И. П. Павлов – первый нобелевский лауреат России. Том 1. Нобелевская эпопея Павлова

Серия изданий по истории Нобелевского движения как социального феномена XX века

Иван Петрович Павлов

Nozdrachev A. D., Poliakov Е. L., Zelenin К. N., Е. A. Kosmachevskaya, L. I. Gromova, Bolondinsky V. К. I. P. Pavlov Is the First Nobel Prize Winner in Russia. V. 1. Pavlov’s Nobel Epopee. St. Petersburg, Russia, “Humanistica”, 2004. – 528 pp.

The main stages of Pavlov’s way to Nobel prize are considered in detail in this edition. It shows how his teachers’ and mentors’ ideas, thoughts, results, discoveries and views found their reflection in his creative work – Heidenhein’s biological direction; Ludwig’s exact methods of investigation; Bernard’s, Cyon’s, Ovsyannikov’s, Bakst’s, Ustimovich’s and Botkin’s nervism. The earler unknown documents, archive materials applied to the procedure of his promotion and as such Nobel Prize awarding. The facts about “Pavlov’s” Nobel population – the nommants and Pavlov’s competitors in 1901–1904 and 1925–1930 – are presented for the first time. The supplement contains the list of Pavlov’s honorary titles, theses which passed by his censor as well as the references of his scientific work.

This book is designed for a wide range of readers interested in history of physiology and medicine.

Издание осуществлено при финансовой поддержке Издательского Дома «Нобелевские лекции»

© Ноздрачев А. Д., Поляков Е. Л., Зеленин К. Н., Космачевская Э. А., Громова Л. И., Болондинский В. К., 2004

© «Гуманистика», 2004

Вступительные замечания[1]

Память – явление консервативное, но также же весьма многогранна. И сегодня своей лучшей гранью она обращена к имени гениального физиолога Ивана Петровича Павлова, столетие присуждения которому Нобелевской премии отмечается в этом году

Говорить о гениальности ученого сложно и трудно. В Нобелевском дипломе И. П. Павлова сказано, что он «пересоздал» физиологию пищеварения. И действительно, как указано в решении Нобелевского комитета, премия присуждается «за работу по физиологии пищеварения, благодаря которой было сформировано более ясное понимание жизненно важных аспектов этого вопроса». Говоря строго, сутью открытия явилось понимание механизмов нервной регуляции пищеварения.

Свои исследования Павлов начал еще в Санкт-Петербургском университете, затем активно продолжил на ветеринарном факультете Медикохирургической академии и далее в лаборатории С. П. Боткина, а также в Институте экспериментальной медицины. Определенный след остался в его работах и от его двухлетнего пребывания за границей. Именно эти стороны пути Ивана Петровича к Нобелевской премии мы попытаемся рассмотреть в настоящем издании, однако вначале кратко остановимся на предыстории вопроса.

Начнем с того, что в 1753 году француз Р. А. С. де Реомюр (R. A. S. de Reaumur), скармливая хищным птицам перфорированные металлические футляры, заполненные мясом, доказал существование химической обработки пищи в желудке. В 1783 году итальянец Л. Спалланцани (L. Spallanzani) повторил опыты Реомюра и усложнил их: перфорированные футляры он заполнял губкой, полученный сок смешивал с мясом и наблюдал его растворение. В 1824 году В. Пру (W. Prout) во Франции доказал наличие в желудочном соке соляной кислоты. В 1836 году немец Теодор Шванн (Teodor Schwann) выделил из желудочного сока вещество, которое растворяло белки, и назвал его пепсином. В 1662 году голландец Р. де Грааф (R. de Graaf) предложил для исследования функций поджелудочной железы у животных выводить ее проток на поверхность тела – первое применение фистулы протока одного из пищеварительных органов.

Новый этап изучения пищеварения начался работой американца У. Бомона (W. Beaumont), который в 1833 году наблюдал за пищеварением в желудке человека через свищ, образовавшийся вследствие огнестрельного ранения. Уже в 1842 году Василий Александрович Басов в России предложил метод изучения желудочного содержимого посредством создания «искусственного входа в желудок» – то есть применил фистульный метод к изучению пищеварения в желудке.

В 1851 году немец Карл Людвиг (Karl Ludwig) открыл секреторные нервы слюнных желез. В 1852 году Фридрих Биддер (Fridrich Bidder) сообщил, что достаточно показать собаке пищу, чтобы вызвать у нее секрецию желудочного сока. Позднее Рише (Richet) во Франции наблюдал пациента с неизлечимой стриктурой (непроходимостью) пищевода. Ради спасения больного от голодной смерти ему была наложена гастростома – искусственное отверстие в стенке желудка, выведенное на поверхность кожи живота. Как только этот человек брал в рот что-нибудь кислое или сладкое, через гастростому тотчас выделялся обильный сок.

Таким образом, к 1870-м годам физиология располагала данными о химической обработке пищи в желудочно-кишечном тракте, но механизмы регуляции этих процессов оставались практически полностью неизвестными.

В 1870-1880-е годы в опытах на собаках Павлов обнаружил стимулирующее действие блуждающего нерва на желудочную секрецию и тормозное действие симпатических нервных волокон. Выяснить первопричины таких нервных воздействий Павлову удалось после того, как он изобрел гениальный по изяществу и доказательности метод мнимого кормления. Наркотизированной собаке перерезали пищевод и оба его конца выводили в кожную рану На желудок накладывали фистулу. Затем после операции и восстановления собаке предлагали мясо, и она его поедала. Однако проглоченная пища вываливалась из пищевода обратно в миску, и собака поглощала ее вновь и вновь. Таким образом, пища в желудок не попадала, тем не менее его слизистая оболочка активно вырабатывала желудочный сок, который через фистулу выделялся наружу. После перерезки блуждающих нервов усиления сокоотделения при мнимом кормлении уже не происходило.

Этим знаменитым опытом Павлов показал, что усиление желудочной секреции происходит под влиянием центральной нервной системы, которая, получая сигналы от рецепторов в полости рта, в ответ посылает (по блуждающим нервам) команды железам слизистой оболочки желудка, и те усиливают секрецию сока. Сосуды, снабжающие кровью желудок и кишку, также находятся под влиянием нервных (симпатических) волокон.

Павлов показал также, что желудочную секрецию можно усилить, вводя пищу через фистулы непосредственно в желудок или кишку. После денервации органов эффект исчезал. Это означало, что в пищеварительном тракте имеются рецепторы, от которых по чувствительным волокнам в мозг передается информация о наличии (или отсутствии) пищи. Павлов установил также, что состав сока и скорость его выделения меняются в зависимости от характера пищи (преобладания в ней белков, жиров или углеводов, наличия веществ, раздражающих стенку желудка и др.). Он установил и тормозное действие жиров на секрецию желудочного сока.

Для изучения секреции сока Павловым в 1894 году был предложен способ выкраивания маленького желудочка, при котором его иннервация и кровоснабжение не нарушались: большой и маленький желудочки соединялись мостиком из серозно-мышечного слоя, в толще которого проходили ветви блуждающего нерва и сосуды, направляющиеся в маленький желудочек. Отгораживание маленького желудочка от большого происходило только за счет слизистой оболочки. Павловская операция маленького желудочка – это шедевр оперативного искусства, связанного с физиологическим экспериментом. Многие годы, вплоть до настоящего времени, во всех лабораториях мира этот способ изучения секреции желудочных желез является наиболее совершенным.

Павлов исследовал и то, что до него называлось «психической секрецией»: сами вид и запах пищи усиливали желудочную секрецию даже в том случае, когда пища оказывалась для животного недоступной. Позднее эти опыты стали началом исследования безусловных и условных рефлексов.

Павлов изучал также нервную регуляцию секреции поджелудочной железы, пищеварительные ферменты желудка и поджелудочной железы и механизмы их активации (в том числе другими ферментами). В частности, в лаборатории Павлова в соке, выделяемом стенкой кишки, была открыта энтерокиназа – «фермент ферментов» по выражению Ивана Петровича.

Взамен существовавшей в то время физиологии отдельных органов пищеварения Павлов создал физиологию всей системы в целом, описав нервные взаимосвязи желудочно-кишечного тракта и центральной нервной системы.

Современники оценивали вклад Павлова в физиологию пищеварения как превышающий все, что было сделано в этой области до него. Нобелевский комитет оценил работу Ивана Петровича как «революционную» и поблагодарил его «за глубокие преобразования», которые он произвел «в чрезвычайно важной области науки». Работы Павлова являются фундаментом всех нынешних представлений о деятельности органов пищеварения, механизмах их регуляции и о том, как может нарушаться работа этих механизмов.

Павлов первым создал метод хронического эксперимента, при котором животному производили (под наркозом и при строгом соблюдении правил асептики) подготовительную хирургическую операцию и после периода восстановления исследовали функции организма в условиях, близких к нормальным. До Павлова существовал только метод острого опыта, в котором животное либо испытывало сильнейшую боль, либо находилось под глубоким наркозом. То и другое чрезвычайно сильно влияло на регуляцию практически всех функций организма. Преимущества же нового метода были очевидны и последователи Павлова быстро распространили его на многие другие области физиологии.

О Павлове существует огромная литература и тем не менее о его учителях, их роли в формировании Ивана Петровича как ученого и человека известно не очень много. В лучшем случае учителей называют, не раскрывая роли каждого в развитии личности их подопечного. Каждый из них на разных этапах творчества Павлова внес свой определенный вклад в становление Ивана Петровича как ученого. Одни наделили его точными методами исследований, другим он обязан идеями нервизма, которые постоянно развивал в многочисленных исследованиях на протяжении всей своей творческой жизни, третьи подарили ему общебиологические идеи.

Известно, что без учителя нет ученика, а без учеников не бывает и школы. И все-таки проблему учителя в создании научной школы необходимо считать основной, решающей. Обсуждать же роль учителя, вероятно, следует исходя из более широкого представления самого понятия школы и прежде всего того, как конкретно было реализовано влияние того или иного учителя. Вопрос этот с разных сторон и позиций многократно обсуждался в литературе, хотя многое еще остается нерешенным, а подчас даже и спорным. Пробел этот также прослеживается на примере формирования Павлова как ученого и человека.

В этом издании речь пойдет о наставниках молодого Павлова в прямом смысле этого слова, наставниках, которые познакомили его с основными законами и принципами физиологии, обучили его физиологическим приемам, логике и направленности научного мышления, приобщили к экспериментальному подходу в решении физиологических задач. К числу таких учителей относятся прежде всего Ф. В. Овсянников, Н. И. Бакст, И. Ф. Цион, К. Н. Устимович. Определенную роль в становлении павловских взглядов сыграл С. П. Боткин, который раскрыл перед ним целый мир клинических феноменов и определил некоторые пути их физиологического объяснения. Многое почерпнул молодой Павлов у К. Людвига и в определенной степени у Р. Гейденгайна. Что же касается И. М. Сеченова, особенно известного влияния его идей для исследований Павловым вопросов высшей нервной деятельности, то это обстоятельство все же не дает права считать Павлова прямым сеченовским учеником.

Сведений, касающихся пребывания Павлова в эти годы за границей, чрезвычайно мало. Нам кажется наиболее убедительным объяснение Н. А. Григорьян такого необычного положения. Она справедливо указывает, что «…первые полные биографии Павлова были написаны в связи со столетием со дня его рождения в 1949 году. Это было время ярко выраженной тенденции, суть которой – показать самобытность отечественной науки, не нуждающейся во влиянии извне. Согласно такой установке затушевывалась роль европейских ученых, роль международного научного сотрудничества. В случае с Павловым это особенно ярко проявлялось. Необходимо было показать, что Павлов сформировался исключительно на русской почве» (Н. А. Григорьян. Иван Петрович Павлов. 1849–1936. М., Наука. 1999. – С. 59). Это, пожалуй, наиболее реальное объяснение ситуации.

Пастернак как-то сказал, что советская власть насаждала Маяковского, как когда-то Николай I – картошку. Нечто похожее, особенно после так называемой «павловской» сессии, произошло и с Павловым. Даже хорошее, если его навязывают насильно, может вызывать отторжение. Хрестоматийный образ очень правильного Ивана Петровича, «друга советской власти», мысли и работы которого не подлежат никакой коррекции, стали приобретать плакатные очертания.

Теперь многое видится иначе. Известны дерзкие выпады Павлова против правителей, которым он не спускал ничего, как бы ни «окучивал» старика Бухарин, как бы ни заботилась о нем власть, строя напоказ отличные лаборатории, субсидируя заграничные командировки и т. п. Павлов оставался в оппозиции. Но многослойная лакировка, которой подвергался его портрет, размывается не сразу. Время как нельзя лучше убирает фальшивые наслоения и очеловечивает застывшее изображение Ивана Петровича.

Стараясь не допустить отъезда Павлова за рубеж, правительство создало ему особые условия для продолжения работы. Постепенно центр ее переместился в село Колтуши под Петроградом, где для Павлова был организован институт (ныне Институт физиологии имени И. П. Павлова РАН). В 30-е годы Колтуши стали местом паломничества физиологов мира. К концу жизни Павлова десятки научных сотрудников занимались там разработкой проблем высшей нервной деятельности.

Говоря о важности и необходимости своевременного перехода ученого на самостоятельную научную работу Иван Петрович указывал, что сам он такую возможность впервые получил, работая в лаборатории С. П. Боткина. Несмотря на большие трудности и лишения того времени, он все же был склонен считать этот период решающим в формировании его особенностей не только как ученого-исследователя, но наиболее интересным и содержательным во всей его жизни. Именно в это время сложился тот стиль работы, который сделал Павлова главой самой крупной физиологической школы, превосходящей по числу учеников всемирно известную школу Карла Людвига.

Вместе с тем сейчас уже можно с полной определенностью утверждать, что период работы с Устимовичем позволил Павлову многому научиться у него, освоить и перенять известные приемы, а также правила классической и по тем временам лучшей в Европе людвиговской физиологической школы. И не только освоить, но и закрепить заложенные еще в университете Ционом, Овсянниковым, Бакстом понимания механизмов управления функциями, проверить их экспериментально с согласия и полной поддержки своего благородного наставника профессора Устимовича. В это же время Павлову по рекомендации Устимовича удалось еще съездить в Бреславль к Гейденгайну и там недолго поработать в первоклассной лаборатории, в которой исследовали процессы пищеварения (1877).

В ряду соотечественников, работавших в то время в лабораториях Гейденгайна и Людвига, Павлов занимал особое положение. Оно определялось тем, что все его прямые учителя: Овсянников, Бакст, Цион, Устимович, Боткин, а также Сеченов успели еще до Павлова пройти именно эту школу, овладеть многими методическими тонкостями и новыми идеями. И не только овладеть, но передать их в благодарные руки своих российских учеников, в том числе Павлова. Так что поездка к Гейденгайну и позже к Людвигу позволила Ивану Петровичу не только расширить диапазон уже освоенных им ранее и усовершенствованных методических приемов, но и пополнить новыми экспериментальными материалами уже имеющийся научный багаж и научную идеологию вопроса – стремление и возможность изучать целостный организм в нормальном состоянии, что навсегда стало определяющим и решающим в его научном творчестве.

И еще одна сторона. Именно в этот период работы на кафедре Медикохирургической академии и, разумеется, благодаря Константину Николаевичу Устимовичу отчетливо проявилась научная самостоятельность великого физиолога, который, как и Сеченов, обладал самобытным талантом и разрабатывал свои собственные творческие идеи. Именно здесь, в лаборатории Устимовича, Павлов впервые провел ряд самостоятельных работ.

На протяжении всей своей научной жизни Павлов считал своим учителем Клода Бернара, хотя непосредственно у него не учился и не работал. Зато из петербуржцев работал у него Сеченов и любимые учителя: Цион, Боткин, Овсянников, коллеги по академии – И. Р. Тарханов, H. М. Якубович. Особенно отчетливо прозвучало отношение Павлова к Бернару в его выступлении в ноябре 1925 года на церемонии избрания почетным членом Парижского университета. Вот что он сказал: «…Это отличие делает меня еще более счастливым от того, что я получил его там, где жил и работал Клод Бернар, подлинный вдохновитель моей физиологической деятельности. Его знаменитые лекции с такими живыми описаниями биологических экспериментов, сила и покоряющая ясность его мысли, очарование его исследовательского ума привлекли меня в моей юности и натолкнули на работы, которые наполнили и до сих пор наполняют всю мою жизнь». (Неопубликованные и малоизвестные материалы И. П. Павлова. Л.: Наука, 1975. – С. 77).

Как показывает анализ научного наследия Павлова, в его творчестве нашли не только отражение, но и дальнейшее развитие мысли, идеи, результаты, открытия, взгляды его учителей. Это и биологические направления Гейденгайна, и точные методы исследований Людвига, и нервизм Бернара, Циона, Овсянникова, Бакста, Устимовича, Боткина.

Как стало известно позже, экспертизу поступивших номинаций И. П. Павлова в 1901 году Нобелевский комитет поручил заведующему лаборатории Каролинского института профессору Юхану Юханссону (1862–1938) и финскому физиологу, члену Нобелевского комитета по физиологии и медицине Роберту Тигерштедту (1853–1923). Для того, чтобы экспертное заключение было максимально объективным, убедительным и результативным, в 1904 году оба ученых отправились на целых три недели в Петербург. Поездка была конфиденциальной, без какого-либо оглашения конечной цели. Единственной задачей визита явилось детальное знакомство с постановкой, ходом выполнения и итогом работ Павлова, касающихся сугубо пищеварительной функции. Командировка завершилась положительным заключением. Доклад о результатах инспекции был весьма доброжелательно воспринят Нобелевским комитетом и без каких-либо сомнений ассамблея Каролинского института единодушно провозгласила И. П. Павлова 20 октября 1904 года четвертым лауреатом Нобелевской премии по физиологии или медицине. Формула присуждения звучит так: «За работы по физиологии пищеварения, которые изменили и расширили наши представления в этой области».

Павлов получил премию четвертым, но получил ее именно тогда, когда и должен был получить. И в этом была своя логика. А суть ее в том, что три предшественника объединены одним общим качеством, которое, скорее, напоминает великую помощь страждущему, а присуждение этой престижной награды – реальная благодарность спасенных. Более того, это был немедленный, сиюминутный ответ человечеству. И действительно:

Эмиль Беринг – премия 1901 года. Создав противодифтерийную сыворотку, он спас тем самым многие тысячи уже обреченных на смерть.

Рональд Росс – премия 1902 года. Предложив эффективный метод борьбы с одним из чудовищ всех континентов – малярией, он создал эффективный способ избавления от недуга, которым страдали многие миллионы жителей планеты.

Наконец, Нильс Финсен – премия 1903 года. Он разработал и доказал на практике исключительную эффективность оригинальных целенаправленных методов светолечения. Такой подход клинической медицины на грани веков оказался в тот момент исключительно актуальным в лечении заболеваний и открыл новое направление в медицинской науке.

Теперь о Павлове. Исследования Ивана Петровича носят иной характер. В Нобелевской лекции главную задачу физиологии он сформулировал точно и четко: «…проникать все глубже и глубже в нашем познании организма, как чрезвычайно сложного механизма». Таким образом, в отличие от трех его коллег, исследования Павлова были направлены на решение проблем физиологии и медицины будущего и носили сугубо фундаментальный характер.

Были у Павлова и конкуренты в 1904 году. Конкуренты очень серьезные. Главный из них – немецкий ученый Роберт Кох. Своими работами он доказал инфекционную природу туберкулеза, открыл его возбудителя и создал методы выявления возбудителя в тканях тела. Все это исключительно весомо и значимо. Тем не менее Нобелевский комитет и Ассамблея Каролинского института засвидетельствовали взвешенность принимаемых решений. Нобелевским лауреатом Кох стал годом позже.

То, что Альфред Нобель родился в Стокгольме и жил здесь многие годы, сделало вполне естественным выбор для присуждения премий по физиологии или медицине именно Каролинского института. К этому следует добавить, что у Нобеля, помимо того, были и прочные личные связи с сотрудниками этого института. Одним из них был доктор С. фон Хофстейн – ассистент института и весьма популярный преподаватель. Во время его парижской встречи с Нобелем в 1890 году между ними состоялся разговор, имевший важные последствия. В процессе разговора Нобель высказал искреннее желание познакомиться с некоторыми молодыми хорошо образованными шведскими физиологами, с которыми он мог бы работать и которые могли бы даже принимать участие в реализации многих его оригинальных и остроумных идей в области физиологии. Хофстейн рекомендовал своего коллегу Юханссона, который тотчас же связался с Нобелем. Встреча состоялась, и Юханссон остался в Париже на целых пять месяцев.

Юханссон писал помимо всего прочего, что по разговорам, которые у него были в тот период с Нобелем, он обнаружил его чрезвычайную заинтересованность в научных медицинских экспериментах. Нобель сам высказывал идеи и планировал экспериментальные исследования развития различных физических недугов организма. Более того, он задавался вопросом, как отыскать посредством экспериментов методы лечения подобных заболеваний. По его просьбе в лаборатории проведено большое число тестов, связанных с переливанием крови, к которым Нобель проявил исключительный интерес. При этом он несколько раз высказывался о том, что готов организовать свой собственный Институт экспериментальной медицины.

Еще одним свидетельством неослабеваемого интереса Нобеля к медицине являлось его отношение к ранним работам И. П. Павлова. В своей Нобелевской лекции Павлов рассказывал, что десятью годами ранее он и его коллега профессор М. В. Ненцкий получили от Нобеля значительную сумму для поддержки их лабораторий. В сопроводительном письме «…Альфред Нобель… проявил живой интерес к физиологическим экспериментам и предложил нам от себя несколько очень поучительных проектов опытов, которые затрагивали высочайшие задачи физиологии, вопрос о постарении и умирании организмов». Следует заметить, что в эти годы физиологическая и медицинская наука находились уже представили многообещающие результаты своего развития. Вероятно, все это укрепляло веру Нобеля в будущее этих наук и вызвало желание помочь им в дальнейшем развитии столь неординарным способом.

Таким образом, становится вполне понятным, что пожертвование пятой части состояния на премии за работы в области физиологии или медицины явилось отнюдь не результатом внезапной прихоти или каприза, а, скорее, кульминационным пунктом постоянного личного интереса Нобеля к этим проблемам. Вероятно, немалую роль сыграло и то, что успешное использование им самим экспериментальных методов, используемых в практике, делало для него вполне естественным не только испытание тех же технических приемов в области физиологии или медицины, но и поощрение других на пути их следования его примеру в усилиях, направленных на увеличение объема знаний в области физиологии и медицины.

В своем завещании Нобель не случайно указал, что премию по физиологии или медицине нужно присуждать за открытие. Будучи сам изобретателем, получившим более 350 различных патентов, он понимал особую ценность открытия и широту оказываемого им влияния. Заметим, что под научным открытием, как правило, понимается вклад, который ведет к новому пониманию проблемы и образу действия. В результате возникают новые области для исследований, создаются новые методические подходы и доступы. Примерами таких выдающихся работ могут служить отмеченные Нобелевской премией по физике – открытие рентгеновского излучения и радиоактивности; по химии – открытие редких атмосферных газов, превращения материи и расщепление ядер тяжелых атомов; в физиологии или медицине – выяснение роли хромосом в наследственности, открытие групп крови у человека, открытие антибактериальных эффектов антибиотиков.