细胞学的创立
细胞的发现始于17世纪中叶,1665年,胡克(1635-1702年,英国)用一台自制的显微镜在观察软木片时发现了细胞,他写道:"这些空洞,或'细胞',并不很深,而是由许许多多的小匣组成,它们是连续的长孔,用横壁隔开。"细胞这个词就是由胡克创造的,后来他还观察过荨麻叶表皮细胞的薄膜。17世纪70年代后,意大利解剖学家马尔丕(1628-1694年)和荷兰的显微镜专家列文虎克(1632-1723年)分别观察过活的细胞和骨细胞等。但在此后的一百多年里对细胞的认识没有新的发现。
19世纪初,德国的自然哲学家奥肯(1779-1851年)提出一切有机物都是由细胞组成的思想。他认为一切生物都来自某种原始的粘液,然后形成球形的小泡(细胞),中间是液体。小泡则是由大海中的无机物构成的。奥肯的思想启发一批生物学家去探寻生命的"原始结构",对细胞学说的提出产生了很大影响。
1828年,冯.莫尔(1805-1872年,德国)用显微镜仔细观察植物的细胞壁结构,以及细胞质的流动现象。他发现细胞通过生成新的间壁完成增殖。
1831年,布朗医生(1773-1858年,英国)用一台改进了的消色差显微镜发现了著名的"布朗运动"。他在观察兰科植物表皮细胞时发现细胞中有一个小核,他称之为"细胞核"。但这一发现未能引起重视。早在1825年,普金耶(1789-1869年,捷克)在鸡卵巢中就曾观察到鸡的卵子中也有一个核,他把卵细胞的物质统称原生质。1837年,他研究了神经细胞与小脑神经节细胞,他指出细胞不仅是只有一个坚硬的外壳,其内部还包含有原生质,原生质在细胞中应具有更重要的作用。他还宣布在动物脾脏和淋巴腺的细胞中观察到细胞核。
1838年,生物学家弥勒(1801-1858年,德国)概括了上述成就,指出一切动物组织中都普遍存在细胞结构。舒尔茨(1825-1874年,德国)把细胞定为"一团有核的原生质",并强调原生质才是生命的物质基础;他还证明,在不同的植物细胞中,原生质基本上是相同的。在30年代,人们对细胞的研究已取得了一定的成果,这为细胞学说的诞生创造了条件。
细胞学说的建立归功于植物学家施莱顿(1804-1881年,德国)和动物学家施旺(1810-1882年,德国)的工作。
施莱顿原是一名律师,后改学医学和植物学。1838年,他发表了著名的论文《论植物的发生》,明确提出细胞是植物结构最基本的单位和借以发展的实体。这样,他通过细胞找到了动物与植物的共同点。细胞不单是一个独立的生命单元,而且由细胞组成了不同的生物个体,他把研究结果通知给施旺。施莱顿还在柏林求学时就结识了动物学家施旺,施旺是著名生物学家弥勒的学生,他自1835年起就从事研究发酵和腐败的现象,并由酵母和微生物的研究认识到细胞的作用。当他得知施莱顿的研究成果后,便决心把它扩大到动物学领域里。1839年,施旺发表了题为《关于动物和植物在构造和生长方面一致性的显微研究》。在这篇论文中,他通过蝌蚪的鳃软骨及脊索的观察与研究,发现了动物细胞的结构与细胞核,这样,是他把施莱顿的学说成功地扩展到动物界,形成了完整的细胞学说。
细胞学说认为细胞是动、植物的最基本的结构单位。一切动、植物虽然形态千差万别,但却在细胞结构的基础上统一起来。这个学说认为细胞是各自独立的、完整的生命单位,如施莱顿所说:"在每个单独的细胞中都存在着生命的本质。"动、植物的发育过程就是细胞的形成过程,细胞一旦形成就被安排在一定的结构之中。但这一细胞学说只承认有机体仅是细胞简单的总和。最低等的生物只有一个细胞,高等生物则由许多细胞组成。施旺还试图对细胞分类,如血液细胞、皮肤细胞等。
施旺强调:"有机体的基本部分不管怎样不同,总有一个普遍的发育原则,这个原则便是细胞的形成。"而发育过程就是细胞的形成过程。施莱顿把这一过程具体化,他认为一个新细胞起源于一个老细胞的核。每个细胞都有两个生命,一个属于细胞自身的,另一个属于生物组织全体的。细胞则依赖这两种生命赋予的力量形成,这力量之一是新陈代谢,它把细胞内的物质转化为可以形成新细胞的物质;另一种是吸引力,即通过浓缩和沉淀形成细胞之间的物质,最终形成新细胞。细胞核的作用是极重要的,它发展出细胞的其余部分。
新的细胞学说没有细胞用分裂方式增殖的思想,对细胞内各种物质的作用也缺乏更深入的认识,然而施莱顿和施旺的学说发表后立即受到生物学家和医生们的重视,他们用自己的研究不断修正和发展了细胞学说。
1842年,生物学家耐格里(德国)研究植物花粉时,看到亲细胞的细胞核分裂为两个子细胞的核。他还发现一种"暂时的细胞形成核"的现象,后来人们才知道他所指的是染色体。同年,动物学家普罗沃斯特()和杜马也观察到蛙卵细胞的分裂。1854年,巴里(1802-1855年)公布了兔卵裂变图片。接着医生雷马克(1815-1865年,德国)和寇力克(1817-1905年,瑞士)把细胞的分裂和胚胎的发育联系起来,他们证明卵子和精子原来是单细胞,通过细胞分裂完成了胚胎的发育过程。这样到50年代,细胞通过分裂增殖的现象得到公认。
1861年,解剖学家舒尔兹(1825-1874年,德国)集细胞学研究之大成,把细胞质、原生动物、卵细胞统一起来,把细胞定义为"一团有核的原生质",并指出原生质是生命的基础。
1855年,弥勒的学生微耳和(1821-1902年,德国)发表了《细胞病理学》,使细胞学进入了生理和病理学领域。他不同意施旺的细胞的产生是体液物质聚集的结果,他说:"正如一个动物只能来自一个动物,一个植物只能来自植物一样,一个细胞的产生,一定先有一个细胞的存在(一切细胞来自细胞)。"但他不能说明第一个细胞是怎样产生的。他主张生物体相当于大量细胞构成的一个社会,但是每个细胞又都是一个小王国,所以他认为疾病在本质上是一个或一群细胞的变化。他的理论虽有偏颇但对研究疾病是有一定意义的,他使后来的医生们把思想都集中在疾病的定位和疾病的原因上来。
细胞学的产生揭示出动物、植物、高等生物和低等生物都是以细胞为共同联系的基础;生物体的一切发育过程则是通过细胞的增殖和生长来实现的。恩格斯说:"由于这一发现,我们不仅知道一切高等有机体都是按照一个共同规律发育生长的,而且细胞的变异能力指示了使有机体改变自己的物种并从而实现一个比个体发育更高的发育道路。"
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