Чому жаба стала об'єктом дослідів у науці

Досвіди над тваринами – можливо, одне із найспірніших питань сучасної науки. Вчені експериментують над братами нашими меншими у різних цілях, серед яких – фундаментальні дослідження функціонування організмів, розробка потенційних методик лікування людських хвороб, а також перевірка на безпеку та якість ліків, пристроїв та інших об'єктів.

Пауло Борхес та асистент (жінка) проводять досвід над мишами (фото надане Національним інститутом раку)

Прихильники випробувань на тваринах вказують на величезний прогрес у медицині, який став можливим завдяки подібним експериментам. Противники вважають їх жорстокими та безглуздими, оскільки результати спостережень за тваринами далеко не завжди застосовні до людини.

Давайте спробуємо в цій статті трохи відсторонимося від теми захисту тварин, і зрозуміти чому жабу вважають «царівною» для наукових дослідів.

Справді, не одне століття історія науки використовують тварин щодо різноманітних експериментів.

Найраніші відомі нам згадки про досліди на тваринах зустрічаються в працях стародавніх греків IV і III століття до н. е. Аристотель та Еразістрат були одними з перших хто провели подібні досліди. Арабський лікар Ібн Зухр у XII столітті відпрацьовував методи хірургії на тваринах.

Якийсь час тому ембріологів та еволюціоністів особливо привабила жаба. Справа в тому, що звичайнісінька трав'яна жаба легко, а головне, швидко демонструє разюче досягнення еволюції - Вихід на сушу. Тобто з ікринки з'являється водна травоїдна тварина, і за 66 днів стає хижою та сухопутною.Пуголовок - власне риба; у нього є бічна лінія (типово риб'ячий орган почуттів), роговий дзьоб, яким він зіскребає зелень з корчів та каміння, зябра та хвіст, що замінює плавники.

Але дуже швидко все змінюється, у цієї істоти виростають лапи, з'являються легені, а щоб ними користуватися, необхідно переробити систему кровообігу, розраховану на зябра. Наприклад, перетворення гусениці на метелика, безумовно, приголомшує уяву людини, але вона відбувається в коконі, зберігаючи якусь таємницю. А тут все відбувається в процесі життя, тварина плаває собі, продовжує жити як ні в чому не бувало. Не дивно, що жаба стала об'єктом для багатьох досліджень та дослідів. Важко знайти істоту, зручнішу розуміння основ фізіології.

Одна з причин їх легко «наловити» (спеціально розводити жаб стали пізніше, але це теж нескладно). А всередині у жаби серце, скелетні м'язи та нервова система, які працюють за тими ж принципами, що й у решти хребетних. Наприклад ссавець, перш ніж розрізати, потрібно поголити, а жаба гола, і це велика зручність. Всі її органи, м'язи та нерви дуже легко відпрепарувати, і обладнання для цього потрібно найпростіше.

Анатомічний дисплей жаби у Національному центрі охорони здоров'я у Вашингтоні.. 1 - Праве передсердя; 2 – печінка; 3 – аорта; 4 – маса яйця; 5 – ободова кишка; 6 – ліве передсердя; 7 – шлуночок; 8 – шлунок; 9 – ліва легеня; 10 - селезінка; 11 – тонкий кишечник; 12 - клоаку

Знаменита суперечка між двома вченими італійцями: лікарем та анатомом Луїджі Гальвані та фізиком Алессандро Вольта відбулася саме над відрізаними задніми лапками жаби.

Гальвані виявив, що свіжопрепарована жаб'яча лапка, підвішена на мідному гачку до залізних балконних ґрат, скорочувалася щоразу, коли торкалася заліза. В історію фізіології цей досвід так і увійшов під назвою балконний. Гальвані був переконаний, що причина скорочення - "тваринна електрика", що виробляється в жабковій лапці.

Лабораторія, де Гальвані проводив свої досліди

Досліди Гальвані почав повторювати Вольта і швидко з'ясував, що для виникнення електричного розряду між двома металами жаб'яча лапка не потрібна — достатньо розчину електроліту, тобто ніякої електрики в жабі немає. А Гальвані стояв на своєму і довів, що для посмикування лапки не потрібні метали, можна просто накинути відпрепарований сідничний нерв на пошкоджену ділянку м'яза гомілки.

Так Луїджі Гальвані започаткував новий напрямок у фізіології — вчення про електричні процеси в організмі, а Алессандро Вольта винайшов пристрій, який пізніше назвали гальванічним елементом.

• Портрет Луїджі Гальвані (1737-1798)
• Портрет Алессандро Вольта (1745 -1827)

У XIX столітті пластування жаб набуло таких масштабів, що стало прикметою часу і потрапило на сторінки багатьох літературних творів.

Поки письменники складали, реальні вчені робили на жабах епохальні відкриття.

Так, знаменитий фізіолог Іван Михайлович Сєченов описав явище центрального гальмування. Це процес, що характеризується збільшенням часу рефлексу або його повною відсутністю. Підвісивши за щелепу препаровану жабу, він занурював її задні кінцівки в розчин сірчаної кислоти і вимірював швидкість рефлекторної відповіді на подразнення (час за яку вона відсмикне лапку з розчину).З'ясувалося, що при подразненні кристаліком хлориду натрію мозку жаби в області зорових горбів, час, необхідний для рефлекторної відповіді збільшувався, а прикладений до інших ділянок мозку кристал не впливав на виникнення рефлексу. Цей експеримент навів Сєченова до висновків, що в головному мозку жаби існують центри, з яких виходять гальмівні впливи на відбивну діяльність спинного. Своє відкриття він назвав центральним гальмуванням, тобто нервова діяльність складається з двох процесів – роздратування та гальмування.

У період роботи в Новоросійському університеті (1871-1876) Сєченов визначив значення гемоглобіну і рідкої частини крові для зв'язування та транспортування вуглекислого газу. Встановивши, що при частому подразненні нерва зникають ознаки збудження, він зробив висновок про те, що в периферійних нервах, як і центральній нервовій системі, процеси збудження змінюються процесами гальмування.

У період роботи в Московському університеті Сєченов відкрив та описав явище сумації в нервовій системі, показав наявність ритмічних біоелектричних процесів у центральній нервовій системі, обґрунтував положення про провідне значення процесу обміну речовин у здійсненні процесу збудження. Результати цих робіт викладено у праці «Фізіологія нервових центрів» (1891).

ПЄ число всіх експериментів, які ставили і ставлять на жабах, означає переписати більшу частину фізіологічного практикуму.

«Масивний будинок фізіології підтримують міріади каріатид із жаб'ячими головками».

А жаба, між іншим, дуже складно та цікаво організована тварина.У неї унікальні очі, які сприймають не тільки зорову інформацію, а й частково обробляють її, тобто виконують функцію головного мозку. З ока сигнали приходять здебільшого над зоровий відділ мозку, а рефлекторний центр. Отримавши інформацію, мозок вже не роздумує, що робити, а одразу приводить у дію м'язи тіла відповідно до рішення сітківки. Навіть такий майстерний мисливець, як кішка, цього не вміє.

Вчені також використовують у своїх експериментах щурів, собак, дрозофіл та багатьох інших представників фауни. Але у жаб все ж таки є деякі переваги. Утримувати їх вигідніше, ніж тварин із класу ссавців, висока плодючість, дешевизна їжі для жаби, а також холоднокровність (жаби впадають в анабіоз за низьких температур, що суттєво економить витрати енергії організму, і як наслідок – корми).

Тварин використовували протягом усієї історії науки.

У 1880 році Луї Пастер довів мікробну природу деяких хвороб, штучно викликавши сибірку у вівці.

1890-го Іван Павлов використовував собак для вивчення умовних рефлексів. Інсулін вперше виділили із собак у 1922 році, що справило революцію в лікуванні цукровий діабет.

3 листопада 1957 року собака Лайка перша з багатьох інших тварин побував на орбіті Землі.

У 1970-х з використанням броненосців були розроблені антибіотики та вакцини проти лепри (прокази).

У 1974-му році Рудольф Єніш створив перше генетично модефіковане ссавець, інтегрувавши ДНК з вірусу SV40 в геном миші.

Ще один прорив у генетиці був зроблений 1996 року, коли народилася овечка Доллі (першеклоноване із соматичної клітини ссавця).

У XX столітті стали обов'язковими тести на токсичність ліків.У XIX столітті контроль над ліками був менш суворим. Наприклад, у США ліки могли бути заборонені тільки після того, як завдали шкоди людям. Проте після трагедії «Еліксиру сульфаніламіду» у 1937 році, коли цей препарат убив понад 100 осіб, конгрес США вимагав обов'язкового тестування ліків на тваринах. Інші країни випустили схожі закони. У 1960-х після талідомідової трагедії стало обов'язковим тестування ліків на вагітних тваринах.

У 1959 році Вільям Расселл і Рекс Берч, які виступають за гуманніший підхід до використання тварин у наукових дослідженнях, розробили правило «трьох О»: обмежити використання тварин; оптимізувати експерименти, щоб звести до мінімуму страждання тварин; відмовитись від тих випробувань, які можна замінити альтернативними методиками. За минулі п'ять десятиліть правило "трьох О" стало загальноприйнятим, і хоча достовірність опублікованої статистики за кількістю задіяних в експериментах тварин різниться, уявлення про тенденцію вона дає. В даний час приблизно 29 млн тварин на рік піддаються експериментам у США та країнах Євросоюзу (з них 80% - щури та миші). Це менше половини того, що було у середині 1970-х.

У цілому нині домінує думка, що експерименти на тварин необхідні прогресу медичних і біологічних наук, і навіть охорони здоров'я, але мають проводитися з дотриманням певних моральних норм. Вимога етичності експерименту стала обов'язковою умовою його проведення у всіх країнах і є показником цивілізованості країни.