Неестественные условия эксперимента.

Когда Э. Ру{35} впервые задумал показать, что бациллы дифтерии всостоянии вырабатывать яд, он ввел умеренное количество свободной отмикробов дифтерийной бульонной культуры кроликам и морским свинкам, но ниодно из животных не проявило ни малейших признаков заражения. Отчаявшись, онввел маленькой морской свинке 35 мл этой культуры. На этот раз явныесимптомы дифтерии были налицо и животное погибло, но эксперимент былрасценен как бессмысленный, поскольку 35 мл культуры соответствуют примерно10 % веса тела морской свинки. И все же именно этот в высшей степени"неестественный" эксперимент обеспечил такую концентрацию дифтерийного яда,что, как сказал Де Крюи, "одной унции (28,3 г) этого очищенного веществадостаточно для того, чтобы убить 600 000 морских свинок либо 75 000 крупныхсобак!" [7]. В науке нередки случаи, когда первоначальный эксперимент, который задалнаправление исследованиям, представляется слишком искусственным, чтобы иметькакое-либо реальное значение. Насколько это возможно, эксперименты должныпроводиться в условиях, близких к тем. которые имеют место в реальной жизниили по крайней мере во время болезни. Но это далеко не всегда возможно инеобходимо, особенно на начальной стадии исследования, когда еще ведутсяпоиски оптимальных условий работы. К сожалению, неестественные условияэксперимента являются постоянным объектом для нападок скептиков, врезультате чего множество многообещающих исследований было погублено взародыше. Даже самые калечащие животного операции вполне естественны всравнении с работой на изолированных органах или тканях, когда не простоудалена та или иная часть организма животного, но вообще исследуется лишьодин изолированный орган. И тем не менее подобная работа in vitro ("науровне пробирки") внесла фундаментальный вклад в науку. Лично я являюсь ярым сторонником экспериментирования в наиболееестественных условиях. Если только это возможно, я предпочитаю изучатьцелостное физиологическое явление (воспаление, адаптационный синдром,кальцифилаксию) или модели заболевания, нежели их отдельные составляющие(изменения в отдельных структурных или химических элементах). Но никакоеисследование не должно объявляться лишенным ценности только на томосновании, что оно выполнялось в "неестественных" условиях. Да и вообще, чтотакое неестественные условия? Полное удаление поджелудочной железы, казалосьбы, весьма "неестественный" способ вызывания диабета, и все же он оказалсянастолько близким к спонтанно возникающей болезни, что обеспечил открытиеинсулина. Для того чтобы доказать, что минералокортикоиды могутобусловливать сердечно-сосудистые и почечные расстройства, нам пришлосьдавать их в огромных лозах. Дело в том, что до того, как нам стали известны"обусловливающие факторы", не существовало иного способа обнаружитьболезнетворное действие этих гормонов; фактически мы даже не смогли быразработать схему такого эксперимента, который привел бы нас к открытиюсамих "обусловливающих факторов".

МЕТОДЫ НАБЛЮДЕНИЯ

Простое наблюдение - это самый удивительный и доступный из всехбиологических методов, и от него зависит большинство других. Разумеется,просто держать глаза открытыми бывает порой недостаточно. Надо учиться тому,как смотреть, на что смотреть и каким образом помещать изучаемый объект врамки нашего поля зрения. Нам необходимо обрести способность созерцатьестественное явление с полной объективностью и предельным вниманием, неподдаваясь предубеждениям и не отвлекаясь. И все-таки никак не обойтись безизвестной доли предубеждения или, назовем его иначе, подсознательногоуправления вниманием со стороны опыта. Только с его помощью можно пробитьсясквозь туман несущественного. Мы уже говорили, что великое преимущество наблюдения состоит в том, чтооно в отличие от химических или физических методов воздействия выявляет вобъекте его бесчисленные свойства и взаимосвязи. Наблюдение дает целостный иестественный образ, а не набор точек. Чем проще метод наблюдения и чем менеемы полагаемся на средства увеличения и выделения отдельных деталей, тем ширеполе исследования и тем более естественным образом оно сохраняетсянеповрежденным. Наиболее прямой путь в исследовании состоит в том, чтобы изучатьестественное явление, не поврежденное в процессе подготовки и не искаженноеинструментами наблюдения. Самые первые и, стало быть, основополагающиенаблюдения были сделаны в период, когда люди созерцали звезды, растения,животных, минералы, подмечая их видимые свойства и поведение. Со временемэта простая связь между наблюдателем и наблюдаемым предметом претерпела рядизменений благодаря возникновению методов, позволяющих помещать отдельныеэлементы в самый фокус нашего зрения. Появились инструментальные наблюденияс помощью телескопа или микроскопа, в том числе с помощью препарирования. Эксперименты стали предусматривать искусственное создание условий, прикоторых Природе как бы задается вопрос о ее реакции на любое изменение.Сегодня в своих научных изысканиях мы все более зависим от инструментальныхнаблюдений и экспериментирования. Мы почти забыли простое наблюдение -старейший метод, к которому чаще всего прибегали натуралисты в прошлом,начиная с самого появления на нашей планете человека. Я по-прежнему не могусогласиться с точкой зрения моих современников, утверждающих, что внастоящее время уже исчерпаны все возможности, которые открывает применениепростых инструментов и простых экспериментов. Совсем наоборот. Мойсобственный опыт работы в лаборатории приводит меня к убеждению: мыкоснулись лишь поверхностного слоя того, что можно обнаружить с помощьюпростейших средств и простейших экспериментов, если, конечно, этимисредствами умело пользоваться, а эксперименты правильно проводить. Сегодня многие биологи пользуются сложнейшей аппаратурой вродеэлектронного микроскопа, аппарата для электрофореза или ультрацентрифуги. Номало кто умеет применять к самым обычным подопытным животным те освященныевременем методы клинического наблюдения, которые каждый практикующий врачиспользует при обследовании пациентов. Так получилось, что многие нашимолодые медики-экспериментаторы не имеют элементарных представлений оприемах правильного физического обследования малых грызунов. Хочу в этойсвязи дать несколько советов. Всем ли биологам известно, что при наличии небольшого опыта совсемнетрудно определить посредством пальпации размер и форму селезенки, почек инадпочечников у маленькой крысы. Животное не скажет "а-а-а", когда мы захотим обследовать слизистуюоболочку его рта. Но оно откроет рот и высунет язык, если в нужном местенадавить ему на челюсть. Шерстяной покров животного почти неизбежно скрывает повреждения егокожи, но лишь в считанном числе лабораторий регулярно пользуютсяэлектрическими машинками для стрижки. Лабораторные крысы - добродушные создания, но они кусаются, когда имбольно или когда они напуганы. Крысам не нравится, например, когда их"осторожно" берут пальцами вокруг туловища, но они ничего не имеют против,если их для осмотра поднимают за сильный хвост. После некоторых видовопераций крысы могут причинять себе повреждения, кусая свои раны, и никакиеперевязки не в состоянии это предотвратить. В таком случае лучше всегоподрезать им резцы - такая операция практически не травмирует грызунов,поскольку их зубы. в отличие от человеческих, быстро восстанавливаются. Повышенная сокращаемость разгибательных мышц может быть обнаружена"тычковым тестом": резкий тычок указательным пальцем в поясничную областьживотного вызывает у него длительные сокращения задних конечностей. Небольшое расстройство чувства равновесия (из-за повреждениявнутреннего уха) может и не быть очевидным. Но если крысу взять за хвост, тоэтот дефект проявит себя в резких круговых движениях животного; если такуюкрысу поместить в воду, то она не сможет плавать в отличие от здоровойкрысы. Желудок молодых крыс и мышей можно сделать доступным наблюдению, еслидавать им обычное молоко, белизна которого просвечивает сквозь тонкуюбрюшную стенку. На этом белом фоне становятся заметными даже печень иселезенка. При обследовании большинства лабораторных животных, включая мелкихгрызунов, можно использовать в определенных пределах даже аускультацию иперкуссию (прослушивание и выстукивание), а сетчатка их глаз может бытьисследована, как и у человека, с помощью офтальмоскопа. О приемах простого физического обследования лабораторных животных можнобыло бы написать целую и, несомненно, полезную книгу. Но пока никто такойкниги не написал, чему я не перестаю удивляться. Она могла бы оказатьгораздо большую помощь, чем очередной трактат о сложнейшем методеисследования, нужный лишь очень узкому кругу специалистов. То же самое должно быть сказано и о простых морфологических методах.Обычная стереоскопическая бинокулярная лупа, которая надевается на носнаподобие очков, позволяет выполнять аутопсию (вскрытие) самого небольшоголабораторного млекопитающего почти с такой же легкостью, как собаки иличеловека. Без такой лупы в наших экспериментах по кальцифилаксии мы никогдане смогли бы обнаружить отложение белых солей кальция в каротидном тельце(орган размером с острие булавки) или вдоль почти незаметных брюшныхответвлений блуждающего нерва. Надпочечник крысы представляет собой очень маленький, мягкий, пористыйорган, и я никогда не видел, чтобы кто-нибудь при аутопсии исследовал егокору. А ведь это легко сделать, разрезав железу пополам с помощью острогобритвенного лезвия, после чего даже незначительные структурные изменениявнутри нее (например, небольшие отложения кальция) становятся видны спомощью лупы или даже невооруженным глазом. Некоторые структуры очень трудно выявить искусственными методами, затоих несложно естественным образом "подготовить" к исследованию, если сознанием дела разыскать эти структуры в организме. Определенныегистологические исследования тучных клеток лучше всего выполнять на тонкихслоях соединительной ткани, в которых кровеносные сосуды (окруженные тучнымиклетками) не перерезаны, как это обычно имеет место на гистологическихсрезах. Любое прикосновение к тучным клеткам приводит к их разрушению. Чтобыизбежать этих осложнений, ученые придумали самые разнообразные хитроумныеконструкции вроде пластинок и вышивальных пялец, на которые натягиваетсясоединительная ткань. Но тем не менее в процессе работы многие тучные клеткиразрушаются, не говоря уже о том, что иметь дело с такими прихотливымипрепаратами весьма утомительно. Нам бы не удалось преодолеть все этитрудности, не родись у нас идея, что в плоской черепной коробке крысыПрирода уже расположила надкостницу (это мембрана из соединительной ткани,близко прилегающая к поверхности кости) нужным образом. Эту тонкую мембрануможно зафиксировать для гистологического исследования, даже не прикасаясь кней. Всеми этими предельно простыми методами может легко овладеть дажедесятилетний ребенок. И тем не менее в настоящее время они не находятширокого применения. Предпочтение отдается сложной методологии только на томосновании, что она повсеместно используется.

ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Фармакология изучает воздействие лекарств на организм. Здесь мы будемиспользовать термин "лекарство" в самом широком смысле слова и рассматриватьбиологическое действие всех химических соединений (физиологических,токсикологических и диетологических воздействий). В любом случаефармакология не имеет собственной методологии, заимствуя ее из другихдисциплин. Например, биологический тест - наиболее широко используемаяфармакологическая методика - предназначен для определения силы воздействиякакого-либо вещества (витамина, гормона, искусственного препарата) всравнении с эффективностью стандартного препарата. Но компоненты, из которыхсостоит биологическое тестирование, представляют собой просто сочетаниехимических, хирургических, морфологических, физиологических илидиетологических методов. Скажем, при анализе концентрации гормона в тканисначала это вещество извлекается химическим путем, затем оно вводитсяживотным, у которых хирургически удалена железа, вырабатывающая этот гормон,и, наконец, устанавливается наличие у животных гистологических изменений,характерных для данного конкретного гормона. Некоторые лекарственные воздействия должны изучаться только наизолированных тканях, т. е. в пробирке. Но и здесь желательно максимальноеприближение к естественным условиям. Очевидно, реакция иссеченной частиткани - например, мышцы - в пробирке будет иной, нежели в естественномсостоянии, где на нее постоянно влияют нервные и гуморальные импульсы,приходящие из других частей тела. Следует также помнить, что эффективностьтерапевтических средств лучше всего проявляется на тестируемых объектах,наиболее точно имитирующих те заболевания, для лечения которых предназначеныэти лекарства. Для испытания антибиотика его просто добавляют к культуребактерии. Простота этого теста делает его удобным для первичного скрининга.Но окончательное доказательство практической ценности препарата зависит отспособности антибиотика бороться с инфекцией в подопытном животном или, ещелучше, в человеке. Просто удивительно, сколь часто специалисты не учитываюттакого рода элементарных соображений. Что касается меня, то я лишь в редкихслучаях находил целесообразным отклоняться от максимально простого способаразработки фармакологических методик. Чем более сложными и косвеннымистановятся наши методы, тем более узкой оказывается область их применения, авероятность ошибки увеличивается. Обозревая результаты, полученные с помощьючрезвычайно сложных искусственных методов, я не могу отделаться от ощущения,что многие из них в скором времени будут отвергнуты из-за ошибок в ихреализации или интерпретации. Даже самые простые методики изобилуют"подводными камнями", которые специалисты не в силах преодолеть и которыеони используют только о качестве первых ступеней разработки комплексныхметодик, что требует больших временных затрат. Чтобы объяснить причину моейв какой-то степени уникальной сдержанности в этом отношении, приведу одинслучай, свидетелем которого я стал всего несколько недель назад в нашейлаборатории. У нас принято повторять каждый эксперимент, но делать это должны разныелюди и на разных этажах института. Это правило было соблюдено и в ходенедавнего эксперимента, в котором крысам вводились токсичные дозыпаратиреоидного экстракта, чтобы вызвать у них кальцификацию мягких тканей.В эксперименте, выполнявшемся на седьмом этаже, та доза экстракта, котораябыла введена животным, наилучшим образом привела к искомому эффекту -большинство крыс погибли от обширной кальцификации органов. А вот у лаборантки с восьмого этажа результаты получилисьотрицательными. Мы повторили эксперимент трижды и каждый раз получали одно ито же: на седьмом этаже происходит кальцификация, а на восьмом - нет. Дляобъяснения этого "территориального различия" предлагались самые невероятныетеории, но ни одна из них не могла быть признана верной. Поскольку была,скорее всего, допущена какая-то техническая ошибка, я распорядился повторитьэксперимент в присутствии обеих лаборанток - и с седьмого, и с восьмогоэтажей,- с тем чтобы дать им возможность проверить друг друга. Мое указаниесочли бесполезным (или оскорбительным), потому что на обоих этажах работавыполнялась высококомпетентными людьми-и предусматривала обычные подкожныеинъекции, которые могут прекрасно выполнять даже самые неопытные лаборанты. Я не хотел настаивать и позволил себя уговорить пойти на компромисс:при выполнении инъекций рядом с лаборантками будут присутствовать врачи,ответственные за постановку работы на соответствующем этаже. Никаких отличийв методике проведения эксперимента отмечено не было, а результаты оставалисьтакими же. На этот раз я настоял на повторении эксперимента в присутствии обеихлаборанток и причина расхождения сразу же стала очевидной. Лаборантка свосьмого этажа выполняла подкожную инъекцию чрезвычайно тщательно: онавводила экстракт гормона в обширную подкожную зону и затем массировала этоместо, чтобы препарат распределился равномерно и ни единая капля его невытекала наружу через точку инъекции. Но такая процедура очевидным образомвела к столь быстрому всасыванию гормона на большой поверхности, что большаяего часть исчезала или разрушалась еще до того, как оказывала устойчивоевлияние на кальциевый обмен. В то же время на седьмом этаже лаборантка неприбегала ни к каким мерам предосторожности. Она вводила всю дозу в однуточку, на этом месте образовывался пузырек, который рассасывался оченьмедленно и потому оказывал более устойчивое воздействие. Хорошо известно, что медленное всасывание увеличивает активностьбольшинства гормонов; по этой причине нередко даже добавляются специальныевещества, замедляющие процесс всасывания. После этого случая мы стали всегдавводить паратиреоидный гормон таким образом, чтобы образовывался четкоочерченный подкожный пузырек. Излишне говорить, что теперь результаты наобоих этажах совпадают независимо от того, кто выполняет работу. Чтобы избежать таких элементарных ошибок, не требуется большойпроницательности. Но факт остается фактом: хотя паратиреоидный гормон былоткрыт уже сорок лет назад и применялся для самых изощренных биохимических ибиофизических исследований, никто не обращал внимания, насколько резкоразличаются результаты в зависимости от способа выполнения подкожнойинъекции. При таких обстоятельствах невольно приходишь к выводу, что лучшевсего пользоваться теми методиками, каждый шаг осуществления которых тыможешь лично проверить на каждом этапе. Наконец, несколько слов по поводу нынешней моды использовать сложныетехнические приспособления для выполнения простейших процедур, требующихэлементарного навыка. Знаменательно, что на протяжении последних несколькихлет я ознакомился с шестью научными публикациями, описывающими различные - ив ряде случаев весьма сложные - виды аппаратуры для осуществления весьманесложной процедуры кормления крыс через введенную в желудок трубку. Междутем секрет весьма прост: нужно окунуть трубку в масло и, стараясь ненапугать животное, вводить трубку таким образом, чтобы его голова незапрокидывалась. Такая манипуляция займет всего несколько секунд, то естьровно столько же времени, сколько нужно для того, чтобы достать из ящикалюбое из рекомендованных приспособлений.