Более продвинутый подход к понимаю сердца наверняка был в Персии, где врач Ибн ан-Нафис в 1242 году написал свой труд «Комментарии к анатомическим описаниям». Ибн ан-Нафис родился в Сирии и получил медицинское образование в Дамаске, а после переехал в Каир. В «Комментариях», впоследствии ставших одной из жемчужин «золотого века арабской медицины», Ибн ан-Нафис писал, что желудочки, вопреки теории Галена, получают питание от коронарных артерий, а не накопленной в них крови, а также что пульс является результатом сокращений сердца, а не сократительной способности артерий. Еще более важным открытием Ибн ан-Нафиса стало то, что в стенке между желудочками сердца нет никаких пор: «Между этими двумя отсеками нет никакого сообщения; ткани сердца между ними плотные и не имеют, вопреки мнению некоторых лиц, видимых просветов – нет там и незримых отверстий, пропускающих кровь, как было предположено Галеном».
Несмотря на правильные и важные идеи, труд Ибн ан-Нафиса был в Европе недоступен и практически забыт, пока студент магистратуры не обнаружил его в Прусской государственной библиотеке в 1924 году. Таким образом, функции сердца оставались для западной культуры, говоря словами арабского мистика аль-Газали, «скрыты более, чем следы лап черного муравья на черной скале во тьме ночной».
К счастью, донаучный витализм, доминировавший в европейской научной мысли, со временем уступил место эпохе Возрождения, когда исследованиям и логике уделялось куда больше внимания. Пожалуй, ни один мыслитель этого времени не сделал больше для изучения сердца, чем Леонардо да Винчи, который считал этот орган «впечатляющим инструментом, созданным Всевышним». Многие из сотен анатомических иллюстраций да Винчи посвящены сердечно-сосудистой системе. Он начинал свои исследования со свиней и коров, но он также провел около тридцати вскрытий человеческих тел, в том числе детей и стариков, – он собирал кадавры по больницам Флоренции и Рима.
Леонардо да Винчи, как и его предшественники, проводил параллели между функциями сердца и природными явлениями. К примеру, он подметил, что течение воды вдоль берега реки формирует ее изгибы, и предположил, что нечто похожее происходит и с кровеносными сосудами.
Леонардо сконструировал стеклянные модели аорты и аортального клапана, чтобы изучить динамику движения крови, используя подкрашенную воду[12]. Проведенные им вскрытия также способствовали изучению сосудистых болезней. «Артерия и вена обзаводятся столь толстой кожей, что она мешает току крови», – писал он, давая достаточно точное описание того, как атеросклеротические бляшки препятствуют кровообращению. Несмотря на проведенные им исследования, он не подозревал о существовании постоянной, непрекращающейся циркуляции крови.
Спустя столетие публичные вскрытия в Падуанском университете собирали шумные толпы зрителей. Здесь находился центр европейской анатомической науки, тут появился первый в истории человечества анатомический театр со зрительскими галереями, и именно здесь работал Андреас Везалий, пожалуй, самый великий хирург в истории медицины. Портрет Везалия висел на самом видном месте в нашем кабинете анатомии в Сент-Луисе; его пристальный, под стать великому жрецу взор критически оценивал, как мы проводим вскрытия. Везалий, сын аптекаря, уже в подростковом возрасте проводил вскрытия собак и кошек. Будучи студентом, он проводил исследования на телах, украденных из могил и склепов близ Падуи. Он приносил их домой завернутыми в свою куртку и неделями хранил в своей квартире без каких-либо консервантов. Знакомый судья по уголовным делам разрешил Везалию забирать тела с виселиц и даже назначал казни тогда, когда это было удобно анатому. В опубликованном в 1543 году труде «De humani corporis fabrica» («О строении человеческого тела»), ставшем одним из самых значимых учебных пособий по анатомии в истории, Везалий исправил множество недочетов теорий Галена, в том числе ошибочное суждение о пористости септы, разделяющей левый и правый желудочки. Везалий вычислил, что, чтобы попасть в левую половину сердца, крови сначала нужно пройти через легкие. Несмотря на эти выводы, он лишь закрепил некоторые ошибочные предположения Галена, к примеру, что кровь производится в печени и потребляется телом, а также гипотезу о сердце в роли печи.
Теория Галена о кровообращении была окончательно опровергнута лишь талантливым британским анатомом Уильямом Гарвеем, которому было около двадцати лет, когда он учился в Падуанском университете. Гарвей родился в 1578 году в английском графстве Кент и в девятнадцать лет окончил обучение в Кембридже со степенью бакалавра. Затем он перевелся в Падуанский университет, где изучал медицину. Хотя Гарвей открыл принцип циркуляции крови уже в 1615 году, он опубликовал результаты своих исследований лишь тринадцать лет спустя. Он опасался за свою жизнь – ставить под сомнение догмы Галена было равноценно святотатству. У него были все основания полагать, что его может постичь та же судьба, что и богослова Мигеля Сервета, сожженного на костре в Женеве. В ту пору ему было сорок два года. Сервет утверждал, что кровь проходит через легкие. Гарвей писал: «Я могу сказать о количестве и источнике крови, текущей в теле, столь неслыханные вещи, что опасаюсь не только членовредительства и зависти отдельных людей; я дрожу от мысли, что на меня ополчится все человечество»[13].
В монографии «О движении сердца», написанной на латинском языке и опубликованной в 1628 году, когда ему было пятьдесят лет, Гарвей на семидесяти двух страницах писал, что у него есть цель «более тщательно рассмотреть вопрос <циркуляции>; обдумать движения в артериях и сердце не только человека, но и других животных». Вначале задача показалась ему настолько непосильно сложной, что он «почти поверил в то, <…> что понять движения сердца под силу лишь Господу». Гарвей решил изучить сердца лягушек и рыб, которые сокращались достаточно медленно, чтобы их подвижность можно было проанализировать. Он также проводил эксперименты на живых и мертвых людях. Один из простых, но гениальных экспериментов заключался в том, что Гарвей перевязал человеку руку, нарушив таким образом кровообращение. Затем он ослабил повязку, позволяя имеющей большее давление и напор артериальной крови проходить, но задерживая венозную кровь, имеющую более низкое давление. Рука быстро опухла, что позволило Гарвею сделать вывод о том, что кровь течет вниз по артериям, потом через невидимые перемычки переходит в вены и лишь затем поступает обратно к сердцу. Гарвей так и не разгадал природу этих невидимых перемычек между артериями и венами, а вот нам сегодня они знакомы – мы называем их капиллярами[14]. Впрочем, это не помешало ему сделать фундаментальные выводы: сердце является насосом, а кровь циркулирует по замкнутому кругу из артерий в вены и снова в артерии.
Опус Гарвея полон отсылок к работам Галена, но, как это часто случается в науке, ученик превзошел своего наставника. Когда Гарвей перевязал сегмент артерии двумя лигатурами и надрезал ее, то обнаружил внутри только кровь, а не воздух или духов, как утверждал Гален. Гарвей презрительно называл этих «духов» их «закопченными испарениями». Насчет малюсеньких отверстий в септе, что, по заверениям Галена, пропускали кровь из правого в левое предсердие, Гарвей писал: «Будь я проклят, но пор тут нет. Нельзя показать то, чего нет»[15]. Он, как и несколько его предшественников, предполагал, что кровь проходит через легкие.
Гарвей посчитал, что если сердце среднего взрослого человека проталкивает за удар порядка 60 мл крови (что примерно верно), то при пульсе в семьдесят два удара в минуту, если бы тело и правда получало питание, поглощая кровь, печени пришлось бы производить из пищи 227 кг крови в час, что, по понятным причинам, невозможно. Посему в схеме кровообращения Гарвея кровь выступала не питанием, а способом его доставки.
Подобно Галену и его предшественникам-натурфилософам, Гарвей обращался к метафорам: «Сердце является центром жизни, подобно Солнцу в микрокосме, как и само Солнце можно назвать сердцем мира». Другие метафоры Гарвея, такие как движение планет по кругу и круговорот воды в природе, куда лучше подходили для описания цикла кровообращения[16].
Кроме того, что Гарвей разгадал тайну, будоражившую умы мыслителей долгие тысячи лет, его, пожалуй, величайшим вкладом в науку был наглядный, экспериментальный подход к подтверждению или опровержению гипотез.
В 1906 году в своей Гарвейской речи канадский врач сэр Уильям Ослер сказал о труде «О движении сердца»: «Наконец наступила эра руки – руки мыслящей, изобретательной, планирующей; руки как инструмента разума, вновь открытого для мира в виде краткой скромной монографии, ознаменовавшей зарождение экспериментальной медицины».
Несмотря на все свои фундаментальные открытия, Гарвей никогда не понимал, зачем нужна циркуляция крови. Он понимал, как работает кровообращение, но не зачем. В своей книге он писал, что кровь «возвращается к своему источнику, сердцу, внутреннему храму тела, чтобы восстановить свою силу». Что это за «сила»? Почему багровая венозная кровь и алая артериальная кровь разного цвета? Разумеется, на эти два вопроса есть лишь один ответ; вот только Гарвей и его последователи не знали о том, что красные клетки крови переносят кислород, да и вообще не знали о существовании кислорода как такового. Эти открытия совершат другие ученые лишь через сотню лет.
Сегодня мы знаем, что правый желудочек перекачивает кровь в легкие, где она насыщается кислородом: когда красные клетки крови проходят через капилляры легких, к ним прикрепляются микроскопические пузырьки воздуха.
Из легких насыщенная кислородом кровь по легочным венам попадает в левую половину сердца, которая перекачивает ее в аорту и оттуда распределяет по всему телу, направляя по все меньшим и меньшим артериям, удовлетворяя метаболические потребности органов и тканей. Когда кровь доставила кислород, она через капилляры просачивается в вены и поднимается обратно, пока не достигает нижней и верхней полой вен, по которым попадает обратно в сердце для начала нового цикла.