Читать книгу 100 великих научных открытий - Коллектив авторов, Ю. Д. Земенков, Koostaja: Ajakiri New Scientist - Страница 3

Первые «кирпичики» в построение клеточной теории были заложены более 350 лет назад английским натуралистом Робертом Гуком (1635—1703). Пытаясь заглянуть за горизонт человеческих познаний, Гук установил на термометре «точки отсчета» – кипения и замерзания воды, изобрел воздушный насос и прибор для определения силы ветра, а затем его чрезвычайно увлекли необыкновенные возможности микроскопа. Под стократным увеличением он рассматривал все, что попадалось под руку, будь то муравей, блоха, песчинка или водоросли. Однажды под объективом Гука оказался кусочек пробки, и молодой ученый увидел нечто невероятное, похожее на пчелиные соты. Позже, обнаружив подобные ячейки и в живой ткани, Гук назвал их клетками и вместе с полусотней других наблюдений описал в книге «Микрография». Вскоре он переключил все внимание на другие идеи и больше никогда не возвращался к микроскопу, а о клетках и думать забыл. Зато другие ученые открытием заинтересовались. Так, рассматривая в микроскоп разные части растений, итальянец Марчелло Мальпиги обнаружил, что те состоят из мельчайших «трубочек», «мешочков» и «пузырьков». Вдохновленный, Мальпиги взялся исследовать кусочки тканей человека и животных, но из-за несовершенства техники никаких клеток там не увидел.

Дальнейшая история открытия связана с именем голландца Антони ван Левенгука (1632—1723). Сын коммерсанта, он сумел усовершенствовать микроскоп и первым описал клетки человека – в частности, эритроциты и сперматозоиды (по его терминологии, «шарики» и «зверьки»). Конечно, Левенгук не предполагал, что это были клетки, зато ему удалось рассмотреть и очень подробно зарисовать строение волокна сердечной мышцы. Кроме того, Левенгук первым заметил и описал ядро клетки в эритроцитах рыб, однако не придал этому значения.

Его исследования продолжил немецкий ученый Каспар Фридрих Вольф (1733—1794): при описании «пузырьков», «зернышек» и «клеток» животных и растений он первым заметил сходство этих структур, а также предположил, что клетки могут играть определенную роль в развитии организма. Еще позже английский ботаник Роберт Броун (1773—1858), первооткрыватель хаотичного теплового движения частиц (названного впоследствии броуновским в его честь), исследовал срезы тропических орхидей и заметил в центре клеток какие-то странные сферические структуры. Эту клеточную конструкцию он назвал ядром. В то же время чешский биолог Ян Эвангелиста Пуркине (1787—1869), рассматривая яйцеклетки птиц, тоже обратил внимание на ядро: «Сжатый сферический пузырек, одетый тончайшей оболочкой. Он… преисполнен производящей силой, отчего я и назвал его “зародышевый пузырек”».

В 1837 г. Пуркине сообщил научному миру результаты своей многолетней работы: в каждой клетке организма животного и человека есть ядро. К сожалению, ученый не сумел обобщить накопленные знания о клетках и оказался слишком осторожным в выводах. Через пять лет после открытия ядра появился термин, определяющий остальное содержимое клетки – протоплазма (теперь ее называют цитоплазмой). В течение последующих лет ученые обстоятельно исследовали роль протоплазмы в живой клетке, и к середине XIX в. формирование клеточной теории было почти завершено.

Последние «кирпичики» в нее положили юрист Маттиас Якоб Шлейден (1804—1881) и священнослужитель Теодор Шванн (1810—1882). Увлекшись наукой, оба они выучились на медиков, и Шлейден занялся физиологией растений, а Шванн – исследованием строения спинной струны (основного органа нервной системы) животных из отряда круглоротых, в том числе миног. Шлейден методично просматривал срезы самых разных растений, выискивая ядра, а затем оболочки, и за пять лет доказал, что все органы растений имеют клеточную природу. Однако, описывая возникновение клеток, ученый предположил, что каждая новая клетка развивается внутри старой, что было в корне неверно, поэтому сформулировать основные постулаты клеточной теории ему так и не удалось. Зато удалось Шванну. Познакомившись со Шлейденом в Берлине, Шванн часто беседовал с ним на научные темы. И вот однажды, во время обеда, Маттиас указал Теодору на важную роль ядра в развитии растительных клеток. По воспоминаниям Шванна, «я тотчас припомнил, что видел подобный орган в клетках спинной струны, и в тот же момент понял, насколько важно показать: в клетках спинной струны ядро играет ту же роль, что и ядра растений в развитии их клеток…».

Шванн всерьез озаботился вопросом: можно ли говорить о едином законе клеточного строения для всего живого? Ведь наряду с исследованиями, доказывавшими клеточное строение животных тканей, были работы, в которых это заключение категорически оспаривалось. Делая срезы костей, зубов и ряда других тканей животных, ученые никаких клеток не видели.

Усилия Теодора оказались не напрасны. Уже через два года вышла в свет его книга «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений», где были изложены основные идеи клеточной теории. Шванн не только первым увидел в клетке то, что объединяет животные и растительные организмы, но и обнаружил сходство в развитии всех клеток.

Дальнейшие исследования показали, что можно найти организмы, которые состоят из громадного числа клеток; организмы, состоящие из ограниченного числа клеток; наконец, такие, все тело которых представлено всего одной клеткой. Бесклеточных организмов в природе не существует. Позже было установлено, что каждая клетка возникает путем деления предшествующей ей материнской клетки: в 1855 г. немецкий биолог Рудольф Вирхов четко сформулировал это правило в афоризме «Каждая клетка – только из клетки».

Вирхов изучал значение клетки для организма и ее роль при заболеваниях. Работы ученого о болезнях послужили базой для новой дисциплины – патологической анатомии. Именно он ввел понятие клеточной патологии, однако в своих исканиях несколько перегнул палку. Представляя живой организм как «клеточное государство», Вирхов считал клетку полноценной личностью: «Клетка… да, это именно личность, притом деятельная, активная личность, и ее деятельность есть… продукт явлений, связанных с продолжением жизни».

Шли годы, развивалась техника, появился электронный микроскоп с увеличением в десятки тысяч раз. Было подробно описано деление, открыты клеточные органеллы, описаны биохимические процессы в клетке, наконец, расшифрована структура ДНК. Казалось бы, ничего нового о клетке уже не узнать. И все же осталось еще много непонятого, неразгаданного, и наверняка будущие поколения исследователей добавят новые «кирпичики» в построение науки о клетке.