Nr. 9 (1684). W arszaw a, 15 m a rc a 1928 r.
5 E R J A D R U G A T om I (XXXIV).
PISMO P R Z Y R O D N IC Z E , W Y C H O D Z 1 1 I 15 K A ŻD E G O MIESIĄCA
—— ~ ■ |
Redaktor: R Y S Z A R D B Ł Ę D O W S K I Wydawca: T-wo wyd. „WSZECHŚWIAT" sp. z o. o.
Adres Redakcji: Polna 30, tel. 140-53.
Pracownia Zoologiczna W olnej W szechnicy Polskiej.
Redaktor przyjmuje codziennie w redakcji od godz. 14 do 15.
Adres Administracji: Szpitalna 1 m. 3, tel. 295-85.
Administracja otwarta od 9 do 3 i od 17 do 19.
Warunki prenumeraty i ogłoszeń na okładce.
TREŚĆ: Ludwik Wertenstein: Drogi do poznania jądra atomowego. Juljusz Zweibaum: Życie tkanek poza ustrojem. Piotr Słonimski: Zjazd zoologów w Leningradzie. Kronika naukowa: W oda destylowana w doświadczeniach biologicznych, Studja fizyko-chemiczne nad cukrem trzcinowym. Sprawozdania z li
teratury. Jubileusz prof. Tura. Listy do Redakcji.
D R O G I D O P O Z N A N I A J Ą D R A A T O M O W E G O
N a p isa ł
LUDWIK WERTENSTEIN
P rz y ję ta dzisiaj przez ogół fizyków teo r ja b u d o w y ato m u ro zró żn ia w atom ie cen trafn e ją d ro oraz u k ła d k rą żąc y ch dokoła ją d ra elektronów . D w a te u k ła d y m a ją w ła sności b a rd z o różne. J ą d r o jest skupione w p rz estrzen i, stanow iącej d ro b n y ułam ek
„objętości a to m u “ ; to ry elektronów w y m ia
ra m i sw em i o k re śla ją w ielkość ato m u ; ją d ro m a n a b ó j d o d atn i, elektron y — ujem ny ; w ją d rz e sk u p io n a jest n iem al całkow ita m asa ato m u , podczas gdy m asa w szystkich elek tro n ó w jest n ik ła n aw et w obec m asy a to m u w od o ru . Ten dualizm w s tru k tu rz e ato m u m ó g łb y d ać w iele do m yślenia filo zo fo m ; z p u n k tu w idzenia fizyka o d p o w ia
da m u p o d ział w łasności m a te rji n a „elek- tro n o w e“ i jądrow e. M ożnaby powiedzieć, że fu n k c je ato m u dzielim y n a dw ie kate- gorje, k tó ry c h siedliska d o p a tru je m y się b ąd ź w’ atm o sferze elektronow ej, b ądź w j ą
drze. K ategorje te są b a rd z o nierów n e pod w zględem liczby o b jęty ch n iem i objaw ów , ta k iż n ajp ro śc ie j sc h a ra k te ry z u je m y je, mówriąc, że do dru g iej — jąd ro w ej — n a le ży, w obecnym stanie w iedzy, ty lko m asa i w łasności p rom ienio tw órcze atom ów , do pierw szej zaś — w szystkie inne. C ałą fizykę w łasności m aterji, z w y jątk iem działów jej, pośw ięconych p rom ieniotw órczości i m asie atom ów , u w a żać m ożem y za m a te rja ł d o św iad czalny d la teo rji elek tron ow ej budow y ato m u, podczas gdy ro z w aża n ia o jąd rz e o p ierają się n a zbiorze fa k tó w b a rd z o jeszcze szczupłym . W ty ch w a ru n k a c h jest rzeczą zro zum iałą, że m ów im y i piszem y b ard zo wiele o elek tro n ach , zaś b a rd z o m ało — o jąd rze. Jeśli za te m a t a rty k u łu o brałem to drugie, m n iej z n a n e zagadnienie, to p o niek ąd dlatego, że n a treściw e n aw et w y ło żenie tego, co pospolicie n az y w a się teo rją
62 W SZ E C H Ś W IA T N° 9
b u d o w y a to m u , nie starc zy ło b y tu m iejsca.
U żyłem p rz e d ch w ilą z ro z m y słem słów
„m ów im y i p iszem y 11, z a m ia s t,,w iem y". W r.
1913, gdy N i e l s B o h r stw o rz y ł sw ą teo- rję, zd a w ało się pow szechnie, że zdob y liśm y szkicow y ale tra fn y w ogólnych z a ry sa c h m odel a to m u (u żyw ając słow a „ a to m “ , be dziem y m ieli zaw sze n a m y śli jego z e w n ę trz ną, elek tro n o w ą s tru k tu rę ). Z a sa d a m odelu jest niezw y k le p ro sta . E le k tro n y o p isu ją o rb ity w polu elek tro sta ty c zn eg o p rz y c ią g an ia ją d ra . Z n ieskończonej m nogości m o żliw ych o rb it w y b ie ra m y je d n a k — ściślej m ów iąc tw ierd z im y , że istn ie ją w n a tu rze — te tylko, k tó re sp e łn ia ją p ew n e w a ru n k i m atem aty cz n e, zw ane w a ru n k a m i kw an to w em i. D la b u d ow niczego a to m u m a lerja łe m k o n s tru k c y jn y m są elek tro n y , jego w iedza in ż y n ie rsk a , to zw y k ła m ech a n ik a, u zu p e łn io n a , a ra cze j o g ra n ic zo n a, te o rją k w an tów .
W sły n n ej sw ej ro z p ra w ie B o h r w y k a zał, że m odel ta k i fu n k c jo n u je w sw ej p o staci n a jp ro stsz e j, t. j. gdy z a w ie ra jeden tylko elek tro n , w sposób zd u m iew a jąco po d o b n y do rzeczyw istego a to m u w od oru.
N ajśw ietn iejszy m sukcesem teo rji b y ło w y liczenie w id m a optycznego w o d o ru w id e aln ej zgodności z dośw iadczeniem . W z a stosow aniu do ato m ó w b a rd z ie j złożonych, ten sam m odel z d a w a ł d o sk o n ale sp ra w ę z ogólnych cech w id m o p ty czn y c h p ie rw ia s t
ków. Z godności w szczegółach n a ra z ie nie było i b y ć nie m ogło, poniew aż m o dele a to m ów cięższych z a w ie ra ją z n a czn ą liczbę elek tro n ó w i w yliczenie ich to ró w sta je się b a r dzo tru d n e m za g a d n ie n ie m m atem aty cz n em . p o d o b n em do p o p ra w n eg o w yliczenia o rb it planet. W y d a w a ło się je d n a k rzeczą n i e w ątp liw ą, że ty lk o p o k o n a n ie tru d n o ś c i r a ch u n k o w y ch dzieli n a s o d p o sia d a n ia p e ł
nego zb io ru d o sk o n ale w y k szta łc o n y ch m o deli, b ęd ący ch w iern em odbiciem m yślo- w em ato m ó w w szy stk ich p ierw ia stk ó w , w tej p rz y n a jm n ie j dziedzinie ich w łasności, k tó ra ją d r a nie dotyczy. N adzieje te zaw iodły.
A tom helu za w iera ty lk o d w a elek tro n y ; ra c h u n e k zd o łan o tu p rz e p ro w a d z ić do k o ń ca, a je d n a k zgodności z d o św iadczeniem nie o trzy m an o .
T eo rja B o h r a p rzeżyła ciężki kryzys.
Z k ry z y su tego dopiero w o statn ich latach zaczyna się w y łan iać n o w y p og ląd n a za- . gadnienie b u d o w y atom u. Z asa d ą teo rji a to
m ow y ch nie m oże być m ech a n ik a k la s y c z n a, „ p o p ra w io n a " przez reg u łę kw an tó w , gdyż p o p ra w k a ta k a jest d o d atk iem sztucz
nym , k rz y w d zący m istn iejącą w um yśle p o trzebę h a rm o n ji w u jm o w an iu zag ad n ień n a tu ry ; te o rja m u si b y ć w y p ro w ad zo n a w sposób ściśle logiczny z jed n ej idei n a czelnej. Z am iast p o p ra w ia n ia m ech an ik i k la sycznej d ąż y m y do stw o rzen ia m ech an ik i now ej, k tó ra stosuje się zaró w n o do ato m ów ja k i do u k ła d ó w m ak ro sk o p o w y ch
(t. j. ćiał u tw o rz o n y ch z w ielkiej liczby a to m ów ). P on iew aż m ech a n ik a k lasy czn a jest w dziedzinie m ak ro sk o p o w ej n ap e w n o p ra w dziw a, przeto p o stu latem now ej m e c h a n ik i jest, że ty lk o w dziedzinie atom ow ej p ra w a jej różne być m o gą od p ra w m e c h a n ik i d aw n ej; w zasto so w an iu do ciał fiz y c z n y c h obie d o k try n y m u szą być zgodne. W y łożenie treści n ow ych p oglądów n ie jest z a d an iem tego a rty k u łu ; o graniczę się ty l
ko do stw ierdzenia, że teorety cy fizyki u w a ż a ją obecnie za rzecz zasad niczo n iem o żliw ą zdobycie d o kła d n eg o w y o b rażen ia o tem , ja k ato m jest zb u d o w any . W tw o rz e
n iu ta k ic h w y o b rażeń p o siłk u je m y się po jęciam i z dzied zin y n a m dostępn ej, t. j. m a k ro sk o p o w ej — p rzen oszenie ty ch pojęć żyw cem do św iata atom ów jest n aiw n y m błędem , któ reg o w y k ry cie jest je d n ą z n a j w iększych zdobyczy n a u k i w spółczesnej.
Jeżeli p om im o to w a rty k u le niniejszy m pojęcia te stosow ane są w d alszy m ciągu, jeśli m ow a jest o jąd rz e, o k rą ż ą c y c h d o k o ła niego po o kreślon ych o rb ita c h elek
tro n ac h , to dzieje się to dlatego, że m odele, choć p ra w d y ostatecznej nie w y ra ż a ją i w y ra ż a ć — ze w zględów zasadn iczy ch — nie m o gą, to je d n a k z a w iera ją pew ne często is to t
ne n aw et jej rysy. K toby k o n ia n ig d y nie w idział, d ow ied ziałb y się o n im w iele naw et z ry s u n k u dziecinnego; będziem y m odele u w a żali za tak ie dziecinne ry s u n k i atom ów .
W ro z strz ą sa n iu za g ad n ień „ s tru k tu ry "
elek tro n o w ej ato m u , ry su n k i tak ie dzisiaj ju ż n as nie z a d a w a la ją ; n a to m ia st zach o
Ns 9 W SZEC H ŚW IA T 63
w u ją one jeszcze całe swe znaczenie i u ży teczność w zag ad n ien iach , dotyczących j ą dra. D latego w dalszym ciągu a rty k u łu z ro z m y słem ign o ro w ać będziem y p u n k t w i
dzenia ato m isty k i dzisiejszej, i będziem y op erow ać ja k „o n g i“ , t. j. 10 la t tem u, p o ję
ciam i m odelow em i, to znaczy, że będziem y m ów ić o ją d rz e i elek tro n ach ja k o rzeczach, k tó re m og lib y śm y w idzieć, gdyby b y ły d o statecznie duże.
W sp o m n iałem już poprzednio, że w ro z w ażan iac h o ją d rz e opierać się m ożem y ty l
k o n a fa k ta c h z dziedziny p ro m ien io tw ó r
czości oraz n a w iad om ościach o m asie a to m ów , t.j. o w yznaczeniach ciężaru atom ow e
go. Z ap o m in ać je d n a k nie należy, że p u n k tem w y jścia w szystkich now oczesnych k o n cepcji ato m o w y ch b y ł pew ien, m ało n ap o zó r znaczący, fa k t z dziedziny prom ieniotw órczo • ści, m ianow icie, że cząsteczki a, k tó re bie
gną nao g ó ł w lin ja ch p rostych, u leg ają nie
k iedy g w a łto w n y m odchyleniom od biegu p ro sto lin ijn eg o tak , iż to r cząsteczki staje się lin ją ła m a n ą . Model, „dziecinny rysu- n e k “ ato m u , utw orzonego z ją d ra i elek tro nów , p o d a n y zo stał w r. 1911 przez R u t h e r f o r d a w łaśnie w celu w ytłum aczenia tego fa k tu . Z ała m a n ie to ru cząsteczki a z a chodzi, gdy cząsteczka przebiega b ard zo b lizko ją d ra , pod d ziałan iem potężnego o d p y c h a n ia elektrycznego, jak ie d o d atn io n a ład o w an e ją d ro w y w iera n a cząsteczkę a p o siad ają cą, ja k w iadom o, rów nież n ab ó j elek try czn y dodatni. Z częstości i wielkości ty ch z a ła m a ń m ożem y w yliczyć n a b ó j ją d e r atom o w y ch ró ż n y ch pierw iastków .
W id zim y więc, że obie koncepcje, ją d ra i w iru ją c y c h elek tro n ó w zrodziły się je d n o cześnie, ja k o dw ie stro n y tego sam ego p o g ląd u teoretycznego. W następ stw ie ją d ro stało się n ie ja k o kopciuszkiem teo ry j a to m ow ych, k tó re sk u p iły swe w ysiłki n a stru k tu rz e elektronow ej. Z dw oistości m o delu R u t h e r f o r d a w y n ik ało jed n ak n ieu ch ro n n ie stopniow e rozszerzan ie n a szych w iad om ości o ją d rz e przez to jed y nie, żeśm y dow iad y w ali się coraz więcej o elek tro n ach . T ą p o śre d n ią , że ta k p ow ie
m y, d ro g ą u d a ło się udow o dnić, że nab o je ją d e r ró ż n y ch p ierw iastk ó w w z ra sta ją stale
w m ia rę ja k p o su w am y się w u k ład zie pe- rjo d y cz n y m od pierw iastk ó w lżejszych do cięższych. Zw iązek m ięd zy n ab o jem ją d ra a m iejscem w u k ład zie p erjo d y czn y m jest n ajp ro stszy , ja k i m o żn ab y było sobie w y o b ra zić; n a b ó j ją d ra , w y ra żo n y w n ab o jac h elem en tarn y ch , jest liczbą całkow itą, k tó ra jest jednocześnie n u m e re m p o rząd k o w y m danego p ierw ia stk a w u k ład zie p erjo d y c z
nym . Izotopy, t. j. p ierw ia stk i m ając e te sa m e w łasności chem iczne, a ró żn iące się ty l
ko ciężarem atom ow ym , m a ją liczbę p o rz ąd k o w ą tę sam ą.
Jest to niew ątp liw ie zdobycz n au k o w a p ierw szo rzęd n a, w iado m ość o ją d rz e n ie zm iernie doniosła. Z aw dzięczam y ją fizyce elektron ow ej (choć n ie w yłą czn ie, bo z m niejszym stopniem d o k ład n o ści praw o to ud o w o d n ić m o żna przez b a d a n ie ro z p ro szenia cząsteczek a). Ale tu k ończą się p rz y sługi, ja k ie m i fizy ka elek tro n o w a odpłaca się fizyce ją d ro w e j za p o w o łan ie do życia m odelu atom u . Z astan ó w m y się, czy i n a ja k ie j drodze po su n ąć się m ożem y n ap rzó d w in teresu jącej n as spraw ie.
P ierw sze py tan ie, n a ja k ie m u sim y d ać odpow iedź dotyczy liczby i n a tu ry skła d n i
k ó w jądra. M ożnaby n a tu ra ln ie założyć, że ją d ra są sam e przez się elem entam i, różne- m i dla każdego p ierw iastk a. Ale tak ie zało żenie nie z a d aw a la u m y słu , któ reg o te n d en c ją jest sp ro w adzen ie liczby elem entów do m inim um . P rz y jm ie m y zatem , że w n a tu rze istn ie ją d w a ty lk o ty p y ta k ic h p ra- cegiełek m a te rji: elek tro n i n ajm n iejsza cząstk a o n a b o ju d o d atn im , t. j. ją d ro a to m u w odoru, czyli ja k obecnie m ów im y, p ro ton. Słuszność tej h ip otezy sp raw d zić m o żem y d ro g ą b a d a n ia ciężaru atom ow ego p ierw iastkó w . N ap ozó r w y d a w aćb y się m o gło, że h ip o teza jest fałszyw ą, bo ją d r a z b u d ow ane z n p ro to n ó w w in n y m ieć m asę n ra z y w iększą od m asy p ro to n u , t. j. ciężary atom ow e w in n y b y ć b a rd z o zbliżon e do liczb całko w itych (ciężar atom o w y w od oru ró w n a się 1,0077); w rzeczyw istości zaś wiele p ierw iastk ó w p o siad a ciężar ato m o w y w y ra ź n ie ró ż n y od liczby całk ow itej (np. chlor m a c. at. 35.45). Sprzeczność ta jest je d n a k ty lk o po zorna. B ardzo w iele pierw iastków ,
64 W SZ E C H ŚW IA T 9
a w śró d n ich w szystkie te, k tó re n ie sp e ł
n ia ją re g u ły liczb ca łk o w ity c h , są m iesza
n in a m i izotopów , p ie rw ia stk ó w o w ła s n o ściach ch em icznych id en ty czn y ch , r ó ż n ią cych się ty lk o cięż ara m i atom ow em i.
W zw y k ły c h m e to d a c h w y z n acz an ia cięża
ru atom ow ego, p o z n a je m y ty lk o śre d n i cię
ż a r ato m o w y m ieszan in y . Istn ie je je d n a k m eto d a, k tó rą zaw d zięczam y A s t o n o w i, a k tó ra p o zw ala n a w yznaczenie ciężarów ato m o w y ch p ra w d ziw y ch , t. j. ciężarów ato m o w y ch k ażdego z izo topów danego pierw ia stk a . B ard z o p re c y z y jn e p o m ia ry p rz e p ro w a d zo n e przez A s t o n ‘a d o p ro w a dziły do w y n ik u , że ciężary ato m o w e ^ p r a w dziw e" są isto tn ie n iezm iern ie zbliżona do liczb całk o w ity ch . Z nalezione przez A s t o n ‘a o d stęp stw a od liczb ca łk o w ity ch są n aw et znaczn ie m n ie jsze , niż o d stęp stw a ciężaru atom ow ego w o d o ru od jedności.
G dybyśm y do p o z n a n ia s tru k tu ry ją d r a nie posiadali, prócz p ra c A s t o n ‘a, ża d n y ch in n y ch d a n y c h d o św iad c zaln y ch , to n aw et i w tedy m u sielib y śm y u z n a ć h ip o tezę o ro li p ro to n u , ja k o je d y n e j, prócz e le k tro n u , p ra- cegiełki m a te rji, za n iezm iern ie p ra w d o p o d ob ną. Ale m a m y in n e d ow o d y tej h ip o te zy, b a rd z ie j bezp o śred n ie. N a sk u te k zd e
rzeń cząsteczek a z a to m a m i p ie rw ia stk ó w lekkich, n a stę p u je w n ie z n a n y c h n am bliżej, p rz y tra fia ją c y c h się n iezm iern ie rz a d k o , sp rz y ja ją c y c h okolicznościach, rozbicie u d e rzonego ato m u . A tom ta k i w y sy ła w tedy p ro to n , pęd zący z w ielk ą p rę d k o ścią D o św iadczenie to jest ja k b y a n a liz ą ch em iczn ą (czy ra cze j alchem iczną). p ie rw ia stk ó w i św iadczy o istn ie n iu p ro to n ó w w ją d ra c h .
H ipo teza, że a to m y zb u d o w a n e są z p ro to n ó w i elek tro n ó w , p ro w a d zi z k o n iecz n o ści do w n io sk u , że ją d ro jest u tw o re m b a r dzo złożonym . W e źm y p o d u w a g ę n p . ato m glinu, k tó reg o c ięż ar ato m o w y w ynosi 27, zaś liczba p o rz ą d k o w a 13. J ą d r o zaw iera tu 27 p ro to n ó w , a le m u si p o n a d to za w iera ć 27 — 13 = 14 elek tro n ó w , gdyż tyle w łaśn ie elek tro n ó w p o trz e b a a b y ła d u n e k e le k try c z n y -f- 27 (w y rażo n y w n a b o ja c h elem e n ta r n y ch ), z w ią zan y z obecnością 27 p ro to n ó w , zm n iejszy ć do + 13, t. j. do w a rto śc i n a b o ju elek tryczneg o ją d r a glinu. O gólnie b io
rąc, liczba pro to n ó w w ją d rz e w ynosi n , zaś elek tro nó w n — p, gdzie n jest ciężarem ato m ow ym , zaś p liczbą p orząd k o w ą. Ra zem ted y zaw iera ją d ro 2 n — p sk ła d n i
ków , p odczas gdy w s tru k tu rz e elektronow ej m a m y ich tylk o p. Np. ją d ro u ra n u ( n = 238, p — 92) zaw iera sk ład n ik ó w 330, s tru k tu ra eletrono w a 92. Jeżeli zw ażym y, że s tru k tu ra elek tro n o w a ro z rzu c o n a jest w całej o b jęto ści ato m u , zaś ją d ro z a jm u je zaledw ie d r o b n ą część tej objętości, doch od zim y do p rze k o n an ia, że zagad n ien ie ją d ra jest p ro b le m atem n iezm iern ie tru d n y m i że n aw et g d y b y śm y całkow icie zrozu m ieli czem jest z e w n ę trz n y u k ła d ato m u , b y łb y to zaledw ie w stęp do p raw dziw ego p o z n a n ia bu do w y a to m u ja k o całości.
M usim y podkreślić, że sp ra w a b u d o w y ją d ra jest za g ad n ien iem n iety lk o tru d n iej- szem, ale m oże i b a rd z ie j doniosłem , niż sp ra w a zew n ętrzn ej b u d o w y ato m u. S pro w adzą się o n a do p y ta n ia : ja k p ow stały p ie r
w iastk i chem iczne? D ośw iadczenie m ało pom ódz tu n a m m oże. Z n am y pierw iastk i, k tó re sa m o rz u tn ie u leg ają ro zpadow i, prze o b ra ż a ją c się zaw sze w ten sposób, że z cięż szych, więc b ard ziej złożonych, p o w stają lżejsze, w p ro stszy sposób zbu dow an e. Są to, ja k w iem y, p ierw ia stk i prom ienio tw ó rcze, z a w arte w u k ład zie p erjo d y c zn y m m iędzy u ra n e m a ołow iem . U m iem y — w n iezm ier
nie d ro b n e j sk ali — ro z b ija ć ją d r a atom ów lekkich (aż do p o tasu w łącznie). Co z ty ch ro zb ity ch ją d e r pow staje, nie w iem y, gdyż jest ich za m ało n a chem iczne b a d a n ia . Ist n ieją w skazó w k i, że ta część ją d ra , k tó ra po zostaje po u trac ie p ro to n u , łączy się z czą
steczką a, tw o rząc ją d ro p ie rw ia stk a cięż
szego niż pierw o tny . T ak wiec n a d w u k r a ń cach u k ła d u p erjo dy czn ego m a m y dow ody zm ienności ją d e r: n a je d n y m — sa m o rz u tn e j (prom ieniotw órczość), n a d ru g im — sztu cz
nej. N a zm ienn ość pierw szego ty p u w p ły w ać nie u m iem y ; zm ienn ość d rug ieg o typu za m ało jest jeszcze z b a d a n a , ab y n a nie) jak iek o lw iek oprzeć w yw ody.
G eologja i a stro n o m ja n ie w iele d o d ad zą n a m m a te rja łu . Je st rzeczą pew ną, że w szystkie dziś sp o ty k an e n a ziem i p ie r
w iastk i istn ia ły od chw ili jej utw orzen ia.
JMi 9 W SZEC H ŚW IA T 65
Jest rów nież rzeczą w ysoce p ra w d o p o d o b n ą, że w słońcu i gw iazdach istn ieją w szystkie te sam e p ierw iastki- co i n a ziem i, a choć ro z ró żn iam y różne sta d ja rozw oju gw iazd, nie u m iem y w o k re ślo n y sposób w iązać tych stad jó w z tą czy in n ą fa zą dziejów różnico
w an ia się m aterji. Je d y n ą w skazów ką, że procesy tego ty p u za chodzą w ciałach nie
bieskich, jest okoliczność, iż olbrzym ie ilo
ści w y p ro m ien io w an ej przez nie energji nie d a ją się pogodzić z d o m n iem an ą długością o k re su trw a n ia gw iazd, jeśliby nie p rz y p u ścić, że w g w iazdach odbyw a się stale w y dzielanie się p o trze b n ej n a p okrycie stra t energji. D ośw iadczenia n a d ciepłem wydzie- lanem przez r a d i in n e p ierw ia stk i p ro m ie niotw órcze, o ra z ro z w ażan ia teoretyczne p ro w a d zą do w niosku, że tylko procesy p rz e
o b ra ż a n ia się p ierw iastk ó w m ogą dostarczyć tyle energji, ile jej gw iazdy p o trze b u ją dla w y ró w n an ia sw ego bilansu. P rocesem te go ty p u , w w a ru n k a c h ziem skich n ie z n a n y m , a k tó ry zd an iem astro fizy k ó w o d g ry w a w ielką rolę w energietyce gw iazd jest p o w staw a n ie helu z w odoru.
W iele d o m yślenia d a ją fa k ty staty sty cz
ne, dotyczące częstości ró żn y ch p ie rw ia st
ków . N a ziem i — a sądząc z analizy ch e
m icznej m eteo ry tó w tak że i we wszechświe- cie — z n a k o m ita w iększość m a te rji (prze
szło 99% ) istnieje w postaci pierw iastków , k tó ry c h liczba p o rz ąd k o w a jest m niejsza od 30. Nie w szystkie je d n a k lekkie pierw iastki są re p rez en to w an e jednakow o. N a ziem i spo
ty k a m y najw ięcej w od oru, tlenu, sodu, m a gnezu, k rz em u , siark i, w ap n ia i żelaza W m eteo ry ta ch , k tó ry c h sk ład chem iczny poucza n a s o rozm ieszczeniu pierw iastków we wszechśw iecie, 96 % m a te rji istnieje w p o staci tlenu, m agnezu, k rzem u , siarki, w a p n ia i żelaza. Jest rzeczą u d erzając ą, że cię
ż a ry ato m o w e w szystkich ty ch p ierw ia st
ków są podzielne przez 4, t. j. przez ciężar ato m o w y helu. N asuw a to w niosek, że ją d ro helu o d g ry w a szczególnie d oniosłą rolę w bu dow nictw ie ją d e r ato m o w y ch ; jest ono n a j
w idoczniej ta k ą k o m b in a c ją p ro to n ó w i elek
tronów , k tó ra o d znacza się w ielką trw ałością i w ielk ą zd o ln ością do syntezy jądro w ej.
O tem , że ją d r a helow e istnieć m uszą w n ie
k tó ry c h p rz y n a jm n ie j ją d ra c h atom ow ych
w postaci sfo rm o w an ej, św iadczy fa k t em isji przez p ierw ia stk i prom ieniotw órcze cząsteczek c, k tó re są w łaśnie ją d ra m i helo- wemi. Je st je d n a k rzeczą u d erzając ą, że w sztucznem ro z b ija n iu p ierw iastkó w nie do strzegam y n ig d y em isji cząsteczek a , lecz zaw sze ty lk o em isję proto nó w .
W k aż d y m razie w y d a je się rzeczą n ie w ątpliw ą, że w ją d ra c h atom o w y ch część—
i to p raw d o p o d o b n ie zn a czn a — stan o w ią
cych je p ro to n ó w i elek tro n ó w istnieje w postaci oddzielnych, sfo rm o w a n y ch u g ru pow ań. M ożem y za d ać sobie p y tan ie, ja k ie są siły, k tó re te rozliczne elem enty i ich g ru p y s k u p ia ją w całość, n a p rzestrzen i tak m ałej, ja k ą stan o w i objętość ją d ra . D rogą szczegółowego b a d a n ia rozp ro szen ia cząste
czek a w m a te rji — ow ych z a ła m a ń ich to rów , o k tó ry c h m ów iliśm y pop rzednio, jak o o fakcie k tó ry d a ł a su m p t do w szystkich w spółczesnych ro z w aża ń o b ud ow ie a to m ów — zdob yć m o żem y w y ob rażen ie o w ielkości ją d ra . O k azu je się, że w y m iary jego są p o rz ąd k u w ielkości 1 0 '12 cm., I. j. 10000 ra z y m niejsze od w y m iaró w a to m u. Gdy zw ażym y, że w y m ia ry elektronów są w edług teo rji elektro m ag n ety czn ej p o rz ąd k u w ielkości 10 *18 cm., t. j. zaledw ie dziesięć ra z y m niejsze, to zrozum iem y, że w ją d ra c h , zw łaszcza b ard ziej złożonych, istnieje p raw d ziw e „p rzelu d n ien ie Nie m o żem y w y o b ra żać sobie, że ją d ro ja k o całość zb udo w ane jest — ja k to z a k ła d a m y dla zew nętrznego u k ła d u elek tron ów — n a w zór u k ład u słonecznego, w k tó ry m odległości po m iędzy poszczególnem i sk ła d n ik a m i — p lan etam i — są w ielkie w odniesieniu do ich w ym iarów .
M ożemy je d n a k w zag ad n ien iu • ją d ra o b ra ć dro gę n astęp u ją cą. Nie troszcząc się n arazie o p ra w d z iw ą b u do w ę ją d ra , m oże
m y spróbow ać, czy nie d ało b y się tych fa k tów z fizyki jąd ro w ej, k tó re są dziś znane, in terp re to w ać p rz y pom ocy kon cepcji „pla- n e ta rn e j“ . In n e m i słow y, m ożem y, idąc d ro g ą n ie jed n o k ro tn ie w n au ce stosow aną, p ra w d ziw ą tru d n o ść zostaw ić po koleniom późniejszym , a n a ra z ie zadow olić się p e
w n ą h ip o tezą ,,tym czasow ą“ . H ipotezę ta k ą ro zw in ął n ied aw n o E . R u t h e r f o r d . Z a
k ła d a on, że ją d ro sk ła d a się z „ p r a ją d ra “ ,
66 W SZ E C H ŚW IA T Ns 9
oraz z pew nej liczby w iru ją c y c h doko ła niego satelitów . Czem jest p ra ją d ro , ja k jest zb u dow ane, tem się R u t h e r f o r d nie z a j
m u je — lecz u siłu je satelito m p rz y p isa ć zn a n e n a m w łasności ją d ra , p o d o b n ie ja k w ze w n ętrzn ej b u d o w ie ato m u elek tro n y u w a żam y za p rzed staw icieli o p tyczn ych i chem iczny ch w łasności ato m u . R u t h e r f o r d sk u p ia sw ą u w a g ę n a d w u c h g ru p a ch fa k tó w : istn ie n iu izotopów , oraz p ie rw ia s t
ków p ro m ien io tw ó rczy ch , w y sy łając y ch c z ą steczki a. W e źm y p o d u w ag ę np. k r y p to n ; sk ła d a się o n z całej g ru p y p ie rw ia s t
ków m a ją c y c h cięż ary ato m o w e 78, 80, 82, 83, 86. N abój ją d e r ty ch w szy stk ich p ie r
w iastk ó w jest je d n a k o w y (inaczej nie b y ły b y iz o to p a m i); w y n o si o n + 36. W y o b ra żam y sobie więc, że ją d r a w szy stk ich „k ry p - to n ó w “ m a ją to sam o „ p r a ją d ro " o n a b o ju + 36 i o m asie ró w n e j n p . m asie n a j lżejszego izotopu, dokoła któ reg o w iru ją s a telity. L iczba i n a tu r a ty ch satelitó w zależy n a tu ra ln ie od cięż aru ato m o w eg o tego typu
„ k ry p to n o w e g o '', do k tó reg o d a n e ją d ro należy; np. w „ k ry p to n ie " o ciężarze a to m ow y m 86 będzie ich w ięcej niż w innych.
W p o d o b n y sposób m ożem y sobie w y o b ra zić, że w ją d ra c h ato m ó w p ro m ie n io tw ó r
czych w iru ją satelity , k tó ry c h w p rz e m ia n a c h p ro m ien io tw ó rc zy ch u jrz y m y w p o sta ci cząsteczek a .
J a k w idzim y, je st to p ew n a an a lo g ja z ato m em B o h r ‘a, ale a n a lo g ja ta jest b a r dzo po w ierzch o w n a. U k ład p la n e ta rn y m o że się trz y m a ć je d y n ie w ted y, gdy „ p la n e ty "
p rz y ciąg an e są p rzez słońce. J ą d r o w a to m ie B o h ra p rz y ciąg a u je m n e ele k tro n y , ale czy „ p r a ją d ro " p rz y c ią g a sw ych satelitó w ? G dyby sa te lita m i b y ły p ro to n y lu b c z ą steczki « , zach o d zić b y m u siało o d p y ch a n ie ich przez p r a ją d r o , gdyż d w a d o d a tn ie n a boje elek try czn e o d p y c h a ją się w zajem nie.
Aby tru d n o śc i tej u n ik n ą ć , R u t h e r f o r d założył, że satelity są p ro to n a m i lu b cząstecz
k a m i a zo b o jętn io n em i elek try czn ie przez zw iązanie z je d n y m elek tro n em , gdy m o w a o p ro to n ie,—-z d w o m a, gdy m o w a o cząstecz
ce a- B y ły b y to w ięc cząsteczki elek try czn ie obojętne. W iem y, że n a u k ła d y ta k ie słabe p o la elek try czn e nie o d d ziały w u ją , n a to m ia s t w p o tężn y c h p o lach elek try czn y c h p o d le
g ają one sile t. zw. in d u k cji elek tro sta tycznej, dzięki k tó rej są p rzy ciąg an e przez silnie n a e le k try zo w a n e ciała. T yp ow ym p rz y k ła d e m jest tu p rz y ciąg an ie d ro b n y c h sk ra w k ó w p a p ie ru przez p o ta rty b u rszty n . W b ezpo śred niej blizkości „ p r a ją d ra " is t
n ieją siły elektryczne ta k w ielkie, że, ja k Okazuje ra c h u n e k , zob o jętn io n e p ro to n y i cząsteczki a , m ogą n a sk u te k sił in d u k c y j
n y ch o pisy w ać „o rb ity ", ta k ja k to czynią elek tro n y w zew n ętrzn ej części atom u.
T eo rja R u t h e r f o r d ‘a tłom aozy do brze istnienie izotopów , gdyż sk o ro satelity m a ją n ab ó j zob ojętn io ny , to obecność ic h nie w p ły w a n a n a b ó j całości ją d ra , k tó ry wobec iden tycznego p ra ją d ra , będzie zatem d la ją d e r w szystk ich izotopów jed n ak o w y . W za sto so w an iu do ją d e r ato m ó w p ro m ie n io tw ó r
czych, te o rja ta m oże b y ć o p ra c o w a n a w sposób b ard ziej szczegółowy. M ożem y n a jej p o d staw ie w yliczyć, ja k ą p rę d k o ść p o siad ać m u szą cząsteczki a o pu szczające ją dro. O k azu je się p rzy tem , że te o rja zgad za się b a rd z o d ob rze z dośw iadczeniem .
P o m im o te sukcesy, te o rja ta n asu w a szereg p o w a żn y ch w ątpliw ości i nie sposób przew idzieć czy ostan ie się w nauce. W y d a ło m i się je d n a k rzeczą in tere su ją cą streścić j ą w n in iejszy m arty k u le , poniew aż w y k az u je o n a p od w zględem m eto dy pew ne ce
chy w spó ln e w ielu teo rjo m p rz y ro d n iczy m , p o w stały m w czasach o statn ich . Cechy te po leg ają n a w znoszeniu g m achu teorety cz
nego n ie w całości, p o dług z g óry pow zię
tego p lan u , lecz etap am i, d la zaspo k o jen ia bieżących p o trze b n a u k i dośw iadczalnej.
Z a g a d k a o stateczn a ulega o d sun ięciu n a p la n dalszy, a ro zw ijające się w ten spo sób teo rje m a ją stru k tu rę , że ta k pow iem y, w a rstw o w ą i cierpią z konieczności n a b ra k jednolitości. Na p ew n y m szczeblu ro z w o ju te o rji p o w staje konieczność p rz eb u d o w an ia jej, z h a rm o n iz o w a n ia poszczególnych jej części. P rz y k ła d tak iej p rz eró b k i w idzim y w h isto rji ro z w o ju teo rji kw an tó w . Jest je d n a k rzeczą ciekaw ą, że o siąg ając w yższy sto pień d oskonałości, te o rja nie w y rz ek a się ow ych p ierw o tn y c h n aw arstw ień , lecz n a d a je im ty lk o in n ą form ę, ja k g dyby o ży w ia je duchem , k tó reg o p o p rz ed n io im b ra k ło .
Ns 9 W SZEC H ŚW IA T 67
Ż Y C I E T K A N E K P O Z A U S T R O J E M
Napisał JULJUSZ ZWE1BAUM
W śró d z a g ad n ień n au k o w y ch , k tó re n u r tow ały b a d a czy p o cz ątk u XX w., a b y ły do pew nego sto p n ia b ezp o śred n ią kon sek w en c ją b a d a ń n a d zdolnością reg en eracy jn ą o r ganizm u oraz nieśm iertelnością k o m ó rk i p ierw otniaczej, zn ajd o w ało sic p ytanie, czy poszczególne cząstki o rganizm u, oderw ane od swego śro d o w isk a m acierzystego, zach o w u ją zdolność do trw ałego p rz ejaw ian ia życia. In n e m i słowy, czy p o siad ają one ży cie w łasne, v ita m p ro p ria m , niezależnie od życia o rg a n iz m u ja k o całości, czy też o d er
w ane od niego, sk azan e są n a n iechy bną z a gładę.
O p ierając się n a fa k ta ch , stw ierdzonych p rzy g o d n ie już dosyć daw no, że p rz e
jaw y życiow e poszczególnych tk an ek o r ganizm u w yższego niezaw sze są zależne od p rz ejaw ó w życiow ych org an izm u jako całości (np. w z ro st w łosów po śm ierci o so b n ik a), p ró b o w a n o oderw ane cząstki o rg a n iz m u um ieszczać w tak ich w a ru n kach, k tó re b y tych przejaw ó w nie h a m o w ały. Je d n ą z pierw szych p ró b tego ro d z aju było um ieszczanie cząstek org an izm u w p ły n ach fizjologicznych. T ak np. okazało się, że serce ż a b y lub żółw ia u ja w n ia w ty ch w a ru n kach ru c h p u lsacy jn y do 3 tygodni. K u- 1 i a b k o w y k azał, że serce ludzkie jeszcze w 24 godiz. po śm ierci o so b n ik a m oże pu lso wać, jeżeli przepuszcza się przez nie pły n fizjologiczny, o g rzan y do 37° C. t. j. do te m p e ra tu ry ciała. F a k ty p rzyto czone w y k a zują, że życie n a rz ą d ó w nie zam iera po śm ierci osobnika. B liższa an a liz a tych zjaw isk w y k a zała, że dla u trz y m a n ia p rz y życiu w sztu cznych w a ru n k a c h serca żaby lub żółw ia niezb ęd n e są pew ne elektrolity w o k reślo n em stężeniu. Z n ak o m ity uczony fra n c u sk i C a r e l l , p ra c u ją c y od w ielu lat w In sty tu cie R ockefellera, w dośw iadcze
n iach sw ych p o su n ą ł się jeszcze dalej, m ia now icie u trz y m a ł po śm ierci o so b n ik a k o relację pom ięd zy poszczególnem i n a r z ą d a mi. A u to r ten w y ją ł w całości w szystkie n a rz ą d y b rz u sz n e i piersiow e k o ła i w ło ży ł je do p ły n u fizjologicznego (płynu Ringo- ra) ogrzanego do 37° C. N astępnie za p o m ocą system u ru r e k p rzepuszczał pow ie
trze do p łu c oraz w y tw a rz a ł sztuczne k r ą żenie krw i. W tych w a ru n k a c h serce z a czynało pon o w n ie bić, ciała spożyte przez ko ta p rz ed śm iercią ulegały traw ieniu, n e rk i w yd zielały m ocz. Z jaw isk a te trw a ły do 24 godzin. Życie w ię c „ w ła sn e “ tak ich c z ę
ści o rg an izm u istnieje n aw et u w yższych kręgow ców . U zw ierząt niższych jest ono jeszcze silniej zaznaczone. T u ta j cząstki od erw ane od o rg an izm u niety lk o m ogą żyć, ale p o siad ają też b ard zo d u żą zdolność rege
n e ra c y jn ą (naprz. gąb ki, osłonice, wy- pław ki). Ale i u kręgow ców o b jaw y rege neracy jn e m ogą w ystępow ać. E c k m a n rob ił n a stę p u ją c e do św iad czen ia: serce z a ro d k a ro p u c h y w raz z k aw ałk ie m s k ó ry, k tó ra przy leg ała do niego, b y ło u m iesz
czane w p łyn ie fizjologicznym ; p o pew nym czasie sk ó ra ro z ra s ta ła się w ta k i sposób, że p o k ry w a ła całkow icie zaw iązek serca.
W y tw a rz a ł się w ten sposób pęcherzyk, zaw ierający w sobie zaw iązek serca, k tó ry nietylko u trz y m y w a ł się p rz y życiu, ale rozw ijał się d alej, tak , że po p ew n y m czasie serce to zaczyn ało pulsow ać. Z pow yższych dośw iadczeń w idać, że życie oddzielnych cząstek o rg a n iz m u jest n iety lk o niezależne od życia lu b śm iesci o rg a n iz m u ja k o ta kiego, lecz p o siad a rów nież w y b itn ą m oc p ro sp e k ty w n ą t. j. siłę rozw ojow ą. Jed n a k że, ja k w idzim y z pow yższych d o św iad czeń, życie o ddzielnych cząstek lu b n a r z ą dów poza o rg anizm em jest dosyć k r ó tk o trw ałe, a do św iadczenia te nie ro z w iązy w ały zasadniczego za g ad n ien ia d łu g o trw a łości życia o d erw an y ch cząstek organizm u.
S tw ierdzono jedn akże w to k u ty ch d o św iad czeń rzecz b a rd z o w ażn ą, m ianow icie, że dłu
gość życia ta k ic h cząstek jest zależna od w a runk ów , w jakich d a n y n a rz ą d żyje. B ył to bard zo w ażn y bodziec do po szu k iw an ia w a ru n k ó w , k tó re b y znacznie długość te go życia poza u stro je m zw iększyły. Do św iadczenia o m aw ian e n ie rozw iązyw ały tak że kw estji, czy rów nież i poszczegól
ne elem enty k o m ó rk o w e lu b też b ard zo m ałe ich kom p leksy, o d erw an e od swego podłoża żyć m ogą w łasn em życiem . R ozu m ow anie teoretyczn e i w y niki dośw iadczeń zd aw ały się p rz em aw iać za ta k ą m ożliw o
ścią. S tw ierdzono m ianow icie, że p lem niki sa la m a n d ry żyć m ogą poza u stro jem sam ca do d w u ch lat. B iałe cia łk a k rw i żaby lub traszk i ż y ją poza org an izm em do 10 m ie
sięcy. W iększe ko m p lek sy ko m órkow e, nap rz. k a w a łk i n a b ło n k a rzęskow ego tc h a wicy k o ta w y k a z u ją ru c h y jeszcze p o 3 dn iach , od śm ierci o rg a n iz m u . N abłonek rzęskow y zw ierząt zm ien no ciep lny ch żyje, ja k m o żn a w niosko w ać z ru c h u rzęsek, do 8 tygodni, jeżeli w a ru n k i śro d o w isk a są sprzy jające. I tu ta j jedn akże, w w a ru n k a c h
68 W SZ E C H ŚW IA T N° 9
zw y k ły ch śro d o w isk p ły n n y ch , t. j. płyn ów fizjologicznych, fra g m e n ty tk a n e k za m ie
ra ją po k ró tsz y m lu b dłuższym pobycie w sztucznem śro d o w isk u . P ły n y jed n ak fizjologiczne n ie są środ o w isk iem , w któ- rem tk a n k i z n a jd o w a ły b y w a ru n k i m o żli
w ie zbliżone do n a tu ra ln y c h . W n io sk i wii^c tyczące się m ożliw ości życia nieogranicze- nie długiego poza u stro jem , w zględnie śm ierteln o ści k o m ó rek , n ie m o g ły m ieć znaczen ia decydującego. Istotnie, w d a w n y ch w a ru n k a c h d o św iad c zaln y ch , w j a k ich tk a n k i czy n a rz ą d y żyły, b ra k o w a ło p rzedew szystk iem s u b sta n c y j ożyw czych, a p ro d u k ty to k sy czn e m etab o lizm u ty ch tk a nek zw iększały się stopniow o w śro d o w is
ku i z a tru w a ły tk a n k i, z m n iejsza ją c ich żyw otność. N ależało w ięc szu k a ć in n y ch dróg, in n y ch m etod, k tó re b y u su w a ły te.
ujem ne stro n y śro d o w isk do tej po ry u ży w an y ch i tem sam em zbliżyły nas do ro z w ią z a n ia naszego za g ad n ien ia. C zyn
n ik p rz y p ad k o w o ści, k tó ry w b a d a n ia c h n au k o w y ch b a rd z o często o d g ry w a ł niepo śled n ią rolę, i tu ta j b y ł ty m d e c y d u ją cy m m om entem , k tó ry b a d a n ia te p c h n ą ł n a in n e dro g i d o św iad czaln e i k tó ry zdecydow ał o u g ru n to w a n iu now ej m etody, n iezw ykle w a żn ej dla b a d a ń biologicznych, ta k z w a nej m eto d y ho d o w li tk a n e k in uitro, oraz zbliżył n a s ku ro z w ią z a n iu p ro b le m a tu n ieśm iertelności k o m ó re k tk an k o w c ó w . T ym czy n n ik iem p rz y p a d k o w y m b y ły b a d a n ia H a r r i s s o n a n a d p o w staw a n iem w łókien n erw ow ych . J e d n ą z k w e sty j h isto lo g icz
nych, m ając y ch p ierw szo rzę d n e znaczenie biologiczne w k o ń cu XIX w., b y ła sp ra w a p o w sta w a n ia w łó k ien n erw o w y ch . Ś cierały się ze sobą d w a p oglądy. Jed n i, ja k H i R a m o n y C a j a l p rz y jm o w a li, że w łó k n o nerw o w e jest w y p u s tk ą k o m ó rk i n erw o w ej i że p o w staje ono z tej k o m ó rk i, zaś tk a n k a o ta c z a ją c a w p o w sta w a n iu t a kiego w łó k n a u d ziału zu p ełn ie n ie p rz y j m u je; in n i zn ow u ja k H e n s e n i B r a u s uw ażali, że w ła śn ie tk a n k a o ta c z a ją c a m a d ecy d u jące zn a czen ie d la w y tw a rz a n ia się w łó k n a n erw ow ego. B ezpośredniego ro z w ią z a n ia tej k w e stji n ie było. W szy stk ie b a d a n ia , sk iero w an e do ro z w ią z a n ia k w e
stji, o p iera ły się n a b a d a n ia c h tk a n k i u tr w a lonej t. j. m a rtw e j, m ia ły w ięc c h a ra k te r ra czej re k o n s tru k c y jn y tego procesu, n ie zaś cechy o bserw acji b ez p o śred n iej. J e d y n ie o b serw acja k o m ó rek żyw ych, po d m ik ro s k o pem , m ogła d efin ity w n ie zd ecydow ać, czy k o m ó rk a n erw o w a isto tn ie m oże w y tw a rz a ć w łó k n a nerw ow e. Ale o b serw acje kom ó re k żyw ych pod m ik ro sk o p em w w a ru n k a c h d o ty ch czaso w y ch m eto d b y ły połączone z p o w o in em z a m ie ra n ie m k o m ó rk i, co oczy
wiście m u siało w p ły w a ć u jem n ie n a n o r m alne p rocesy rozw ojow e, g d y b y tak ie istotnie m iały zachodzić. Otóż a m e ry k a ń ski uczony H a r r i s s o n , ro z u m u ją c w ten sposób, doszedł do w niosku, że n ależ y w y osobnić ty lk o tę część z a ro d k a , z k tó rej po w staje tk a n k a n erw o w a t. j. cew kę n e r
w ow ą i trz y m a ć ją w tak iem sztucznem śro do w isku , k tó re b y ja k n a jb a rd z ie j było zbliżone do w a ru n k ó w n o rm a ln y c h . Jeżeli więc z cew ki tak iej powrsta n ą w łó k n a n e r wowe, k w e stja zależności lub niezależności w y tw a rz a n ia się w łó k n a nerw ow ego od tk a n k i o taczającej będzie d efin ity w n ie ro z w iązana. W a ru n k i, k tó re b y n a jb a rd z ie j od p o w iad ały w a ru n k o m n a tu ra ln y m , b y ły by stw orzo ne przez um ieszczenie w ycię
tej cew ki n erw o w ej w k ro p li krw i tego zw ierzęcia, z k tóreg o cew ka b y ła w zięta.
Istotnie, a u to r te n b r a ł osocze ż a b y (krew , z k tó re j o d w iro w a n e zo stały k rw in k i) i k r o plę tego osocza um ieszczał n a m ałem szkieł
ku. Do k ro p li tej w k ła d a ł w yciętą cewkę.
Po chw ili p ły n n e osocze k rz ep ło i szkiełko po kry w k o w e z cew ką ta m z a w a rtą było położone n a d w y drążen iem , w szkiełku przedm iotow em . Istotnie, w a ru n k i te o k a zały się sp rz y ja ją c e dla życia tk a n k i i po k ilk u d n ia c h z cew ki za czy n a ły w y ra sta ć długie w łó k n a, m ając e c h a ra k te r w łókien nerw ow ych. K w estja b y ła więc d e fin ity w nie ro zw iązan a. Jednocześnie zw rócono uw agę n a tę n o w ą m etodę, k tó ra m o gła być po m ocną p rzy ro z w iązy w a n iu całego sze
regu in n y ch zag ad n ień , k tó re n a d ro dze do tychczaso w y ch m etod n ie m og ły b y ć ro z w iązane. W ten sposób zo stały położone p o d w alin y pod no w ą m etodę biologiczną, m etodę h odow li tk an ek . Gwoli ścisłości z a znaczyć należy^ że już w cześniej, bo w r o ku 1897 L o e b ro b ił p ró b y h o d o w an ia tk an ek ż a b y w śro d o w isk u z osocza lub lim fy. Z au w aży ł on, że w ty ch w a ru n k a c h część śro d k o w a fra g m e n tu zam iera, n a to m iast część ze w n ętrzn a w y k a zu je ży w o t
ność i z części tej w y w ę d ro w u ją n a obw ód k ro p li osocza p ojedyńcze k om ó rk i. B a d a nia te je d n a k nie b y ły p ro w a d z a n e d alej i d o piero H a r r i s s o n w ró cił do n ich p rz y o m aw ian y c h stu d jach n ad p ow staw an iem w łó k n a nerw ow ego. J a k zw yk le w b a d a n ia c h n au k o w y ch , pierw sze p ró b y sk ie ro w an e b y ły k u u d o sk o n alen iu m etodv\
S p ó jrzm y te d y przed ew szy stk iem n a czem ta m eto d a polega. Otóż, ja k w id ać z tego co już pow iedziałem , o p iera się o n a n a zna ny ch m eto d ac h b akterjo lo g iczn y ch . T ak w ty ch b a d a n ia c h , ja k i p rz y z a k ła d a n iu ho do w li tk a n e k , jało w o ść śro d o w isk a jest w a ru n k ie m sine qua non p o w o dzen ia ho dowTli. K ró tk o m ów iąc, p o stęp u je się w n a
W SZECHSW 1AT 69
stęp u jąc y sposób: bierze się z zachow aniem w szelkich w a ru n k ó w jałow ości krew (n a j
lepiej zw ierzęcia tego sam ego g atu n k u , k tó rego tk a n k ę chce się hodow ać) i w iru je się ją dla oddzielenia k rw in e k od osocza, po- czem przen o si się to osocze do innej p ro b ó w ki; służyć ono będzie ja k o podłoże dla tk a n ki h odow anej. B ierze się n astępnie m ały ka w ałek tk a n k i, k tó rą się chce hodow ać i k ra je (oczywiście w szystko jałow o) na m niejsze, 1-m ilim etrow e k aw ałki. Na m ałe szkiełko p o k ry w k o w e lub też n a p łytkę m i k ow ą d a je się k ro p lę czystego osocza i p o g rąża się w nie k aw ałek pociętej tk an k i. P o chw ili osocze k rzepnie, tw o rząc podłoże stałe. Szkiełko z tak p rz y g o to w an ą h o d o w lą k ład zie się n a d w klęsłością szkiełka przedm iotow ego, brzegi szkiełka p o k ry w kow ego zalep ia się p a ra fin ą lub w aseliną i w staw ia się ta k i p re p a ra t do cieplarlci, a b y tk a n k a żyła w ta k ie j sam ej te m p e ra turze, w ja k ie j żyła w organizm ie. W tych w a ru n k a c h już po 24 lu b 48 godzinach w idać, ja k z frag m en tu um ieszczonego w osoczu za czy n a ją w yw ędrow yw ać o d dzielne k o m ó rk i, albo też całe bło n y k o m ó r
kowe. Nie jest to je d n a k zw ykła w ę d ró w ka, w y w o ła n a od dzielaniem się, rozszcze
p ian iem się tk a n k i n a poszczególne elem e n ty kom ó rk ow e. T k a n k a żyje tu ta j w całym znaczeniu tego w yrazu , p o b iera substancje niezbędne dla jej życia, p obiera tlen, jak i z n a jd u je w w y d rą ż e n iu szkiełka, w ydziela d w u tlen ek w ęgla o ra z p ro d u k ty przem ian y m aterji. Otóż, jeżeli n iek tó re z tych przeja- <
w ów życiow ych o d b y w ały się rów nież i w do św iadczeniach ro b io n y ch daw niej w p ły n ach fizjologicznych, to tu ta j p o n a d to o d b y w a ją się jeszcze procesy, k tó re w w a ru n k a c h dośw iadczeń daw n iejszych nie w y stęp o w ały i k tó re u sp raw ied liw iają całkow icie tw ierd zenie nasze o pelnem ży ciu tk a n k i w ty ch w a ru n k a c h . M ianowicie w hod o w li tak iej w idzim y (szczególnie gdy m a m y do czynienia z tk a n k a m i z a ro d ków) czasam i b a rd z o liczne, n a jn o rm a l
niejsze p o d ziały k o m ó rk o w e pośrednie (ka ryokinety czne) lub bezpośrednie kom órek, k tó re w y w ę d ro w a ły do osocza. P o d ziały te w y stęp u ją często k ro ć tak w yraźn ie, że m o żn a je ob serw o w ać w k o m ó rk ac h ż y jących, bez u ciek a n ia się do u trw a la n ia i b a r w ienia p re p a ra tu . D zięki tem u w łaśnie u d ało się u trw a lić n a film ie k in e m a to g ra ficznym cały złożony proces p odziału k o m ó rk i o raz u stalić d o k ład n ie czas trw a n ia poszczególnych stad jó w podziału.
Z asad n iczy w ięc proces życiow y jak im jest ro z m n a ż a n ie k om órek, o dbyw a się in vitro n o rm a ln ie . M am y więc tu ta j do czy
nienia z tk a n k ą żyjącą, w y k a zu jącą w szy st
kie p rzejaw y życiowe, a nie ty lk o ze z ja w iskiem p rzeżyw an ia, ja k to się działo w d ośw iadczeniach daw n iejszych . R o zm n a
żanie k o m ó rek w h od o w li by w a ta k obfite, że k o m ó rk i z a jm u ją całość krop li osocza i u k ła d a ją się, niekiedy n aw et m asam i, jedne n a d drugiem i. I tu ta j je d n a k w zrost tk a n k i u sta je po k ilk u d n iach . W k o m ó r
k ach z a c z y n a ją w ystęp ow ać k ro p e lk i tłu sz
czu i po pew n ym czasie ho d o w la zam iera.
Jest to zupełnie zrozum iałe. M asy k o m ó rek, k tó re p ow stały z p o d ziału w hodow li, zu ż y tk o w u ją te su b stan cje odżyw cze, k tó re istn iały w hodow li w chw ili jej założenia, oraz w y d zielają do śro d o w isk a toksyczne p ro d u k ty m etab olizm u . P ro d u k ty te z b ie ra ją się w osoczu i, nie m ając ujścia innego, w y w ierają u jem n y w pływ , przez co pow oli n a stę p u je zatru cie ko m ó rek ży jący ch w h o dowli. D la p rzed łu żen ia życia ta k ic h tk an ek szkiełka o tw iera się, tk a n k ę p rzem y w a i u- m ieszcza w now ej k ro p li osocza. W obec tego, że sam o osocze jest zasadn iczo n iew y starcza jącą p o ży w k ą dla k om ó rek , do h odow li d o d aje się zaw sze k ro p lę w yciągu z tk a n e k za ro d k o w y ch k u rz y ch lu b in nych. W ten sposób p rzeszczepiając tk a n k ę n a świeżą pożvw ke re g u la rn ie co p a rę dni, C a r r •* 1 ho d u je tk a n k ę z a ro d k o w ą k u rczęcia już od 17 la t i tk a n k i te nie w y k aziiią żadnych ozn ak zw y ro d n ien ia lub zm niejszenia sw ej żyw otności. A utor ten n aw et przesyła pocztą u czo n y m całego św iata szkiełka z h od o w lam i tej 17-letniej tk an k i.
W id zim y więc, że tk a n k i zw ierząt w y ż
szych (kurczęcia) żyć m o g ą po za o rg a n iz m em b a rd z o długo, p rz e k ra c z a ją c naw et n ajw ięk szą długość życia tego zw ierzęcia, z jakiego tk a n k a zo stała w zięta. C a r r e 1 u w aża n aw et, że tk a n k i żyć m og ą n iesk o ń czenie długo, jeżeli ty lk o w a ru n k i życia są odpow iednie, a p ro d u k ty k ostyczne m etabo lizm u są re g u la rn ie u su w an e z hodow li. I n nem i słowy, tk a n k i zw ierząt w yższych, w e
d łu g tego a u to ra , są n ieśm iertelne n a p o d o bieństw o k o m ó rek pierw otniaczych.
W w y n ik u b a d a ń n a d h o d o w lą tk an ek in vitro u stalo n o p o n ad to , że ro zm aite tk a n k i w y k a z u ją o d m ien n y c h a ra k te r w z ro stu poza o rg anizm em . M ianow icie tk a n k a łączna w y ra sta z frag m en tu um ieszczonego w hodow li, pro m ien isto, długiem i g ałązkam i (rys. A ), tk a n k a zaś n a b ło n k o w a — w k sz ta ł
cie ciągłej błony. T k a n k i w h odow li z a cho w u ją więc te sam e cechy, k tó re p o sia d ały w org anizm ie. T k a n k a m ięsn a rośnie jed n ak zn acznie słab iej i h o do w li d łu g o trw a łe j o trzy m a ć z n ie j jeszcze się nie u d a ło T k a n k a n erw o w a nie rośn ie zupełnie. W y-
