Биография марчелло мальпиги. История жизни Мальпиги вклад в биологию кратко
Мальпиги Марчелло – итальянский учёный, анатом и врач, который внёс свою лепту в развитие медицины. Как он смог добиться успеха в своей работе? Какие знания открыл людям? Каков вклад Марчелло в науку? Кто такой Мальпиги, биография его что нам поведает? Эти вопросы будут интересны медикам и студентам ВУЗов, а также всем читателям «Популярно о здоровье», кто стремится получать новые знания.
Биография Марчелло Мальпиги
Марчелло Мальпиги родился в сравнительно небольшом городке, расположенном на севере солнечной Италии, Кревалькоре, в 1628 году 10 марта. Его мама – Мария Кремонини, отец – Марк Антоний Мальпиги. Мальчик Марчелло был первенцем, а вскоре после его рождения на свет появились его братья и сёстры. Всего в семье было 8 детей. Достаток у семьи был довольно скромный, поэтому неизвестно, как сложилась бы дальнейшая судьба мальчика, если бы не тот факт, что он жил в городке, расположенном недалеко от Болоньи, которая в то время являлась научным центром Европы. Соседство с этим местом дало возможность мальчику получить хорошее образование.
В детстве Марчелло Мальпиги был очень любознательным и целеустремлённым, одарённым мальчиком. Это сразу бросалось в глаза, причём не только родственникам, но и учителям. Марчелло в 1640 году начал обучение в школе. Там он изучал латынь, греческий язык, точные науки. Обучение давалось ему легко. Через пять лет, когда юноше было 17, он поступил в престижный Болонский университет, где изначально преподавали юриспруденцию и философию, а в дальнейшем стали обучать ещё и медицине.
Марчелло скрупулёзно изучал философию под руководством профессора Франческо Натали, который считал себя последователем Аристотеля. К сожалению, через 4 года семейные обстоятельства сложились так, что юноше пришлось оставить обучение в университете – скончались сразу три его близких родственника – отец, мама и бабушка. Теперь молодому человеку предстояло заботиться о своих семерых братьях и сёстрах. Но на этом научная биография Мальпиги не оборвалась. Брат отца Марчелло со временем помог племяннику решить его проблемы и вернуться к обучению.
Новый виток в жизни Марчелло Мальпиги
По возвращении в университет, Марчелло заинтересовался изучением анатомии и естествознанием. Особый интерес для него представляли занятия по изучению строения тела человека, которые в то время преподавал Бартоломео Массари. Тогда в медицине произошёл значительный рывок – анатомам удалось получить разрешение на вскрытие человеческих трупов для исследования. Благодаря этому стало понятно, что теории Галена, древнеримского врача, о том, что тело состоит из жидких и плотных частей, пошатнулись. Открылось новое понимание о человеческих органах и тканях, и именно это направление особенно интересовало Марчелло Мальпиги.
В 1653 году молодой человек получил диплом об окончании университета и стал доктором медицины. Некоторое время он преподавал в Болонской высшей школе, но из-за конфликтов с коллегами вынужден был оставить работу и переехать в Пизу. В этом городе он стал профессором кафедры теоретической медицины. Именно здесь учёный сделал первые важные открытия в своей жизни, изучая устройство тела человека. Он исследовал кровь, а также разбирался в работе пищеварительной и выделительной систем организма. Через три года профессор снова вернулся в город Болонья, но там все же долго преподавать ему не удалось из-за разных обстоятельств.
В 1662 году доктор приступил к работе в городе Мессине, где он был профессором местного университета. В 1666 году Мальпиги вернулся в Болонью и занял прежнюю должность, преподавал там теоретическую медицину вплоть до 1691 года. Затем он стал личным доктором папы Иннокентия ХII, а также продолжил преподавание, но уже в папском колледже. Умер Марчелло Мальпиги в 1694 году, 29 ноября, через два года после смерти жены. Этот человек внёс великий вклад в медицину, углубив знания человечества.
Вклад Мальпиги в медицину
Мальпиги уделял много внимания изучению строения органов людей и животных с помощью микроскопа. Хотя, в то время он пользовался примитивным устройством, которое увеличивало изображение только в 180 раз, всё же доктору удалось сделать несколько важных открытий. Например, учёный обнаружил, что тело человека пронизано множеством капилляров, по которым движется кровь. Ранее никто не мог объяснить, каким именно способом вены и артерии соединены между собой. В принципе, если бы это было единственное открытие Марчелло, то и его хватило, чтобы попасть в историю, но ученого именно это мало интересовало. Он хотел знать. Потому он больше дал медицине, вклад его несколько шире.
Мальпиги стал изучать лёгкие и выяснил, что они состоят из крошечных пузырьков, окружённых капиллярными сетками. Речь шла об альвеолах.
Доктор постоянно искал новые знания. Он пытался понять природу жидкостей человеческого тела – мочи и крови. Учёный один из первых описал процесс пищеварения и написал работу, посвящённую действию слабительных средств. В процессе изучения доктор обратил внимание на почки человека. Внимательное рассмотрение их ткани помогло понять, что в почках присутствуют небольшие капиллярные клубочки, которые впоследствии были названы мальпигиевыми. Исследования доктора затронули и селезёнку. В её тканях учёный обнаружил лимфатические тельца. Марчелло Мальпиги изучал также и состав эпидермиса. Он обнаружил, что под роговым слоем кожного покрова есть ещё слои и продемонстрировал наличие росткового, второго слоя кожи. Доктор также изучал растительный мир и анатомию насекомых.
Марчелло Мальпиги всю свою жизнь посвятил научной работе, он непрестанно интересовался новыми знаниями и совершал открытия, которые повлияли на дальнейшее развитие медицины. Хорошие знания полученные им и пытливый ум позволили многое узнать Мальпиге, так что его вклад достаточен. Люди его оценили и в честь этого уважаемого человека около Болонского университета установили статую, увековечив память об итальянском анатоме и враче.
В 17-18 вв. были сделаны важные открытия в области анатомии. Англичанин Р. Лоуэр подробно описал (1664) мускулатуру сердца. Лоуэр первый экспериментально установил замедляющее влияние блуждающею нерва на сокращения сердца. М. Мальпиги изучил микроскопическую структуру легочных альвеол, кожи, печени, селезенки и почек. Ученик М. Мальпиги А. Вальсальва (1666-1723) известен своими работами по анатомии, физиологии и патологии органа слуха. Н. Гаймор (1613-1685) принадлежат фундаментальные исследования по анатомии мужских половых органов и придаточных пазух носа. Р. Граафу - по анатомии и физиологии женских половых органов. Т. Виллизий (1621-1675) описал строение мозга, в частности его сосудистую систему, и добавочный нерв, носивший его имя, как клиницист он изучал заболевания, связанные с поражением нервной системы.
Становлению анатомии как науки способствовали Мигель Сервет, Иероним Фабриций,Габриэль Фаллопий, Леонардо да Винчи, А. Везалий. Мигель Сервет
впервые в Европе описал малый круг кровообращения в своей книге «Восстановление христианства…» 1553). После Сервета исследования движения крови неустанно продолжались. Р. Коломбо изучил движение крови в легких и описал свои наблюдения в труде «Об анатомии в 15 книгах» (1559). Иероним Фабриций (Fabricius, Hiеronymua, 1533-1619) - ученик Фаллопия н учитель Гарвея - первым продемонстрировал в эксперименте (1603) и описал венозные клапаны, доказав тем самым одностороннее движение крови по венам - в направлении к сердцу.
Бартоломей Евстахий в 1563 г. впервые дал подробное описание органа слуха у человека, включая слуховую трубу, названную его именем, а Габриэль Фаллопий изучал строение репродуктивных органов.
Мальпиги Марчелло (Malpighi Marcello. 1628-1694) - итальянский врач и естествоиспытатель, основоположник микроскопической анатомии. Родился в Болонье. Изучал медицину в Болонском университете, в 1653 году получил степень доктора медицины, был профессором в Болонье (1653), Пизе (1656), Мессине (1662). В 1691 году назначен лейб-медиком папы Иннокентия XII. Используя линзы со 180кратным увеличением, изучал микроскопическое строение тканей и органов животных и растений. В 1661 году опубликовал «Анатомические наблюдения над легкими», в которых впервые описал легочные альвеолы и капилляры, показав путь прохождения крови из артерий в вены. В работах «Анатомическое исследование строения внутренностей», «О селезенке», «О почках», «О печени», «О легких» и др. описал микроскопическое строение этих органов. В эмбриологических трактатах «О насиженном яйце» и «Об образовании цыпленка в яйце» показал развитие зародыша, начиная с первых часов инкубации; дал первое описание бластодермы, нервной бороздки, глазных пузырьков, сомитов, закладки кровеносных сосудов. М. Мальпиги занимался микроскопическими исследованиями органов животных и человека, в результате ряд структур в гистологии носят его имя – Мальпигиев слой кожи, Мальпигиевы клубочки почек, Мальпигиевы тельца селезенки, Мальпигиевы сосочки и др. В 1661 г. он открыл капилляры – мельчайшие сосуды, соединяющие артерии и вены.
Публикация статьи произведена при поддержке компании «Химлабо». Компания «Химлабо» предлагает по выгодной цене приобрести высококачественное школьное оборудование разработки ведущих отечественных специалистов. Богатый ассортимент предлагаемого оборудования включает в себя лабораторные комплекты по физике и наборы посуды и принадлежностей для опытов по химии и биологии. Вся предлагаемая продукция сертифицирована и соответствует самым строгим стандартам качества. Узнать больше о предложении компании «Химлабо» можно по адресу http://www.himlabo.ru/
Открытие клетки относится к тому периоду в истории человечества, когда наука впервые решилась сбросить с себя звание Ancillae theologiae (служанка богословия) и когда экспериментальное естествознание, отвечая запросам своего времени, предъявило права на звание Dominae omnium scientiarum (госпожа над всеми науками). Это была эпоха господства идеи Фрэнсиса Бэкона (1561–1626) о победе человека над природой, о победе, которой можно добиться не путем логических ухищрений и словесных формулировок, а путем опыта и наблюдения.
Воодушевленная этой идеей небольшая группа людей начиная с 1645 г. стала собираться по вечерам в разных кварталах Лондона на частных квартирах. Люди эти раскуривали трубки и при свете масляных ламп обсуждали устав нового задуманного ими общества. Это были профессора двух английских университетов, закрывшихся из-за междоусобной войны, и просто любители искусства и естественных экспериментов, ставших модными со времен Галилея во Флоренции и Ф.Бэкона в Англии.
Время было тревожное. И хотя на этих собраниях не велось никаких политических бесед и обсуждались только эксперименты из различных областей физики, химии, механики и наук о живой природе, приходилось соблюдать строгую конспирацию. Один из инициаторов создания общества, физик Р.Бойль (1627–1691), стал называть новую организацию «коллегией невидимых».
В 1660 г. был разработан устав и создано общество для борьбы с метафизикой и схоластикой, взявшее своим девизом изречение «Не клянись словами никакого учителя», или, в двух словах, «Ничего на слово». Тем самым члены общества заявляли, что в своей деятельности они не будут, как схоласты, полагаться на авторитеты вроде Аристотеля или отцов и учителей церкви, а будут признавать только свидетельство научного опыта.
В 1662 г. ряд членов «коллегии невидимых», став влиятельными людьми при дворе Карла II, добились утверждения королевским указом устава и нового названия коллегии – Лондонское Королевское общество. Пополнив свой состав «совершенно свободными и ничем не занятыми джентльменами», т.е. людьми состоятельными, общество получило средства для печатания наиболее важных трудов в виде отдельных книг.
В числе первых напечатанных книг была одна, заслуживающая нашего особого внимания. Это произведение ученика Бойля, великого мастера естественных экспериментов Роберта Гука (1635–1703), ставшего членом Лондонского Королевского общества в 1663 г. Гук был изобретателем и конструктором самых разнообразных приборов, в том числе и микроскопа улучшенной конструкции.
В течение нескольких лет он с увлечением рассматривал через этот микроскоп различные мелкие предметы, в числе которых ему однажды попалась обыкновенная бутылочная пробка. Рассматривая тонкий срез пробки, сделанный острым ножом, Роберт Гук был поражен сложной структурой вещества пробки, обнаружившейся при увеличении. Он увидел красивый узор из массы ячеек, напоминающих пчелиные соты.
Зная, что пробка представляет собой продукт растительного происхождения, Гук стал изучать под микроскопом такие же тонкие срезы ветвей и стеблей различных растений. Первым растением, попавшим ему под руку, была бузина. На тонком срезе ее сердцевины Гук опять увидел картину, очень напоминавшую ячеистую поверхность пчелиных сот. Целые ряды мелких ячеек были отделены одна от другой тонкими перегородками. Эти ячейки он назвал клетками (сеllula ).
Вот как описывает Гук в книге «Micrographia» (1665) историю своего открытия.
«Я взял кусочек светлой хорошей пробки и перочинным ножом, острым как бритва, срезал кусок ее прочь и получил, таким образом, совершенно гладкую поверхность. Когда я затем тщательно исследовал ее с помощью микроскопа, она показалась мне слегка пористою. Я не мог, однако, с полной уверенностью распознать, были ли это действительно поры, а тем менее – определить их форму. Но на основании рыхлости и упругости пробки я, конечно, не мог еще сделать заключение о том удивительном строении ее ткани, какое обнаружилось при дальнейшем прилежном изучении. Тем же перочинным ножом я срезал с гладкой поверхности пробки чрезвычайно тонкую пластинку. Положив ее на черное предметное стекло – так как это была белая пробка – и осветив ее сверху при помощи плоско-выпуклой стеклянной линзы, я мог чрезвычайно ясно рассмотреть, что вся она пронизана отверстиями и порами, совершенно как медовые соты, только отверстия были менее правильны; сходство с сотами увеличивалось еще следующими особенностями: во-первых, пробковые поры содержали относительно очень мало плотного вещества по сравнению с пустыми пространствами, заключавшимися внутри их. Так что эти стенки – если можно мне так назвать их – или перегородки этих пор, по отношению к самим порам были приблизительно так же тонки, как восковые перегородки медовых ячеек (которые состоят из шестигранных клеточек) по отношению к самим ячейкам. Далее, поры, или клеточки, пробки были не очень глубоки, но многочисленны. Посредством особых промежуточных перегородок длинные поры подразделялись на ряды мелких, связанных между собой клеток. Открытие этих клеток, как мне кажется, дало мне возможность выяснить настоящую и понятную причину особенностей вещества пробки. Эти образования были первыми микроскопическими порами, которые я видел и которые вообще кем-либо были найдены, так как ни у одного писателя, ни у одного исследователя я не встретил какого-либо упоминания о них.
Я сосчитал поры в различных рядах и нашел, что ряды приблизительно в 50–60 этих узеньких клеток умещаются обыкновенно на протяжении 1/18 дюйма (1,44 мм), откуда я заключил, что приблизительно 1100 или немного более 1000 уместятся по длине 1 дюйма, в 1 кв. дюйме – более 1 млн, или 1 166 400, и свыше 1200 млн, или 1259 млн, – в 1 куб. дюйме. Это могло бы казаться невероятным, если бы микроскоп не убеждал нас в этом. Поры эти, – говорю я, – столь малы, что атомы, о которых думал Эпикур, все же были бы слишком велики, чтобы пройти через них. Ткань пробки не представляет чего-либо особенного; исследуя под микроскопом, я нашел, что и сердцевина бузины или почти всякого иного дерева, внутренняя ткань или сердцевина полых стеблей различных других растений, как, например, укропа, моркови, репы и т.д., в большинстве случаев имеет подобного же рода ткань, какую я только что указал в пробке».
Так впервые была обнаружена растительная клетка. Но в голове Гука роились идеи других изобретений (пружинные часы, усовершенствованные компасы и т.д.), и он передал дальнейшее ведение микроскопических исследований члену Королевского общества Неемии Грю (1641–1712). В противоположность Гуку Грю был человеком крайне постоянным и, посвятив все последующие годы своей жизни микроскопическому изучению растений, открыл в их внутреннем строении много нового. Результаты своих исследований он изложил в опубликованном в 1682 г. четырехтомном трактате «Анатомия растений с изложением философской истории растительного мира и несколько других докладов, прочитанных перед Королевским обществом».
Не останавливаясь на описании бесчисленных наблюдений Грю, приведем его общие выводы. В теле растений он различал плотные и рыхлые ткани: последним он, согласно терминологии Теофраста, дал название «паренхимы». Паренхима, по мнению Грю, «весьма сходна в строении с пеной пива или с пеной яичного белка, являясь, по-видимому, жидким образованием» . Совершенно иную картину в описаниях Грю представляли плотные ткани стеблей и ветвей: «Здесь ясно бросается в глаза наличие вертикальной и горизонтальной систем, сплетение которых дает некоторое подобие кружева» .
Вот как Грю описывает эти плотные ткани: «Наиболее верным и близким сравнением, которое мы могли бы теперь привести для выяснения сущности строения тела растения, могло бы быть сопоставление с куском тонкого кружева, сплетаемого женскими руками на коклюшечной подушке; действительно, и сердцевина, и ее лучики в паренхиме коры представляют прекрасную картину тончайшего кружева. Волокна сердцевины располагаются в горизонтальной плоскости, как основа в кружевной ткани, ограничивая отдельные пузырьки сердцевины и коры совершенно так же, как в кружеве нити оплетают ячеи; сердцевинные лучи построены без пузырьков ила с очень мелкими, наподобие плотных частей кружева или полотна…
…Затем все деревянистые и воздушные сосуды располагаются перпендикулярно к горизонтальным волокнам всех указанных выше паренхиматических частей: совершенно так же в кружеве на подушке относятся к плетению придерживающие его булавки. Стоит лишь представить себе булавки в виде трубочек и значительно увеличенными в длине, а работу над плетением кружева, повторяемой много тысяч раз в одном и том же направлении увеличения его толщины или высоты, сообразно высоте растения, и мы получим картину общего строения не только какой-либо ветви, но и всякой другой части растения в его развитии от семени до семени».
В то же время, что и Грю, микроскопическим изучением строения растений стал заниматься итальянский натуралист Марчелло Мальпиги (1628–1694). Он обратился к ботанике, разуверившись в возможности сразу понять всю сложность строения тела животных. Следуя классической традиции подразделения всех тел природы на животный, растительный и минеральный миры, он признает, что должен был бы начать с изучения последнего, но «всей жизни не хватило бы для этого».
Главной заслугой Мальпиги является точная классификация элементов внутренней структуры растений. Он различает в теле растений пузырьки, или мешочки, часто наполненные жидкостью и окруженные плотной оболочкой; волокна, чрезвычайно мелкие и различимые только под микроскопом; сосуды. Особое внимание Мальпиги привлекают так называемые спиральные сосуды, которые он называет трахеями, приравнивая их к дыхательным трубкам (трахеям) насекомых. Каждая из этих групп структурных элементов, говорит Мальпиги, «объединяется в растении в отдельные однородные по структуре части тела растения» , которые он называет «тканями».
Слово «ткань» подчеркивало сходство внутреннего строения растений со структурой льняных и шерстяных тканей. В признании этого сходства Мальпиги вполне соглашался с Грю.
Работая совершенно самостоятельно, оба исследователя пришли к весьма сходным результатам. Они произвели первое в истории науки систематическое исследование внутренней структуры растений, поэтому им вполне заслуженно присвоено звание «отцов» микроскопической анатомии растений. Приблизительно в одно и то же время оба исследователя представили свои доклады Лондонскому Королевскому обществу, и для их слушания было назначено одно общее заседание. Этот день, 29 декабря 1671 г., может считаться днем рождения анатомии растений.
Последующий XVIII в. стал эпохой иных запросов к естествознанию. Хозяйственная жизнь периода освоения колониальных районов настоятельно требовала от ботаники приведения в порядок того хаоса в названиях растений, который образовался из-за притока из захватываемых заокеанских стран все новых и новых видов растительного сырья. Поэтому внимание натуралистов сосредоточилось на создании рациональной системы классификации растительного мира. Изучение микроструктуры растительного организма отодвинулось на задний план.
На протяжении всего XVIII в. не было работ, подобных исследованиям Мальпиги и Грю. В некотором роде исключением стала работа Каспара Воль фа «Теория генерации» (1759). Часть этого труда была посвящена вопросу о развитии растений. Сама постановка проблемы генезиса растительных тканей была большим шагом вперед. Но разрешена она в этой работе была скорее умозрительно, чем путем точных наблюдений.
К.Вольф ошибочно считал, что растущая часть стебля, листа и корня состоит из гомогенной желатинообразной массы, в которой новые клетки возникают, «как пузырьки газа в поднимающемся при брожении тесте». Со временем эти пузырьки увеличиваются в объеме и числе, что и вызывает внешний эффект роста.
Эта теория, несмотря на чрезвычайно малую обоснованность, просуществовала довольно долго, и следы ее мы видим еще и на протяжении всей первой половины XIX в.
Начало XIX в. ознаменовалось целым рядом интересных ботанических работ, посвященных клетке. Три из них следует признать особо важными.
1. Открытие Л.Тревиранусом (1779–1864) способа образования сосудов из вертикальных рядов клеток, поперечные перегородки между которыми растворяются и исчезают, и весь вертикальный ряд клеток таким образом превращается в один полый сосуд.
2. Открытие Д.Мольденгауером (1766–1827) метода так называемой мацерации тканей путем обработки их горячей азотной кислотой и другими химическими реагентами, растворяющими межклеточное вещество, в результате чего вся ткань распадается на отдельные составлявшие ее клетки.
3. Открытие Р.Броуном (1773–1858) ядра клетки (1831), заставившее исследователей начать присматриваться к содержимому клетки. Прежде их исключительное внимание было обращено только на ее оболочку.
Так, к 1830-м гг. выяснилось, что классификация Грю и Мальпиги, подразделявшая все внутренние структурные элементы растительного организма на три группы образований – пузырьки, волокна и сосуды, – не отвечает действительности. Волокна и сосуды оказались также клеточными образованиями, паренхима перестала быть «кружевом» Грю, или «пивной пеной», она под действием кислот распалась на отдельные клетки, а значит, и сам термин «ткань» стал очень условным.
Ткани растений на самом деле оказались совсем не похожими на льняные и шерстяные ткани или кружева, связанные из отдельных тяжей и нитей. Этот зрительный эффект возникал благодаря плотному соединению стенок смежных клеток, каждая из которых на самом деле была достаточно индивидуальной, связанной с соседними клетками растворимым межклеточным веществом. Все образования в организме растения сводились к основной форме – клетке. Клетка стала единственным элементом внутренней структуры растений. Такие выводы прозвучали в работах П.Тюрпена (1775–1840), писавшего в 1828 г.: «Растение есть сложная индивидуальность; это – в некотором роде агрегат, состоящий из массы частных индивидуальностей, более мелких и более простых. Каждый из пузырьков сферической формы или становящийся иногда от взаимного давления гексаэдрическим, из которых составлена клеточная ткань, живет, растет и размножается, нисколько не заботясь о том, что делает его сосед: это, следовательно, самостоятельный жизненный центр в процессах роста и размножения, это – ячеистая индивидуальность, ассоциация которой с большим числом подобных же индивидуальностей и составляет наибольшую часть массы, из коей образована сложная индивидуальность дерева».
Приблизительно к таким же выводам, но в отношении структуры животного организма, пришел в начале XIX в. и натурфилософ Л.Окен (1779–1851), полагавший, что «все тело животных состоит из маленьких составных частей, называемых инфузориями» . Но взгляд этот, казавшийся не вполне обоснованным, не оставил заметного следа в науке того времени. Наконец, идею единства клеточной структуры для мира животных и растений высказал в 1837 г. чешский физиолог Я.Пуркинье (1787–1869). Он отметил соответствие зернистой (клеточной) структуры органов животных ясному расчленению на клетки тела растений.
Таким образом, к концу 30-х гг. XIX в., когда на арену истории науки выступили творцы клеточной теории М.Шлейден (1804–1881) и Т.Шванн (1810–1882), представления о клеточной структуре организмов растительного и животного мира были не только подготовлены, но в значительной своей части и разработаны.
В чем же тогда заключается историческая роль основателей клеточной теории?
В работах Шлейдена «Материалы к развитию растений» и Шванна «Микроскопические исследования над единством структуры и роста у животных и растений» впервые показано и доказано не только то, что все живое состоит из клеток, но и самое главное, что все живое во всем его многообразии происходит (развивается) из клетки. Ни Вольфу, ни Пуркинье не удалось разгадать этой истины, и они оба представляли себе процесс развития клеток как появление пузырьков в недифференцированной живой массе, подобной тесту.
Но и Шлейден, конечно, ошибался во многом. Например, о содержимом клеток он имел недостаточные и неправильные представления. Он думал, что клеточное ядро находится между листками двойной клеточной оболочки, и не мог разобраться в веществе, находящемся внутри клетки. Наблюдая цитоплазму, он не понял, что она-то, собственно, и является субстратом жизненных явлений. Он считал ее камедью и допускал возникновение в ней слизистых зерен, превращающихся в ядрышки и клеточные ядра – цитобласты, вокруг которых должна будто бы возникнуть новая клетка. Шлейден проглядел или игнорировал имевшиеся уже в то время в науке указания на процессы, связанные с делением клеток.
От конкретных форм, в которых и Шлейден, и Шванн представляли себе процесс развития растений и животных, в настоящее время мало что осталось. Но основная идея клеточного учения в формулировке Шлейдена и Шванна, что «все живые существа ведут свое происхождение от одной клетки, и на ранней стадии своего развития зародыш состоит действительно только из клетки», и поныне сохранила свою силу.
Основным недостатком учения Шлейдена и Шванна было чрезмерное внимание к клеточной оболочке и игнорирование живого содержимого клетки (Шванн видел оболочки животных клеток даже там, где их не было).
Важность живого содержимого клетки, названного протоплазмой, впервые разъяснил Гуго Моль (1805–1872) в статье «О движении соков внутри клеток», вышедшей в свет в 1846 г.
«При ряде наблюдений по истории развития растительных клеток, которые я произвел минувшим летом, и результаты которых, если они будут подтверждены последующими наблюдениями, я намерен опубликовать позднее, я обратил внимание на явления, обнаруживаемые азотсодержащими составными частями клеточного содержимого... Так как эта вязкая жидкость появляется везде, где должны образоваться клетки, предшествуя первым плотным образованиям, обозначающим место развития будущих клеток, мы должны признать, что она же дает материал для образования ядра и первичной клеточной оболочки, причем эти образования не только стоят с ней в теснейшей связи по положению, но обнаруживают одинаковую реакцию на йод. Так как с обособлением участков этой вязкой жидкости начинается процесс возникновения новых клеток, то представляется вполне правильным для обозначения этого вещества воспользоваться наименованием, имеющим отношение к его физиологической функции, и я предлагаю для этого слово протоплазма.
…Чем старше клетка, тем больше увеличиваются в ней, по сравнению с массой протоплазмы, наполненные водянистым соком полости. Вследствие этого упомянутые полости сливаются между собой, и вязкая жидкость вместо сплошных перегородок образует лишь более или менее толстые нити, которые расходятся от массы, окружающей ядро, наподобие атмосферы, по направлению к клеточной стенке, перегибаются здесь, соединяются с другими нитями, тянущимися в обратном направлении, и таким путем образуют более или менее густо разветвляющуюся анастомозирующую сеть… Когда протоплазма образует подобные нити, то почти всегда можно наблюдать движение соков».
После этого исследования, отнявшего у клеточной оболочки растительной клетки ее внутренний слой, оказавшийся живым слоем протоплазмы, содержащим и ядро клетки, очевидно, должны были измениться и взгляды на процесс размножения клеток, который Шлейден представлял себе как «процесс, совершающийся внутри оболочки клетки».
Правильными представлениями о процессе размножения клеток мы обязаны ботанику Ф.Унгеру (1800–1870), наблюдавшему в 1841 г. процесс деления клеток в молодых нарастающих органах растения, а также образцовым исследованиям процессов роста (главным образом у низших растений), предпринятым К.Негели (1817–1891). В 1842–1844 гг. Негели изложил результаты своих работ в статье «Клеточные ядра, образование и рост клеток у растений»:
«Для растений имеет силу следующий закон: нормальное образование клеток происходит только внутри клеток… Содержимое материнской клетки делится на две или большее число частей. Около каждой из этих частей образуется оболочка.
…На основании многочисленных исследований над водорослями, грибами, хвощами, сосудистыми тайнобрачными и явнобрачными растениями я считаю себя вправе установить как общий закон, что здесь, в материнской клетке, образуются две дочерние клетки, или, другими словами, одна клетка делится на две. Противоположные мнения и утверждения я считаю ошибочными».
Весьма сложные процессы равномерного распределения ядерного вещества, наблюдаемые при делении клеток у высших растений, ускользнули от внимания первых исследователей, и честь этого замечательного открытия (1874), нередко ошибочно приписываемого немецким ученым Э.Страсбургеру и В.Флеммингу, принадлежит русскому ученому И.Д. Чистякову (1843–1876). История этого забытого в научной литературе открытия заслуживает того, чтобы на ней мы остановились подробнее.
Молодой русский ботаник Иван Дорофеевич Чистяков, выбившийся из нищеты, но из-за постоянных лишений «заработавший» к тридцати годам чахотку, посвятил свои последние годы разгадке роли ядра в процессе деления клетки. Не щадя сил, он месяцами просиживал над микроскопом, изучая процесс развития спор хвощей и плаунов.
Замечательная картина раскрылась перед ним. Материнские клетки спор перед созреванием начинали усиленно делиться. При этом контуры ядра клетки исчезали, а вещество, заключенное в клеточном ядре и названное позднее хроматином (по способности сильно окрашиваться анилиновыми красками), претерпевало ряд сложных изменений: сначала оно свертывалось в клубок, напоминающий клубок ниток, затем свернутая клубком нить разбивалась на отдельные червеобразно или подковообразно согнутые отрезки; эти отрезки плоским слоем в виде пояса собирались посредине делящейся клетки. Здесь каждая подковка хроматинового вещества аккуратно по длине расщеплялась на две подковки, которые и расходились к противоположным концам клетки. Затем происходило сворачивание обеих разошедшихся групп подковок в клубки, и на двух противоположных концах делящейся клетки образовывалось сначала по клубку, а затем по новому дочернему ядру. Наконец, посредине клетки возникала перегородка, и материнская клетка оказывалась разделившейся на две дочерние клетки.
Превозмогая болезнь, Чистяков много раз повторяет свои наблюдения. Слабеющей рукой делает он записи в тетрадь и зарисовки увиденного. В 1871 г. в типографии А.И. Мамонтова он издает свой труд «История развития спорангиев и спор высших тайнобрачных пыльников и пыльцы явнобрачных: анатомико-физиологическое исследование», а затем публикует свое открытие в 1874 и 1875 гг. в европейских ботанических журналах на итальянском и немецком языках, и оно становится достоянием всего ученого мира. Известный немецкий ученый Э.Страсбургер (1844–1912) понял, что его русский коллега разгадал загадку, над которой столько лет бился он сам. Это аккуратное расщепление подковок хроматинового вещества, которое предшествует делению клетки, это расхождение расщепившихся половинок к противоположным концам клетки Страсбургер истолковал как процесс, с которым связана наследственная передача дочерним клеткам особенностей материнской клетки. Страсбургер, оценивший громадное значение описанного Чистяковым факта, пытался приписать себе приоритет этого открытия, но печатные работы Чистякова сохранили за последним честь первенства. Впрочем, и эта честь, и денежная помощь, и отправка для лечения в Италию – все оказалось сильно запоздавшим, и через год после публикации работ на 34-м году жизни Чистяков умер.
В.Флемминг (1843–1905) только в 1878 г., через четыре года после Чистякова, произвел точные наблюдения открытого русским ученым явления, детально описал его и назвал кариокинезом. Флеммингу принадлежала и идея назвать ядерное вещество, претерпевающее изменения в процессе кариокинеза, хроматином.
Исследования Чистякова продолжил другой русский ученый – В.И. Беляев (1855–1911), избравший объектом своих наблюдений клетки пыльцы голосеменных растений. Он открыл явление так называемого редукционного деления, которое имеет место при созревании мужских и женских половых клеток и заключается в том, что число хромосом в каждой из созревающих половых клеток становится вдвое меньше, чем число хромосом в других клетках тела растения. Таким образом, в каждой из зрелых половых клеток, и мужской, и женской, к моменту созревания сохраняется лишь половинное число хромосом. В процессе оплодотворения при слиянии двух клеток, мужской и женской, вновь получается нормальное число хромосом, которое материнская клетка передает всем образующимся из нее клеткам тела нового растения.
Открытие Беляева стало одним из основных аргументов в обосновании учения о связи хромосом с процессом наследственной передачи особенностей родительских клеток дочерним. Попарное соединение при оплодотворении хромосом мужской и женской половых клеток наглядно объясняло, почему потомки соединяют в себе наследственные особенности обоих родителей. В свете учения о редукционном делении и о хромосомах стали понятны многие неясные до того времени явления, сопровождающие передачу по наследству прирожденных свойств и признаков у растений и животных.
Экспериментальное выяснение роли ядра в клетке было впервые проведено в 1890-х гг. русским ботаником И.И. Герасимовым (1867–1920). Экспериментируя с водорослью спирогирой, он получал безъядерные и двуядерные клетки. Клетки без ядра не могли существовать долго, наличие двух ядер вызывало усиленное развитие и деление клеток.
Славу русских исследователей-цитологов продолжили и донесли до наших дней работы С.Г. Навашина (1857–1930) и его многочисленных учеников. Работы Навашина стали новой эпохой в изучении клеточного ядра. Им сделан ряд крупных открытий, например открытие спутников хромосом.
В 1870-е гг. появился ряд псевдонаучных теорий – возникла тенденция к превращению учения о клетке в теорию структурных элементов взрослого организма. Большое распространение получило грубое механистическое толкование, согласно которому клетки – это «отдельные, не зависимые друг от друга кирпичики», из которых слагается «сложная архитектура растения». Так считал, например, Рудольф Вирхов (1821–1902), выдающийся немецкий патолог.
Видный ботаник и микробиолог Ф.Кон (1828–1898) в своем двухтомном труде «Растение» одну из глав назвал «Государство клеток». В ней он приравнивал сучья дерева к провинциям, листья – к общинам, а клетки – к личностям отдельных граждан. Прорастание, цветение и плодоношение он трактовал как государственные функции, а вегетативное размножение – как возникновение автономных колоний.
Еще дальше по пути подобных аналогий пошел известный немецкий физиолог М.Ферворн (1863–1921), приравнявший «государственное клеточное устройство» растительного организма к республике, в противоположность «более высокой организации животных» с их центральной нервной системой, напоминавшей милые его сердцу «черты монархического клеточного устройства». Ферворн считал, что всю физиологию можно свести к физиологии клетки, и пытался все сложные физиологические процессы у многоклеточных живых существ объяснять простым суммированием того, что можно наблюдать у амеб и инфузорий.
Все эти теории грубо схематизировали строение организма, пытались свести все происходящие в нем жизненные явления к простой арифметической сумме жизней отдельных частиц – «клеточных индивидуальностей». Естественной реакцией на крайности механицизма и вульгаризации в области учения о клетке стали выступления отдельных ученых, доказывавших неправильность абсолютизации роли клетки в организме и невозможность сведения жизни организма как целого к сумме жизней составляющих его отдельных клеток.
Крупнейшим поворотным событием в науке явилось открытие в 1877 г. русским ученым И.Н. Горожанкиным
(1848–1904) плазмодесм, или тонких нитей протоплазмы, соединяющих через поры содержимое соседних клеток. Плазмодесмы как бы связывают содержимое отдельных клеток растительной ткани в одно целое. Это важное открытие побудило ряд европейских ученых, в частности немецкого ученого М.Гейденгайна
, высказать соображения о том, что «понятие живого вещества гораздо шире понятия клетки и во всяком случае не совпадает с ним» (1912). Гейденгайн признал живым и межклеточное вещество.
Если механисты – последователи Р.Вирхова – изображали организм сложносоставным, то критики клеточной теории в пылу полемики ударились в другую крайность и пытались представить его простым, подобно сплошному плазмодию. При этом игнорировалось то обстоятельство, что многоклеточный организм развивается из одной клетки путем деления, повторяя тысячелетние этапы эволюции органического мира.
Любопытно в связи с оппозиционными высказываниями «антицеллюляристов», считавшимися одно время ультрареволюционными, привести историческую справку.
Самые ранние выступления противников клеточной теории в России были проникнуты явно реакционным духом. В 1901 г. на Х съезде русских естествоиспытателей и врачей с речью выступил товарищ министра народного просвещения Лукьянов, который ранее заведовал кафедрой патологической анатомии в одном из высших учебных заведений и считался специалистом в области гистологии. Свою речь на съезде он начал с вопроса о живом межклеточном веществе, наличие которого якобы опровергает клеточную теорию; закончил же ее указанием на «непостижимость тайн жизни» и призывом к союзу науки с религией. Профессор Петербургского университета В.Шимкевич, сидевший за столом президиума съезда, по окончании этой речи демонстративно встал и перекрестился, сказав вслух: «Миром Господу помолимся».
Основным в учении о клетке, следуя завету Шлейдена и Шванна, теперь считают генетическую сторону и рассматривают клетку как биологическую единицу размножения и дифференциации разнообразных тканей организма. Новая концепция учения о клетке обогатилась громадной суммой новых, добытых наукой данных. Однако и теперь, так же как более 100 лет назад, учение о клетке является отправным пунктом при изучении всякого организма, в том числе и организма растений.
На самом деле микроскоп изобретен был в 1609-1619 годах, но кто был первым его конструктором, точно не установлено. В 1610 году или в конце 1609 года итальянский астроном Галилей впервые сконструировал микроскоп, работая над усовершенствованием подзорной трубы. Тогда же Домицианом (1610) было предложено название - «микроскониум».
В дальнейшем для астрономической трубы гениальный ученый и механик Гюйгенс в 1659 году изобрел сложный окуляр; в 1672 году немецкий физик Иоганн Штурм (1635-1703) ввел в микроскоп двухлинзовый объектив вместо однолинзового, а также изобрел дифференциальный термометр.
Микроскопы XVII-XVIII веков обладали явными оптическими недостатками и давали неясные искаженные изображения микроскопических объектов. Надо было обладать очень изощренной способностью к наблюдениям микроскопического мира, чтобы сделать многочисленные открытия, прославившие на века имя первого микрографа - Левенгука.
Первое сообщение Левенгука с изложением результатов его поразительно точных наблюдений, сделанных при помощи самодельных микроскопов (вернее, луп с механическим устройством для фокусировки и с увеличением до 300 раз), относится к 1673 году. История медицины должна признать несомненную заслугу Левенгука в том, что он любил работать с микроскопом, иначе гистология, микробиология, биология могли бы опоздать на целое столетие.
Антони ван Левенгук (1632-1723), сначала был швейцаром ратуши в голландском городе Делфте, затем (с 1648 года) студентом, обучающимся торговому делу в Амстердаме. Начиная с 1660 года и до конца жизни Левенгук занимал ряд муниципальных должностей. Микроскопическими исследованиями он занялся только в 1673 году. С этой целью он создавал микроскопы из линз собственной шлифовки.
Спустя два года Левенгук, рассматривая под микроскопом каплю воды, взятую из лужи, открыл неизвестный до него мир мельчайших живых существ («инфузорий»), в том числе и бактерий. Наблюдая движение крови в капиллярах, он описал эритроциты, строение гладких и поперечнополосатых мышц, кости, дентин зубов, клеточное строение различных органов растений. Также он изучал тонкое анатомическое строение мельчайших насекомых, партеногенетическое размножение тли. В 1677 году Левенгук совместно со своим учеником Л. Гамом открыл сперматозоиды человека и животных.
Немецким физиком Фраунгофером в 1811 году был изготовлен ахроматический микроскоп с 4 объективами, однако форма его была весьма неудобной. Впервые ахроматический микроскоп в удовлетворительной форме был сконструирован голландским оптиком ван Дейлем в 1807 году. Достаточно совершенные микроскопы стали выпускать после того, как парижский оптик-механик Шевалье изготовил в 1824 году объектив из четырех соединенных вместе ахроматических линз.
А теперь представим, какой же ловкостью необходимо было обладать доктору Мальпиги, чтобы, применив для изучения строения отдельных органов и тканей человека сильные лупы («микроскопы»), увеличивающие только до 180 раз, то есть в два раза меньше, чем у Левенгука, увидеть и открыть капиллярное кровоснабжение, а также описать микроскопическое строение ряда тканей и органов растений, животных и человека? Поэтому нет ничего удивительного в том, что Мальпиги, обладатель такого проницательного взгляда, стал одним из основателей микроскопической анатомии.
Лучшие дня
Марчелло Мальпиги (Malpighi), итальянский врач и биолог, родился 10 марта 1628 года в Кревалькоре близ Болоньи. Его отцом был Марк Антоний Мальпиги, дворянин среднего достатка, матерью - Мария Кремонини. В 12 лет отец отдал его в школу, где мальчик обучался латинскому языку, риторике и другим предметам. Обнаружив у Марчелло незаурядные способности, отец отправил его в 1645 году в Болонью, в университет. Первые сведения Марчелло получил от Франческо Натали, профессора философии. В течение 4 лет будущий ученый корпит над философией Аристотеля.
Неожиданное несчастье в 1649 году прервало учение: один за другим быстро умерли отец Мальпиги, мать и бабушка (мать отца). Как старшему сыну, Марчелло пришлось ехать в Кревалькоре устраивать дела своей многочисленной осиротевшей семьи - у него было четыре брата и три сестры. Похлопотав некоторое время, Марчелло оставил дела завершать своему дяде, а сам вернулся в университет.
Следующим предметом была метафизика, которую Мальпиги изучал под руководством иезуитского патера Готтарда Беллони. По совету своего первого учителя Натали Марчелло избрал для специализации медицину, в которой его более всего привлекала анатомия. На медицинском факультете его основными учителями были: по анатомии Бартоломео Массари, а по клинической медицине - Андреа Мариани.
Пройдя обучение в университете, Марчелло в 1653 году защитил диссертацию на степень доктора медицины. Спустя три года ему поручили чтение лекций по медицине в Болонской высшей школе (Archiginnasio), но его враги и завистники, одним из которых был профессор теоретической медицины Монтальбани, до того отравляли ему жизнь своими преследованиями, что он охотно принял предложение герцога Тосканского Фердинанда II занять вновь учрежденную кафедру теоретической медицины в Пизе. В конце 1656 года экстраординарный профессор Мальпиги приступает к чтению лекций.
В доме профессора математики Альфонсо Борелли, с которым сблизился Мальпиги, анатомы производили вскрытия животных. Великий герцог Тосканский Фердинанд и принц Леопольд присутствовали при анатомических вскрытиях и вообще относились к происходящему в кружке с живейшим интересом. В дальнейшем они приглашали ученых во дворец для демонстраций. Благодаря интересу правящих лиц к анатомии и физиологии, в 1657 году возникла Экспериментальная академия, основанная принцем Леопольдом и приобретшая впоследствии большую известность.
В этот период Мальпиги ведет исследования над природой крови, пишет работы о моче, о действии слабительных, о пищеварении. Однако работа его прерывается известием о распре, разгоревшейся между его братом Бартоломео и соседним семейством Сбаралья, владения которого граничили с землями семейства Мальпиги в Кревалькоре. Этой сваре, сделавшейся хронической и принявшей весьма резкие формы, суждено будет часто вторгаться в жизнь ученого. Отчасти по нездоровью, частично из желания быть поближе к своему дому и родне Мальпиги получает разрешение у великого герцога возвратиться в Болонью. Здесь он снова занимает в университете профессорскую кафедру.
Ох уж этот итальянский темперамент. В конце 1659 года на Мальпиги обрушилась очередная неприятность. Его брат Бартоломео и представитель враждебной семьи доктор Томммазо Сбаралья встретились вечером на одной из улиц Болоньи и затеяли драку, в ходе которой Бартоломео смертельно ранил Томмазо ударом стилета. Бартоломео был осужден к смертной казни, но, просидев полтора года в тюрьме, пока не окончилась тяжба между семьями, по ходатайству Мальпиги был помилован.
На второй год после своего возвращения в Болонью Мальпиги был глубоко огорчен смертью своего второго учителя Андреа Мариани (1661). В том же году в Мессини освободилась кафедра медицины после смерти профессора Пиетро Костелли, и мессианский сенат пригласил на эту кафедру Мальпиги. Получив четырехлетний отпуск от руководства Болонского университета, он в октябре 1662 года выехал в Мессину. Здесь, в Мессине, Мальпиги занимался преимущественно анатомией растений.
В 1684 году Мальпиги приобрел в собственность виллу в Кортичелли близ Болоньи. В этом же году его вновь постигло несчастье: в его доме, в Болонье, случился пожар, уничтоживший значительную часть его имущества, микроскопы и большое количество рукописей, содержавших ценные научные материалы. В 1689 году на него обрушилось еще одно несчастье. Пропорционально славе Мальпиги росла и неприязнь к нему Монтальбани. Недоброжелатели Мальпиги, не будучи в состоянии навредить его научной репутации, задумали причинить ему материальный урон. Один из членов семьи Сбаралья и некто Мини, неоднократно нападавший на Мальпиги в полемических статьях, организовали шайку молодых людей, которая напала на виллу в Кортичелли. В результате атаки обстановка внутри дома была разгромлена, научные приборы и материалы сожжены.
Это происшествие окончательно истощило терпение 61-летнего Мальпиги. Он отказался от чтения лекций и уединился в своем доме. В 1691 году Мальпиги принял приглашение римского папы и отправился в Рим, где был назначен личным врачом Иннокентия XII.
В Риме Мальпиги сильно хворал, давала о себе знать подагра. 25 июля 1694 года у него случился апоплексический удар, после которого он оправился и стал работать, готовя свои научные труды к изданию. Вскоре скончалась его жена. Смерть любимого человека причинила ему глубокое страдание, он был безутешен. 29 ноября 1694 года последовал второй апоплексический удар, который через сутки унес жизнь Мальпиги. При его вскрытии обнаружили сильно увеличенное сердце и следы кровоизлияния в мозговые желудочки. Тело согласно завещанию было предано земле в Болонье. В честь Мальпиги в Болонье была выбита медаль, в университете поставлена его статуя и рядом, словно в насмешку, статуя его врага доктора Сбаралья.
Деятельность Мальпиги была разносторонней: он был пионером в области гистологии, эмбриологии, анатомии, ботаники, даже минералогии (написал статью о происхождении металлов). Строго говоря, его скорее можно назвать предтечей, чем основателем этих научных дисциплин. Кроме того, он был также ученым-медиком и практическим врачом, причем врачом-клиницистом, который интересовался болезнями не только с точки зрения врачевания, но и как предметом изучения: он не упускал случая присутствовать при вскрытиях лиц, умерших от тех или иных болезней, и знакомиться с болезнями, выявленными в их органах.
Научные достижения доктора Мальпиги огромны. Он был первым ученым, который занимался систематическими и целенаправленными микроскопическими исследованиями. Это позволило ему сделать ряд важных открытий. Так, в 1660 году он описал альвеолярное строение легких у лягушки и кровяные тельца у ежа.
Занимаясь ботаникой, Мальпиги описал воздухоносные трубки (1662) и сосуды (1671) у растений, опубликовал капитальный труд «Анатомия растений» (двухтомник, 1675-1679). Именем Мальпиги названо семейство двудольных свободнолепестковых растений (Malpigiaceae).
Важнейшей заслугой Мальпиги, конечно, является открытие капиллярного кровообращения (объектом исследования был мочевой пузырь лягушки), дополнившее теорию кровообращения Гарвея. Мальпиги пользовался микроскопом, поэтому обнаружил то, чего не мог видеть Гарвей. Спустя четыре года после смерти Гарвея, то есть в 1661 году, Мальпиги опубликовал результаты наблюдений над строением легкого, и впервые дал описание капиллярных кровеносных сосудов, соединяющих артерии с венами. Таким образом, была раскрыта последняя тайна системы кровообращения.
Марчелло Мальпиги подробно описал строение легкого, указав, что оно состоит из бесчисленного количества мелких пузырьков, опутанных сетью капиллярных кровеносных сосудов. Однако ученый не смог установить, в чем заключается роль легких в организме животного и человека. Тем не менее, он категорически опроверг теорию Галена об охлаждении крови; однако высказанное им мнение, что кровь в легких перемешивается, тоже было не верно.
Открытие капиллярных кровеносных сосудов и описание строения легких не единственная заслуга Мальпиги. Он дал подробное описание строения почек, в которых обнаружил клубочки, названные впоследствии мальпигиевыми тельцами:
1) в почках человека и позвоночных животных (за исключением некоторых рыб), клубочки артериальных капилляров, в которых фильтруется жидкость из крови в мочевые канальцы;
2) в ретикулярной ткани селезенки лимфоидные узелки, в которых образуются лимфоциты.
Кроме того, Мальпиги описал строение кожи, ростковый слой эпидермиса кожи и микроскопическое строение ряда тканей и органов растений, животных и человека: лимфатические тельца селезенки, пирамидки и клубочки в почке, выделительные органы насекомых. Все эти образования названы его именем.
В заключение исправим оплошность историков медицины и коротко упомянем о достижениях несправедливо забытого соотечественника Мальпиги Франческо Стеллути (Stelluti, 1577-1651), итальянского ученого, врача и анатома, а с 1603 года члена Академии в Риме. Он одним из первых применил микроскоп Галилея с вогнутым окуляром для изучения анатомии животных, в частности насекомых; впервые составил в 1625 году подробное описание строения пчелы, снабдив его тщательно выполненными рисунками.
Марчелло в 1653 году защитил диссертацию на степень доктора медицины. Спустя три года ему поручили чтение лекций по медицине в Болонской высшей школе (Archiginnasio), но его враги и завистники, одним из которых был профессор теоретической медицины Монтальбани, до того отравляли ему жизнь своими преследованиями, что он охотно принял предложение герцога Тосканского Фердинанда II занять вновь учрежденную кафедру теоретической медицины в Пизе. В конце 1656 года экстраординарный профессор Мальпиги приступает к чтению лекций.
В доме профессора математики Альфонсо Борелли, с которым сблизился Мальпиги, анатомы производили вскрытия животных. Великий герцог Тосканский Фердинанд и принц Леопольд присутствовали при анатомических вскрытиях и вообще относились к происходящему в кружке с живейшим интересом. В дальнейшем они приглашали ученых во дворец для демонстраций. Благодаря интересу правящих лиц к анатомии и физиологии, в 1657 году возникла Экспериментальная академия, основанная принцем Леопольдом и приобретшая впоследствии большую известность. В этот период Мальпиги ведет исследования над природой крови, пишет работы о моче, о действии слабительных, о пищеварении. Однако работа его прерывается известием о распре, разгоревшейся между его братом Бартоломео и соседним семейством Сбаралья, владения которого граничили с землями семейства Мальпиги в Кревалькоре. Этой сваре, сделавшейся хронической и принявшей весьма резкие формы, суждено будет часто вторгаться в жизнь ученого. Отчасти по нездоровью, частично из желания быть поближе к своему дому и родне Мальпиги получает разрешение у великого герцога возвратиться в Болонью. Здесь он снова занимает в университете профессорскую кафедру.
Научные достижения доктора Мальпиги огромны. Он был первым ученым, который занимался систематическими и целенаправленными микроскопическими исследованиями. Это позволило ему сделать ряд важных открытий. Так, в 1660 году он описал альвеолярное строение легких у лягушки и кровяные тельца у ежа. Занимаясь ботаникой, Мальпиги описал воздухоносные трубки (1662) и сосуды (1671) у растений, опубликовал капитальный труд «Анатомия растений» (двухтомник, 1675-1679). Именем Мальпиги названо семейство двудольных свободнолепестковых растений (Malpigiaceae). Важнейшей заслугой Мальпиги, конечно, является открытие капиллярного кровообращения (объектом исследования был мочевой пузырь лягушки), дополнившее теорию кровообращения Гарвея. Мальпиги пользовался микроскопом, поэтому обнаружил то, чего не мог видеть Гарвей. Спустя четыре года после смерти Гарвея, то есть в 1661 году, Мальпиги опубликовал результаты наблюдений над строением легкого, и впервые дал описание капиллярных кровеносных сосудов, соединяющих артерии с венами. Таким образом, была раскрыта последняя тайна системы кровообращения. Марчелло Мальпиги подробно описал строение легкого, указав, что оно состоит из бесчисленного количества мелких пузырьков, опутанных сетью капиллярных кровеносных сосудов. Однако ученый не смог установить, в чем заключается роль легких в организме животного и человека. Тем не менее, он категорически опроверг теорию Галена об охлаждении крови; однако высказанное им мнение, что кровь в легких перемешивается, тоже было не верно. Открытие капиллярных кровеносных сосудов и описание строения легких не единственная заслуга Мальпиги. Он дал подробное описание строения почек, в которых обнаружил клубочки, названные впоследствии мальпигиевыми тельцами:
- в почках человека и позвоночных животных (за исключением некоторых рыб), клубочки артериальных капилляров, в которых фильтруется жидкость из крови в мочевые канальцы;
- в ретикулярной ткани селезенки лимфоидные узелки, в которых образуются лимфоциты.
