Антони ван Левенгук: Отец Микробиологии

Введение

Голландский микробиолог (1632–1723)

Антони Филипс ван Левенхук (нидерл. Antonie Philips van Leeuwenhoek, /ˈɑːntəni vɑːn ˈleɪvənhuːk/, хук; 24 октября 1632 – 26 августа 1723) — голландский микробиолог и микроскопист эпохи расцвета голландской науки и техники. В основном самоучка в науке, он общеизвестен как «отец микробиологии» и один из первых микроскопистов и микробиологов. Ван Левенхук наиболее известен своими новаторскими работами в области микроскопии и вкладом в становление микробиологии как научной дисциплины. Выросший в Делфте, Голландская республика, Ван Левенхук в юности работал торговцем тканями и основал собственный магазин в 1654 году. Он стал заметной фигурой в муниципальной политике и проявил интерес к изготовлению линз. В 1670-х годах он начал изучать микробную жизнь с помощью микроскопа. Используя однолинзовые микроскопы собственной конструкции и изготовления, Ван Левенхук первым наблюдал и экспериментировал с микробами, которые он первоначально называл диеркенсами, диергенсами или диерджеями. Он первым относительно определил их размер. Большинство из этих «анималькул» теперь называют одноклеточными организмами, хотя он наблюдал и многоклеточные организмы в прудовой воде. Он также первым задокументировал микроскопические наблюдения за мышечными волокнами, бактериями, сперматозоидами, красными кровяными клетками, кристаллами в подагрических тофах и одним из первых увидел кровоток в капиллярах. Хотя Ван Левенхук не писал книг, он описывал свои открытия в письмах Королевскому обществу, которые часто были хаотичными, и многие из этих писем были опубликованы в «Философских трудах».

Ранние годы и карьера

Антоний ван Левенхук родился в Делфте, Нидерланды, 24 октября 1632 года. 4 ноября он был крещен как Тонис. Его отец, Филипс Антониш ван Левенхук, был плетельщиком корзин, который умер, когда Антони было всего пять лет. Его мать, Маргарета (Бел ван ден Берх), происходила из состоятельной семьи пивоваров. Она вышла замуж за художника Якоба Янса Молийна, и семья переехала в Вармонд около 1640 года. У Антони было четыре старшие сестры: Маргриет, Гертруйт, Неeltье и Катарина. Когда ему было около десяти лет, умер его отчим. Его отправили жить в Бентхуйзен к дяде, адвокату. В возрасте 16 лет он стал учеником бухгалтера (кассиром) в лавке тканей на улице Вармошстраат в Амстердаме, принадлежавшей Уильяму Дэвидсону. Ван Левенхук покинул это место после шести лет. В июле 1654 года Ван Левенхук женился на Барбаре де Мей в Делфте, с которой у него родилась дочь Мария (четыре других ребенка умерли в младенчестве). Он жил и занимался исследованиями до конца своей жизни в Гиполитусбуурте, в доме, который он купил в 1655 году. Он открыл лавку тканей, продавая лен, пряжу и ленты швеям и портным. Его статус в Делфте рос с годами. В 1660 году он получил выгодную должность камергера шерифов в городской ратуше, которую занимал почти 40 лет. В его обязанности входило поддержание порядка в помещении, отопление, уборка, открытие для заседаний, выполнение поручений для присутствующих и соблюдение тишины по всем обсуждаемым вопросам. В 1669 году он был назначен землемером при дворе Голландии; позже он совмещал эту работу с другой муниципальной должностью – официального "виномера" Делфта, ответственного за импорт вина и налогообложение города. Его жена умерла в 1666 году, а в 1671 году Ван Левенхук женился на Корнелии Свальмиус, от которой не имел детей. Ван Левенхук был современником другого известного жителя Делфта, художника Иоганнеса Вермеера, который был крещен всего за четыре дня до него. Предполагается, что он изображен на двух картинах Вермеера конца 1660-х годов – «Астроном» и «Географ», однако другие утверждают, что физического сходства немного. Поскольку они оба были достаточно влиятельными людьми в городе с населением всего 24 000 человек и жили недалеко от главной рыночной площади, вероятно, они знали друг друга. Ван Левенхук был исполнителем завещания Вермеера, когда художник умер в 1675 году. Религия Ван Левенхука была "нидерландским реформизмом" и кальвинизмом. Как и Ян Свамердам, он часто с почтением упоминал о чудесах, которые Бог сотворил, создавая существ больших и малых, и считал, что его открытия были лишь еще одним доказательством чуда творения.

Antonie van Leeuwenhoek was born in Delft, Dutch Republic, on 24 October 1632. On 4 November, he was baptized as Thonis. His father, Philips Antonisz van Leeuwenhoek, was a basket maker who died when Antonie was only five years old. His mother, Margaretha (Bel van den Berch), came from a well to do brewer's family. She remarried Jacob Jansz Molijn, a painter and the family moved to Warmond around 1640. Antonie had four older sisters: Margriet, Geertruyt, Neeltje, and Catharina. When he was around ten years old his step father died. He was sent to live in Benthuizen with his uncle, an attorney. At the age of 16 he became a bookkeeper's apprentice (casher) at a linen draper's shop at Warmoesstraat in Amsterdam, which was owned by William Davidson. Van Leeuwenhoek left there after six years. In July 1654 Van Leeuwenhoek married Barbara de Mey in Delft, with whom he fathered one surviving daughter, Maria (four other children died in infancy). He would live and study for the rest of his life at Hypolytusbuurt in a house he bought in 1655. He opened a draper's shop, selling linen, yarn and ribbon to seamstresses and tailors. His status in Delft grew throughout the years. In 1660 he received a lucrative job as chamberlain for the sheriffs in the city hall, a position which he would hold for almost 40 years. His duties included maintaining the premises, heating, cleaning, opening for meetings, performing duties for those assembled, and maintaining silence on all matters discussed there. In 1669 he was appointed as a land surveyor by the court of Holland; at some time he combined it with another municipal job, being the official "wine gauger" of Delft and in charge of the city wine imports and taxation. His wife had died in 1666, and in 1671, Van Leeuwenhoek remarried to Cornelia Swalmius with whom he had no children. Van Leeuwenhoek was a contemporary of another famous Delft citizen, the painter Johannes Vermeer, who was baptized just four days earlier. It has been suggested that he is the man portrayed in two Vermeer paintings of the late 1660s, The Astronomer and The Geographer, but others argue that there appears to be little physical similarity. Because they were both relatively important men in a city with only 24,000 inhabitants, living both close to the main market, it is likely they knew each other. Van Leeuwenhoek acted as the executor of Vermeer's will when the painter died in 1675. Van Leeuwenhoek's religion was "Dutch Reformed" and Calvinist. Like Jan Swammerdam he often referred with reverence to the wonders God designed in making creatures great and small, and believed that his discoveries were merely further proof of the wonder of creation.

Микроскопическое исследование

Во время работы в своей лавке тканей Ван Левенхук хотел лучше видеть качество нити, чем позволяли увеличительные стекла того времени. Он заинтересовался изготовлением линз, хотя о его ранней деятельности сохранилось немного записей. Чтобы создать два длинных стеклянных волоска, можно поместить середину небольшого стержня из содового известкового стекла в горячее пламя и развести разогревшуюся часть в стороны. Затем, повторно вставляя конец одного волоска в пламя, можно получить очень маленькую, высококачественную стеклянную линзу. Важно отметить, что в мае 2021 года исследование методом нейтронной томографии микроскопа Левенгука с высоким увеличением показало, что для сохранения своих методов в секрете он, по-видимому, намеренно поощрял других полагать, что шлифовка была его основным или единственным способом изготовления линз.

Признание Королевского общества

После разработки метода создания мощных линз и применения их к изучению микроскопического мира, Ван Левенгук представил свою работу своему другу, известному голландскому врачу Рейниеру де Граафу. Когда Королевское общество в Лондоне опубликовало в своем журнале Philosophical Transactions of the Royal Society новаторскую работу итальянского мастера линз, де Грааф написал редактору журнала Генри Олденбургу с восторженной поддержкой микроскопов Ван Левенгука, которые, по его словам, "значительно превосходят все, что мы видели до сих пор". В ответ, в 1673 году общество опубликовало письмо от Ван Левенгука, содержащее его микроскопические наблюдения за плесенью, пчелами и вшами. Затем, в 1674 году, Ван Левенгук сделал свое самое важное открытие. Исходя из предположения о сходстве жизни и подвижности, он установил, что движущиеся объекты, наблюдаемые им под микроскопом, были мельчайшими животными. Позже он заносил свои наблюдения в дневник. Работа Ван Левенгука полностью завладела вниманием Королевского общества, и он начал регулярно переписываться с ним, сообщая о своих наблюдениях. Поначалу он не решался публиковать свои открытия, считая себя лишь бизнесменом, не имеющим специального научного, художественного или литературного образования, но де Грааф убедил его быть увереннее в своих силах. К моменту смерти Ван Левенгука в 1723 году он написал около 190 писем в Королевское общество, подробно описывая свои открытия в самых разных областях, главным образом в области микроскопии. Он писал письма только на разговорном голландском языке и никогда не публиковал полноценную научную работу на латыни. Он предпочитал работать в одиночку, не доверяя искренности тех, кто предлагал ему помощь. Письма переводились на латынь или английский Генри Олденбургом, который специально выучил голландский язык для этой цели. Он также первым использовал слово "animalcules" для перевода голландских слов, которые Ван Левенгук использовал для описания микроорганизмов. Ранее о существовании одноклеточных организмов ничего не было известно. Таким образом, даже при его устоявшейся репутации надежного наблюдателя в Королевском обществе, его наблюдения за микроскопической жизнью поначалу встретили с некоторым скептицизмом. В конечном итоге, под напором Ван Левенгука, Королевское общество организовало комиссию в составе Александра Петри, пастора английской реформатской церкви в Делфте; Бенедикта Хаана, в то время лютеранского пастора в Делфте; и Хенрика Кордеса, тогда лютеранского пастора в Гааге, в сопровождении сэра Роберта Гордона и еще четырех человек, чтобы выяснить, действительно ли Ван Левенгук обладал способностью ясно наблюдать и рассуждать, или же теории жизни, принятые Королевским обществом, нуждаются в пересмотре. Наконец, в 1677 году наблюдения Ван Левенгука были полностью признаны Королевским обществом. Антоние ван Левенгук был избран членом Королевского общества в феврале 1680 года по представлению Уильяма Круна, известного врача того времени. Ван Левенгук был "поражен" этой номинацией, которую он считал большой честью, хотя он не присутствовал на церемонии посвящения в Лондоне и никогда не посещал заседаний Королевского общества. Он заказал свой портрет Яну Верколье, на котором рядом с ним на столе лежит сертификат, подписанный Яковом II Английским.

After developing his method for creating powerful lenses and applying them to the study of the microscopic world, Van Leeuwenhoek introduced his work to his friend, the prominent Dutch physician Reinier de Graaf. When the Royal Society in London published the groundbreaking work of an Italian lensmaker in their journal Philosophical Transactions of the Royal Society, de Graaf wrote to the editor of the journal, Henry Oldenburg, with a ringing endorsement of Van Leeuwenhoek's microscopes which, he claimed, "far surpass those which we have hitherto seen". In response, in 1673 the society published a letter from Van Leeuwenhoek that included his microscopic observations on mold, bees, and lice. Then, in 1674, Van Leeuwenhoek made his most significant discovery. Starting from the assumption that life and motility are similar, he determined that the moving objects observed under his microscope were little animals. He later recorded his observations in his diary. Van Leeuwenhoek's work fully captured the attention of the Royal Society, and he began corresponding regularly with the society regarding his observations. At first he had been reluctant to publicize his findings, regarding himself as a businessman with little scientific, artistic, or writing background, but de Graaf urged him to be more confident in his work. By the time Van Leeuwenhoek died in 1723, he had written some 190 letters to the Royal Society, detailing his findings in a wide variety of fields, centered on his work in microscopy. He only wrote letters in his own colloquial Dutch; he never published a proper scientific paper in Latin. He strongly preferred to work alone, distrusting the sincerity of those who offered their assistance. The letters were translated into Latin or English by Henry Oldenburg, who had learned Dutch for this very purpose. He was also the first to use the word animalcules to translate the Dutch words that Leeuwenhoek used to describe microorganisms. Previously, the existence of single celled organisms was entirely unknown. Thus, even with his established reputation with the Royal Society as a reliable observer, his observations of microscopic life were initially met with some skepticism. Eventually, in the face of Van Leeuwenhoek's insistence, the Royal Society arranged for Alexander Petrie, minister to the English Reformed Church in Delft; Benedict Haan, at that time Lutheran minister at Delft; and Henrik Cordes, then Lutheran minister at the Hague, accompanied by Sir Robert Gordon and four others, to determine whether it was in fact Van Leeuwenhoek's ability to observe and reason clearly, or perhaps, the Royal Society's theories of life that might require reform. Finally in 1677, Van Leeuwenhoek's observations were fully acknowledged by the Royal Society. Antonie van Leeuwenhoek was elected to the Royal Society in February 1680 on the nomination of William Croone, a then prominent physician. Van Leeuwenhoek was "taken aback" by the nomination, which he considered a high honour, although he did not attend the induction ceremony in London, nor did he ever attend a Royal Society meeting. He had his portrait painted by Jan Verkolje with the certificate signed by James II of England on the table beside him.

Научная слава

К концу XVII века Ван Левенхук практически монополизировал изучение микромира и совершение открытий с помощью микроскопа. Его современник Роберт Хук, один из пионеров микроскопии, сожалел, что вся область знаний оказалась сосредоточена в руках одного человека. В 1673 году его первое письмо было опубликовано в журнале Лондонского королевского общества. На протяжении многих лет его посещали многочисленные выдающиеся личности, наблюдавшие за крошечными существами. Одним из первых был Ян Свамердам. Около 1675 года его посетил Иоганн Хуйдекопер, проявлявший большой интерес к сбору и выращиванию растений для своего поместья Гудестейн и ставший в 1682 году управляющим Hortus Botanicus Amsterdam. У Ван Левенхука побывали Христиан Гюйгенс, Лейбниц (1676), Джон Локк (1678, 1685), Яков II Английский (1679), Вильгельм III Оранский, Мария II Английская и Томас Молиньё (в 1685 году). В октябре 1697 года Ван Левенхук посетил царя Петра Великого на его корабле, пришвартованном в Схи или Арсенале. В этот раз он преподнес царю «устройство для наблюдения за угрем», чтобы Петр мог изучать кровообращение в любое время. В 1706 году его посетил Говерт Бидлу; в 1714 году Ричард Брэдли (ботаник), в 1716 году Герман Бургаве и Фредерик Руйш.

Техника

Антоний ван Левенхук изготовил более 500 оптических линз. Он также создал по меньшей мере 25 однолинзовых микроскопов различных типов, из которых сохранилось лишь девять. Эти микроскопы были сделаны из серебряных или медных оправ, удерживающих линзы ручной работы. Сохранившиеся экземпляры способны давать увеличение до 275 раз. Предполагается, что у Ван Левенхука были микроскопы, увеличивавшие в 500 раз. Хотя его часто считали дилетантом или любителем, его научные исследования отличались выдающимся качеством. Однолинзовые микроскопы Ван Левенхука были относительно небольшими устройствами, самый большой из которых имел длину около 5 см. Они использовались путем расположения линзы очень близко к глазу. На противоположной стороне микроскопа находилась булавка, к которой крепили образец, чтобы он оставался вблизи линзы. Также имелись три винта для перемещения булавки и образца по трем осям: один винт для изменения фокуса и два других – для перемещения по образцу. Ван Левенхук утверждал на протяжении всей жизни, что некоторые аспекты конструкции микроскопа он "держит в секрете", особенно его главный секрет изготовления линз. На протяжении многих лет никому не удавалось воссоздать его методы, но в 1957 году К. Л. Стонг использовал спекание тонких стеклянных нитей вместо полировки и успешно создал несколько рабочих образцов микроскопа по конструкции Ван Левенхука. Независимо от него такой же метод был открыт А. Мосоловым и А. Белкиным в Российском Новосибирске государственном медицинском институте. В мае 2021 года исследователи из Нидерландов опубликовали результаты неразрушающей нейтронной томографии микроскопа Левенхука. На одном из изображений, в частности, показана сферическая линза типа Stong/Mosolov с одним коротким стеклянным хвостовиком (рис. 4). Такие линзы создаются путем вытягивания чрезвычайно тонкой стеклянной нити, ее разрыва и кратковременного сплавления конца нити. В статье о ядерной томографии отмечается, что этот метод создания линз был впервые предложен Робертом Гуком, а не Левенхуком, что иронично, учитывая последующее удивление Гука открытиям Левенхука. Ван Левенхук использовал образцы и измерения для оценки количества микроорганизмов в единицах объема воды. Он также в полной мере воспользовался огромным преимуществом, которое предоставлял его метод. Он изучал широкий спектр микроскопических явлений и свободно делился полученными наблюдениями с такими организациями, как Британское королевское общество. Благодаря этим работам его имя навсегда вошло в историю как имя одного из первых и наиболее важных исследователей микроскопического мира. Ван Левенхук, как и Роберт Гук, был одним из первых, кто наблюдал клетки.

Antonie van Leeuwenhoek made more than 500 optical lenses. He also created at least 25 single lens microscopes, of differing types, of which only nine have survived. These microscopes were made of silver or copper frames, holding hand made lenses. Those that have survived are capable of magnification up to 275 times. It is suspected that Van Leeuwenhoek possessed some microscopes that could magnify up to 500 times. Although he has been widely regarded as a dilettante or amateur, his scientific research was of remarkably high quality. The single lens microscopes of Van Leeuwenhoek were relatively small devices, the largest being about 5 cm long. They are used by placing the lens very close in front of the eye. The other side of the microscope had a pin, where the sample was attached in order to stay close to the lens. There were also three screws to move the pin and the sample along three axes: one axis to change the focus, and the two other axes to navigate through the sample. Van Leeuwenhoek maintained throughout his life that there are aspects of microscope construction "which I only keep for myself", in particular his most critical secret of how he made the lenses. For many years no one was able to reconstruct Van Leeuwenhoek's design techniques, but in 1957, C. L. Stong used thin glass thread fusing instead of polishing, and successfully created some working samples of a Van Leeuwenhoek design microscope. Such a method was also discovered independently by A. Mosolov and A. Belkin at the Russian Novosibirsk State Medical Institute. In May 2021 researchers in the Netherlands published a non destructive neutron tomography study of a Leeuwenhoek microscope. One image in particular shows a Stong/Mosolov type spherical lens with a single short glass stem attached (Fig. 4). Such lenses are created by pulling an extremely thin glass filament, breaking the filament, and briefly fusing the filament end. The nuclear tomography article notes this lens creation method was first devised by Robert Hooke rather than Leeuwenhoek, which is ironic given Hooke's subsequent surprise at Leeuwenhoek's findings. Van Leeuwenhoek used samples and measurements to estimate numbers of microorganisms in units of water. He also made good use of the huge advantage provided by his method. He studied a broad range of microscopic phenomena, and shared the resulting observations freely with groups such as the British Royal Society. Such work firmly established his place in history as one of the first and most important explorers of the microscopic world. Van Leeuwenhoek was one of the first people to observe cells, much like Robert Hooke.