СодержаниеВведение 4
Предпосылки возникновения клеточной теории: наблюдения А.Левенгука, Р.Гука, Н.Грю и М.Мальпиги; исследования К.Вольфа. 5
Открытия XIX века. Клеточная теория Шлейдена и Шванна. Развитие клеточной теории во второй половине XIX - начале XX веков. 7
Критика клеточной теории 12
Современная клеточная теория 15
Новейшие достижения на пути изучения клетки 17
Заключение 18
Литература 20
Приложение 1
Приложение 2ВведениеВведение
Утверждение о том, что биология сегодня уже достигла вершины своего развития, разгадав все тайны природы, не выдерживает никакой критики. Особенность настоящей науки в том и состоит, что, как только находится ответ на один вопрос, возникают сотни новых. «Вершины» науки, покоренные десять и даже пять лет назад, уже перешли в область истории – но ни в коем случае не устарели, ведь они служат фундаментом для новых достижений. В биологии, как и в любой другой науке, можно проследить историческую преемственность: каждое поколение ученых передает потомкам накопленные знания. Даже если время доказало ошибочность той или иной теории, не стоит полностью отрицать ее вклад в развитие науки. Только изучение пути, по которому человечество пришло к современному этапу развития позволит сделать шаг дальше. Именно поэтому столь актуально изучение истории исследования клеток – возможно, это поможет разгадать их тайны, пока скрытые от нашего разума.
Цель данной работы – проследить историю изучения клетки от ее открытия в XVII веке до новейших достижений века XXI; рассмотреть основные теории и гипотезы, разработанные учеными за 400 лет; изучить, к каким же выводам пришло человечество на сегодняшний день.
Справка по истории изучения и открытия клетки содержится в учебниках по КСЕ, общей биологии и цитологии (в данной работе использованы учебники и учебные пособия следующих авторов: Анисимов А.П., Ярыгин В.Н.). Существует ряд трудов, рассматривающих как изучение клетки в историческом развитии (принадлежащие таким авторам, как Штрабанова С., Кацнельсон З.С., Шпегель Г.Г.), так и статьи, посвященные отдельным теориям.
Предпосылки возникновения клеточной теории: наблюдения А.Левенгука, Р.Гука, Н.Грю и М.Мальпиги; исследования К.Вольфа.
Первый шаг в «микромир», мир, недоступный невооруженному глазу человека, совершил голландец Антони ван Левенгук (1632-1723). Сказать, что он первым построил микроскоп, было бы несправедливо. Еще раньше, в 1590 году, подобный прибор изготовили соотечественники Левенгука Ганс и Захариас Янсены. Свой прибор они назвали «бисерным стеклышком». Великий итальянский ученый Галилео Галилей также занимался совершенствованием увеличительных стекол. Однако лишь Левенгук, рассматривая под микроскопом каплю дождевой воды, увидел в ней огромное количество необычных, очень маленьких животных, имеющих вид палочек, шариков, спиралей… Первые рисунки бактерий были помещены в письме в Лондонское королевское общество в сентябре 1683 года. Этим его исследования не ограничились. 170 писем, которые Левенгук направил в адрес Лондонского королевского общества, содержали подробные описания микроорганизмов (сам ученый называл их animalkula – «зверек»), сложных микроорганизмов, состоящих из множества круглых телец (сегодня мы знаем, что это водоросли из рода вольвокс, которые объединяются в колонии), яиц насекомых… Разумеется, объекты исследования отличались. Но было у них и общее – это были клетки.
Открытие клетки как части многоклеточного организма принадлежит английскому физику Гуку. В своей работе «Микрография» он описывает ход эксперимента: «…перочинным ножом я срезал с гладкой поверхности пробки чрезвычайно тонкую пластинку. Положив ее на черное предметное стекло – так как это была белая пробка – и осветив ее сверху при помощи плосковыпуклой стеклянной линзы, я мог чрезвычайно ясно рассмотреть, что вся она пронизана отверстиями и порами, совершенно как медовые соты, только отверстия были менее правильны» . Так впервые была обнаружена растительная клетка.
Изучению строения растений посвятил всю свою жизнь Н.Грю. В теле растений он различал плотные и рыхлые области. Проводя аналогии, он заметил, что рыхлые ткани подобны пивной пене, а плотные – кружеву или ткани.
В то же время изучением микроскопического строения растений занимается М.Мальпиги. Мальпиги различает в теле растений: пузырьки, или мешочки, часто наполненные жидкостью и окруженные плотной оболочкой; волокна, чрезвычайно мелкие и различаемые только в микроскоп; сосуды. Из последних особое внимание Мальпиги привлекают так называемые спиральные сосуды, которые он называет трахеями, проводя аналогию с дыхательными трубками (трахеями) насекомых. Каждая из перечисленных групп структурных элементов, говорит Мальпиги, «объединяется в растении в отдельные однородные по структуре части тела растения», которые он называет «тканями».
Как можно увидеть из сказанного выше, проведенные в XVII веке исследования показали распространенность «клеточного строения» растений. Однако огромнейшее значение сделанного открытия не было оценено в полной мере. Сначала ученые ошибочно представляли клетки как пустоты в непрерывной массе растительных тканей. Несколько позже Грю и Мальпиги рассматривали стенки клеток как волокна. Именно поэтому они ввели термин «ткань», проводя аналогию с привычной льняной или шерстяной тканью. Исследования микроскопического строения тканей животных и вовсе носили случайный характер и не привели к каким-либо принципиальным открытиям.
Наступивший XVIII век поставил перед биологами иные задачи – основное внимание уделялось систематизации известных видов растений и животных. Однако некоторые успехи в исследовании клетки все же были. Так, К.Вольф заинтересовался зарождением и развитием клеток. Саму постановку проблемы генезиса растительных тканей можно было бы считать большим шагом вперед, однако, разрешена она в этой работе была скорее умозрительно, чем путем точных наблюдений. Вольф считал, что зародыши как у растений, так и у животных, развивается из желатинообразной массы, а клетки возникают подобно пузырькам газа в поднимающемся при брожении тесте. Несмотря на малую обоснованность, эта теория просуществовала достаточно долго и наложила отпечаток на многие более поздние труды.
Открытия XIX века. Клеточная теория Шлейдена и Шванна. Развитие клеточной теории во второй половине XIX - начале XX веков.
Начало XIX века ознаменовалось значительным углублением представлений о клеточном строении растений, что в первую очередь связано с существенными улучшениями в конструкции микроскопа (например, созданием ахроматических линз).
К концу 30-х годов XIX века был сделан ряд важных открытий, и – на их основе – не менее значимых выводов. Ученые были вынуждены взглянуть на клетки по-иному; понять, что предложенное Грю и Мальпиги деление структуры растительного организма на три группы образований – пузырьки (или собственно клетки), волокна и сосуды – не отвечает действительности. Способствовал этому открытый Д.Мольденгауером метод мацерации тканей (то есть обработки их горячей азотной кислотой и другими веществами, в результате чего межклеточное вещество растворяется и ткань распадается на отдельные клетки).
В 1831 году Броуном было открыто ядро клетки. После этого события исследователи начали присматриваться к содержимому клетки, в то время как ранее их интересовала лишь оболочка.
В том же 1831 году ученый Моль доказывает, что даже такие на первый взгляд неклеточные структуры растений, как водоносные трубки, развиваются из клеток.
Весьма интересны достижения Яна Пуркинье с учениками. В то время никто не мог сравниться с ними ни по количеству проведенных опытов, ни по технологии обращения с препаратами. Именно Пуркинье первым предложил способ подкрашивания тканей для более четкого их наблюдения; изобрел способ обработки тканей воском, позволяющий резать их микротомом; сделал первую попытку сфотографировать препарат через окуляр микроскопа.
Именно Пуркинье впервые высказал идею о соответствии зернистой (клеточной) структуры органов животных ясному расчленению на клетки тела растений. В докладе на съезде немецких естествоиспытателей и врачей он привел доказательства факта наличия ядра у животных и растительных клеток. Кроме того, Пуркинье установил, какое большое значение для жизни имеет студенистое полужидкое вещество внутри клеток.
Второй школой, где изучали микроскопическое строение животных тканей, была лаборатория Иоганнеса Мюллера в Берлине. Мюллер изучал микроскопическое строение спинной струны (хорды); его ученик Генле опубликовал исследование о кишечном эпителии, в котором дал описание различных его видов и их клеточного строения.
Клеточная теория была сформулирована немецким зоологом Т.Шванном в 1839 году. Поскольку при создании этой теории Шванн широко пользовался работами ботаника М.Шлейдена, последнего по праву считают соавтором клеточной теории. Исходя из предположения о схожести (гомологичности) растительных и животных клеток, доказываемой одинаковым механизмом их возникновения, Шванн обобщил многочисленные данные в виде теории, согласно которой клетки являются структурной и функциональной основой живых существ.
На осознание значения ядра в клетке Шванна натолкнули исследования Матиаса Шлейдена, у которого в 1838 году вышла работа «Материалы по фитогенезу».
Шлейден, безусловно, ошибался во многом. Так, о внутреннем содержимом клеток он имел явно недостаточно точное и неправильное представление. Он считал, что клеточное ядро находится между листками двойной клеточной оболочки, и не мог разобраться в веществе, находящемся внутри клетки. Шлейден наблюдал цитоплазму, но не подозревал, что она-то собственно и является субстратом жизненных явлений. Он считал ее камедью и допускал возникновение в ней слизистых зерен, превращающихся в ядрышки и клеточные ядра – цитобласты, вокруг которых должна будто бы возникнуть новая клетка. Шлейден проглядел или игнорировал имевшиеся уже в то время в науке указания на процессы, связанные с делением клеток.
Основным недостатком учения Шлейдена и Шванна было то чрезмерное внимание, которое оно уделяло клеточной оболочке, игнорируя живое содержимое клетки (Шванн видел оболочки животных клеток даже там, где их не было).
С середины XIX века учение о клетке оказывается в центре внимания ученых и развивается настолько бурно, что выделяется из биологии, преврщаясь в самостоятельную отрасль науки — цитологию.
В это время принципиально изменяется представление о композиции клетки, на первые план выдвигается изучение протоплазмы и ядра. Если раньше основой клетки считалась оболочка, то теперь ее признают второстепенной частью.ЛитератураЛитература
1. Анисимов А.П. Концепции современного естествознания. Биология. – Владивосток: Изд-во Дальневосточного государственного университета, 2000
2. Билич Г.Л., Катинас Г.С., Назарова Л.В. Цитология: Учебник. – СПб: Деан, 1999
3. Биология. – 2002. №№42,43,44,45
4. Биология /Под ред. В.Н.Ярыгина. – М.: Высшая школа, 2004
5. Знание-сила. - 2002. №2
6. Интернет – ресурс Энциклопедия Википедия //ru.wikipedia.org/wiki
7. Кацнельсон З.С. Клеточная теория в ее историческом развитии. - Л.: Наука. 1963
8. Мембрана. - 2007. №3
9. Репрессированная наука. Л.: Наука, 1991
10. Шпегель Г.Г. История микробиологии. –М.: УРСС, 2002
11. Штрабанова С. Кто мы? Книга о жизни, клетках и ученых. - М.: Прогресс, 1984
12. Юшканцева С.И. Гистология, цитология и эмбриология. Краткий атлас. - СПб: П-2, 2006
|
|
