеличиваться, и из них развиваются шарообразные тельца — коацерваты — двух сортов: одни совершенно однородные и светлые, а другие оранжевого цвета. Никаких других элементов, напоминающих собой клетки, нет. Оранжевые шарики при обработке жирорастворяющими веществами (ксилолом или спиртом) совершенно растворяются и исчезают, что говорит об их жировой природе. Что касается бесцветных телец, то для выяснения их белковой природы мы проверили их способность к свёртыванию под влиянием таннина и спиртов.
Таким образом, можно с уверенностью сказать, что бесцветные тельца белкового характера, а оранжевые — жирового. Возник вопрос: живые они или нет?
При окраске метиленовой синькой в растворе 1/5000 белковые тельца не воспринимают окраски, но как только они начинают подсыхать, они постепенно красятся всё сильнее и сильнее. Это явление сходно с тем, что происходит с клеткой: пока клетка жива, протоплазма не красится, по мере отмирания протоплазма всё более интенсивно окрашивается. Очевидно, наблюдавшиеся нами тельца представляли живую протоплазму.
Первоначально мы ставили протоплазматические тельца на киносъёмку в условиях, неблагоприятных для развития, так как их внешней средой была простая водопроводная вода без всякого питательного для них материала. Не удивительно, что при этих условиях они развивались не до конца: перед делением они погибали. Ввиду этого мы решили улучшить условия развития шариков и вместо воды стали применять среду, содержащую питательные вещества. Эта среда приготовлялась из экстракта циклопов (обычная пища гидр) и стерилизовалась[46] путём фильтрации. Наш выбор питательной среды остановился на циклопах на том основании, что гидры питаются именно циклопами.
Протоплазматические коацерваты (шарики), находившиеся в новых, более благоприятных для их развития условиях и наблюдаемые при температуре в 23°, сохраняли свои жизненные свойства и развивались до образования клеток, которые перед делением обнаруживали чрезвычайную подвижность и жизнедеятельность. Затем они начинали быстро делиться прямым делением, и в конце суток из одного коацервата (шарика), полученного из живого вещества клеток гидры, образовывался большой шар в 30–35 клеток.
Весь этот процесс изображён на таблице VII, составленной из кадров, полученных при киносъёмке в течение суток. Поведение шариков, их развитие свидетельствуют об их жизнедеятельности. Они живые.
Следует ещё добавить одно очень интересное наблюдение, показавшее зависимость процесса развития клеток из живого вещества гидры от ее состояния. Так, из живого вещества, выделенного из гидр, находившихся в периоде полового размножения и в сытом состоянии, неизменно развивались клетки тем путём, как это было только что описано. Если же живое вещество бралось из гидр во время или после трёх-четырёхдневной голодовки, шарообразные тельца — коацерваты — хотя и возникали, но да