Альберт фон Келликер: от митохондрии до нейрона

6 июля, исполняется 206 лет со дня рождения гистолога, зоолога, анатома и пионера нейронаук Альберта фон Келликера. Профессор физиологии и сравнительной анатомии с полувековым стажем, он спорил с Дарвином, снимался у Рентгена на одном из первых рентгенов, помогал Гольджи и Кахалю с Нобелевкой, «рубился» за существование нейронов, а сам написал первый учебник по гистологии и получил медаль Копли. О жизни профессора-исследователя — в нашем материале из рубрики «Десять лет истории науки», которая выходит на различных порталах нашей экосистемы в рамках инициативы «Работа с опытом» Десятилетия науки и технологий.

Поездить по Германии

Урожденному Рудольфу Алберту Келликеру предикат «фон» разрешили добавить к фамилии уже в 1897 году, на 80-летие. Тогда он уже был членом академий и ученых обществ многих стран, получал стипендию Лондонского королевского общества и в этот же год стал лауреатом очень престижной медали Копли — старейшей из до сих пор присуждаемых научных наград. А родился один из отцов гистологии (и не только) в семье банковского работника в швейцарском Цюрихе в 1817 году, где и поступил на медицинский в 19 лет.

Молодой Келликер Wikimedia Commons

Через три года, в 1839, Келликер отправился в Германию. Из университета Бонна он почти сразу перебрался в Берлинский, где продолжил изучать медицинские науки. Там трудились известнейшие исследователи: у Иоганна Мюллера Келликер изучал физиологию и сравнительную анатомию, микроскопию преподавал Якоб Генле, а эмбриологию — Роберт Ремак. Великий учился у великих.

Якоб Генле Wikimedia Commons

Келликер защитил степень в университете Гейдельберга в 1842 году. В диссертации он изучал происхождение сперматозоидов. Келликер впервые показал, что они являются клетками. Он продолжил эту ветку исследований позже — еще через два года продемонстрировал, что и у яйцеклетки тоже клеточная природа, и зародыш возникает из ее дробления.

Семенные клетки в изображении Келликера Wikimedia Commons

После защиты Келликер очень быстро снова перебрался в Берлин и в том же году стал ассистентом-прозектором — проводил вскрытия — у физиолога Генле. Но и в Берлинском университете он пробыл недолго. Вскоре, в 1844 году, Келликер вернулся на родину и занял кафедру физиологии и сравнительной анатомии в Цюрихском университете.

Старое здание Вюрцбургского университета Public domain

В Баварии стоит классический немецкий университетский городок Вюрцбург. Там в 1402 году был основан, заброшен и в 1582 году открыт повторно Вюрцбургский университет Юлиуса-Максимилиана. К середине XIX века на его медицинский факультет собирались ведущие ученые: тогда он считался самым сильным после Венского и Пражского факультетов. Строились новые здания, закупалось новейшее оборудование, привлекались молодые ученые. Туда и уехал из Цюриха Келликер, когда в 1847 году университет пригласил его профессором физиологии, микроскопии, сравнительной анатомии на местную кафедру. Келликеру понравилась жизнь в тихом академическом баварском городке при растущем университете. Там он останется до смерти в 1905 году.

Клетки везде

Ученые до середины XIX века сомневались, что в стенках артерий есть мышечная ткань, что нервная система действует на кровообращение, — большой пробел в физиологии. Его начал заполнять Келликер. Уже в 1847 году он доказал, что гладкая мышца — которая есть в стенках артерий — состоит из отдельных клеток с ядрами. Он же и показал соединение нервных волокон с мышцами сосудов.

Издание «Микроскопической анатомии» Келликера на русском языке Public domain

Келликер исследовал гистологию всего в человеческом организме — гладкие и поперечнополосатые мышцы, кости, сосуды, внутренние органы, кожа и зубы. Изучение клеток почти всех тканей организма для мировой науки открыл Келликер, но особо он отличился, когда с 1840-х годов начал исследовать нервную ткань человека.

Где-то около середины XIX века Келликер «проскочил» мимо важнейшего открытия. Он видел, но не очень понял, что увидел: в саркоплазме (цитоплазме мышечных клеток) он заметил крошечные гранулы, которые еще один гистолог, Густав Ретциус, в 1890-х назовет саркосомами. Позже станет понятно, что эти гранулы есть в каждой клетке многоклеточных организмов — любых, и растений, и животных. Сейчас мы знаем, что именно они — основа выработки энергии в клетке. Да, похоже, что Келликер был первым, кто смог наблюдать митохондрии.

В 1850 году Келликеру — 33. Возраст Христа, врем собирать камни. На основе своих первых трудов исследователь выпускает первый учебник по микроскопической анатомии — по гистологии.

С тех пор начинается слава Келликера-гистолога. Собственно, в современной истории физиологии о нем через запятую и говорят: великий анатом/гистолог и нейрофизиолог, сыгравший важную роль в становлении нейрональной доктрины. В любом учебнике такое прочитаешь, однако мало кому известно, что между первым и вторым у Келликера было еще одно очень важное достижение. В 1850-х годах он внес значительный вклад в то, чтобы много позже у врачей появился такой мощный метод, как электрокардиография. Он был один из тех, кто показал, что сокращение мышц сопровождается электрическим током, вместе с Мюллером он в 1856 году показал, что «потенциал действия», зафиксированный Дюбуа-Реймоном чуть раньше, наблюдается и в спонтанно бьющемся сердце лягушки.

Келликер в расцвете сил Wikimedia Commons

Серебро для нервных клеток

Изначально Келликер занимался эмбриологией — и защитил в этом направлении докторскую диссертацию, подтвердив новое для середины XIX века мнение о том, что клетки возникают только из других клеток и не могут быть получены из неклеточного материала. Интересна ему была и зоология: от головоногих моллюсков он как раз обратился к эмбрионам млекопитающих. Для своих исследований он внедрил новый метод.

Как микроскоп развивался очень постепенно, так же развивались и методы работы с препаратами. Микроскопия тканей стала «трендовым» направлением в 1850-х годах, но, например, нервную ткань гистологи аккуратно рассмотреть еще не могли.

Нейроны «по Келликеру» до изобретения метода Гольджи Wikimedia Commons

Келликер один из первых стал применять революционную «черную реакцию» —обработка препарата нервной ткани нитратом серебра и бихроматом калия. В результате полупрозрачные нейроны становились черными, ярко выделялись на оранжевом фоне и становились весьма удобны для микроскопические изучения. Этот метод разработал итальянский гистолог Камилло Гольджи, а Келликер опробовал и «дал добро».

Пирамидный нейрон, окрашенный по методу Гольджи Wikimedia Commons

Главный оппонент Гольджи, испанец Сантьяго Рамон-и-Кахаль, по этому методу провел собственные нейрогистологические исследования — Келликер, старший коллега, принял и подтвердил результаты. Он задокументировал связь между нервными волокнами и клеточными телами в центральной нервной системе. Рамон-и-Кахаль, опираясь на эти работы Келликера, к концу XIX века разовьет нейронную доктрину и начнется первая нейробиологическая война: он и Гольджи непримиримо спорили в своих исследованиях: слитно или раздельно, нейронная или «сетчатая», ретикулярная организация у нервной ткани? Да что там говорить, даже само слово «нейрон» появилось в результате этих, мягко скажем, споров.

Камилло Гольджи Wikimedia Commons

Несмотря на то, что права в итоге оказалась партия Кахаля, Келликер поддерживал связь с обоими недругами, оставаясь их довольно близким другом. Хотя сам и придерживался точки зрения Рамон-и-Кахаля, Келликер, к тому времени очень авторитетный профессор, помог выдвинуть и Гольджи, и Кахаля на Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Гольджи разделит ее с Рамон-и-Кахалем в 1906 году. И, если бы не смерть самого Келликера в ноябре 1905 года – то кто знает, кто знает: на премию номинировали и его (четырежды, и с Кахалем, и с Гольджи – с интересными формулировками, например: «A 60 year career in anatomy. Work on the fine structure of the nervous system»).

Вильгельм Конрад Рентген Wikimedia Commons

Х-лучи

Келликер привечал и поддерживал многих молодых коллег — 50 лет он проработал преподавателем в одном из крупнейших немецких вузов. Рядом с ним работал и дружил с ним и Вильгельм Конрад Рентген, первый в истории лауреат Нобелевской премии по физике за X-излучение.

В начале 1896 года, спустя пару месяцев после открытия неизвестного излучения из катодной трубки, Рентген выступил с докладом об «икс-лучах» перед Физико-медицинским обществом Вюрцбурга. В англоязычной литературе так и сохранилось слово X-ray. Вильгельм Рентген сам придерживался такого названия, которое и использовал в первом же докладе. Но в немецком и русском языках привычен термин «рентгеновские лучи». Именно Келликер, уже предоставивший Рентгену для снимка собственную кисть, предложил использовать в названии фамилию коллеги-первооткрывателя. К слову, наверное, в 9 из 10 снимков, которые используют в качестве иллюстрации метода Рентгена и которые подписаны «снимок кисти жены Рентгена с обручальным кольцом», на самом деле — рука Келликера. Хотя «портрет» кисти Берты Рентген тоже нет-нет, да и попадется.

Слева — кисть жены Рентгена, самый первый рентгеновский снимок, справа — кисть Келликера Wikimedia Commons

«Гетерогенез»

О теории эволюции Дарвина спорили горячо и долго. Не остался в стороне и Келликер. Ему не понравилась та гипотеза в «Происхождении видов», что все подчинено принципу полезности и что у всех живущих ныне существ был некий универсальный общий предок — LUCA, как его сейчас называют ученые, опираясь уже на генетические методы.

LUCA — последняя популяция организмов, от которой произошло все разнообразие земной жизни. В 2016 году немецкие ученые смогли выявить набор из 355 генов, которые у LUCA точно были. Окаменелостей самого общего предка всего сущего (но не самого первого существа, конечно) уже не найти, но в генах современных живых клеток остались его следы. До этого — и после Дарвина — ученые доказывали существование «Луки» единством молекулярных систем в живых клетках: и люди, и грибы, и растения, и бактерии устроены на одном и том же принципе, как ДНК и РНК «декодируются» в последовательности аминокислот. Другими словами: генетический код у всех одинаковый (или почти одинаковый — есть модификации «исходника»).

Келликер же считал, что гипотеза подвержена «телеологической идее полезности», то есть, мол, нельзя, как Дарвин, считать абсолютно все составляющие организма сделанными только для пользы. Он апеллировал к тому, что в природе нет такого большого числа переходных форм и что никак — на то время — эмпирически не доказать существования естественного отбора.
В итоге Келликер уже к середине 1860-х довольно глубоко проработал концепцию «гетерогенеза» — гетерогенного размножения. Основная его идея заключается в том, что потомок всегда будет более высокоорганизован, чем родитель: «под влиянием общего закона развития живые существа производят из своих зачатков других, отличающихся от них», — а эволюция идет не постепенно, а «внезапными» скачками. При этом Келликер оговаривался, что не утверждает то, что абсолютно любой организм эволюционирует именно так. Собрав материал на двухлетних растениях, Хуго де Фриз к началу XX века открыл мутации. Оказалось, что Келликер не так уж и не прав. Впрочем, конечно, современные представления об эволюции сильно далеки как от Дарвина, так и от Келликера, что никак не умаляет гения одного и другого.

Источник: Indicator.Ru