Дальнейшие экспериментальные наблюдения показали, что сокращение предсердий (верхних камер резервуара сердца) происходит непосредственно перед желудочками (двумя мощными насосными камерами). Гарвей продемонстрировал то, о чем некоторые врачи в прошлом могли только догадываться: когда кровь выталкивается из желудочков, большие сердечные клапаны препятствуют ее возвращению в сердце, так что кровь течет по артериям всегда от сердца к периферии.
К 1616 году Гарвей пришел к главному выводу, который он изложил в своем первоначальном трактате, составляющем первую половину De Motu Cordis: в момент расслабления сердца между ударами оно пассивно заполняется кровью, поступающей с периферии тела по двум большим венам, входящим с правой стороны (полые вены), и по большим венам, входящим с левой стороны, по которым кровь возвращается к сердцу из легких (легочные вены). Когда предсердия заполняются, кровь переливается в желудочки, и они начинают сокращаться, таким образом, как выразился Гарвей, «пробуждая дремлющее сердце». За сокращением предсердий немедленно следует аналогичное сокращение камер желудочков, вытесняющее кровь из правого желудочка в основную артерию, ведущую к легким (легочную артерию) и одновременно из левого желудочка в основную артерию, направляющую кровь к периферии (аорта). Это означает, что единственное активное скоординированное движение сердца – это сокращение предсердий, распространяющееся на желудочек, который вытесняет кровь от сердца к периферии по основным сосудам, создавая пульсирующую волну, в результате которой «все артерии тела реагируют, подобно перчатке, в которую с усилием вдыхают воздух».
Гарвей доказал цикличность процесса: кровь проникает в сердце через полую вену, выталкивается в легкие правым желудочком, возвращается с левой стороны и левым желудочком направляется в аорту, а оттуда к остальным частям тела. Это объяснение циркуляции крови опиралось на экспериментальные исследования, описанные в первых главах De Motu Cordis, то есть на полное понимание движения сердца, функционирования основных сосудов, а также движения крови через легкие. До сих пор все выводы основывались на наблюдениях, сделанных в ходе опытов, в ходе которых Гарвей анализировал действие сердечных и сосудистых структур. Не стоит забывать, что никакие измерения при этом не проводились. Больше того, не было сказано ни одного слова об общем кровообращении в теле.
Именно во второй половине De Motu Cordis Гарвей решает проблему, на которую его предшественникам никогда не приходило в голову обратить внимание, поскольку считалось, что в этом вопросе все уже давно известно: фактический путь следования крови к тканям организма. Определить ее истинный маршрут ученому помогли как новые экспериментальные данные, так и прежние знания анатомии. Новые данные он получил, начав использовать измерения при проведении медицинских опытов. Все историки согласятся с утверждением, сделанным Чонси Ликом в 1913 году в примечании к своему переводу De Motu Cordis: «Использование количественных показателей для доказательства физиологических концепций было величайшей заслугой Гарвея перед философией, и он, по-видимому, осознавал это, поскольку вновь и вновь прибегал к этому методу, неизменно получая красноречивый результат».
Иллюстрация из трактата De Motu Cordis, демонстрирующая, как клапаны предотвращают обратный кровоток в венах. Фотография Уильяма Б. Картера. (Предоставлено Йельской медицинской исторической библиотекой.)
«Количественные показатели» Гарвея, по существующим сегодня строгим стандартам, были довольно приблизительными. Но за всю историю медицины никакие измерения не производили большего эффекта. Он выяснил, что желудочек сердца человека может вместить приблизительно от шестидесяти до девяноста миллилитров крови. Учитывая, что нормальный сердечный ритм составляет в среднем семьдесят два удара в минуту, в течение одного часа через сердце должно проходить от 60×72×60 или 259,2 литра крови, а значит, 565,2 литра в час протекает через аорту. (Можно по-разному судить, насколько эти данные приблизительны, но оценка Гарвея вполне согласуется с результатами изучения минутного объема сердца, полученными лучшими кардиологами нашего космического века.) Эта величина более чем в три раза превышает вес среднего человека, что явно опровергает доктрину Галена о производстве новой крови в печени из поступающей пищи и поглощении ее тканями. Поскольку такое огромное количество крови сбрасывается в аорту, а ее источник уже был описан в первом трактате (речь идет о полой вене), возникает очевидный вопрос: откуда кровь приходит в полую вену? Единственный возможный источник – это другие вены. Следующим логическим шагом было доказать, что кровь путешествует по венам только в центростремительном направлении: с периферии к полой вене и сердцу.
Диаграмма, представляющая ток крови через сердце: полая вена подходит к правому предсердию, оттуда кровь течет в правый желудочек, затем в легочную артерию, к легким в легочные вены, в левое предсердие, к левому желудочку до аорты
Здесь ему пригодились уже известные факты об анатомии. Учитель Гарвея Фабриций описал венозные клапаны, не имея ни малейшего понятия об их назначении. Опираясь на доктрину Галена, согласно которой кровь распространяется в центробежном направлении от печени к периферии для питания тканей, он предположил, что их функция состоит в замедлении потока, чтобы ткани периферии не переполнялись кровью. С помощью простого эксперимента, потерев в направлении от сердца пальцем одной руки вдоль поверхностной вены другой руки, вы можете продемонстрировать, что наполнение сосуда кровью происходит от более отдаленной его части к той, что расположена ближе к центру. Таким образом можно обнаружить даже клапаны, поскольку они набухают, препятствуя обратному току крови. Несколько иллюстраций в трактате De Motu Cordis показывают, как этот небольшой опыт может сделать любой физиолог-теоретик.
В главе VIII Гарвей писал:
Я размышлял над этим и другими подобными вопросами часто и серьезно. Я долго пытался понять, сколько крови перекачивается и насколько быстро она проходит свой путь. Не допуская мысли, что переваренная пищевая масса может обеспечить такое изобилие крови… если только она как-то не возвращается к венам из артерий и не попадает в правый желудочек сердца, я начал думать, что движение крови должно быть круговым.
Проанализировав такое объяснение, Гарвей понял, что оно верно. Он обобщил свою теорию кровообращения в главе XIV. Вся глава состоит лишь из одного абзаца, но насколько он поразителен:
Здравый смысл и эксперимент привели к выводу, что желудочки ритмично выталкивают кровь, которая, протекая через легкие и сердце, перекачивается через все тело. Там она проходит через поры в плоти в вены, по которым возвращается от периферических отделов всего организма к центру, от небольших вен к крупным и наконец попадает в полую вену и правое предсердие. Объем крови, учитывая отток через артерии и поток в обратном направлении по венам, настолько велик, что он не может образовываться из потребляемой пищи. Кроме того, ее намного больше, чем необходимо для питания тканей. Поэтому следует сделать вывод, что кровь в теле животного непрерывно перемещается по кругу и что действие или функция сердца заключается в обеспечении этого движения путем перекачки. Это единственная причина, объясняющая сердцебиение.
Последнее предложение заслуживает особого внимания. Больше никакой пневмы, никакого врожденного тепла и никаких Галеновых фокусов. Как Гарвей писал в другой своей работе, концепция пневмы, или жизненной сущности, – это «обычная уловка невежества». Как только упала завеса тайны с функции сердца, оно оказалось простым механическим устройством, единственная цель которого – непрерывно перекачивать кровь по замкнутому контуру. Теория Гарвея привела бы в восторг самых строгих врачей, следующих принципам Гиппократа, поскольку в ее справедливости можно убедиться посредством простого наблюдения и несложных экспериментов. Но впервые количественные измерения сыграли свою роль в истории медицинских исследований.
Осталась только одна ложка дегтя в бочке меда новой концепции физиологии Гарвея: он не мог объяснить точный путь, по которому кровь попадает из самых мелких артерий в периферических отделах тела в крошечные вены для своего дальнейшего путешествия назад к сердцу. Поэтому ученый предположил (и тем самым спрогнозировал новое открытие), что существуют, пользуясь его формулировкой, некие «поры», несомненно, ожидая, что когда-нибудь в будущем ученые их обнаружат. Его надежды оправдались. В том же году, когда был опубликован De Motu Cordis, родился человек, который в 1660 году с помощью микроскопа продемонстрирует капилляры, те километры нитевидных каналов, по которым кровь преодолевает свой путь от артериальной системы кровообращения до венозной. Пять лет спустя тот же талантливый исследователь Марчелло Мальпиги из Болоньи доказал наличие красных форменных элементов, малюсеньких дисков, в которых, как в высокоскоростных железнодорожных вагонах, мчится кислород, доставляя вдыхаемый воздух клеткам тела.
В своей диссертации Гарвей упомянул и о других порах, тех, которые, согласно теории Галена, пропускали кровь из правого желудочка в левый, чтобы там она могла смешаться с жизненной сущностью. Везалий не смог их обнаружить, и из-за отсутствия этих пор ему пришлось немало попотеть, скомпрометировав свои обычные принципы малодушным сокрытием неудобного факта. Гарвей был более откровенным: «Черт возьми, таких пор не существует, и я не могу их продемонстрировать!», – провозглашает он во введении к своей книге.
Все «обычные уловки невежества», имеющие отношение к движению сердца и крови, были забыты. Сначала благодаря Андреасу Везалию, а позже Уильяму Гарвею медицинский мир начал пробуждаться от длительного сна, навеянного опиатом галенизма. Наряду с остальными науками и культурой медицина в течение этого блистательного семнадцатого века стряхну