Спиралист

Почему спиральные морские раковины напоминают спиральные галактики и человеческое сердце? Кевин Данн увлекает нас в круговорот книги Джеймса Белла Петтигрю (James Bell Pettigrew) «Дизайн в Природе» («Design in Nature») (1908), задиристого и забытого исследования архетипического вихря Вселенной.

Был безмятежный весенний день 1903 года. Шестидесятидевятилетний анатом и натуралист доктор Джеймс Белл Петтигрю сидел в самолично спроектированном им аэроплане с бензиновым двигателем. Аэроплан стоял на вершине идущей вниз улицы на окраине Сент-Эндрюса, Шотландия. За сорок лет, с тех пор как в 1864 году в Лондоне Петтигрю начал заниматься авиационными экспериментами, он построил десятки действующих моделей различных летательных аппаратов. На основе анатомических вскрытий и наблюдений за животными в дикой природе и в Лондонском зоопарке учёный-натуралист пришёл к выводу, что перемещения всех живых существ на суше, в воде и в воздухе имеют спиралевидную траекторию, делающую движения похожими на волны, возникающие в жидкости, или волны звука. В отличие от других летательных аппаратов, моделирующих птичьи полёты, крылья «орнитоптера» Петтигрю не совершали вертикальных движений: они ритмично рисовали в воздухе восьмёрки, которые, как установил создатель аппарата, рисуют все без исключения летающие существа. Чтобы получить это волнообразное движение, Петтигрю снабдил основание крыльев шарнирным соединением. Главным элементом крыльев была бамбуковая трость, из которой выходили сужающиеся стержни из китового уса, покрытые тонким слоем индийского каучука. Чтобы регулировать серии движений вибрирующих крыльев, учёный-натуралист использовал поперечную систему эластичных лент. Этот сложный летательный аппарат, имитирующий биологический спиралевидный полёт, приводил в движение поршень двухтактного двигателя.

Во время первого полёта орнитоптер, прежде чем упасть, сломав как спиральные крылья из китового уса, так и спиральное бедро пилота, преодолел около двадцати метров. Поправившись, доктор Петтигрю смог приступить к работе над проектом «Дизайн в Природе: иллюстрированный спиралевидными и другими приспособлениями, которые неорганическая и органическая Природа воплотила в материи, силе, жизни, росте, ритмах и т. д., особенно в кристаллах, растениях и животных». В январе 1908 года, когда работа была близка к завершению, Петтигрю, чтобы придать ей кольцевую форму, вернулся к сделанному им в самом начале громогласному заявлению об абсолютной первичности дизайна «Великой Первопричины» и «Вездесущего Творца и Защитника Вселенной». После пространного эссе о древности человечества, в котором учёный-натуралист в очередной раз подчеркнул, что физиологически человек ничуть не изменился за, по меньшей мере, несколько десятков тысячелетий, он сделал следующий вывод:

«Человек ни в коей мере не является продуктом эволюции. Он не возник из бесконечного числа низших животных форм, которые, ведя от бактерий к человеку, сливаются друг с другом посредством неразделяемых градаций и модификаций…

Он высшая из всех форм жизни. Мир создан для него, а он для мира… Всё было сделано так, чтобы все вещи соответствовали друг другу и могли соединяться. Мало того — не было никакой случайности или вариативности. Напротив, были предусмотрительность, предвидение и дизайн» [1].

Доктор Джеймс Белл Петтигрю в трёх томах своего magnum opus «Дизайн в Природе», где 1416 страниц и почти 2000 иллюстраций, лишь вскользь упомянул теорию естественного отбора Чарльза Дарвина, которую нашёл «неубедительной, непоследовательной и бессильной» [2]. Петтигрю искренне восхищался этим английским натуралистом, который не раз (также как Т. Г. Хаксли (T. H. Huxley), Ричард Оуэн (Richard Owen), Джон Лаббок (John Lubbock), Сент-Джордж Миварт (St. George Mivart) и десятки других выдающихся учёных) посещал Петтигрю в лондонском Хантерианском музее Королевского колледжа хирургов Англии, чтобы ознакомиться с его ультрасовременными анатомическими и физиологическими препаратами, однако, по мнению Петтигрю, Дарвин не очень-то верил в истинность той самой теории, которую он создал и предложил использовать для «наилучшего» объяснения «бесконечных форм» Природы [3]. Он подозревал, что всего лишь через 20—30 лет большинство людей будет воспринимать дарвинизм как устаревшую концепцию. Чего Петтигрю не мог простить — так это вопиющих ошибок, допущенных Дарвином при описании спиралевидного движения клематисов, вьюнков, жимолости, хмеля и многих других растений. Считая, что небрежность языка и мышления этого застенчивого натуралиста свели всё позитивное содержание его исследования вьющихся растений на нет, Петтигрю яростно возражал против дарвиновской характеристики их поведения как «рефлекторного действия», поскольку это объяснение предполагает наличие нервной системы, а у клематисов, вьюнков и их родственников она отсутствует [4].

Ещё в 1865 году, сразу после прочтения работы Дарвина «О движениях и привычках вьющихся растений», Петтигрю провёл несколько остроумных экспериментов, показавших, что движение этих зелёных «химер» дарвиновская «теория раздражительности» объясняет совершенно неудовлетворительно. Спиралевидность усиков растений, как и зубов, когтей, рогов, мускулов, костей, никоим образом не является следствием внешних контактов. Эти вихревые, извивающиеся структуры, столь же свободные от контактов, как плавающие в океане спиралевидные яйца рогатых и кошачьих акул, танцуют под какую-то совершенно неслышную нам музыку.

Петтигрю признавался, что совершенно очарован тайной спирали — самой вездесущей, текучей и идеалистической формы Природы. Тщательно изучив этот универсальный шифр во всех его проявлениях — от макрокосмических спиральных туманностей до микрокосмических право- и левоспиральных молекул периодической таблицы, — Петтигрю, однако, не нашёл ответа на вопрос о его происхождении. Он мог лишь утверждать, что ответ «ни в коем случае не лежит на поверхности» [5]. Поражённый архетипическим вихрем Вселенной, он был уверен в одном: ни одно из чудесных спиральных приспособлений не имеет чисто физического происхождения. Рецензент серии публикаций Петтигрю в The Lancet, посвящённых растительной и животной циркуляции веществ, заявил, что выдающийся анатом — «спиралист», считающий спиралевидными не только органы, но и формы их функционирования [6].

Доказательство своей точки зрения Петтигрю начал с весьма эффектных космических образов: он поместил в книге «Дизайн в Природе» восхитительные фотографии Большой туманности Андромеды и других спиральных туманностей, сделанные в 1888 году Исааком Робертсом (Isaac Roberts). Затем автор книги ведёт читателя через каскад более скромных спиральных форм — минерала прохлорита, бараньих рогов, бактерий из реки Темзы, [TBS_POPOVER placement=»top» title=»Карпогон, карпогоний» content=»От греч. karpós — плод и gónos — семя, женский половой орган у красных водорослей. Карпогон имеет бутылкообразную форму; состоит из нижней расширенной (брюшной) части и узкой верхней — так называемые трихогины. После оплодотворения яйцеклетки трихогина отмирает, а в брюшной части образуются карпоспоры, которые иногда располагаются на концах клеточных нитей, вырастающих из яйцеклетки или особых клеток, сообщающихся с яйцеклеткой посредством нитей.» style=»border: 1px solid #ddd; padding: 3px;»]карпогониев[/TBS_POPOVER] ископаемых водорослей, десятков спиральных фигур [TBS_POPOVER placement=»top» title=»Вайя» content=»От др.-греч. βαΐον — пальмовая ветвь, листоподобный орган (побег) папоротников и некоторых вымерших примитивных голосеменных. В эмбриональном состоянии вайя, как правило, спирально (улиткообразно) свёрнута.» style=»border: 1px solid #ddd; padding: 3px;»]вайи[/TBS_POPOVER], прицветников, стеблей, листьев, усиков и семян растений. На гравюрах «Дизайна в Природе», демонстрирующих спиральные структуры в животном мире, сначала показаны сперматозоиды (речных раков, кроликов, полевых мышей, древесных личинкоедов, щеглов, малых дятлов, окуней, лягушек, крыс и человека), а дальше — великая цепь бытия: лягушачьи ганглии, десятки видов фораминифер, изысканный Nautilus pompilius, девонские, силурийские, юрские, меловые и современные раковины, рога козлов, газелей и антилоп, человеческая улитка, чуть ли не все части скелета позвоночных — от фаланг индийского слона до раковин человеческого черепа. Во всех уголках мира пуповина человека ассоциировалась с водяным смерчем или с обыкновенным спиралевидным хмелем — с этим вьющимся предметом дарвиновского кропотливого исследования. Всё это представлено на первых пятидесяти страницах книги; ещё сотни иллюстраций бессистемно размещены во всех трёх томах. Порой при чтении «Дизайна в Природе» спираль рискует потерять всякое значение — настолько беспорядочно вездесуща её форма.

В центре этого головокружительного множества лежала священная тайна, над разгадкой которой бились Аристотель и Фома Аквинский, Леонардо и Везалий, — человеческое сердце. Семеричная спиралевидная структура сердца — тайна из тайн, его форма в совершенстве обеспечивает и его мышечные сокращения, и внутреннее кровообращение. Петтигрю обнаружил это ещё в юности, будучи студентом-медиком Эдинбургского университета (University of Edinburgh); обучавший его профессор был столь впечатлён тем, как Петтигрю осуществляет препарирование, что в 1860 году пригласил его прочесть престижную Круновскую лекцию в Лондонском королевском обществе.

Когда Петтигрю был студентом-медиком, Эдинбургский университет находился в зените славы: Джеймс Сайм (James Syme) поражал мир смелой новаторской хирургией; Джеймс Янг Симпсон (James Young Simpson) — вместе с ассистентами, пришедшими к нему на Куин-стрит, 52, пообедать, — доказал безопасность хлороформа как акушерского анестетика; Джон Хьюз Беннетт (John Hughes Bennett), методично применяя микроскоп, открыл новую эру в преподавании клинической медицины; Джозеф Листер (Joseph Lister) взялся прилежно обрабатывать раны, перевязочные материалы и инструменты раствором карболовой кислоты (фенола) и, хотя поначалу его коллеги-медики посмеивались над ним, произвёл революцию в хирургической практике.

Когда, вспоминая про этих светил медицины, Петтигрю заявил, что соперничество между ними было «огранкой бриллиантов бриллиантами», он, признавая их заслуги, нашёл самую подходящую метафору [7]. Профессиональное искусство хирурга представляло собой разрезание тканей с использованием разнообразных скальпелей, ланцетов и ножниц. Наставником Петтигрю в этом искусстве был профессор анатомии Джон Гудсир (John Goodsir), чьи большие, сильные, красивые руки неизменно владели скальпелем «с поистине замечательными ловкостью и грацией» [8]. В конце зимнего семестра 1857—1858 годов профессор Гудсир объявил, что тот, кто справится с темой «Расположение мышечных волокон в желудочках сердца позвоночных», получит золотую медаль по анатомии. Ранее на протяжении более чем трёх столетий этот гордиев узел анатомии пытались распутать Везалий, Альбин, Галлер и другие, но не смогли [9].

Вернувшись в межсессионный период домой, в фамильный загородный дом в Ланаркшире, двадцатичетырёхлетний Петтигрю сразу же приступил к диссекции в большом количестве всех видов доступных сердец, тщательно делая для каждого из них рисунки и описания. Начав с овец, телят, быков и лошадей, он обнаружил, что ему необходимо разработать новый способ диссекции, который может обеспечить как достаточную для сохранения анатомических структур твёрдость, так и достаточную для разделения многочисленных слоёв ткани мягкость.

Израсходовав массу денатурата и других химикатов, он нашёл целесообразным набить и аккуратно растянуть желудочки сердца истинно шотландским материалом — сухой овсянкой. Медленно кипятя сердца в течение четырёх-пяти часов, он устранял весь внешний жир, кровеносные сосуды, нервы, лимфатические сосуды и клетчатку. Потом две-три недели шло затвердевание в ванне с денатуратом, после чего Петтигрю мог разделять и снимать мышечные волокна желудочков, как если бы они были слоями луковицы. Мышечные слои были двух видов: во-первых, наружные волокна сердца, имеющие форму спирали, идущей книзу слева направо, и, во-вторых, внутренние волокна в форме спирали с противоположными свойствами: идущей кверху справа налево.

Оказалось, что внутренние и внешние слои мышечных волокон каждого из более чем ста рассечённых Петтигрю сердец позвоночных образуют два набора противоположных спиралей, которые перекрещиваются друг с другом так, что, приближаясь к центру, перекрещивания становятся более скошенными. Затем эти внутренний и внешний слои были разделены на пару наборов левых и правых спиралей. Здесь, особенно в левом желудочке, имеет место такая совершенная спиральная симметрия, что она способна соперничать с наблюдаемой в Большой туманности Андромеды.

Будучи одарённым моделистом и диссектором, Петтигрю обнаружил, что эта открытая им двойная спиральная структура представляет собой анатомическую головоломку первого порядка, поскольку внешние мышечные волокна спирально и плавно, без разрывов, переходят во внутренние мышечные волокна как в верхней части, так и в основании желудочков. Однажды Петтигрю спустился к обеду немного раньше, чем обычно, и, увидев лежавшую на столе газету, почувствовал импульс взять её за угол и свернуть наискось, как это делают бакалейщики, чтобы получился конический бумажный кулёк. К удивлению Петтигрю, строки на газетных слоях пошли в разных направлениях в градуированном порядке: строки на внешних слоях — по спирали вниз слева направо, становясь более косыми по мере достижения центрального слоя; строки на внутреннем слое — по спирали вверх справа налево, становясь более вертикальными по мере удаления от центра. Газетный оттиск на этих двух слоях перекрещивался под расширяющимися углами, образуя букву «X» по мере приближения к центру.

Оттиск был непрерывным как у основания, так и на вершине бумажного конуса, напоминая расположение сердечных мышечных волокон. По сути, это был ряд сложных, имеющих форму восьмёрки петель, образующих изумительно замысловатый и красивый математический узор. «Здесь, — написал Петтигрю, — в сжатом виде было всё. Это был пример заворачивания текста вовнутрь, или его инволюции, вверху и выворачивания наружу, или эволюции, в основании» [10]. Газетная модель Петтигрю показала, что, в сущности, двойная спиральная структура сердца — теперь известная как спиральная лента миокарда желудочков (СЛМЖ) — представляет собой скрученную втрое ленту Мёбиуса.

С криком «Эврика!» Петтигрю рыскал по рыбным лавкам Ланкаршира в поисках сердец трески, лосося, солнечной рыбы и палтуса. Вдобавок ему посчастливилось заполучить сердце гигантской акулы, убитой в заливе Фёрт-оф-Форт. В больших гостиницах он собрал несколько отличных сердец морских черепах, а также сухопутной черепахи и аллигатора. Совершая рейды и к продавцам домашней птицы, он смог добыть сердца уток, гусей, глухарей, индюков и одно «прекрасное» сердце лебедя [11].

Расположение мышечных волокон у низших позвоночных, от рыб и лягушек до черепах, хотя и представляет интерес, нисколько не проливает света на сложное расположение желудочков птиц и млекопитающих. (У птиц этот паттерн точно такой же, как и у млекопитающих, за исключением того, что в правом желудочке птиц вместо фиброзного трёхстворчатого клапана млекопитающих находится мышечный клапан). Теперь в своей скромной студенческой обители Петтигрю посвящал предрассветные часы препарированию сердец телят, овец, быков, лошадей, оленей, свиней, морских свиней, тюленей, львов, жирафов, верблюдов и людей — всего было сделано 112 диссекций и соответствующих им рисунков.

Когда настал день награждения золотой медалью, четыреста студентов собрались в большом анатомическом театре, чтобы услышать, как перед торжественным вручением прозвучит имя совершенно никому не известного студента Петтигрю. Профессор Гудсир попросил своего лучшего ученика зайти к нему на следующий день, чтобы заполучить препараты Петтигрю для Анатомического музея университета. Там и сегодня можно найти 112 аккуратных стеклянных банок. Кроме того, профессор предложил Петтигрю, несмотря на его молодость, сообщить о сделанных им открытиях Лондонскому королевскому обществу. Петтигрю выступил в Королевском обществе с докладом «О расположении мышечных волокон в желудочках сердца позвоночных» на той же неделе, когда издательство Джона Мюррея (John Murray) опубликовало «Происхождение видов», а это издательство находилось на Олбемарл-стрит — совсем недалеко от лекционного зала Королевского общества. Петтигрю был убеждён, что объяснять появление такого искусно созданного органа, как сердце млекопитающего, простой случайностью — чистое безумие.

Разнообразные спиральные структуры природы, воплощением которых он всегда считал сердце млекопитающего, представляли собой лишь одну часть грандиозного триптиха, над которым Петтигрю работал в течение последующих пятидесяти лет. Второй том «Дизайна в Природе» рассматривает только спиральное движение в циркуляции (о циркуляции у растений и низших животных здесь сказано немного, три четверти объёма отведены млекопитающим и человеку), а третий том — спираль как характерную форму локомоций. В циркуляции и локомоциях Петтигрю выявил поразительный резонанс: движение одновременно предшествует структуре и подчиняется ей, направление движения живых существ всегда определяется составом и конфигурацией частей кинетической спирали. Этот резонанс автор «Дизайна в Природе» обнаружил даже на атомном уровне. В отличие от замкнутой системы сердца, спиралевидные линии атомов и молекул устроены так, что материю можно добавлять в любом количестве и в любых направлениях. Следовательно, в основе роста и развития всех существ лежит открытый приток энергии и формы.

Отражённая в скелете позвоночных, эта открытость сделала возможными и грациозные локомоции. Петтигрю цитировал своего наставника Джона Гудсира:

«Особые спиралевидные позы, которые может принимать человеческое тело, объясняются спиралевидным изгибом суставных поверхностей позвоночных и спиралевидным расположением мышц. Ни одному млекопитающему не доступны такие спиралевидные изгибы туловища, которые поддерживают равновесие человеческого тела и придают особую грацию и выразительность его движениям» [12].

Только птицы, полагал Петтигрю, — особенно его любимые ласточки и стрижи, сновавшие вокруг башен Своллоугейта (Swallowgate) (каменной резиденции, которую он построил в Сент-Эндрюсе) и над широкой вересковой пустошью, ведущей к близлежащим морским утёсам, — могли соперничать с поэтичностью движений человеческого тела, чему способствует меньшее сопротивление воздушной среды. Благодаря идиосинкразической спиралевидной структуре вынужденного ходить по земле человеческого тела руки получили возможность лепить из глины, привязывать верёвки, держать мел, кисть и скальпель, чтобы проникать внутрь органов Жизни, а затем представлять их в цвете и линиях. Костные спирали, скрытые под спиральными мышцами, сжимаются и разжимаются, чтобы можно было скакать, прыгать, подкрадываться, ползать, извиваться, падать, кататься на коньках, маршировать, кувыркаться, ходить гоголем, изображать лунную походку. Исполняя пируэты, движения польки, вальса, тустепа, шотландских танцев, человек кружится в почти бесконечных телесных вихрях.

Когда Петтигрю взялся за третье направление своего исследования дизайна, он снова начал со структур — мышечной и костной систем. По его мнению, эти системы неразрывно связаны друг с другом. Пластины скелета наводят на мысль, что каждая часть нашего костного каркаса всего лишь частичная реализация своеобразной спиральной геометрии, которую Петтигрю обнаружил в сердце. Наполовину искривлённые бедренная, плечевая, большеберцовая, малоберцовая, локтевая и лучевая кости достигли своего спирального апофеоза в ключице, тазе и лопатке — костях, каждая из которых опять же демонстрирует свою близость к геометрии ленты Мёбиуса.

Трёхтомник «Дизайн в Природе», опубликованный после смерти автора, всего за несколько месяцев до столетия со дня рождения Дарвина и пятидесятой годовщины «Происхождения видов» — юбилеев, которые дарвинисты максимально использовали для продвижения ложного представления о Дарвине как о яростном противнике телеологии [13], — исчез из виду так же быстро, как орнитоптер Петтигрю, который, взлетев, сразу же упал на вересковую пустошь Сент-Эндрюса. В полностраничном обзоре журнала Nature телеологические доказательства автора «Дизайна в Природе» подверглись свирепой критике — впрочем, с оговоркой: дескать, если бы Петтигрю дожил до завершения редактирования своего опуса, он не преминул бы «вычеркнуть или изменить» свои выводы [14]. Биостатистик Раймонд Пирл (Raymond Pearl) был менее великодушным. Назвав «этот увесистый труд» «вероятно, самым объёмным и серьёзным единовременным вкладом в юмористическую литературу за последние годы», он объявил «спиральную философию» Петтигрю, согласно которой «Творец создал людей и штопоры по одному и тому же чертежу», столь же «средневековой, как и всякий собор» [15]. Ни в одном труде, посвящённом современной биологии и истории природы, включая «О росте и форме» (On Growth and Form) (1917) Д’Арси Вентворта Томпсона (D’Arcy Wentworth Thompson), где автор исследует спиралевидные формы, трёхтомник «Дизайн в Природе» не упоминается, однако и век спустя после публикации он остаётся не только непревзойдённым обзором биологических форм, но и весьма дерзким для своего времени исследованием причинной обусловленности формы. Вдобавок magnum opus Петтигрю — феноменологический шедевр: его живая проза и великолепные иллюстрации способны стать источником вдохновения для нового поколения «спиралистов».

Примечания

[TBS_COLLAPSE accordion=’y’]
[TBS_COLLAPSE_GROUP title=»Кликните, чтобы посмотреть.» open=’n’ color=»green»]
1. James Bell Pettigrew, Design in Nature: Illustrated by Spiral and Other Arrangements in the Inorganic and Organic Kingdoms as Exemplified in Matter, Force, Life, Growth, Rhythms, &c., Especially in Crystals, Plants, and Animals, 3 vol (London: Longman, Green, and Company, 1908), III: 1360.

2. Pettigrew, I: 202.

3. Charles Darwin, On the Origin of Species by Means of Natural Selection (London: John Murray, 1860), 425.

4. Pettigrew, II: 602

5. Pettigrew, I: 12.

6. Journal of Mental Science 18 (1873): 572.

7. James Bell Pettigrew, «Anatomical Preparation-Making as Devised and Practiced at the University of Edinburgh and at the Hunterian Museum of the Royal College of Surgeons of England», The Lancet (November 23, 1901): 1399—1403; 1399.

8. Pettigrew, 1399.

9. Pettigrew, Design in Nature, III: 1363, 1365.

10. Pettigrew, Design in Nature, III: 1366.

11. Pettigrew, Design in Nature, III: 1367.

12. Pettigrew, Design in Nature, II: 1020.

13. On Darwin and teleology, see Michael Ruse, Darwin and Design: Does Evolution Have a Purpose? (Cambridge, MA: Harvard University Press, 2004) and On Purpose (Princeton: Princeton University Press, 2019); Robert J. Richards, The Meaning of Evolution: The Morphological Construction and Ideological Reconstruction of Darwin’s Theory (Chicago: University of Chicago Press, 2009); and Robert J. Richards and Michael Ruse, Debating Darwin (Chicago: University of Chicago Press, 2016).

14. “Teleology”, Nature 80, no. 2058 (8 April, 1909): 151—152, 151.

15. Raymond Pearl, “The Spirality of the Cosmos”, The Dial (1 October, 1909): 230.
[/TBS_COLLAPSE_GROUP]
[/TBS_COLLAPSE]