учение о клетке создали
Клеточная теория
Из Википедии — свободной энциклопедии
Клеточная теория — одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка рассматривается в качестве единого структурного элемента живых организмов.
Клеточная теория — основополагающая для биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838—1839 г.). Рудольф Вирхов позднее (1858 г.) дополнил её важнейшим положением «всякая клетка происходит от другой клетки».
Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерии имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни.
Клеточная теория неоднократно дополнялась и редактировалась.
История открытия кратко
Ученый, который открыл клетку, был Роберт Гук. Он был разносторонним человеком, великолепным изобретателем.
В 1665 году, рассматривая строение среза пробки с помощью своего микроскопа, он увидел частицы, которые были похожи на соты в пчелином улье. Так было открыто существование клеточного строения в живых организмах. Этим ячейкам он дал понятие клетка. В дальнейшем этот термин стали использовать для обозначения основы строения и жизнедеятельности всех животных и растений.
Свое открытие Гук подробно описал в своей книге «Микрография», что в переводе означает «маленькие рисунки». В этой работе были представлены точные, искусно выполненные изображения и описания всех его наблюдений. Его смело можно назвать первооткрывателем клетки.
Голландский коммерсант, Антоний ван Левенгук, страстно увлекался линзами, но не только производил линзы, но и любил подвергать рассмотрению в микроскоп все, что попадалось под руку. Так, в 1674 году, наблюдая за капелькой воды, и увидев в ней движущиеся организмы, написал: «Это просто чудесно… доселе не было моему глазу большего удовольствия, чем наблюдать тысячи мельчайших животных, снующих в капле воды…»
За всю свою жизнь Левенгук изучил большое количество различных микроорганизмов. Сам того не подозревая он был первым, кто подробно описал эритроциты, бактерии и сперматозоиды, занес в таблицы и сделал подробные зарисовки. В дальнейшем их стали называть одноклеточными.
Марчелло Мальпиги, итальянский врач и биолог помимо исследования человеческого организма при помощи микроскопа, занимался изучением строения растений.
Результатом этой работы был опубликован труд под названием «Анатомия растений». В нем он подробно описал клеточное строение растений. Долгое время эта работа служила единственным источником знаний об анатомии растений.
Еще задолго до открытия клетки, Уильям Гарвей, считал, что все развиваются из яйца.
Впоследствии русский ученый Карл Максимович Бэр в результате своих исследований, подтвердил его предположение, когда открыл у животных наличие яйцеклетки.
Чешский биолог Ян Пуркине тоже внес большой вклад в это учение. Тема его исследований была: исследование яйцеклетки птиц. В этом реферате он опубликовал итоги своего продолжительного труда и поделился, что в клетках человека и животного присутствует ядро.
За несколько лет до этого 1831−1833 гг. Роберт Броун, изучая растительные фрагменты, обнаружил сферическую структуру в их клетках и ввел понятие «ядро».
Развитие клеточной теории
Исследования продолжили немецкие ученые. В XIX веке световой микроскоп был усовершенствован. В результате этого был сделан большой прорыв в изучении клеточного строения живых организмов.
Маттиас Шлейден занимался физиологией растений. Пытаясь разобраться в рождении клеток, он сделал заключение, что ядро играет главную роль в этом процессе. В 1838 году Шлейден выдвинул предположение, что они являются структурной единицей всех растений.
В 1937 году он рассказал об этом своему другу Теодору Швану. В это же время Шван занимался изучением строения спинной струны у животных. Это подтолкнуло его на более глубокое изучение этой темы.
В результате этого был опубликован труд «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений». В нем впервые была обнародована первичная клеточная теория, которая содержала три положения.
Ее смысл заключался в том, что:
Клеточная теория стала фундаментом науки цитология.
Цитология — раздел биологии, изучает строение живой клетки, ее функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти.
Эта невероятная клетка
На текущий момент изучение клеточного строения происходит при помощи самых разнообразных методов, но микроскопия по-прежнему остается одним из самых важных и тесно связана с ее применением.
С их помощью ученые узнали очень много нового и интересного об этой маленькой частичке, из которой состоят все живые организмы:
Открытие Роберта Гука положило начало истории изучения клетки, приоткрыло завесу таинственного и волнующего ее микромира и заложило основание для продвижения и развития биологии в целом и таких дисциплин, как цитология, эмбриология, гистология и физиология.
Учение о клетке создали
История изучения клетки. Клеточная теория
ЦИТОЛОГИЯ-НАУКА О КЛЕТКАХ
В 1663 г., пытаясь понять, почему пробковое дерево так хорошо плавает, Гук стал рассматривать тонкие срезы пробки с помощью усовершенствованного им микроскопа. Он обнаружил, что пробка разделена на множество крошечных ячеек, напомнивших ему монастырские кельи, и он назвал эти ячейки клетками (по-английски cell — «келья, ячейка, клетка»).
В 1674 г. голландский мастер Антоний ван Левенгук (1632 — 1723)
с помощью микроскопа впервые увидел в капле воды «зверьков» — движущиеся живые организмы. Таким образом, уже к началу XVIII века учёные знали, что под большим увеличением растения имеют ячеистое строение, и видели некоторые организмы, которые позже получили название одноклеточных. Однако клеточная теория строения организмов сформировалась лишь к середине XIX века, после того как появились более мощные микроскопы и были разработаны методы фиксации и окраски клеток.
Появление клеточной теории
Клеточная теория — одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений и мира животных, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента растительных и животных организмов.
Клеточная теория — основополагающая для общей биологии теория, сформулированная в середине XIX века. Она предоставила базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден и Теодор Шванн
Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что она является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерий имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни.
Основные положения теории Шлейдена и Швана:
Основные положения современной клеточной теории
Клетки прокариот и простейших обладают всеми свойствами живых систем.
Клеточная теория — основополагающая биологическая теория, утверждающая единство принципа строения и развития всех живых организмов на Земле, в которой в качестве общего структурно-функционального элемента рассматривается клетка.
Методы изучения клетки
Все современные методы изучения клетки можно классифицировать следующим образом:
Возникновение определения
История создания клеточной теории началась в 1655 году, когда британский учёный Р. Гук впервые открыл термин «клетка», основываясь на своём исследовании реальных веществ. Он описал это в своей научной работе, которая позже вдохновила другого одарённого учёного — Левенгука изобрести первый микроскоп.
Внешний вид микроскопа и его практическое использование были подтверждены мыслями Гука, и исследование получило развитие. Ещё в 1670-х годах итальянский доктор Мальпенса и английский натуралист Дрю описали различные формы фибробластов в растениях. В то же время изобретатель микроскопа Левенгук исследует мир одноклеточных организмов — микробов, инфузорий, амёб. Будучи творческим человеком, ученый-создатель впервые изобразил их на своих рисунках.
Учёные XVII века фактически представили, что клетки — это пустоты в бесконечной массе растительной ткани. Не было никакого существенного прогресса в этом направлении в XVIII веке. Но затем следует отметить работу немецкого учёного Ф. Вольфа, который пытался сравнить растения и животных.
Первые попытки проникнуть во внутреннюю вселенную клеток были предприняты в девятнадцатом веке, чему способствовали разработка улучшенных микроскопов и наличие ахроматических линз. Например, учёные Линк и Молденгауэр отметили независимые стенки в клетках, которые затем стали называть мембранами. А в 1830 году ботаник Роберт Броун впервые описал ядро клетки как значительную её часть.
Дальнейшее развитие знаний
Во второй половине XVII в. изучение клетки и её структуры находится в центре интересов, а также повышено внимание к отдельной науке — цитологии.
Клеточная биология — раздел, изучающий фибробласты, которые являются основными функциональными единицами живых организмов и могут самостоятельно осуществлять все жизненные процессы. В отличие от целых клеток, ни одна из их отдельных частей не может жить самостоятельно.
Знание структуры и функционирования фибробластов являются фундаментальными для биологических наук. В частности, область включает вопросы, связанные со строительством клетки, её функцией, физиологией, жизненным циклом, нарушениями и смертью.
Фибробласты могут различаться между собой в зависимости от уровня сложности их построения, однако каждый из них имеет все химические и физические компоненты, которые необходимы для роста и разделения, и, следовательно, для жизни. Клетки разных организмов имеют значительные различия: как морфологические, так и биохимические.
Они могут быть отдельным одноклеточным организмом — одна часть выполняет все жизненно важные функции — или быть элементом (отдельные клетки адаптированы к определённым действиям). Клеточная конструкция не содержит вирусов — органические молекулы, построенные из белков, и нуклеиновые кислоты не проявляют признаков жизни вне клеток-хозяев и, согласно современным систематическим взглядам, не классифицируются как живые организмы.
Совершенствование методов и обнародование исследования позволило учёным повысить знания о строении и функционировании клеток:
Все клетки взаимосвязаны и работают совместно, выполняя сложные задачи. Благодаря открытию Шванна и Шлейдена были дополнены знания. Современная научная теория использует передовые постулаты базовой доктрины в биологии.
Основные положения
Все живые организмы состоят из клеток. Есть клеточно-элементарный ряд строения, функционирования и формирования организмов. Существуют неклеточные формы жизни — микробы, но они проявляют свои качества только в фибробластах живых организмов.
Основные положения клеточной теории:
Эти положения оправдывают особенности происхождения организмов, согласованность всей органики. Благодаря авторской доктрине стало ясно, что сама клетка считается важным компонентом организмов.
Фибробласт — исключительно малая доля организма, аспект её делимости, наделённый жизнью и всеми основными элементами организма. Как простая живая система, она лежит в основании структуры и формирования всех организмов. На клеточном уровне проявляются все её качества жизни.
Теория М. Шлейдена и Т. Шванна
Немецкие учёные внесли большой вклад в развитие исследований и стали основоположниками формулировки о фибробластах. Клеточная теория Шванна и Шлейдена стала быстро известной в научных кругах.
В частности, они определили, что роль клеточной теории в науке:
Однако Шванн и Шлейден ошибались и полагали, что функциональные единицы были образованы неким «неклеточным веществом». Вирхов утверждал, что каждая клеточка обладает способностью появляться из самых разных клеток. Эта ситуация стала одной из важнейших частей клеточной доктрины.
Благодаря этим открытиям стало возможным утверждать, что клетки являются не только основными структурными единицами, но и функциональными элементами всех живых организмов, а такие процессы, как рост или размножение, являются результатом изменений, происходящих внутри самих частиц.
Современный взгляд
Идеи учёных доктрины были современными и революционными для того времени, с тех пор развитие в этом направлении продолжается.
Стоит выделить следующее:
И вполне возможно, что в будущем клеточное учение получит последующее образование, биологи найдут новые, неизвестные ранее части клетки, механизмы её работы. И чрезвычайно интересным вопросом является проблема старения фибробласта и его смерти. Многие учёные хотят разработать системы, позволяющие восстановить жизнь.
Основания учения о клетках
В литературе можно найти разное количество постулатов прогрессивного клеточного учения, абсолютная версия имеет 5 оснований:
Согласно теории происхождения жизни на Земле, первые клетки появились более 4 миллиардов лет назад. Это произошло в результате взаимосвязи органических соединений. Но прежде должны были быть созданы элементы, которые показывали черты живых существ.
Несмотря на большое разнообразие организации известных организмов (бактерий, растений и животных), их необычное сходство на клеточном уровне может отразить единство живого мира.
История создания клеточной теории
Клеточная теория — одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений и мира животных, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента растительных и животных организмов.
Содержание
Общие сведения
Клеточная теория — основополагающая для общей биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Маттиас Шлейден, Теодор Шванн и Рудольф Вирхов сформулировали клеточную теорию, основываясь на множестве исследований о клетке (1838).
Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерии имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни.
Основные положения клеточной теории
Современная клеточная теория включает следующие основные положения:
Дополнительные положения клеточной теории
Для приведения клеточной теории в более полное соответствие с данными современной клеточной биологии список её положений часто дополняют и расширяют. Во многих источниках эти дополнительные положения различаются, их набор достаточно произволен.
История
XVII век
1665 год — английский физик Р. Гук в работе «Микрография» описывает строение пробки, на тонких срезах которой он нашёл правильно расположенные пустоты. Эти пустоты Гук назвал «порами, или клетками». Наличие подобной структуры было известно ему и в некоторых других частях растений.
Исследователи XVII века, показавшие распространённость «клеточного строения» растений, не оценили значение открытия клетки. Они представляли клетки в качестве пустот в непрерывной массе растительных тканей. Грю рассматривал стенки клеток как волокна, поэтому он ввёл термин «ткань», по аналогии с текстильной тканью. Исследования микроскопического строения органов животных носили случайный характер и не дали каких-либо знаний об их клеточном строении.
XVIII век
В XVIII веке совершаются первые попытки сопоставления микроструктуры клеток растений и животных. К.Ф. Вольф в работе «Теории зарождения» (1759) пытается сравнить развитие микроскопического строения растений и животных. По Вольфу, зародыш как у растений, так и у животных развивается из бесструктурного вещества, в котором движение создают каналы (сосуды) и пустоты (клетки). Фактические данные, приводившиеся Вольфом, были им ошибочно истолкованы и не прибавили новых знаний к тому, что было известно микроскопистам XVII века. Однако теоретические представления в значительной мере предвосхитили идеи будущей клеточной теории.
XIX век
В первую четверть XIX века происходит значительное углубление представлений о клеточном строении растений, что связано с существенными улучшениями в конструкции микроскопа (в частности, созданием ахроматических линз).
Линк и Молднхоуэр устанавливают наличие у растительных клеток самостоятельных стенок. Выясняется, что клетка есть некая морфологически обособленная структура. В 1831 году Моль доказывает, что даже такие, казалось бы, неклеточные структуры растений, как водоносные трубки, развиваются из клеток.
Мейен в «Фитотомии» (1830) описывает растительные клетки, которые «бывают или одиночными, так что каждая клетка представляет собой особый индивид, как это встречается у водорослей и грибов, или же, образуя более высоко организованные растения, они соединяются в более и менее значительные массы». Мейен подчёркивает самостоятельность обмена веществ каждой клетки.
В 1831 году Роберт Браун описывает ядро и высказывает предположение, что оно является составной частью растительной клетки.
Школа Пуркинье
В 1801 году Вигиа ввёл понятие о тканях животных, однако он выделял ткани на основании анатомического препарирования и не применял микроскопа. Развитие представлений о микроскопическом строении тканей животных связано прежде всего с исследованиями Пуркинье, основавшего в Бреславле свою школу.
Пуркинье и его ученики (особенно следует выделить Г. Валентина) выявили в первом и самом общем виде микроскопическое строение тканей и органов млекопитающих (в том числе и человека). Пуркинье и Валентин сравнивали отдельные клетки растений с частными микроскопическими тканевыми структурами животных, которые Пуркинье чаще всего называл «зёрнышками» (для некоторых животных структур в его школе применялся термин «клетка»).
В 1837 г. Пуркинье выступил в Праге с серией докладов. В них он сообщил о своих наблюдениях над строением желудочных желёз, нервной системы и т. д. В таблице, приложенной к его докладу, были даны ясные изображения некоторых клеток животных тканей. Тем не менее установить гомологию клеток растений и клеток животных Пуркинье не смог:
Сопоставление клеток растений и «зёрнышек» животных Пуркинье вёл в плане аналогии, а не гомологии этих структур (понимая термины «аналогия» и «гомология» в современном смысле).
Школа Мюллера и работа Шванна
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.
Здесь были выполнены классические исследования Теодора Шванна, заложившие основание клеточной теории. На работу Шванна оказала сильное влияние школа Пуркинье и Генле. Шванн нашёл правильный принцип сравнения клеток растений и элементарных микроскопических структур животных. Шванн смог установить гомологию и доказать соответствие в строении и росте элементарных микроскопических структур растений и животных.
На значение ядра в клетке Шванна натолкнули исследования Матиаса Шлейдена, у которого в 1838 году вышла работа «Материалы по фитогенезу». Поэтому Шлейдена часто называют соавтором клеточной теории. Основная идея клеточной теории — соответствие клеток растений и элементарных структур животных — была чужда Шлейдену. Он сформулировал теорию новообразования клеток из бесструктурного вещества, согласно которой сначала из мельчайшей зернистости конденсируется ядрышко, вокруг него образуется ядро, являющееся образователем клетки (цитобластом). Однако эта теория опиралась на неверные факты.
В 1838 году Шванн публикует 3 предварительных сообщения, а в 1839 году появляется его классическое сочинение «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», в самом заглавии которого выражена основная мысль клеточной теории:
Развитие клеточной теории во второй половине XIX века
С 1840-х века учение о клетке оказывается в центре внимания всей биологии и бурно развивается, превратившись в самостоятельную отрасль науки — цитологию.
Для дальнейшего развития клеточной теории существенное значение имело её распространение на протистов (простейших), которые были признаны свободно живущими клетками (Сибольд, 1848).
В это время изменяется представление о составе клетки. Выясняется второстепенное значение клеточной оболочки, которая ранее признавалась самой существенной частью клетки, и выдвигается на первый план значение протоплазмы (цитоплазмы) и ядра клеток (Моль, Кон, Л. С. Ценковский, Лейдиг, Гексли), что нашло своё выражение в определении клетки, данном М. Шульце в 1861 г.:
Клетка — это комочек протоплазмы с содержащимся внутри ядром.
В 1861 году Брюкко выдвигает теорию о сложном строении клетки, которую он определяет как «элементарный организм», выясняет далее развитую Шлейденом и Шванном теорию клеткообразования из бесструктурного вещества (цитобластемы). Обнаружено, что способом образования новых клеток является клеточное деление, которое впервые было изучено Молем на нитчатых водорослях. В опровержении теории цитобластемы на ботаническом материале большую роль сыграли исследования Негели и Н. И. Желе.
Деление тканевых клеток у животных было открыто в 1841 г. Ремарком. Выяснилось, что дробление бластомеров есть серия последовательных делений (Биштюф, Н. А. Келликер). Идея о всеобщем распространении клеточного деления как способа образования новых клеток закрепляется Р. Вирховом в виде афоризма:
«Omnis cellula ex cellula».
Всякая клетка — из другой клетки.
В развитии клеточной теории в XIX веке остро встают противоречия, отражающие двойственный характер клеточного учения, развивавшегося в рамках механистического представления о природе. Уже у Шванна встречается попытка рассматривать организм как сумму клеток. Эта тенденция получает особое развитие в «Целлюлярной патологии» Вирхова (1858).
Работы Вирхова оказали неоднозначное влияние на развитие клеточного учения:
XX век
Клеточная теория со второй половины XIX века приобретала всё более метафизический характер, усиленный «Целлюлярной физиологией» Ферворна, рассматривавшего любой физиологический процесс, протекающий в организме, как простую сумму физиологических проявлений отдельных клеток. В завершении этой линии развития клеточной теории появилась механистическая теория «клеточного государства», в качестве сторонника которой выступал в том числе и Геккель. Согласно данной теории организм сравнивается с государством, а его клетки — с гражданами. Подобная теория противоречила принципу целостности организма.
Механистическое направление в развитии клеточной теории подверглось острой критике. В 1860 году с критикой представления Вирхова о клетке выступил И. М. Сеченов. Позднее клеточная теория подверглась критическим оценкам со стороны других авторов. Наиболее серьёзные и принципиальные возражения были сделаны Гертвигом, А. Г. Гурвичем (1904), М. Гейденгайном (1907), Добеллом (1911). С обширной критикой клеточного учения выступил чешский гистолог Студничка (1929, 1934).
В 1950-е советский биолог О. Б. Лепешинская, основываясь на данных своих исследований, выдвинула «новую клеточную теорию» в противовес «вирховианству». В её основу было положено представление, что в онтогенезе клетки могут развиваться из некоего неклеточного живого вещества. Критическая проверка фактов, положенных О. Б. Лепешинской и её приверженцами в основу выдвигаемой ею теории, не подтвердила данных о развитии клеточных ядер из безъядерного «живого вещества».
Современная клеточная теория
Современная клеточная теория исходит из того, что клеточная структура является главнейшей формой существования жизни, присущей как растениям, так и животным. Совершенствование клеточной структуры явилось главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалось у большинства современных организмов.
Вместе с тем должны быть подвергнуты переоценке догматические и методологически неправильные положения клеточной теории:
Целостность организма есть результат естественных, материальных взаимосвязей, вполне доступных исследованию и раскрытию. Клетки многоклеточного организма не являются индивидуумами, способными существовать самостоятельно (так называемые культуры клеток вне организма представляют собой искусственно создаваемые биологические системы). К самостоятельному существованию способны, как правило, лишь те клетки многоклеточных, которые дают начало новым особям (гаметы, зиготы или споры) и могут рассматриваться как отдельные организмы. Клетка не может быть оторвана от окружающей среды (как, впрочем, и любые живые системы). Сосредоточение всего внимания на отдельных клетках неизбежно приводит к унификации и механистическому пониманию организма как суммы частей.
Очищенная от механицизма и дополненная новыми данными клеточная теория остается одним из важнейших биологических обобщений.