Первый отечественный ботаник физиолог и агроном

В разделе

Вы здесь

Чичёв А. В. Вклад Н. И. Железнова в развитие ботаники (эмбриология растений в трудах Н. И. Железнова)

Чичёв Александр Владимирович — кандидат биологических наук, доцент, заведующий кафедрой. Аннотация Цель данной статьи – на примере работ Железнова по эмбриологии растений показать, на чем основана такая высокая оценка А. Н. Бекетовым вклада Николая Ивановича в развитие ботаники и почему в современных публикациях о нем упоминают только как о первом российском эмбриологе растений. Баранов Павел Александрович (1892-1962), эмбриолог, морфолог, эколог, член-корреспондент АН СССР, заместитель директора Главного ботанического сада с момента его организации, отмечал в 1955 г. в «Истории эмбриологии растений», что Н. И. Железнов сыграл большую роль в развитии отечественной ботаники и агрономии, но был несправедливо забыт. В наше время в большинстве публикаций о Николае Ивановиче сказано или «ботаник и агроном», или, в лучшем случае, что он «эмбриолог и физиолог растений, специалист по прикладной ботанике», который одним из первых провел опыты по эмбриологии растений в России. Бекетов Андрей Николаевич, создатель Санкт-Петербургской школы ботаников и общественный деятель, писал в «Энциклопедическом Словаре» “Брокгауза-Ефрона о Железнове «выдающийся ботаник и агроном». В качестве предпосылок успеха ученого в избранной области можно, в том числе, выделить качество полученного им образования, влияние учителей, возможность проводить исследования, обеспечивающие дальнейшее фундаментальное развитие в избранной науке, и задачи, которые общество, государство ставит перед научным сообществом на данном этапе своего развития. Естественнонаучное образование Николай Иванович получил сначала в Горном кадетском корпусе (Фото 1), позднее преобразованном в Горный институт — первое высшее инженерное учебное заведение Петербурга. Сейчас Санкт-Петербургский государственный Горный институт (технический университет).
Фото1 Отец Николая Ивановича — Иван Григорьевич, желая дать сыну хорошее образование, поместил его в возрасте 11 лет в Горный кадетский корпус, который пользовался тогда славой лучшего учебного заведения Петербурга. Корпус давал не только специальное, но и широкое общее образование. Полный учебный курс в Горном кадетском корпусе продолжался восемь лет – и включал шесть приготовительных и два окончательных класса. В приготовительных классах изучали русский, латинский, французский и немецкий языки, всеобщую и российскую историю и географию, логику, зоологию, ботанику, начатки минералогии, физику, математику, основы архитектуры, рисование и черчение. В двух последних классах, седьмом и восьмом, изучали специальные дисциплины: горное право, минералогию, неорганическую, органическую и аналитическую химии, механику, горное искусство, пробирное искусство, палеонтологию и многое другое. Среди его учителей в кадетском корпусе был автор первого российского школьного учебника по химии Герман Иванович Гесс (Фото 2).
Фото 2 О методике преподавания Гесса можно судить по следующей цитате: «Я не читаю в Горном кадетском корпусу лекций, но заставляю учащихся пройти назначенный им предмет по книге. В следующее собрание обращаюсь к ним с вопросами о пройденных ими статьях и объясняю их приличными опытами. Таким образом, учащиеся бывают в необходимости давать себе отчет обо всем предмете и приобретают чрез то основательные познания». Ботанику и зоологию преподавал профессор Я. Г. Зембницкий (палеоботаник и палеозоолог, опубликовавший обзор всех известных к тому времени ископаемых растений). Возможно, под влиянием этого преподавателя у Николая Ивановича развился интерес к растениям и животным. Во всяком случае, в мае 1834 г., когда до окончания полного курса оставался еще год, восемнадцатилетний Железнов решил продолжить образование в Петербургском университете на физико-математическом отделении. В это время в университете только начал преподавать Степан Семенович Куторга (Фото 3).
Фото 3 Как выдающийся студент Санкт-Петербургского университета, Куторги был отправлен для продолжения образования за границу в Дерптский университет, там его учителем был известный немецкий эмбриолог Г. Ратке. Степан Семенович был талантливым популяризатором и блестящим лектором. Куторга первым из профессоров-естественников ввел в преподавание микроскоп. В университете Н. И. Железнов под влиянием С. С. Куторги стал предпочтительно заниматься ботаникой, а его друг, Карл Федорович Кесслер (Фото 4) – зоологией. В дальнейшем Кесслер стал известным зоологом, и после смерти Куторги в 1861 г. возглавил кафедру зоологии в университете.
Фото 4 Дружба Н. И. Железнова с К. Ф. Кесслером продолжалась в течение всей его жизни. Некролог Н. И. Железнову в «Трудах Санкт-Петербургского общества естествоиспытателей» за 1877 год, составлен был Карлом Федоровичем. Университет Николай Иванович закончил в 1838 г., и, несмотря на то, что ему не удалось найти место ботаника, и он вынужден был пойти служить в Департамент мануфактур и внутренней торговли, Железнов не прекратил интересоваться ботаникой. В конце 30-х – начале 40-х годов XIX века в Западной Европе начиналось изучение развития растений. Одним из исследователей был Шлейден Матиас Якоб (Schleiden Matthias Jakob) (1804-1881) (Фото 5).
Фото 5 В 1838 г. М. Шлейден опубликовал статью «Материалы к развитию растений», в которой центральное место принадлежит проблеме возникновения в растении новых клеток. Клетки, по М. Шлейдену, зарождаются из бесструктурного жидкого вещества, названного им цитобластемой. Своими исследованиями генезиса клеток М. Шлейден оказал большое влияние на Т. Шванна (Schwann Theodor) (1810-1882), опубликовавшего в 1839 г. основные положения клеточной теории. Поэтому мы обычно и говорим клеточная теория «Шванна-Шлейдена». Клеточная теория является основополагающей для общей биологии теорией. Интерес к эмбриологии у Николая Ивановича возник, вероятно, как под влиянием С. С. Куторги, обучавшегося, как уже отмечалось у известного немецкого эмбриолога Г. Ратке и впервые использовавшего в преподавании микроскоп, так и под влиянием высказанных в клеточной теории идей. Н. И. Железнов был первым русским и одним из первых европейских ботаников, начавшим работать в этом направлении. Для исследования Николай Иванович взял Традесканцию виргинскую (Tradescantia virginica L.) Используя лупу и микроскоп, Железнов изучил развитие чашечки, венчика, тычинок и волосков на них, завязи и семяпочки. Свое исследование он начинает с зачатка цветка, находящегося на самой ранней стадии, еще до возникновения на нем первых бугорков, затем прослеживает последовательное заложение бугорков чашелистиков, лепестков, тычинок и плодолистиков и развитие из них соответствующих органов. Полученные результаты были представлены в 1840 г в магистерской диссертации «О развитии цветка и яичка в растении Tradescantia virginica L.» (Фото 6), в 1843 она была опубликована на французском языке. Работа иллюстрированы великолепными рисунками (Фото 7 и 8) Эта работа Н. И. Железнова являлась пятой в мировой литературе по онтогенезу цветка. Ей предшествовали только опубликованные в 1839 г. работы Шлейдена и Фогеля по развитию частей цветка у мотыльковых и Мирбеля и Шпаха, изучавших развитие цветка у кукурузы. Свою диссертацию Железнов начинает с революционного в то время утверждения о взаимосвязанности органов в теле растения. «Всякий орган занимает в организме определенное место по отправлению, развивается в зависимости от прочих органов и сам имеет непременное влияние» . Он отмечает тесную связь между органами одной системы и, в первую очередь, между органами цветка — «высшего произведения растительного организма», правильно утверждает, что в цветке существенны все части, как элементы околоцветника, так и самые половые органы, оказывающие взаимное влияние друг на друга. Обращает внимание на то, что развитие «яичка» (семяпочки) нужно изучать во взаимосвязи с развитием других органов цветка. Изучая развитие волосков на тычиночных нитях, Железнов смог подметить ошибки своих предшественников, в том числе и столь авторитетного для него М. Шлейдена, в понимании процесса сращения частей цветка. Он установил, что они уже возникают соединенными. Только свободные вершины их, которые образовались прежде, остаются свободными на всю жизнь. Предшественники Н. И. Железнова неправильно заключали, что срастание происходит после того, как зачатки органов разовьются под влиянием давления на них соседних частей. Николай Иванович опроверг и мнение М. Шлейдена, будто новые клетки возникают внутри волосков и позднее смыкают свои стенки. Он описал возникновение поперечных перегородок, делящих волоски на клетки, что, как теперь известно, является правильным. В своей магистерской диссертации Железнов показал хорошее знание мировой литературы по эмбриологии растений. Особенно надо отметить качество сделанных им анатомических препаратов (в то время еще не умели уплотнять растительное сырье перед резкой) и выполненных по ним рисунков. Через 2 года появляется вторая работа Н. И. Железнова «О происхождении зародыша и теориях происхождения растений», Она была представлена как докторская работа. Рецензентом, как и по первой работе, выступал И. О. Шиховский, заведующий кафедрой ботаники Петербургского университета, очень высоко оценивший эти работы соискателя. На эти оценки он имел полное право, так как являлся эмбриологом растений (вторым российским, первым был, по-видимому, П. Ф. Горянинов), получившим известность, в частности также и благодаря своей эмбриологической работе 1832 г., в которой он детально и правильно излагает сложный процесс развития семяпочки. А. Н. Бекетов в статье, посвященной Н. И. Железнову, оценивает деятельность И. О. Шиховского в должности заведующего кафедрой ботаники в Санкт-Петербургском университете, которая досталась ему, а не Н. И. Железнову, как ничтожную. С этим трудно согласиться, основываясь, во-первых, на архивных документах, а во-вторых, хотя бы, оценивая роль И. О. Шиховского как рецензента диссертаций Н. И. Железнова. В докторской диссертации Н. И. Железнов рассматривает и оценивает взгляды различных авторов по вопросу зарождения растений и приводит свои личные наблюдения над развитием начальных стадий зародыша у персика (Persica vulgaris) и двух видов разнолепёсток Иберис горький, или Иберийка горькая (Iberis amara) и Иберис зонтичный (I. umbellata). Он проследил прохождение пыльцевой трубки по столбику (правда, не на всем протяжении), видел вхождение ее в полость зародышевого мешка. В то время господствовала точка зрения Иоганна Горкеля (1769-1846) опубликованная им в 1836 г, в которой он доказывал, что зародыш возникает в кончике пыльцевой трубки. М. Шлейден в своих статьях (1837, 1839) выступал с поддержкой и развитием взглядов И. Горкеля. Обстоятельно изложив материалы о развитии семяпочки, М. Шлейден пришел к выводу, что она не является женским органом растения, а служит чем-то вроде инкубатора для развивающегося зародыша, возникающего из кончика пыльцевой трубки, прошедшей через микропиле в полость зародышевого мешка. Н. И. Железнов не согласился с таким утверждением, он считал, что М. Шлейден неправ, принимая тычинку за женский орган, а пестик — за мужской. В то же время Н. И. Железнов, как и М. Шлейден, считал, что развитие зародыша происходит непосредственно из кончика пыльцевой трубки. М. Шлейден только в 1856 признал ошибочность своих взглядов, но, тем не менее, продолжал считать, что пыльца является женским органом, а зародышевый мешок — мужским. В 1849 г., когда Железнов был уже профессором Московского университета, вышла его третья и последняя эмбриологическая работа, посвященная эмбриогении лиственницы. В этой работе Железнов одним из первых дал описание развития пылинок у хвойных растений. Он отметил как черты сходства с развитием пыльцы у цветковых, к тому времени уже достаточно изученным самим Н. И. Железновым и другими авторами, так и черты различия, выражающиеся в образовании внутри пылинки ряда клеточек (в роли их автор еще не разобрался). Большое внимание Железнов уделил развитию семяпочки. Он детально изучил формирование зародышевого мешка, или эндосперма (М. И. Железнов употреблял оба термина как синонимы), и зародышевого пузырька (архегония), внимательно проследил за формированием четырех канальцевых клеток, которые называл «cellus polunones». Видел автор и прорастание пыльцы в микропиле, прохождение пыльцевой трубки через нуцеллус и вхождение ее в корпускулу. Но, как и в предыдущей работе, М. И. Железнов поддерживал неверную точку зрения М. Шлейдена на развитие зародыша из кончика пыльцевой трубки. Самый же зародыш и его суспензор (подвесок) он описывал и изображал правильно. Эмбриологические исследования Н. И. Железнова, проводились в период обоснования и дальнейшего развития клеточной теории. Они способствовали ее становлению и признанию в мире. Но отсутствие возможности постоянно заниматься эмбриологическими работами и передавать накопленные в этой области знания ученикам, а в дальнейшем и возникновение в последней четверти XIX века самобытных эмбриологических школ в Московском и Петербургском университетах, известных крупными ботаническими открытиями, такими, как, например, мейоз (И. Д. Чистяков), или двойное оплодотворение (С. Г. Навашин), постепенно привели к тому, что о Н. И. Железнове вспоминали как об «энтузиасте хмелеводства, много сделавшем для развития в России этой отрасли растениеводства». Оценивая вклад Николая Ивановича Железнова в развитие ботаники, с учетом известных заблуждений и достижений анатомии, морфологии и эмбриологии растений за последние 150-160 лет, можно только присоединиться к мнению Андрея Николаевича Бекетова: «Николай Иванович Железнов не оставил обширных многотомных сочинений; но многие из его работ бесспорно содействовали несомненному успеху и движению науки вперед». В заключение хочу выразить глубокую признательность и искреннюю благодарность К. В. Манойленко за возможность использовать фактический материал о жизни и научной деятельности Н. И. Железнова, опубликованный в ее великолепной книге.