Не прошло и года, как он сделал поразительное открытие. Чтобы уплотнить срез мозга, он оставил его на ночь в жидкости Мюллера (смесь бихромата калия и сульфита натрия), после чего обработал нитратом серебра. Возможно, он сделал это по рассеянности, а может быть, потому, что краем уха слышал о новом чуде — фотографии (англичанин Фокс Тэлбот в свое время обнаружил, что серебро в определенных условиях реагирует на свет и с его помощью можно получать изображения). Среагировало серебро и на этот раз, причем странным образом окрасив препарат. Основная масса мозговой ткани стала желтоватой и на ней торжественно выделялись черным цветом треугольные, звездчатые и ветвеобразные контуры клеток. Ученый назвал их своим именем — клетки Гольджи (это самый распространенный тип клеток в структуре мозга). Открытие позволило Гольджи сделать принципиально новые выводы о головном мозге, на которых основывается современная нейрофизиология: нейроны не отстоят друг от друга, а переплетены между собой, и нервные импульсы передаются всей системой в целом, а не отдельными ее участками.

Сама идея окрашивания образцов биологических тканей пришла из сферы производства синтетических красителей. Анилиновый краситель, полученный британским химиком Уильямом Перкином, стал одним из целого ряда красителей, извлекаемых из дегтя. Красители представляли для медиков большой интерес, поскольку «прилеплялись» к бактериям. Первым это наблюдение обнародовал немецкий исследователь Пауль Эрлих, а в соавторах у него был Роберт Кох, который много лет провел в Африке за изучением бацилл сибирской язвы, холеры, тубекулеза, сифилиса и других микробов. Коху помог счастливый случай. Однажды, уходя домой, Эрлих оставил на ночь на лабораторной плите культуру туберкулеза. Утром он обнаружил, что в культуру каким-то образом попал анилиновый краситель и, хуже того — что плита горела всю ночь. Благодаря теплу бактерии туберкулеза окрасились в ярко-голубой цвет, что значительно облегчало работу с ними (и в конечном итоге помогло найти средство от этой болезни). Так было положено начало бактериологии.

Окрашивая бактериальные культуры, Эрлих установил, что некоторые красители являются также ядом для паразитов. Когда он заметил, что метиленовый синий (который уже некоторое время использовался в медицине как обезболивающее при невралгии) окрашивает паразитов малярии, он попробовал его в качестве лекарства для нескольких пациентов, и они выздоровели. На основе этого эксперимента Эрлих сформулировал принцип адресного лечения или «серебряной пули», основы химиотерапии. Он заключался в применении препаратов, пагубно влияющих только на возбудителя болезни и не наносящих вреда остальному организму. Первой «серебряной пулей» Эрлиха стало средство против сифилиса, одно из важнейших лекарств в истории медицины — препарат сальварсан. Из-за него у Эрлиха возник конфликт с Русской православной церковью. Церковный синод считал, что сифилис есть наказание божье за грех прелюбодеяния и никакие мирские лекарства тут не уместны.

Метиленовый синий оказался самым удачным красителем из всех, которые перепробовал Эрлих. С его помощью можно было производить так называемое прижизненное окрашивание. Иными словами, он не наносил вреда живой ткани при непосредственном введении и, в отличие от многих других красителей, не концентрировался в месте введения, а распространялся по ткани. Такой прекрасный рабочий инструмент достался Эрлиху благодаря стараниям другого немца, Генриха Каро, который в составе группы ученых работал над получением красителей из дегтя. Успехи немцев в химии красок и химии вообще объяснялись разобщенностью немецких земель. Ученый мог получить патент на свое изобретение в своем княжестве, даже если аналогичный патент был уже зарегистрирован в другом районе страны. Кроме того, основные конкуренты на научном поприще, британские ученые, считали ниже своего джентльменского достоинства связываться с бизнесом и производством. (Боже упаси! Порядочный ученый должен был немедленно уйти в отставку и уехать к себе в деревню, если ему удавалось что-то заработать.) Неудивительно, что к концу XIX века немецкая химическая и фармацевтическая промышленность оставила далеко позади английскую.

Одним из новых предприятий в этой отрасли был концерн «Басф», директором которого в 1868 году и стал Каро. В 1859 году он вернулся на родину из Англии с англичанкой-женой и попал в коллектив к ученому, имя которого все мы помним по школьным урокам химии, — Роберту Бунзену. Именно в лаборатории Бунзена в Гейдельберге (в то время этот город был центром химических исследований) Каро и получил метиленовый синий. В то же самое время, в другом конце этой же лаборатории Бунзен и его коллега Кирхгоф работали над созданием прибора, благодаря которому наши современники могут заглянуть в сердце звезды. Речь идет о бунзеновской горелке.

Ранее, в 1846 году, Бунзен нашел применение газам чугуноплавильных печей Англии и Германии, затем заинтересовался газами вообще, а в 1855-м придумал способ повысить температуру горения коксового газа путем смешения его с воздухом. Помимо высокой температуры, горелка Бунзена давала несветящееся пламя и представляла собой отличный инструмент для научной работы — если действию такого пламени подвергнуть любое вещество, видимая часть пламени будет результатом горения именно этого вещества.

Кирхгоф предположил, что если на горящее вещество направить интенсивный свет, то пламя поглотит свет, соответствующий длине волны света самого пламени (данного вещества). Если же свет, пропущенный через пламя, пропустить еще и через стеклянную призму, то на месте этих волн в спектре будут черные полосы. Так появилась спектроскопия, с ее помощью астрономы определяют состав Солнца и звезд по испускаемому ими свету.

Феномен, который лежит в основе спектроскопии, был открыт в 1810 году оптиком из Мюнхена Йозефом Фраунгофером. Он был сыном стекольщика, с детства умел делать зеркала и резать стекло и мечтал заняться изготовлением очков. Однажды на него рухнула его собственная мастерская, и он решил сменить сферу деятельности. Фраунгофер стал гравером и делал визитные карточки, но эта затея успехом не увенчалась. В 1804 году он снова занялся оптикой в одной из мюнхенских фирм. Идеей фикс Фраунгофера было оптически идеальное стекло, которого никому еще не удавалось создать. Несколько лет он и его коллега, француз Гинан, оттачивали технологию получения стекла без наплывов и дефектов — расплавленная стеклянная масса перемешивалась специальной полой трубкой из огнеупорной глины, нагретой до очень высокой температуры.

Фраунгофер калибровал оптическое стекло (кстати, он был первым, кто внедрил этот технологический этап) весьма оригинальным способом. Он смотрел сквозь него на пламя под определенным углом, и в линзе появлялась ровная тонкая линия желтого цвета, искривления которой выявляли малейшие аберрации. Как-то в 1814 году, проверяя очередное стекло, он решил посмотреть сквозь него не на пламя, а на Солнце и увидел не одну, а множество линий. Причем линии были черные. Со временем, когда он повторил этот опыт с разными источниками света, в том числе звездами и планетами, он насчитал в общей сложности 574 линии. Главной заботой Фраунгофера была чистота стекла, а не причины появления линий. Поэтому, когда он описал этот феномен в своей работе, технологические секреты изготовления линз он опустил, но зато про линии рассказал про всех подробностях. Через пятьдесят лет эти сведения помогут в работе Кирхгофу. Технологические решения Фраунгофера дали миру не только спектроскопию, но и первый высокоточный телескоп, с использованием которого астрономы смогли заглянуть за пределы Солнечной системы. Великий астроном Фридрих Бессель измерял расстояния до звезд именно при помощи телескопа с линзами Фраунгофера.