Скорее, чем тонкости вопроса внешнего вида и устройства частей тела, которые являются предметом анатомии, предметом физиологии стало нормальное функционирование этих частей. Греки достигли малого прогресса в физиологии, и большинство их заключений было неверно. В частности, они ошибались в отношении функционирования сердца. Сердце, очевидно, насос: оно качает кровь. Но откуда берется кровь и куда она уходит? Ранние греческие врачи ошибались, рассуждая, что вены — единственные кровеносные сосуды. В трупах артерии обычно пусты, и греки полагали, что артерии есть сосуды для передачи воздуха (слово «артерия» значит на греческом «воздуховод»). Герофил, однако, показал, что как артерии, так и вены проводят кровь. Обе сети кровеносных сосудов соединены сердцем, и естественно было предположить, что соответствующие вещества могут растворяться, если будут найдены какие-то связи между венами и артериями в окончаниях, уходящих от сердца. Но более тщательное исследование показало, что как вены, так и артерии разветвляются на все более и более тонкие сосуды, которые, в конечном счете, станут такими, что теряются из виду. Между ними не было найдено никакой связи. Гален предположил, что кровь движется от одной сети сосудов к другой, проходя от правой стороны к левой. Для того чтобы допустить прохождение крови через сердце, он предположил, что здесь должны быть крохотные отверстия в толстой мясистой перегородке, которая разделяет сердце на правую и левую части. Этих отверстий никто никогда не наблюдал, но через семнадцать столетий после Галена врачи и анатомы предположили, что они существуют. Итальянские анатомы новой эры стали подозревать, что это, возможно, не так, не набравшись отваги выйти на открытое отрицание. Например, Джероламо Фабриций (1533—1619) открыл, что большие вены имеют клапаны. Он описал их и показал, как они работают. Они устроены так, что кровь может течь через них по направлению к сердцу без проблем, но не способна пройти назад от сердца без того, чтобы быть пойманной в ловушку клапаном. Таким образом, кровь может двигаться только в одном направлении — к сердцу. Это, однако, противоречило замечанию Галена о движении назад. Фабриций дерзнул пойти лишь настолько далеко, чтобы допустить, что клапаны задерживают (скорее, чем останавливают) обратный ток крови. Но у Фабриция был студент, англичанин по имени Уильям Гарвей, зачисленный при строгом подборе кадров. Возвратившись в Англию, он изучил сердце и заметил, как заметили многие анатомы до него, что в нем есть клапаны одностороннего движения. Кровь может поступать в сердце из вен, но клапаны препятствуют ее обратному Движению. Кровь может покидать сердце через артерии, но не может возвращаться из-за того, что имеется другая сеть клапанов одностороннего движения. Когда Гарвей перевязывал артерии, сторона, направленная к сердцу, выпячивалась от переполнения кровью. Когда же он перевязывал вену, выпячивалась сторона, направленная от сердца. Все сходилось на том, что кровоток не ослабевает и движется в одном направлении. Кровь попадает из вен в сердце, а из сердца — в артерии. Она никогда не возвращается. Гарвей рассчитал, что в течение трех часов сердце прогоняет через организм количество крови, равное троекратной массе человеческого тела. Кажется немыслимым, что кровь может быть сформирована и вытолкнута назад в таком темпе, поэтому кровь из артерий должна быть возвращена в вены где-нибудь вне сердца, через соединительные сосуды, слишком тонкие, чтобы их увидеть (такие невидимые сосуды были не больше, чем невидимые поры Галена в сердечной мышце). Предположив существование таких сосудов, было легко увидеть, что сердце перекачивает одну и ту же кровь, но многу раз: вены — сердце — артерии — вены — сердце — артерии... Следовательно, нет ничего неожиданного в том, что насос может в течение часа три раза перекачать через себя массу тела человека. В 1628 г. Гарвей опубликовал это заключение и свидетельства, доказывающие его, в маленькой книге, всего из 72 страниц. Она была напечатана в Голландии под названием «О движениях сердца и крови» и полна типографских ошибок. Несмотря на неприглядный размер и невзрачный вид, эта книга была революционной; она полностью удовлетворяла требованиям времени. Это были годы, когда итальянский ученый Гали-лео Галилей (1564 — 1642) популяризировал экспериментальный метод в науке и, делая это, комплексно разбил Аристотелеву систему физики. Работа Гарвея представляла первое большое приложение новой экспериментальной системы к биологии. Его он разрушил Галенову систему физиологии и основал современную физиологию (Гарвеево вычисление количества крови, перекачиваемой сердцем, представляет собой первое важное приложение математики к биологии). Врачи старой школы всячески поносили Гарвея, но ничего не могли поделать против фактов. Со временем, когда Гарвей состарился, факт циркуляции крови был принят биологами Европы, хотя соединительные сосуды между артериями и венами и остались неоткрытыми. Европа, таким образом, определенно и окончательно выступила за пределы греческой биологии. Новая теория Гарвея открыла сражение между двумя противоположными точками зрения, начала битву, которая заполнила историю современной биологии, и победа в ней полностью не предрешена до сих пор. В соответствии с прежней точкой зрения на жизнь одушевленные предметы рассматривались, по существу, отдельно от неодушевленных, так что человек не мог ожидать, что изучит природу неодушевленных объектов. Кратко можно сказать, что существует точка зрения, в соответствии с которой имеется две отдельные сети законов: одна — для одушевленных и одна — для неодушевленных предметов. Это точка зрения виталистов. Но может существовать точка зрения, в соответствии с которой имеется высокоспециализированная, но не фундаментальная Разница между менее запутанной, более организованной системой неодушевленной Вселенной. При достаточном времени и усилиях изучение неодушевленной Вселенной может обеспечить достаточно знаний, чтобы привести к пониманию живого организма, который сам невероятно сложная машина. Это точка зрения «механистов». Открытие Гарвея было, разумеется, прорывом в пользу точки зрения механистов. Сердце могло рассматриваться как насос, а движение жидкости осуществлялось как движение неодушевленной жидкости. Если предположение верно, то где это движение может остановиться? Не может ли остаток живого организма быть просто сетью сложных и переплетенных механических систем? Наиболее важный философ века француз Рене Декарт (1596—1650) был привлечен мнением о теле как о механическом устройстве. Касательно человека, по крайней мере, такая точка зрения была опасно направлена против принятых верований, и Декарт позаботился о том, чтобы уточнить: человек — машина не в отношении разума и души, но только в отношении физической структуры, подобной животной. В отношении разума и души он оставался виталистом. Декарт сделал предположение, что взаимодействие между телом и разумом-душой осуществляется через маленький обрывок ткани, дополняющий мозг, — шишковидную железу. Он был соблазнен верованием, будто чувствует только человек, обладающий шишковидной железой. Вскоре было доказано, что дело обстоит не так. Действительно, у некоторых примитивных рептилий шишковидная железа развита намного лучше, чем у человека. Теории Декарта, хотя, возможно, и неправильны в деталях, все же были очень влиятельны, и отсутствовали физиологи, которые пытались разбить механистическую точку зрения на маленькие разработанные детали. Поэтому итальянский физиолог Джованни Альфонсо Борелли (1608—1679) в книге, появившейся после его смерти, рассматривает мускульное действие из комбинации мускулов и костей как систему рычагов. Это доказало свою пользу, и закон рычага выполняется для рычагов, сделанных из кости и мускулов. Борелли старался применять подобные механические принципы для других органов, таких, как легкие и желудок, но здесь успех ему изменил.
Начало биохимииЕстественно, человеческое тело можно рассматривать как машину, без необходимости представлять ее себе как систему рычагов и приспособлений. Имеются методы решения таких задач при чисто физическом ^единении компонентов. Например, химическое взаимодействие. Дыра может быть пробита в куске металла при помощи молотка и гвоздя, но ее также можно проделать при помощи кислоты. Первые химические эксперименты на живых организмах провел фламандский алхимик Ян Батист ван Хельмонт (1577 — 1644). Ван Хельмонт выращивал деревья во взвешенном количестве почвы и показал, что на протяжении пяти лет, в течение которых он добавлял только воду, дерево приобрело 74 килограмма веса, в то время как почва потеряла только 60 граммов. Из этого он сделал вывод, что дерево не производит свою субстанцию из почвы (что правильно), а производит эту субстанцию из воды (что неправильно, по крайней мере, отчасти). Ван Хельмонт не принял в расчет воздух и при этом, по иронии судьбы, был первым, кто начал изучать газообразные субстанции. Он изобрел слово «газ» j и открыл газ, который назвал «дух дерева» и который, как выяснилось позже, был диоксидом углерода. Именно этот газ, как теперь известно, и есть главный источник субстанции в растениях. Ван Хельмонт первым начал изучать химию живых организмов (биохимию, как мы сейчас ее называем). Первым энтузиастом был Франц де ла Бое (1614 — 1672), известный под латинизированным именем Францискус Сильвиус. Он выносил концепцию тела как химического устройства. Он чувствовал, что пищеварение — химический процесс и подобно процессам ферментации. В этом, как выяснилось, он был прав. Ученый предположил, что здоровье тела, зависит от соответствующего баланса между его химическими компонентами. В этом также были, элементы правды, хотя состояние знаний во времена Сильвиуса было слишком примитивным, чтобы позволить что-либо большее, чем начало прогресса в этом направлении. Сильвиус только и смог предположить, что болезнь отражает избыток или недостаток кислоты в организме.
