Великий русский физиолог Иван Петрович Павлов родился в сентябре 1849 г. в Рязани. Его отец, выходец из крестьянской семьи, был священником в одном из захудалых приходов. Мать также происходила из духовной семьи. Жили Павловы бедно.

Младшая сестра будущего академика писала позже о его детстве: «Первым его учителем был отец… Иван Петрович всегда с благодарностью вспоминал отца, который умел привить детям привычку к труду, порядку, точности и аккуратности во всем. Мать наша содержала квартирантов. Зачастую она сама все делала и была большая труженица. Дети ее боготворили и наперебой старались чем-нибудь ей помочь: наколоть дров, истопить печь, принести воды — все это приходилось проделывать и Ивану Петровичу».

Грамоте Павлов обучился примерно восьми лет, а осенью 1860 г. поступил сразу во второй класс Рязанского духовного училища. В 1864 г. его зачислили в Рязанскую духовную семинарию. Здесь он стал одним из лучших учеников и пользовался репутацией хорошего репетитора. С детства он много читал, и не только духовную литературу. Огромное впечатление произвела на него книга Сеченова «Рефлексы головного мозга». Позже Павлов признавался, что именно она определила всю его дальнейшую судьбу В 1870 г., отказавшись от духовной карьеры, он отправился в столицу и поступил на естественное отделение Петербургского университета. Учился он со страстным увлечением «Это было время блестящего состояния факультета, — вспоминал позже Павлов -

Мы имели ряд профессоров с огромным научным авторитетом и с выдающимся лекторским талантом».

Уже на третьем курсе Павлов решил всецело посвятить себя физиологии.

В 1874 г., еще будучи студентом, он был награжден золотой медалью за интересную работу по физиологии нервов поджелудочной железы. В следующем году он блестяще закончил университет, получив ученую степень кандидата естественных наук, и поступил сразу на третий курс Медико-хирургической академии. Тогда же он стал работать ассистентом профессора Устиновича на кафедре физиологии ветеринарного отделения. Здесь он провел свои первые замечательные исследования по физиологии кровообращения. В 1878 г. Павлов перешел лаборантом физиологической лаборатории в клинику Боткина, а в 1879 г. с отличием закончил академию и был оставлен в ней для трехгодичного усовершенствования.

В клинической лаборатории Боткина Павлов проработал более десяти лет (с 1886 г. он был ее руководителем), и это были решающие годы формирования его как ученого. Лаборатория помещалась в маленьком, совершенно не приспособленном для научной работы ветхом деревянном домишке, построенном не то для дворницкой, не то для бани. Недоставало необходимого оборудования, не хватало денег на покупку подопытных животных и на другие исследовательские нужды. И все же Павлов развил кипучую деятельность.

Боткин в основном предоставлял ему полную свободу, так что Павлов сам планировал и осуществлял эксперименты. В своей «Автобиографии» он писал: «Первое дело — полная самостоятельность, и затем возможность вполне отдаться лабораторному делу». В 1883 г. Павлов блестяще защитил докторскую диссертацию, взяв в качестве темы центробежные нервы сердца. В 1884 г. по представлению Боткина он отправился в двухгодичную заграничную командировку, которую провел в знаменитых лабораториях Гейденгайна и Людвига. По возвращении он начал читать лекции по физиологии в Военно-медицинской академии, а также врачам клинического военного госпиталя и продолжал свои опыты. Имя его постепенно становилось известным как в России, так и за границей.

Увлеченный своими исследованиями, Павлов очень мало думал о материальном благополучии и до женитьбы не обращал на житейские проблемы никакого внимания. Бедность начала угнетать его только после того, как в 1881 г. он женился на Серафиме Васильевне Карчевской. Деньги на их свадьбу дали родственники жены. Следующие десять лет Павловы прожили очень стесненно. Младший брат Ивана Петровича, Дмитрий, работавший ассистентом у Менделеева и имевший казенную квартиру, пустил молодоженов к себе.

Позже Серафима Васильевна вспоминала: «Когда после дачного житья мы вернулись в Петербург, у нас не оказалось совершенно никаких денег. И если бы не квартира Дмитрия Петровича, то буквально некуда было бы преклонить голову». Недоставало денег, чтобы «купить мебель, кухонную, столовую и чайную посуду и белье для Ивана Петровича, так как у него не было даже летней рубашки». Первый ребенок Павловых, Мирчик, умер. Чтобы обеспечить семью, Иван Петрович был принужден прибегать к побочным заработкам. Одно время он даже преподавал в школе для фельдшериц. Часто с таким трудом заработанные деньги ему приходилось тратить на покупку подопытных животных. Материальное положение поправилось только в 1890 г., когда Иван Петрович был избран профессором фармакологии Военно-медицинской академии (в 1895 г. он перешел в той же академии на кафедру физиологии и руководил ею в течение 30 последующих лет). Одновременно в 1891 г. Павлов начал работать в институте экспериментальной медицины, где возглавил отдел физиологии.

Всемирную известность Павлову принесли его работы в области физиологии пищеварения. Исследователи предшествующей эпохи потратили много усилий, стараясь разгадать секреты функционирования пищеварительного тракта, но успехи их были достаточно скромными. Было очевидно, что органы пищеварения представляют собой настоящую лабораторию, и пища, попадая в рот, желудок и кишечник, подвергается там сложной химической обработке, однако детали этого процесса оставались совершенно непонятны. Не ясно было, от чего зависит выделение желез, все ли они выделяют пищеварительные соки на всякую еду или каждая предназначена для переваривания особого продукта, зависит ли интенсивность отделения этих соков-секретов от количества поглощенной пищи, дополняют ли эти реактивы друг друга или, напротив, нейтрализуют, и, наконец, в какой мере зависят все эти процессы от нервной системы? Вовсе не было известно, какие причины способствуют выделению желудочного и кишечного сока. Не были изучены механизмы продвижения пищи в кишечнике и степень участия различных его отделов в усвоении этих продуктов. Не лучше обстояло дело с попытками исследовать деятельность желез желудка. Исследователи пользовались грубой методикой наблюдения, заключавшейся в том, что в желудке подопытной собаки делали фистулу (искусственный канал), вставляли в него трубку и исследовали вытекавший наружу сок. Однако, смешанный с пищей, он представлял мало интереса для науки. Чтобы изучить свойства пищеварительного сока, приходилось делать настой из слизистой оболочки желудка животного.

Павлову выпала честь вывести физиологию органов пищеварительного тракта из тупика, в котором она пребывала долгие годы, и поднять эту науку на небывалую высоту. Основным инструментом его исследования стал тончайший, виртуозный эксперимент. Он придумал и осуществил целую серию остроумных, утонченных хирургических операций. Так, например, для детального изучения работы желудочных желез Павлов разработал и впервые провел операцию образования так называемого «маленького желудка». Суть ее заключалась в том, что из части желудка собаки выкраивался небольшой изолированный мешочек. Пища в него попасть не могла, и маленький желудок мог служить зеркалом всех химических процессов, происходящих в большом желудке. Благодаря фистуле в его полости экспериментатор имел возможность наблюдать, как меняется состав желудочного сока в зависимости от поступающей пищи. Своеобразными «окошками», через которые можно было наблюдать работу различных органов пищеварительного тракта, стали для Павлова фистулы, которые он научился выводить из самых разных мест — из пищевода, желудка, кишечника, из протоки поджелудочной железы, из каналов слюнных желез и т. п. Все это позволяло ему по желанию изолировать интересующие его органы от остальных частей пищеварительного тракта, наблюдать и исследовать их работу независимо друг от друга. Одна группа исследователей была приставлена к желудку, другая — к поджелудочной железе, третья — к кишечному каналу. Отсчитывались капли слюны, желудочного и кишечного сока, а также желчи, изучался их химический состав и его изменение в зависимости от характера и количества пищи. За несколько лет был накоплен уникальный материал, позволивший ответить на множество вопросов.