Почему лягушка стала объектом опытов в науке

Опыты над животными – возможно, один из самых спорных вопросов современной науки. Ученые экспериментируют над братьями нашими меньшими в различных целях, среди которых – фундаментальные исследования функционирования организмов, разработка потенциальных методик лечения человеческих болезней, а также проверка на безопасность и качество лекарств, устройств и других объектов. 

Пауло Борхес и ассистент(женщина) проводят опыт над мышами (фото предоставлено Национальным институтом рака)

Сторонники испытаний на животных указывают на огромный прогресс в медицине, который стал возможен благодаря подобным экспериментам. Противники считают их жестокими и бессмысленными, поскольку результаты наблюдений за животными далеко не всегда применимы к человеку.

Давайте попробуем в данной статье немного отстранимся от темы защиты животных, и понять почему лягушку считают «царевной» для научных опытов.

Действительно, уже не одно столетие в истории науки используют животных для проведения различных экспериментов.

Самые ранние известные нам упоминания об опытах на животных встречаются в работах древних греков IV и III века до н. э. Аристотель и Эразистрат были одними из первых кто провели подобные опыты.Арабский врач Ибн Зухр в XII веке отрабатывал методы хирургии на животных.

Какое-то время назад эмбриологов и эволюционистов, особенно привлекла лягушка. Дело в том, что самая обычная травяная лягушка легко, а главное, быстро демонстрирует поразительное достижение эволюции — выход на сушу. То есть из икринки появляется водное травоядное животное, и за 66 дней становится хищным и сухопутным. Головастик — фактически рыба; у него есть боковая линия (типично рыбий орган чувств), роговой клюв, которым он соскребает зелень с коряг и камней, жабры и хвост, заменяющий плавники.

Но очень быстро все меняется, у этого существа вырастают лапы, появляются лёгкие, а чтобы ими пользоваться, необходимо переделать систему кровообращения, рассчитанную на жабры. Например, превращение гусеницы в бабочку, безусловно ошеломляет воображение человека, но оно происходит в коконе, сохраняя некую тайну. А здесь всё происходит в процессе жизни, животное плавает себе, продолжает жить как ни в чём ни бывало. Неудивительно, что лягушка стала объектом для множества исследований и опытов. Трудно найти существо, более удобное для постижения основ физиологии. 

Одна из причин — их легко «наловить» (специально разводить лягушек стали позже, но это тоже несложно). А внутри у лягушки сердце, скелетные мышцы и нервная система, которые работают по тем же принципам, что и у остальных позвоночных. Например млекопитающее, прежде чем разрезать, нужнопобрить, а лягушка голая, и это большое удобство. Все её органы, мышцы и нервы очень легко отпрепарировать, и оборудование для этого нужно самое простое. 

Анатомический дисплей лягушки в Национальном центре здравоохранения в Вашингтоне. 1 – Правое предсердие; 2 – печень; 3 – аорта; 4 – масса яйца; 5 – ободочная кишка; 6 – левое предсердие; 7 – желудочек; 8 – желудок; 9 – левое легкое; 10 –  селезенка; 11 – тонкий кишечник; 12 – клоака

Знаменитый спор между двумя учёными итальянцами: врачом и анатомом Луиджи Гальвани и физиком Алессандро Вольта произошёл именно над отрезанными задними лапками лягушки. 

Гальвани обнаружил, что свежепрепарированная лягушачья лапка, подвешенная на медном крючке к железной балконной решётке, сокращалась всякий раз, когда касалась железа. В историю физиологии этот опыт так и вошёл под названием „балконный“. Гальвани был убеждён, что причина сокращения — „животное электричество“,которое вырабатывается в лягушачьей лапке. 

Опыты Гальвани стал повторять Вольта и быстро выяснил, что для возникновения электрического разряда между двумя металлами лягушачья лапка не нужна — достаточно раствора электролита, то есть никакого электричества в лягушке нет. А Гальвани стоял на своём и доказал, что для подёргивания лапки не нужны металлы, можно просто набросить отпрепарированный седалищный нерв на повреждённый участок мышцы голени. 

Так Луиджи Гальвани положил начало новому направлению в физиологии — учению об электрических процессах в организме, а Алессандро Вольта изобрёл устройство, которое позже назвали гальваническим элементом. 

В XIX веке пластание лягушек приняло такие масштабы, что стало приметой времени и попало на страницы многих литературных произведений. 

Пока писатели сочиняли, реальные учёные совершали на лягушках эпохальные открытия. 

Так, знаменитый физиолог Иван Михайлович Сеченов описал явление центрального торможения. Это процесс, характеризующийся увеличением времени рефлекса или его полным отсутствием. Подвесив за челюсть препарированную лягушку, он погружал её задние конечности в раствор серной кислоты и измерял скорость рефлекторного ответа на раздражение (время за которое она отдёрнет лапку из раствора). Выяснилось, что при раздражении кристалликом хлорида натрия мозга лягушки в области зрительных бугров, время, необходимое для рефлекторного ответа увеличивалось, а приложенный к другим участкам мозга кристаллик не оказывал никакого влияния на возникновение рефлекса. Этот эксперимент привёл Сеченова к выводам, что в головном мозге лягушки существуют центры, из которых выходят тормозящие влияния на отражательную деятельность спинного. Своё открытие он назвал центральным торможением, то есть нервная деятельность состоит из двух процессов — раздражения и торможения.

Портрет Ивана Михайловича Сеченова

В период работы в Новороссийском университете (1871—1876) Сеченов определил значение гемоглобина и жидкой части крови для связывания и транспорта углекислого газа. Установив, что при частом раздражении нерва исчезают признаки возбуждения, он сделал вывод о том, что в периферийных нервах, как и в центральной нервной системе, процессы возбуждения сменяются процессами торможения. 

В период работы в Московском университете Сеченов открыл и описал явление суммации в нервной системе, показал наличие ритмических биоэлектрических процессов в центральной нервной системе, обосновал положение о ведущем значении процесса обмена веществ в осуществлении процесса возбуждения. Результаты этих работ изложены в труде «Физиология нервных центров» (1891).

Перечислить все эксперименты, которые ставили и ставят на лягушках, означает переписать большую часть физиологического практикума. 

«Массивное здание физиологии поддерживают мириады кариатид с лягушачьими головками».

А лягушка, между прочим, очень сложно и интересно организованное животное. У неё уникальные глаза, которые не только воспринимают зрительную информацию, но и частично обрабатывают её, то есть выполняют функцию головного мозга. Из глаза сигналы приходят в основном не в зрительный отдел мозга, а в рефлекторный центр. Получив информацию, мозг уже не раздумывает, что делать, а сразу приводит в действие мышцы тела в соответствии с решением сетчатки. Даже такой искусный охотник, как кошка, этого не умеет. 

Ученые также используют в своих экспериментах крыс, собак, дрозофил и многих других представителей фауны. Но у лягушек все же есть некоторые преимущества. Содержать их выгоднее, чем животных из класса млекопитающих, высокая плодовитость, дешевизна пищи для лягушки, а также хладнокровность (лягушки впадают в анабиоз при низких температурах, что существенно экономит затраты энергии организма, и как следствие — корма).

Животных использовали на протяжении всей истории науки.

В 1880 году Луи Пастер доказал микробную природу некоторых болезней, искусственно вызвав сибирскую язву у овцы. 

В 1890-м Иван Павлов использовал собак для изучения условных рефлексов. Инсулин впервые выделили из собак в 1922 году, что произвело революцию в лечении сахарного диабета.

3 ноября 1957 года собака Лайка первая из многих других животных побывала на орбите Земли. 

В 1970-х с использованием броненосцев были разработаны антибиотики и вакцины против лепры (проказы).

В 1974-м году Рудольф Йениш создал первое генетически модефицированное млекопитающее,интегрировав ДНК из вируса SV40 в геном мыши. 

Ещё один прорыв в генетике был сделан 1996-м году, когда родилась овечка Долли (первоеклонированное из соматической клетки млекопитающего).

В XX веке стали обязательны тесты на токсичность лекарств. В XIX веке контроль над лекарствами был менее строгим. Например, в США лекарство могло быть запрещено только после того, как нанесло вред людям. Однако после трагедии «Эликсира сульфаниламида» в 1937 году, когда этот препарат убил более 100 человек, конгресс США потребовал обязательного тестирования лекарств на животных. Другие страны выпустили схожие законы. В 1960-х после талидомидовой трагедии стало обязательным тестирование лекарств на беременных животных.

В 1959 году Уильям Расселл и Рекс Берч, выступающие за более гуманный подход к использованию животных в научных исследованиях, разработали правило «трех О»: ограничить использование животных; оптимизировать эксперименты, чтобы свести к минимуму страдания животных; отказаться от тех испытаний, которые можно заменить альтернативными методиками. За прошедшие пять десятилетий правило «трех О» стало общепринятым, и хотя достоверность опубликованной статистики по количеству задействованных в экспериментах животных разнится, представление о тенденции она дает. В настоящее время примерно 29 млн животных в год подвергаются экспериментам в США и странах Евросоюза (из них 80% — крысы и мыши). Это меньше половины того, что было в середине 1970-х. 

Пауло Борхес проверяет лейкемию у мышей в Мемориальной лаборатории Джексона в Бар-Харборе, штат Мэн

В целом в настоящее время доминирует мнение, что эксперименты на животных необходимы для прогресса медицинских и биологических наук, а также здравоохранения, но должны проводиться с соблюдением определенных нравственных норм. Требование этичности эксперимента стало обязательным условием его проведения во всех странах и служит показателем цивилизованности страны.


Больше на Granite of science

Подпишитесь, чтобы получать последние записи по электронной почте.

Добавить комментарий

Больше на Granite of science

Оформите подписку, чтобы продолжить чтение и получить доступ к полному архиву.

Читать дальше