Камилло Гольджи: человек, который сделал нейроны видимыми

16 февраля 1873 года в переоборудованной кухне больницы для неизлечимо больных недалеко от Милана 29-летний итальянский врач написал другу, что нашел «новую реакцию, чтобы продемонстрировать даже слепому структуру интерстициальной стромы коры головного мозга». Он не преувеличивал. Метод окрашивания, который только что изобрел Камилло Гольджи (Camillo Golgi), позволил человеческому глазу впервые увидеть одиночную нервную клетку целиком. В руках испанского ученого этот метод также будет использован, чтобы доказать ошибочность выводов Гольджи относительно того, что он увидел.

Павия и зашедшая в тупик карьера

Гольджи родился 7 июля 1843 года в Кортено (Corteno), деревне близ Брешии, в семье врача и районного медицинского инспектора Алессандро Гольджи (Alessandro Golgi). В 1860 году он поступил в Университет Павии, в 1865 году получил медицинскую степень, проходил интернатуру в больнице Сан-Маттео (San Matteo Hospital), недолго служил военным врачом и помощником хирурга в Новаре (Novara), занимаясь исследованием вспышек холеры. В 1867 году он вернулся к учебе под руководством криминального антрополога Чезаре Ломброзо (Cesare Lombroso), написав диссертацию о причинах психических расстройств. Более значимым учителем стал Джулио Биццоцеро (Giulio Bizzozero) из Института общей патологии, чьи гистологические работы определили жизненный путь Гольджи. Позже Гольджи женился на племяннице Биццоцеро Лине Алетти (Lina Aletti).

К 1872 году он был опытным гистопатологом без перспектив на получение профессорской должности и без денег. Он устроился на работу главным врачом в Pio Luogo degli Incurabili в Аббьятеграссо (Abbiategrasso) — учреждение для хронически больных, что профессионально было тупиком. Он оборудовал неиспользуемую больничную кухню под лабораторию. В течение нескольких месяцев он совершил одно из ключевых открытий в истории биологии.

«Черная реакция»

Метод был почти абсурдно прост. Затвердеть ткань в дихромате калия; затем обработать ее нитратом серебра. Образуется осадок хромата серебра, окрашивающий тело клетки, аксон и дендриты в густой черный цвет на прозрачном желтом фоне.

Гениальность метода заключалась в его дефекте. Реакция окрашивает лишь небольшую и, по-видимому, случайную часть клеток в препарате. Если бы она окрасила все клетки, результатом было бы нечитаемое черное пятно; поскольку она окрашивает лишь некоторые из них, отдельные нейроны выделяются целиком, вместе со всеми разветвлениями, подобно одинокому зимнему дереву на фоне поля. Гольджи опубликовал работу в Gazzetta Medica Italiana 2 августа 1873 года, а основные статьи вышли в период с 1875 по 1885 год.

Открытия последовали одно за другим. Первое четкое описание тонкой структуры мозжечка, гиппокампа, спинного мозга и обонятельной доли. Кортикальные и стриатарные поражения при хорее. В 1878 году — сухожильный орган Гольджи (Golgi tendon organ), сенсорный рецептор, считывающий напряжение в мышце, и тельца Гольджи-Маццони (Golgi–Mazzoni corpuscles), преобразующие давление. Метод окрашивания миелина с использованием дихромата калия и хлорида ртути. Нервные клетки мозжечка до сих пор классифицируются как I и II типы Гольджи. Он вернулся на факультет Павии в 1875 году, в 1879 году на год занял кафедру анатомии в Сиене, а затем вернулся в Павию в качестве профессора, в 1881 году возглавил кафедру общей патологии и дважды избирался ректором.

Малярия и почки

Гольджи был не только нейрогистологом, и широта его интересов — часть аргумента в его пользу. Между 1882 и 1889 годами он работал над функцией почек, став первым, кто препарировал неповрежденный нефрон и показал, что петля Генле (loop of Henle) возвращается к клубочку, из которого она вышла.

С 1885 года он переключился на малярию, помогая подтвердить оспариваемое утверждение Лаверана (Laveran) о том, что ее вызывает простейшее. Он разделил терциальную и квартальную лихорадки и связал их с разными паразитами — это нынешние Plasmodium vivax и P. malariae — и в 1886 году установил, что пароксизм лихорадки совпадает с бесполым эритроцитарным циклом, синхронность, до сих пор известная как цикл Гольджи. Вместе с Этторе Маркьяфавой (Ettore Marchiafava) он различал доброкачественную и злокачественную терциальную малярию; к 1898 году он входил в группу ученых, включая Грасси (Grassi), Биньями (Bignami), Бастьянелли (Bastianelli) и Челли (Celli), которая подтвердила, что переносчиком являются комары анофелесы.

В 1898 году он применил модифицированную черную реакцию с осмием к клеткам Пуркинье (Purkinje cells) из мозжечка сипухи и обнаружил внутри клетки нитевидную сеть, которую назвал apparato reticolare interno. Большинство современников отвергли это как артефакт окрашивания — их микроскопы не могли его разрешить — и к 1930-м годам описание было в значительной степени отвергнуто. Электронная микроскопия оправдала его примерно пятьдесят лет спустя. Это аппарат Гольджи, и он есть в каждом учебнике биологии на земле.

Ссора

Сантьяго Рамон-и-Кахаль (Santiago Ramón y Cajal) взял окраску Гольджи и сделал из нее противоположный вывод. Гольджи придерживался ретикулярной теории, унаследованной от идеи Герлаха (Gerlach) 1871 года о протоплазматической сети: мозг как единая непрерывная паутина слитых волокон. Кахаль выдвинул нейронную доктрину — что нервная система построена из дискретных клеток, соприкасающихся, но не непрерывных. Кахаль был прав.

Нобелевская премия по физиологии или медицине 1906 года была присуждена обоим ученым совместно «в знак признания их работы по структуре нервной системы». В Стокгольме Кахаль хвалил Гольджи. Гольджи не ответил взаимностью; его Нобелевская лекция защищала ретикулум, описывая кору мозжечка как сетку ветвящихся и анастомозирующих процессов, хотя его собственные работы 1873–85 годов изображали аксональные связи как независимые. Два ученых ушли так же, как и пришли — не разговаривая друг с другом.

Почему Камилло называют гением

Качество, которое нужно отметить в Гольджи, — это изобретательская техника, способность сделать природу читаемой с помощью химических средств, что является иным и более редким даром, чем способность интерпретировать то, что стало читаемым. Никто не говорил ему, что дихромат, за которым следует нитрат серебра, сделает что-то полезное; он работал в одиночку, в больничной кухне, на должности, которая фактически положила конец его академическим перспективам. Реакция, которую он нашел, стала необходимым инструментом для всей современной нейробиологии, и он сам использовал ее для того, чтобы дать десятилетие первых описаний — мозжечок, гиппокамп, спинной мозг, сухожильный орган — прежде чем применить то же методологическое терпение к малярии и почкам, получив долговечные результаты в обеих областях.

Контраргумент необычно чист, потому что он проиграл главный спор в своей области. Кахаль, используя собственную окраску Гольджи, увидел истину, которую Гольджи не мог принять, и Гольджи пришел на церемонию вручения Нобелевской премии, все еще защищая ретикулум, которого не существует. Он является примером ученого, чей метод опередил его интерпретацию. Существует компенсаторная ирония: органелла, которую почти все называли артефактом, оказалась реальной, и она носит его имя в каждой клетке тела читателя. Он ошибался там, где был наиболее уверен, и был прав там, где в нем больше всего сомневались. Что никогда не вызывало сомнений, так это мастерство его рук.

Наследие

Возведенный в сенаторы королем Умберто I (Umberto I) в 1900 году, удостоенный почетных докторских степеней Кембриджа, Женевы, Афин, Кристиании и Сорбонны, Гольджи руководил военным госпиталем в колледже Борромео (Collegio Borromeo) в Павии во время Первой мировой войны, вышел на пенсию в 1918 году и работал в своей частной лаборатории до 1923 года. Он скончался в Павии 21 января 1926 года в возрасте 82 лет и похоронен под гранитной плитой с бронзовым медальоном на Монументальном кладбище города. Лунный кратер, малая планета, фермент и органелла носят его имя.