История изучения клетки. Клеточная теория

Вопрос 1. Расскажите об истории открытия клетки.

Открытие клеточного строения живых ор­ганизмов стало возможно благодаря появле­нию микроскопа, изобретенного в 1590 г. За­харием Янсеном.

Значение микроскопа для исследования строения срезов растительных и животных объектов впервые оценил английский физик и ботаник Роберт Гук. В 1665 г. на срезах проб­ки он обнаружил структуры, напоминающие пчелиные соты, и назвал их ячейками или клетками. Однако Гук ошибался, считая, что клетки пустые, а живое вещество — это кле­точные стенки.

Голландский натуралист Антони ван Ле­венгук во второй половине XVII в. усовершен­ствовал микроскоп и первым увидел живые клетки. Он наблюдал и зарисовал ряд простей­ших, сперматозоиды, бактерии, эритроциты и даже их движение в капиллярах (см. также ответ на вопрос 3 к  1.1).

Вопрос 2. Кем и когда впервые была сформу­лирована клеточная теория?

В XVII-XVIII вв. вопрос о том, входят ли клетки в состав всех растительных и живот­ных организмов, оставался открытым. На него в 1838-1839 гг. окончательно ответили не­мецкие ученые ботаник Матиас Шлейден и зоо­лог Теодор Шванн. Они проанализировали все существующие на тот момент знания о клеточ­ном строении живой природы и сформулирова­ли клеточную теорию. Эта теория постулирова­ла, что все растительные и животные организ­мы состоят из простейших частей — клеток. При этом каждая клетка в определенных гра­ницах представляет собой некое самостоятель­ное целое. Вместе с тем в пределах организма все клетки действуют совместно, образуя гар­моничное единство. Однако Шлейден и Шванн заблуждались, считая, что новые клетки обра­зуются из неклеточного вещества. Это предпо­ложение опроверг немецкий ученый Рудольф Вирхов, который доказал, что всякая клетка происходит от другой клетки.

Вопрос 3. Перечислите современные положе­ния клеточной теории.

В наше время цитология, используя дости­жения генетики, молекулярной и физико-хи­мической биологии, очень быстро развива­ется. И хотя основные положения теории Т. Шванна и М. Шлейдена остаются актуаль­ными, полученные данные позволили сформи­ровать более глубокие представления о струк­туре и функциях клетки. На их основе сфор­мулирована современная клеточная теория. Перечислим ее основные положения:

• клетка — элементарная структурно-функ­циональная единица живого; вне клетки жиз­ни нет, и даже вирусы (как неклеточная фор­ма жизни) являются паразитами клетки и вне ее пределов не способны к самовоспроизведе­нию;
• все клетки сходны по химическому соста­ву и имеют общий план строения;
• всякая клетка происходит от другой клет­ки; при половом размножении все клетки ор­ганизма возникают в результате деления опло­дотворенного яйца — зиготы;
• многоклеточные организмы представля­ют собой целостные системы, состоящие из совместно функционирующих и взаимодейст­вующих клеток;
• сходное клеточное строение организмов свидетельствует о том, что все живое имеет единое происхождение.

Вопрос 4. Охарактеризуйте значение клеточной теории для развития биологии.

По определению философов, изучавших ис­торию науки (например, Фридриха Энгельса), клеточная теория является одним из величайших открытий XIX в. Она сыграла огромную роль в развитии не только биологии, но и есте­ствознания в целом. Клеточная теория впер­вые однозначно указала на единство живого мира. С ее появлением исчезла пропасть меж­ду царством животных и царством растений. На основе клеточной теории в середине XIX в. возникла цитология — наука, изучающая структуру и функции клетки.

Вопрос 5. Подумайте, для каких представите­лей органического мира понятия «клетка» и «орга­низм» совпадают.

Понятия «клетка» и «организм» совпадают в том случае, если речь идет об одноклеточных организмах. К ним относятся прокариоты, или безъядерные (в частности, бактерии), а из эукариот, или ядерных, — простейшие (такие, как инфузория туфелька, хламидомонада, эвглена зеленая). Их тело состоит из одной клетки, которая реализует все функции орга­низма — обмен веществ, раздражимость, размножение, движение. Выполнению этих функций способствуют разнообразные органо­иды, в том числе специального назначения (например, жгутики и реснички обеспечи­вают движение). Одноклеточные организмы часто способны образовывать скопления — ко­лонии. Однако к колонии еще неприменимо понятие «многоклеточный организм», по­скольку входящие в ее состав клетки имеют однотипное строение (не подразделяются на ткани), слабо взаимодействуют друг с другом и, будучи изолированы от колонии, без особых проблем продолжают самостоятельно сущест­вовать и размножаться.