В те годы Новороссийский университет приобрел репутацию самого демократического в России. В числе профессоров университета были Сеченов, Мечников и другие ученые. Сюда тянулась молодежь, жаждавшая нового, вдохновенного слова. В Одессе принимали исключенных по подозрению в неблагонадежности студентов из других университетов. Мечта Мечникова начинала сбываться; собранные в Одессе передовые деятели русской науки, вместе представляли собой силу, которая влияла на совет университета. Многие молодые люди того времени были обязаны Мечникову и его соратникам тем, что получили высшее образование.
1875 год. Илья Ильич много и напряженно работает в университете и дома. В это время он знакомится с семьей Белокопытовых. Старшая дочь Белокопытовых Ольга Николаевна стала брать уроки зоологии у Мечникова. Прошло несколько месяцев. Дружба переросла в чувство любви. Мечников женится на Ольге Николаевне.
В выборе подруги жизни Илья Ильич не ошибся. Ольга Николаевна сделала все, чтобы ее муж смог целиком отдаться служению науки.
Мечников считал актуальной работу по исследованию путей распространения заразы возвратного тифа, которым болели в то время многие тысячи людей. У больного возвратным тифом он взял зараженную кровь и ввел ее в свой организм.
Отважному ученому пришлось тяжело поплатиться за свою смелость. Мечников заболел тяжелой формой возвратного тифа. Несколько недель Илья Ильич находился между жизнью и смертью.
1882 год был последним годом деятельности Мечникова как профессора университета. В знак протеста против реакционных действий царского министерства просвещения Илья Ильич покинул университет.
Лето 1882 года Мечников провел в имении Поповка, полученном его женой в наследство от родителей. Научная работа не прекращалась и здесь.
Наблюдая большие опустошения, причиняемые посевам хлебным жуком куськой, Мечников, уже давно интересовавшийся им, старается подыскать меры борьбы с ним. Убедившись в том, что жуки эти подвергаются какому-то грибковому заболеванию, вызывающему среди них большую смертность, он решается использовать эту находку для борьбы с жуком при помощи заражения полей названным грибком. Опыты увенчались полным успехом.
Впервые в России и во всем мире Мечников использовал новый, микробиологический метод борьбы с вредителями полей, широко теперь применяемый в нашей стране.
На берегу Средиземного моря близ Мессины Мечниковы сняли маленький домик. В море много губок, медуз, морских звезд. Илья Ильич много и напряженно работал.
Мечников продолжил свои наблюдения над внутриклеточным пищеварением.
Этот способ пищеварения встречается не только у простейших животных, он распространен и у губок, и у кишечно-полостных, и у некоторых плоских червей. У примитивных многоклеточных животных только что появилась специальная пищеварительная полость, которая у более организованных существ в дальнейшем ходе эволюции превратится в сложно построенную систему пищеварения (пищевод, желудок, тонкие и толстые кишки, печень, поджелудочная железа). В такой недавно образовавшейся в ходе эволюции пищеварительной полости примитивных многоклеточных и существует внутриклеточное пищеварение. Пища поступает в полость, как в мешок; здесь пища хранится до тех пор, пока клетки, выстилающие полость, не поглотят и не переварят полностью питательные вещества.
Мечников мысленно поднимался по великой лестнице постепенного усложнения и совершенствования живых существ. Он рассуждал: внутриклеточное пищеварение, по мере продвижения по генеалогическому древу жизни, уступает место более сложному и совершенному способу питания организмов – внутриклеточному способу, то есть перевариванию в пищеварительном канале. Что же тогда остается на долю клеток, которые раньше осуществляли функции внутриклеточного пищеварения, чем занимаются эти клетки у высокоорганизованных существ? Ответ на этот вопрос Мечников нашел в опытах с простыми организмами.
В теле личинок морских звезд много блуждающих клеток, которые берут на себя функцию организма. Эти клетки не сидят на одном месте, они передвигаются по телу животного.
Мечников ввел в тело прозрачной личинки морской звезды мелкий порошок кармина. Через микроскоп ясно было видно, как вокруг кроваво-красных зерен кармина вырастала стена блуждающих клеток. Кармин стал “пищей”, он попал внутрь клеток и окрасил их в цвет рубина. В прозрачном теле личинки морской звезды, выпуская вперед ложоножки и переливая свое тело по направлению движения, двигались блуждающие клетки.
Благодаря кармину механизм заглатывания пищи стал яснее. Мечников приблизился к самому важному моменту своих научных исследований.
Наблюдая за жизнью подвижных клеток, его осенила мысль, что подобные клетки должны служить в организме для противодействия вредным деятелям. Если это предположение справедливо, то заноза, вставленная в тело личинки морской звезды, не имеющей ни сосудистой, ни нервной системы, должна в короткое время окружиться налезшими на нее подвижными клетками, подобно тому, как это наблюдается у человека, занозившего палец.
Поставленный опыт составил основу теории фагоцитов, разработке которой были посвящены последующие двадцать пять лет жизни.
Шип розы, воткнутый в личинку морской звезды, и заноза, попавшая в палец человека, вызывают сходное явление. И в том и в другом случае особый вид клеток, родственных по происхождению, устремляется к источнику раздражения и окружает его. Палец краснеет, появляется жар, боль, опухоль. Все это – следствие воспалительного процесса, вызванного занозой. В результате миллионы живых и мертвых блуждающих клеток и разрушенные элементы тканей – гной – обволакивают занозу и облегчают ее удаление.
Мечников предполагал, что блуждающие клетки делают одинаково хорошо свое дело на всех ступенях развития животного мира.
Розовый шип и личинка морской звезды вошли в историю мировой науки. Отсюда получила свое начало фагоцитарная теория иммунитета.
Дальнейший ход рассуждений Мечникова был таков. Известно, что болезнетворные микробы вызывают воспаление. Разгадать сущность воспаления, – значит, разгадать способ, при помощи которого организм борется с микробами. Какими бы причинами не вызывалось воспаление – занозой или микробами, раз оно имеется, значит налицо и блуждающие клетки. Микроб размножается, угрожает жизни человека, но навстречу ему движутся блуждающие клетки – истинные защитники нашего здоровья. Они окружают и пожирают микробов. Идет ожесточенная борьба. Человека лихорадит, поднимается температура. Все энергичнее уничтожают микробов клетки-пожиратели – фагоциты (от древнегреческих слов “фаго” – пожираю,“цитос” – клетка). Если фагоцитам удается одержать победу, человек выздоравливает; если фагоциты гибнут в неравной борьбе с микробами, больной умирает.
Вскоре Мечников послал на родину сообщение о своем открытии. В журнале “Русская медицина” за 1883 год было напечатано сообщение о чудесных свойствах блуждающих клеток. Статья произвела глубокое впечатление на ученых.
В Одессе на съезде врачей и естествоиспытателей Мечников сделал доклад на тему “Целебные силы организма”. Доклад вызвал несмолкаемые овации. Блестящий по форме, исключительно глубокий по содержанию, он открыл новую эпоху в развитии патологии, в развитии учения о болезнях.
Весть об открытии русского ученого облетела весь земной шар. Но новая теория была встречена ученым миром с недоверием. Большинство ученых просто игнорировали ее. Мечникову предстоял многолетний труд утверждения его теории.
Мысль ученого была направлена на отыскание таких животных, на которых легко было бы показать всему миру, как его блуждающие клетки – фагоциты – борются с микробами.
Плывут дафнии в воде. Не все водяные блошки прозрачны – среди них попадаются экземпляры с мутными тельцами. Эти непрозрачные дафнии менее подвижны, они уже не кружатся по аквариуму, а лениво передвигаются. Некоторые неподвижно лежат на дне, очевидно мертвы... Почему одни прозрачны, а другие нет? Почему одни полны энергии, а другие еле дышат? Быть может, здесь и лежит ответ, где источник силы организма в борьбе с микробами?
Тайну дафний раскрыл микроскоп. В помутневших дафниях Илья Ильич всегда находил споры грибка-паразита.
В течение многих дней дафнии спокойно плавали в блюдечке, наполненном водой. Мечников тщательно наблюдал за жизнью водяных блох. Однажды он заметил, как одна из дафний проглотила с водой несколько спор – зародышей грибка-паразита, имевших форму игл. В микроскоп Мечников видел, как эти иглы прокалывали кишечник прозрачной дафнии, попадали во все органы животного и там прорастали, превращались в грибки; в результате эти ядовитые грибки заполняли заболевшую дафнию и губили ее.
Но бывало иначе. Не успевали игольчатые споры врага, проколов кишечный канал, проникнуть в полость тела дафнии, как на них набрасывались блуждающие клетки – фагоциты, - окружали иглы, обволакивали их и поедали. Иглообразные споры не успевали превратиться в ядовитые грибки и парализовать действие блуждающих клеток; наоборот, споры грибка сами погибали, служа пищей для защитников дафнии – фагоцитов. Смерть или жизнь водяной блошки зависела от исхода борьбы между фагоцитами и грибком паразитом.
Теория фагоцитов – утверждение, что животный организм обладает способностью защищаться от болезней благодаря наличию в нем блуждающих клеток, противостоящих болезнетворным микробам, - получила первое блестящее подтверждение.
От низших животных Мечников перешел к высшим – млекопитающим. Здесь ему пришлось еще раз убедиться в том, что фагоциты не всегда поедают микробов. Если вводимые им в организм животного сибиреязвенные палочки искусственно были ослаблены, они становились добычей фагоцитов, и животное выздоравливало. Если впрыскивали сильную культуру сибиреязвенных палочек, фагоциты не справлялись с ними, наступала смерть.