Лекция 10. У истоков молекулярной биологии

Родиной молекулярной биологии является Россия. Для того чтобы убедиться в этом, достаточно обратиться к истории этого направления науки. На IX Всероссийском съезде естествоиспытателей и врачей 10 января 1894 г. профессор химии Московского университета А.А. Колли выступил с докладом, в котором впервые задал вопрос: как клетки хранят столько наследственных признаков? Ответа, разумеется, он не дал, но сформулировал первую задачу молекулярной биологии. На съезд был приглашен и тогда уже всемирно известный писатель Л.Н. Толстой, который к науке питал глубокое недоверие. В своей статье «Наука и культура» он утверждал: «...просвещение и культура жизненно важны для русского человека, а наука – пустое времяпровождение, пустая трата времени и народных денег, в науке ученые удовлетворяют свою любознательность за казенный кошт». Объектом своих нападок он выбрал почему-то клетки. Он любил говаривать: «Ученые открыли клетки, а в них какие-то «штучки», а для чего, и сами не знают. Ничего путного эти ученые не сделали, разве открыли картофель, да и то не они, путешественники привезли». На свою беду Л.Н. Толстой попал в зал Политехнического музея в тот момент, когда профессор МГУ М.А. Мензбир рассказывал об устройстве клетки и о том, что представляют собой хромосомы (которые Л.Н. Толстой и обозвал «штучками»). Окончательно разозлил Толстого поднявшийся на трибуну профессор Колли, который заговорил о молекулах и «какой-то наследственности». (К чести русских ученых надо сказать, что они признали атомно-молекулярное учение раньше большинства западных коллег.) Л.Н. Толстой был разочарован. Перед самым Новым годом у него гостил И.И. Мечников. Приехав в Ясную Поляну, он целый день рассказывал хозяину о достижениях науки и уехал с твердым убеждением, что Лев Николаевич все понял и согласен с ним, а вышло наоборот. Л.Н. Толстой записал в дневнике: «Был тут Илья Ильич… столько всего наговорил. Семь верст до небес, и все лесом… и молекулы, и атомы. Рассказывал, и в крови нашли какие-то лейкоциты. Тьфу, какая гадость». И это писал один из наиболее образованных и культурных людей России того времени! А что говорить о других? Среди слушателей в аудитории Политехнического музея оказался студент 4-го курса МГУ Н.К. Кольцов, которого чрезвычайно взволновали вопросы, заданные Колли, и он решил найти на них ответы. По окончании университета Кольцов был оставлен при факультете для подготовки к профессорскому званию. Его направили на биостанцию в г. Неаполь. Но жизнь ученого складывалась непросто. Он был участником революционных событий 1905 г. В этом же году его уволили из МГУ. Два года Кольцов преподавал биологию на Высших женских курсах. В 1908 г. в Москве открылся Народный университет, созданный по инициативе и на деньги генерала А.Л. Шанявского (1837–1905) и просуществовавший до 1918 г. Кольцову предложили кафедру экспериментальной биологии. Сам университет не имел аналогов в России, а кафедра Кольцова стала кузницей кадров для российской биологической науки. За 10 лет из ее стен вышли десятки высококлассных биологов. Многие ученики Кольцова считают, что в определенном смысле вся наша биология родилась здесь. Кольцов всем студентам и сотрудникам рассказывал о знаменитой задаче Колли, предлагал им высказывать свои мысли и соображения, т.е. сразу вовлекал их в исследовательскую деятельность. В 1916 г. умер профессор А.А. Колли. К этому времени авторитет Кольцова в науке вырос настолько, что немецкие коллеги попросили его помощи в организации биологических исследований в Германии (не надо забывать, что две страны в этот момент ожесточенно воевали друг с другом). Это еще раз доказывает, что Россия никогда не плелась в хвосте научно-технического прогресса, а зачастую и опережала западно-европейские страны. Происходит Октябрьская революция 1917 г. Сразу стало не до науки. Часть научных кадров разогнали, часть уехала сама. В 1919 г. Кольцов берется за восстановление биологической науки в России. Связи с зарубежными научными центрами разрушены, нет информации от коллег биологов. Окольными путями с большими трудностями приходят письма из-за границы. Не раз Кольцова вызывают в ЧК, т.к. биологические новости принимали за шпионские донесения. Большую радость у Кольцова вызывает пакет с работами Т.Моргана (одного из основоположников современной генетики, проведшего знаменитые опыты с мухами-дрозофилами). Н.К. Кольцов в Москве и его коллега Ю.А. Филипченко в Петрограде пытаются донести до полуголодных студентов в холодных аудиториях хромосомную теорию наследственности Моргана. Н.К. Кольцов и С.С. Четвериков в 1922 г. начинают читать в Москве первый в России курс генетики. С визитом в Россию прибывает известный генетик Г.Меллер, который привозит мушек-дрозофил. Наступает горячая пора. Изучая мутации дрозофил и постоянно размышляя над задачей Колли, Кольцов шаг за шагом приближается к ее разгадке. Выходило так, что описание размножения и изменчивости на молекулярном уровне – основная задача молекулярной биологии. Не сразу Кольцов вынес свое открытие на суд научной общественности. Вначале он рассказал о нем своим студентам (1922 г.) и только через пять (!) лет сделал доклад об этом на III Всесоюзном съезде гистологов, анатомов и морфологов. Идея доклада Кольцова такова: наследственность передается молекулами, которых не так много, но эти молекулы – длинные полимерные нити, отдельные участки которых (мономеры) и определяют конкретные наследственные признаки. Не надо думать, что открытие Кольцова было принято с радостью. Сразу появились и противники его идеи. А были и такие, которые говорили: «Какую пользу принесет это открытие пролетарскому государству? Вот, если бы был выведен сорт сверхурожайной пшеницы или создано суперлекарство, тогда – да. А так, подумаешь – теория наследственности, эка невидаль!» Естественно, уточнение деталей открытия продолжалась и дальше. Кольцов ошибался, отводя главную роль аминокислотам, но главное было сделано: наследственные «тексты» копируются, как при печатании книг. И, самое главное, матричный способ воспроизведения дает ничтожное количество ошибок при тиражировании живых организмов. Итак, было сделано гениальное открытие в молекулярной биологии XX в.: наследственная информация передается на молекулярном уровне и воспроизводится матричным способом. Но нет пророка в своем отечестве. Коллеги Кольцова были глухи к его гениальному открытию, но зато как это восприняла молодежь! С юношеским пылом и энтузиазмом идея наследственности обсуждалась в студенческих кругах. Немецкие биологи несколько раз просили Н.К. Кольцова прочитать им курс лекций по новой биологии: «Только, Вы, глубокоуважаемый господин профессор, можете преподать нам ваши идеи», – писали немецкие ученые. Кольцов с большим трудом уговорил прочитать этот курс молодого биолога Тимофеева-Ресовского, который еще не получил диплома об окончании МГУ. Выбор оказался необычайно удачным. Н.В. Тимофеев-Ресовский был увлечен идеей Кольцова, пожалуй, больше, чем сам учитель. С энергией молодости, отлично владея немецким языком, он так обставил свои занятия, что его квартира стала «Меккой» тогдашней биологии. Молодой преподаватель так увлекался чтением лекций, что не замечал своего быстрого хождения по ковровой дорожке и вскоре протоптал на ней «тропинку». На семинарах сидели маститые профессора и зеленая молодежь, но это никого не смущало и не шокировало, так велико было желание получить вести с переднего края биологической науки. Сам Тимофеев-Ресовский в то время искренне полагал, что в России самая передовая наука в мире. В 1929 г. на семинар записался физик Макс Дельбрюк. Услышав на лекциях о матричном копировании, он был очарован красотой и простотой идеи, сразу примкнув к Тимофееву-Ресовскому и физику К.Циммеру. Они решили выяснить, как радиоактивные излучения влияют на мутации живых организмов. Разумеется, взяли мушек-дрозофил. Узконаправленным пучком гамма-лучей они облучали дрозофил, измеряли дозу, частоту мутаций и пытались определить минимальный размер мишени, на которую действует излучение. Это была трудная, небезопасная и кропотливая работа. По сути дела, они определяли размеры генов. Итогом стала знаменитая работа Тимофеева-Ресовского, Циммера и Дельбрюка «Мутации и структура гена», которая мгновенно стала библиографической редкостью. Авторы установили, что размер мишени, где происходила мутация, если в нее попадал хотя бы один гамма-квант, равен примерно 0,3 нм, а это прекрасно совпадало с размерами аминокислот и нуклеотидов. Оттиски журнала в зеленой обложке получили у коллег-биологов название «Зеленая тетрадь Тимофеева-Ресовского». Разумеется, первые экземпляры были отправлены Н.К. Кольцову. После такого успеха чета Тимофеевых-Ресовских пожелала ехать на родину, но Н.К. Кольцов отсоветовал им приезжать в СССР, где творилось невообразимое. В «шарашках» и тюрьмах находились Туполев и Королев, репрессии коснулись Ландау и Глушко, против Н.И. Вавилова была развернута целая кампания. Отвергались целые разделы физики, биологии, математики как буржуазные космополитические и вредные учения. Тимофеев-Ресовский остался в Германии, но это ему припомнили в 1945 г., приклеив ярлык фашистского прислужника. В 1943 г. один из создателей квантовой механики Э.Шредингер написал книгу «Что такое жизнь?» Книга, несмотря на войну, стала сенсационной. В СССР ее перевели уже в 1946 г. – случай тоже уникальный. Ее читали очень внимательно. Так, известный физик, химик и биолог Дж.Б. Холдейн возразил Э.Шредингеру: «Автор пишет «биологи думают», не указывая авторства. На самом деле автором идеи является профессор Кольцов». Здесь можно видеть редчайший случай восстановления приоритета уже умершего ученого. В 1937 г. М.Дельбрюк получил стипендию Фонда Рокфеллера и уехал в Калифорнийский технологический институт (США), где работал Т.Морган. В 1939 г. срок стипендии истек, но из-за начавшейся Второй мировой войны Дельбрюк решил остаться в США. В 1948 г. к нему в аспирантуру попал начинающий орнитолог Джеймс Уотсон, желавший узнать тайны жизни и полагавший, что Дельбрюк ближе всех подобрался к их разгадке. Дельбрюк заявил Уотсону, что этим занимается биохимия, и отослал его в Европу. Но Уотсон не пожелал заниматься премудростями биохимии и дезертировал в лабораторию рентгеноструктурного анализа знаменитых физиков отца и сына Брэггов. В одной из групп лаборатории работала Р.Франклин, которая также изучала структуру ДНК. Она получила рентгенограммы высочайшего качества, но полностью расшифровать структуру молекулы ей пока не удавалось. В лаборатории также работал физик Ф.Крик, который старался связать рентгенограммы со спиральной структурой молекулы, но и у него не было хороших рентгенограмм, поэтому ничего не получалось. Уотсону удалось увидеть рентгенограммы Р.Франклин (без ее ведома). Когда он описал их Крику и рассказал о матричной репродукции, которую усвоил, работая у Дельбрюка, то все встало на свои места. Крик и Уотсон понимали, что они на пороге важнейшего открытия и больше всего боялись, что их опередит Лайнус Полинг, который решал ту же задачу в США. К их счастью у Полинга не было хороших рентгенограмм, и он в спешке опубликовал в начале 1953 г. статью с ошибочной (трехнитчатой) структурой ДНК. В 1953 г. Крик и Уотсон построили двойную спираль ДНК и их статья была опубликована в номере журнале Nature от 10 апреля. В том же номере журнала опубликованы две статьи Р.Франклин с соавторами, содержащие рентгенограммы, без которых невозможно было бы расшифровать структуру ДНК.

Летопись биологических открытий

Вторая половина III тыс. до н.э.Появился египетский учебник хирургии (его в 1862 г. нашел Э.Смит).

2200–2100 гг. до н.э.Составлен шумерский сборник врачебных рецептов (расшифрован в 1955 г.). На их основе можно сделать вывод, что месопотамские врачеватели из Ниппура знали о лечебных свойствах растений, а медицина и фармация в ту пору уже имели многовековые традиции. Примерно с этого времени врачевание, причудливо переплетавшееся с магическими и религиозными представлениями, начинает приобретать специализацию.

Около 1700 г. до н.э.В месопотамском городе Ниппур написан научный трактат по сельскому хозяйству.

Около 1500 г. до н.э.Составлен так называемый папирус Эберса, найденный в древнеегипетском городе Фивы. Помимо врачебных предписаний, а также заклинаний, он содержал данные естественнонаучных наблюдений и знаний: развитие жука-скарабея из яйца, мясной мухи из личинки, лягушки из головастика.
Примерно тогда же на хеттском языке появился трактат Киккулиша из Митанни о коневодстве, который считается одним из древнейших трактатов по прикладной зоологии.

XII в. до н.э. В датируемом этим периодом ассирийском рецептурном справочнике – так называемом справочнике Набу-лехо– описаны не только болезни и лекарственные растения, но и способы приготовления и применения различных лекарств.

VI в. до н.э. Основоположник медицинской системы в Индии Сушрута составил руководство из шести книг «Сушрута-самхита», в которых описал лекарства, рассмотрел немало вопросов из области анатомии и терапии и сделал обзор состояния медицинских и естественно-научных знаний того времени. Некоторые сведения, излагавшиеся в трактате, были, вероятно, получены при вскрытиях. Среди 760 описанных в книгах лекарств, преимущественно растительного происхождения, упомянуто и сладкое вещество, рекомендуемое для лечения больных сахарным диабетом. В Европе диагноз «сахарный диабет» по наличию сахара в моче был установлен только в XVII в.

VI–V вв. до н.э. Алкмеон Кротонский под влиянием идей Пифагора ввел в античную медицину представление о здоровье как гармонии сил влажного и сухого, горячего и холодного, горького и сладкого. В противовес господствовавшим в то время представлениям, согласно которым центральным органом духовной жизни считалось сердце, Алкмеон Кротонский полагал, что таким органом является мозг.

V в. до н.э. Демокрит составил первый античный указатель лекарственных растений. При его составлении он использовал египетские источники.

Первая половина V в. до н.э.Эмпедокл из Акраганта, древнегреческий врач, поэт и философ, высказал мысль, что организмы на Земле возникли в результате соединения отдельных элементов, причем уродливые и несовершенные организмы погибали и освобождали место для более приспособленных и совершенных. Эта мысль Эмпедокла предвосхитила идею эволюции.
Примерно в то же время Гераклит Эфесский, понимая жизнь как непрерывное движение, считал, что она подчиняется одному закону: чередованию противоположностей, которые утверждаются во взаимной борьбе.

Вторая половина V в. до н.э.Активную деятельность развивает школа «отца медицины» Гиппократа с острова Кос. В противовес умозрительным спекуляциям эта школа требовала практической проверки теоретических положений и выводов. Гиппократ объяснял болезни естественными причинами. Он считал, что терапия должна основываться на природных средствах. В известном трактате «О священной болезни» (эпилепсии) Гиппократ опровергает мнение о божественном происхождении этого заболевания. Собрание 58 трудов этой школы за период с 450 до 350 г. до н. э. весьма широко использовалось врачами почти до начала XIX в. Медицинская школа Гиппократа положила начало профессиональным объединениям античных медиков – цехам, разрабатывавшим профессиональные морально-этические нормы поведения, которые принимались как присяга («Клятва Гиппократа»).

1682 г. Издана «Анатомия растений» Н.Грю, в которой ученый обобщил результаты обширных исследований, ввел понятие «ткань» и описал строение различных типов тканей.
В том же году А. ван Левенгук впервые наблюдал под микроскопом бактерий и инфузорий и открыл красные кровяные тельца (эритроциты).
Тогда же немецкий ботаник Август Бахман (Риеинус) опубликовал классификацию растений, основанную на типе цветков.

1694 г. Немецкий ботаник Рудольф Якоб Камерариус опубликовал результаты изучения пола растений. Он проводил опыты с искусственным оплодотворением.
В том же году французский ботаник Жозеф Питтон де Турнефор представил углубленную систему классификации растений, изучив и описав около 500 семейств.

1699 г. Английский исследователь Джеймс Вудворд экспериментально доказал, что рост растений зависит от количества растворенных в воде минеральных примесей, которые растения всасывают корнями.

XVIII в.Возникает и получает развитие патологическая анатомия, отцом которой считают итальянца из Падуи Джованни Батисту Морганьи. Его знаменитая книга «О местонахождении и причинах болезней, выявленных анатомом» (1761) – шедевр наблюдений и анализа. Основанная более чем на 700 примерах, она объединяет анатомию, патанатомию и клиническую медицину благодаря тщательному сопоставлению клинических симптомов с данными вскрытия. Кроме того, Морганьи ввел в теорию заболеваний концепцию патологического изменения органов и тканей.
Экспериментальные исследования заложили фундамент новой науки – физиологии. К первым работам в области физиологии относится «Наставление по медицине» нидерландского врача, ботаника и химика Германа Бургаве (1708) и «Элементы физиологии...» швейцарского ученого Альбрехта фон Галлера. В биологии разгорается спор между преформистами и эпигенетиками. Преформисты утверждали, что индивид заранее (как бы в миниатюре) существует в яйце или в сперме, что рождение есть не что иное, как развитие, благодаря которому органы индивида и он сам становятся видимыми. Эпигенетики отрицали подобные взгляды. Они считали, что видовые и качественные признаки индивида возникают после оплодотворения.
Возникают споры о возможности самопроизвольного зарождения микроорганизмов. Сторонниками самозарождения были, в частности, датский исследователь Отто Фредерик Мюллер, французский ученый Жорж Луи Бюффон, английский ученый Джон Нидхем и др. Противниками идеи самопроизвольного зарождения микроорганизмов выступали итальянский ученый Ладзаро Спалланцани, французский естествоиспытатель Рене Антуан Реомюр и швейцарский естествоиспытатель Шарль Бонне.

1708 г. Г.Бургаве обобщил известные к тому времени научные (преимущественно механические) основы медицины и изложил их в сочинении «Наставление по медицине».
Тогда же Г.Э. Шталь в сочинении «Theoria medica vera» отверг господствующий до того времени механицизм в науках о жизни. Он вновь высказал мысль, что душа является фактором, приводящим в движение тело, т.е. управляющим жизненными процессами. Его взгляды оказали влияние на так называемую «школу медицины» Монпелье (конец XVIII в.), для представителей которой были характерны виталистические взгляды.
В том же году французский врач Жан Астрюк опубликовал статью об окаменелостях, обнаруженных в районе Монпелье. Он считал эти окаменелости останками животных, выброшенных Средиземным морем.

1717 г. В Европе проведены первые прививки против оспы (еще раньше их делали в Китае и Турции).

1727 г. Английский исследователь Стивен Гейлс в книге «Статика растений» указал на физические причины движения растительных соков, подчеркнув влияние солнца на этот процесс.

1735 г. Шведский естествоиспытатель Карл Линней в сочинении «Система природы» изложил принципы своего нового метода классификации растений. Первоначальный набросок дополнялся, и в 1766–1788 гг. представлял собой уже 4 тома. Для классификации растений Линней использовал бинарную номенклатуру, согласно которой вид описывался двумя латинскими словами – существительным, обозначавшим род, и прилагательным, обозначавшим данный вид. Система Линнея называлась «генеративной системой», ибо растения классифицировались по числу пестиков и тычинок цветка, на основании одно-, двудомности и т.д. В «Системе природы» Линней классифицировал и горные породы.

1736 г. Вышло сочинение К.Линнея «Основы ботаники», в котором он, защищая неизменность видов, утверждал, что в природе существует столько же видов, сколько их было первоначально создано творцом (Богом).
Тогда же Ж.Астрюк высказал мысль, что мозг является центром всех нервных волокон и, таким образом, все физические реакции обусловлены мозгом.

Около 1740 г.Английский ученый Джон Турбевилл Нидхем, проводя опыты по уничтожению в жидкости зародышей всех организмов путем ее нагрева, обнаружил в ней, уже после нагрева, микроскопические организмы. Этот факт, по его мнению, подтверждал теорию произвольного самозарождения.

1742 г. К.Линней признал возможность возникновения в некоторых случаях новых растений в результате резкого изменения климата или в результате скрещивания исходных видов.

1746–1747 гг.А.Галлер в своей работе привел правильное объяснение механизма дыхания. А.Галлер высказал основные положения своей теории раздражимости: сокращение мышц обусловлено специфической раздражимостью мышечных волокон.

1749 г.Начал выходить многотомный (36 томов) труд Ж.Л. Бюффона «Естественная история», содержавший подробные описания природных явлений. Свою задачу автор видел в том, чтобы дать общую картину развития природы. Бюффон пришел к выводу о взаимосвязи животных и растений с окружающей средой и указал на взаимосвязь между разными видами. Но его мнению, человек также относится к природе. Бюффон констатировал подобие обезьян и человека. Он также опубликовал книгу «Теория Земли», в которой, в частности, обратил внимание на распространение окаменевших останков организмов.

1752 г. А.Галлер разработал теорию, согласно которой органы живого тела обладают двумя основными свойствами – раздражимостью и чувствительностью.

1757–1766 гг. Вышло восьмитомное сочинение А.Галлера «Элементы физиологии человеческого тела». Этот фундаментальный труд долгое время оставался наиболее авторитетным исследованием по физиологии. Галлер связал физиологические функции организма человека с его анатомическим строением. Он считал физиологию «оживленной анатомией».

1761 г.Немецкий ботаник Йозеф Готлиб Кёльрейтер, работавший в 1756–1761 гг. в Петербургской Академии наук, опубликовал первые результаты своих классических опытов по скрещиванию растений. Ему удалось вырастить гибриды, у потомков которых сочетались материнские и отцовские признаки.

1768 г. Л.Спалланцани изучал регенерацию у дождевых червей, улиток (регенерация головы, включая глаза и рожки) и у ряда других животных. Он также впервые применил в своих опытах по оплодотворению икринок лягушек метод искусственного оплодотворения. Этот метод в 1763 г. использовал в опытах с рыбами М.Якоби. Позже Спалланцани вновь использовал метод искусственного оплодотворения в опытах с собаками, а в 1799 г. английский врач Уильям Хантер применил его для искусственного оплодотворения человека.

Ок. 1770 г. Л.Спалланцани, критикуя опыт Дж.Нидхема (см. 1740 г.), установил некоторые условия «стерилизации».

70-е гг. XVIII в.Французский ученый Ж.Л.Ж. Сулави (Жиро-Сулави) заложил основы стратиграфической палеонтологии.

1779 г.Ж.Л. Бюффон опубликовал сочинение «Эпохи природы», в котором первым высказал мысль о существовании геологических периодов. Он различал шесть таких периодов.

1789 г.А.Л. Лавуазье и его ученик Арман Сеген установили зависимость между мускульной работой и потреблением организмом кислорода.

1790 г. И.В. Гёте написал работу о метаморфозе растений, оказавшую большое влияние на ботанику первой половины XIX в., в частности на развитие морфологии растений.

1793 г.Немецкий ботаник Христиан Конрад Шпренгель опубликовал результаты своих исследований, объяснявших механизм опыления растений насекомыми.
Эразм Дарвин, дед Ч.Дарвина, в работе «Зоономия, или Законы органической жизни» (1794–1796 гг.) выдвинул теорию постепенного возникновения и совершенствования (эволюции) животных.

1796 г. Ж.Кювье своей работой о мамонтах способствовал возникновению и развитию палеонтологии.

1798–1803 гг. Английский экономист Томас Роберт Мальтус выпустил книгу «Опыт закона народонаселения», в которой высказал мысль, что число людей увеличивается в геометрической прогрессии, а количество продовольствия – в арифметической. Основанный на этом положении реакционный тезис Мальтуса о «борьбе за существование» был направлен на отрицание роли социальных условий.

1800 г. Карл Фридрих Бурдах впервые использовал термин «биология» для обозначения науки о жизни.
Немецкий агроном Альбрехт Дапиель Тэер исследовал влияние навоза на повышение урожайности.

1801 г.Жан Батист Ламарк опубликовал разработанную им систему мира животных. В первой половине XIX в. подобные попытки предприняли и другие исследователи (укажем, прежде всего, на работы французских ученых Этьена Жоффруа Сент-Илера и Жоржа Кювье).

1802 г. Т.Юнг высказал мысль, что сетчатка глаза состоит из трех разных тканей, каждая из которых реагирует на свой цвет. Согласно Юнгу, каждая из этих тканей отдельно посылает импульсы в мозг, где они и складываются в образы (теория видения Юнга).
Французский химик Луи Жак Тенар обратил внимание на активную функцию дрожжей при брожении и назвал вещества, вызывающие его, ферментами.

1802–1822 гг. Немецкий естествоиспытатель Готфрид Рейнхольд Тревиранус издал «Биологию, или Философию живой природы». Эта работа представляла собой первый анализ обобщенных данных биологической науки. Тревиранус понимал биологию как «теорию медицины».

1806 г.Английский естествоиспытатель и садовод Томас Эндрю Найт экспериментально доказал влияние земного тяготения на рост растений. Позднее он открыл гидротропизм корней и негативный фототропизм усиков растений.
Ф.Сертюрнер сообщил о выделении из опиума алколоида морфина «некого кристаллического тела, которое обладает снотворным действием и в опии образует соль с опиумной, или меконовой, кислотой». Это был первый алкалоид, выделенный в чистом виде.

1807 г. А.Гумбольдт опубликовал книгу «О географии растений», в которой обсуждались особенности распространения растений в зависимости от климатических условий.

1809 г. Вышел в свет один из главных трудов Ж.Б. Ламарка «Философия зоологии». В этой книге Ламарк дал детальную разработку своей теории развития организмов под влиянием условий среды и в результате приспособления к ним, формирования органов в соответствии с их функциями и наследования приобретенных качеств.
Швейцарский ботаник Огюстен Пирам Декандоль начал изучать растительные формации. Само понятие «растительной формации» сформировалось в 20-е гг. XIX в.

Французский физиолог Франсуа Мажанди впервые внедрил в фармакологию эксперименты на животных, которых он использовал для анализа действия стрихнина.

1813 г. Уильям Чарлз Уэллс высказал в Лондонском королевском обществе мнение, что различия между человеческими расами возникли в результате формирования у людей тех качеств, которые более всего соответствовали их среде обитания.

1817 г. Русский эмбриолог, палеонтолог и геолог Христиан Иванович Пандер разработал теорию о зародышевых листках, из которых формируются отдельные органы.
Георг Август Гольдфусс впервые использовал термин «протозоа» (простейшие). В научной литературе этот термин получил распространение после 1820 г.

1820 г. На фармацевтическом факультете Сорбонны П.Пелльтье и Ж.Кавенту выделили из коры хинного дерева алколоид хинин, положивший начало борьбе с малярией.

1821 г.Немецкий ботаник Эрнст Готлиб Штейдель опубликовал первый каталог названий семейств и видов растений «Упорядоченный перечень ботанической номенклатуры...».

1821–1831 гг.X.И. Пандер опубликовал работу «Сравнительная остеология», в которой на основе богатого палеонтологического материала доказывал сходство в строении скелетов животных.

1822 г. Немецкий ученый К.Ф. Гейзингер в работе «Система гистологии» сформулировал задачи гистологии как науки о тонкой структуре так называемых «главных систем живого организма».
Немецкий естествоиспытатель Иоганнес Петер Мюллер выдвинул тезис: «Психолог является только физиологом».

1823 г. Итальянский ботаник Джованни Баттиста Амичи опубликовал результаты своих наблюдений над опылением у растений. Он изучал прорастание пыльцы в пыльцевую трубку и вхождение пыльцевой трубки в семяпочку.

1824 г. О.П. Декандоль начал публиковать «Введение в естественную систему царства растений» (1824–1839, 17 томов). Эта работа является одной из ключевых в истории ботаники.
Французские исследователи Ж.Л. Прево и Ж.Б. Дюма повторили опыты с оплодотворением яйца лягушки и установили роль сперматозоидов в процессе оплодотворения.

1826 г. И.Мюллер сформулировал так называемую «теорию специфической энергии органов чувств», согласно которой ощущения – результат проявления внутреннего свойства («специфической энергии») органов чувств.
Французский исследователь Рене Дютроше использовал понятие «осмос» для объяснения движения сока в растениях.

1827 г. Русский естествоиспытатель Карл Максимович Бэр открыл яйцеклетку у млекопитающих, в том числе и у человека.
Французский ботаник Адольф Теодор Броньяр (сын геолога Александра Броньяра) начал публиковать «Историю ископаемых растений», – работу, выходившую по 1847 г.

1828–1837 гг. К.М. Бэр опубликовал сочинение «К истории развития животных», в котором заложил основы современной эмбриологии. Он развил идею X.И. Пандера о зародышевых листках и установил, что зародыш в процессе развития сначала приобретает признаки типа, класса, отряда, семейства, рода и вида, к которому он относится, и только после этого – индивидуальные признаки особи. Эта идея в измененном виде позже была использована при разработке теории эволюции.

1831 г.Шотландский натуралист П.Мэттью предвосхитил идею образования видов в результате естественного отбора.
Р.Броун, получивший титул «князя ботаников» и избранный в 1827 г. Почетным членом Петербургской академии наук, детально описал ядро растительной клетки.

1833 г.Н.Т. Соссюр сформулировал идеи о процессе дыхания у растений. Он экспериментально доказал, что растения на свету усваивают углерод углекислого газа и выделяют кислород, получая, таким образом необходимую им энергию. Позже исследования в этом направлении были продолжены Ч.Лорсом (1847 г.), Л.Гарро (1851 г.) и другими учеными.

1835 г. Итальянский зоолог А.Басен выдвинул гипотезу, согласно которой заразные болезни вызываются микроорганизмами.

1837 г. А.Басси открыл возможность переноса заболеваний живыми организмами.

1838 г. Немецкий ботаник X.Моль описал деление клетки.
Тогда же немецкий натуралист-зоолог К.Г. Эренберг опубликовал труд «Инфузории как совершенные организмы». В двух томах он описал 350 видов этих организмов. К инфузориям Эренберг отнес и бактерий, стимулировав таким образом их изучение.

1839 г. Немецкий биолог Теодор Шванн сформулировал клеточную теорию, согласно которой клетка является основным элементом организма. В своей работе Шванн обобщал и пропагандировал представления о строении организмов, высказанные французскими исследователями А.Ж.Р. Дютроше (1824), П.Тюрпеном (1826), Ш.Мирбелем (1831) и другими учеными. К клеточной теории также вплотную приблизился в 1837 г. Я.Э. Пуркине, а в 1838 г. – через опыты с растительным материалом – М.Я. Шлейден.

1841 г. Французский эмбриолог К.Лаллеман доказал роль сперматозоидов в процессе оплодотворения. Научные исследования в этом направлении проводили также немецкий гистолог и эмбриолог Р.А. Кёлликер (1841 г.) и французский естествоиспытатель и врач Ф.А. Пуше (1842 г.).

1842 г. Опубликован учебник «Ботаника как индуктивная наука» М.Я. Шлейдена, который, привлекая результаты опытов, преодолел влияние натурфилософских идей в ботанике.
Немецкий анатом, эмбриолог и физиолог Т.Л. Бишоф описал бластулу как стадию эмбрионального развития.
Немецкий ботаник А.Ф.А. Вигман попытался количественно оценить химическое питание растений.
Немецкий ботаник К.В. Негели изучил строение пестика и деление клеток пыльцы.

1843 г.Английский зоолог, анатом и палеонтолог Ричард Оуэн четко различил гомологию и аналогию в строении организмов и их органов. Он подробно проанализировал явление гомологии, что способствовало развитию сравнительной морфологии, а также развитию эволюционных идей.

1843–1844 гг. Английский биогеограф Э.Форбс написал, вероятно, первую работу о распределении морских животных в горизонтальном и вертикальном направлениях.

1844 г.Американский цитолог Роберт Чемберс анонимно опубликовал сочинение «Шаги естествоведения живых существ», в котором кратко описал ход эволюции животных. Его сочинение оказало влияние на понимание этой проблемы Дарвином.
В том же году Т.Шванн объяснил функцию желчи при пищеварении.

1845 г. X.Моль высказал гипотезу о роли хлорофилла при образовании крахмалсодержащего вещества и сахара в растениях.

1846 г.X.Моль использовал термин Пуркинье «протоплазма» в отношении жидкого содержимого растительной клетки. Тогда же Моль описал движение протоплазмы у простейших.
Немецкий физиолог К.Людвиг предложил ртутный манометр для измерения давления крови и прибор для регистрации кривой кровяного давления (кимограф).
В хирургической клинике Бостона дантист и одновременно студент медицинского факультета Уильям Мортон впервые применил для наркоза эфир, который уже в следующем году начал широко использовать Н.Пирогов в практике военно-полевой хирургии.

1847 г.Дж.Амичи подробно описал анатомию рыльца. Он доказал существование оплодотворяющего начала пыльцевой трубки еще перед опылением.

1848 г.Немецкий физиолог Эмиль Дюбуа-Реймон выступил с утверждением, что физиология является не чем иным, как «физикой и химией, приложенной к жизнедеятельности организмов».

1848–1855 гг.К.Бернар исследовал образование гликогена из сахара и белков в печени.

1849 г.Немецкий ботаник Карл Фридрих Гертнер подвел итоги своих многолетних исследований пола растений и роли их половых органов в процессе размножения. Основные идеи по этому поводу были высказаны им еще в 1819 г.
Немецкий анатом А.Поллендер описал возбудителя (бациллу) сибирской язвы в крови лошадей.
Немецкий ботаник Вильгельм Гофмейстер, основываясь на богатом микроскопическом материале, исследовал опыление у 38 видов растений, относящихся к 19 семействам.
Р.Оуэн употребил термин «партеногенез» для обозначения развития организма из неоплодотворенной яйцеклетки.
Немецкий физиолог А.Бертольд своими опытами на петухах положил начало исследованию гормональных процессов.

1851 г.В.Гофмейстер установил факт закономерного чередования полового и неполового размножения у растений.

1851–1852 гг. Французский ботаник и фармацевт Л.Гарро показал разобщенность процессов дыхания и фотосинтеза у растений.

1852 г. Французский ботаник Ш.Ноден выступил в защиту тезиса о сходстве развития «подобных» видов и подошел к идее естественного отбора.

1852–1856 гг. Выходит в свет учебник К.Людвига по физиологии человека, написанный в духе идей механистической физиологии: жизненные явления в нем объяснялись на основе «механического» движения атомов.

1853 г. Людвиг Карл Шмарда в своем обширном трехтомном экологическо-зоогеографическом труде «География распределения животных» изложил данные о связи внешних условий и климата с распространением животных.

Немецкий анатом Фердинанд Кебер описал проникновение сперматозоида в яйцеклетку.

1855 г. Немецкий ученый Рудольф Вирхов выступил с требованием о необходимости в медицинских исследованиях исходить из клеточной теории. Его исследования стимулировали зарождение клеточной патологии.

1859 г. Ч.Дарвин в работе «Происхождение видов путем естественного отбора» изложил основные положения своей теории эволюции.

1860–1868 гг.Немецкий ботаник С.Швенденер в серии работ раскрыл природу лишайников как «двойных организмов».

1862 г.Л.Пастер доказал, что микроорганизмы не возникают из стерильного неживого материала.
Русский естествоиспытатель Иван Михайлович Сеченов изложил основные идеи сво