в чем была ошибка шлейдена и шванна

Еще о заблуждениях в изучении клетки и клеточной теории

Заблуждения в науке бывают двоякого рода: одни исходят из ошибочной методологии исследования, а также неправильном методики изучения, хотя и правильных наблюдений, другие основаны на неверной теоретической предпосылке, что ведет к недооценке или переоценке фактических данных, бот в этом последнем случае оправдывается печально знаменитое утверждение: «если факты расходятся с теорией, тем хуже для фактов».

Действительно, вера в определенную концепцию нередко заставляет видеть то, чего нет, либо толковать увиденное в желаемом свете, искренне считая излишним проверять свои данные.

К категории методических ошибок, относится, в частности, все учение о так называемом хромидии, развивавшемся известным зоологом Рихардом Гертвигом (1850—1957) в начале XX в. Он исходил из уже давно известного факта наличия в протоплазме многих простейших структур, окрашивающихся, так же как и ядро, «ядерными» красителями (в то время пользовались преимущественно борным кармином). Часто эти образования лежат около клеточного ядра, что и послужило основанием создать теорию выхода веществ ядра (хроматина) в протоплазму в виде зернышек (хромидии). Особенно подробно это явление было описано Гертвигом в 1904 г. при изучении корненожки арцеллы и солнечника Actinosphaerium. В течение последовавших 15 лет этот взгляд получил очень широкое распространение и был подтвержден большим числом ученых, в том числе выдающимся протозоологом Ф. Шаудиным (1871—1906), открывшим возбудителя сифилиса — бледную спирохету. Авторитет Р. Гертвига и Ф. Шаудина стоял очень высоко, и их последователи стали видеть гораздо больше, чем сами авторы этой теории. «Хромидии» были найдены решительно у всех простейших. Их начали описывать уже в клетках многоклеточных (Гольдшмидт). По данным некоторых авторов, «хромидии», выйдя из ядра в протоплазму, даже копулировали и во всяком случае давали начало новым ядрам. Этими наблюдениями ставились под сомнения многочисленные и безусловно очень точные данные о митотическом процессе, законах уменьшения числа хромосом в мейозе и т. д. Другими словами, ставился вопрос о необходимости пересмотра представлений о клетке.

По счастью, почти тотчас (уже в 1912—1914 гг.) хромидий в клетках Metazoa были полностью развенчаны, было показано, что за таковые принимали остатки плохо фиксированных структур (митохондрии и др.), которые никакого отношения к ядру по своему генезу не имеют. Аналогичные работы начали появляться и в отношении простейших. Именно в это время среди цитологов стала особенно модной фраза: «одно около другого не значит одно из другого» (Neben einander ist nicht auseinander). В самом деле, метод микроскописта состоит в том, что ткань или орган фиксируют (консервируют в спирте, формалине, сулеме и т. д.), далее готовят тонкие срезы, которые обрабатывают растворами красителей и затем изучают под микроскопом. Как известно, вещество ядра имеет кислую реакцию, и поэтому оно закрашивается основными красителями значительно сильнее, чем протоплазма. Нередко оказывалось, однако, что ядро и различные зернышки в протоплазме окрашивались с одинаковой интенсивностью. В случаях, когда эти зернышки прилежали к оболочке ядра, то казалось, что вещество ядра выступает из него. По фиксированному, т. е. мертвому, объекту установить направление даже реально существующего процесса часто очень трудно. Это ведь как кинолента, которую можно просматривать как спереди назад, так и наоборот. Подбирая последовательность стадий входа или выхода зернышек неизвестной природы из ядра, можно легко все перепутать. В случае описания выхода хромидий из ядра простейших оказалось, что это просто ошибка, основанная на порочности самой методики, ибо даже очень различные вещества могут окрашиваться сходно, тем более что гистологическое окрашивание — не простая химическая реакция, а процесс очень сложный.

Большая заслуга в опровержении хромидиальной гипотезы принадлежит советским исследователям, особенно А. В. Румянцеву (1899—1947). Он и его ученики применили для изучения цитологии Protozoa простые методы гистохимического анализа. Оказалось, что никакого «хромидия» в понимании Гертвига не существует: в одних случаях это были жиро-белковые включения (липопротеиды), в других — углеводно-белковые (гликопротеиды), а в третьих — структуры sui generis вообще отсутствовали Румянцев, в частности, изучал тот же объект, что и Гертвиг.

Следует подчеркнуть, что реакция ученого мира на «разоблачение» хромидий была удивительно правильной и объективной. К ним сразу утратили всякий интерес, и ни в учебниках, ни в большинстве специальных работ о них больше совсем не упоминали. О хромидиях забыли. Положительным результатом всех этих исследований можно считать то, что цитология простейших оказалась хорошо изученной. Было показано, что принципиально клетка-организм Protozoa построена так же, как клетки Metazoa.

Другим примером серьезных заблуждений, на котором надо остановиться, является представление о «живом веществе», лишь недавно (с 1932 г.) энергично развивавшееся в ряде работ О. Б. Лепешинской.

Как следует из всего изложенного в этой книге, узловой проблемой клеточной теории является представление о клеткообразовании. Шлейден и Шванн в 30—40-х годах прошлого века представляли себе возникновение путем слияния «зернышек» по сферам. Это было совершенно ошибочно, но это можно было объяснять несовершенной оптикой и главным образом отсутствием надежных методов гистологического исследования. Несостоятельность этих наблюдений была вскоре достоверно показана. Плеяда крупных ученых установила, что клетки возникают только путем деления. Далее более 100 лет тщательно изучали этот процесс, при этом псе варианты «свободного» образования ядер и клеток быстро отвергались.

Однако идея возникновения клеток из зернышек или из бесструктурной массы оказалась живучей. В 1899 г. М. Д. Лавдовский и Н. П. Тишучкин вновь к ней вернулись. Они изучали развитие куриного эмбриона — объект этот очень сложен и технически необычайно труден. Только этим и можно объяснить ошибочность наблюдений и выводов этих авторов, которые скорее путем догадок пришли к заключению о возникновении, клеток из, так называемых «желточных шаров». Эти последние являются запасным питательным веществом (липоиды и белки), за счет которых живет и развивается зародыш, а поэтому эти «шары», конечно, не могут стать живой клеткой.

В 30-х годах XX в., т. е. через 100 лет после работ Шлейдена и Шванна, О. Б. Лепешинская вновь пришла к выводу о внеклеточном возникновении клеток. Она изучала развитие некоторых рыб и куриного зародыша и утверждала, что клетки образуются заново из желтка («желточных шаров»).

Удивительно, что нашлось много гистологов, в частности А. Г. Кнорре (1954), которые поддерживали Лепешинскую своими конкретными исследованиями и тоже писали, что они будто бы видели образование клеток из «желточных шаров». Однако тщательное изучение этого вопроса (С. И. Щелкунов и сотр.) решительно опровергло эти данные, и тот же Кнорре в 1955 г. отказался от подобных представлений, хотя и продолжал считать бластомеры за какие-то «монероподобные» состояния.

Наряду со своим главным объектом изучения — яйцеклетками, богатыми желтком,— Лепешинская же приводила доказательства в пользу существования «доклеточного» вещества, способного превращаться в клетки, из области патологии. Она считала, что некроз и распад клеток приводит к образованию «живого вещества», из которого вновь возникают клетки. Эти фантастические утверждения имели успех. Например, такой крупный ученый, как И. В. Давыдовский, в 1951 г. писал: «Возможно, что так называемый кариорексис есть процесс размножения клеток, который начинается распылением ядерного вещества и заканчивается образованием новых ядерно-плазменных комплексов». Правда, Давыдовский — патологоанатом, и он был далек от чисто биологических проблем, хотя нередко апеллировал к ним. Удивительно, что некоторые биологи — гистологи и эмбриологи, как

А. Н. Студитский, защищали подобные взгляды. Кроме того, полагали, что регенерационная бластема (совокупность недифференцированных клеток, из которых образуется регенерирующий орган) в опытах на амфибиях возникает из разрушенной ткани. Отсюда следует делать вывод, что при травмах хирург должен не убирать разрушенные ткани, а, наоборот, еще больше их травмировать, чтобы создавать «живое вещество», из которого будут возникать клетки регенерата. Все это совершенно ошибочно и ничего общего с действительностью не имеет.

Лепешинская, вопреки очевидности, чрезвычайно воинственно выступала против положения «всякая клетка от клетки» (Вирхов), считая своей главной задачей развенчание этого закона. Другими словами, восстанавливалась идея внеклеточного образования клеток, а поэтому иное понимание получала и клеточная теория. Основным ее положением была новая формулировка, а именно: «Каждая клетка развивается из живого вещества». Однако и «живое» вещество, по ее представлениям, могло просто создаваться из «неживых» субстанций. Представление об эволюции жизни, таким образом, упрощалось до примитива.

Само определение «живого вещества», даваемое Лепешинской, весьма неотчетливо. Она пишет: «Под живым веществом мы понимаем не только массу вещества, не имеющую форму клеток, но даже вещество на разных стадиях его развития, начиная от живой молекулы…». Позднее в статье «Живое вещество» она расширяет это понятие, и в ней мы читаем, что под живым веществом следует понимать «сложное, содержащее белок образование, основным и необходимым условием существования которого является постоянное самообновление…».

Вряд ли стоит подробно рассматривать и вдумываться в это определение, как и во все выводы и «факты», приводимые О. Б. Лепешинской.

В настоящее время даже непонятно, как об этом можно было серьезно говорить. Между тем гистолог А. Н. Студитский в 1952 г. писал в специальных журналах, что открытие О. Б. Лепешинской происхождения клеток из живого вещества является исключительным достижением науки и служит «основой для разработки новой передовой теории строения и развития животных и растительных организмов». Академик Т. Д. Лысенко в предисловии к монографии О. Б. Лепешинской «Происхождение клеток из живого вещества» (1950) заявлял: «Клетка и все ее содержимое могут происходить не только из себе подобных, т. е. из клетки же…, а и из соответствующих веществ, не имеющих структуры, присущей клетке. Это принципиально новое положение в биологической науке блестяще показано О. Б. Лепешинской в ее тонких экспериментах. В этом и заключается ее большая научная заслуга…». И тем не менее все это было опровергнуто.

Как уже отмечалось, Студитский был одним из самых энергичных прозелитов «учения» Лепешинской о живом веществе, диких представлений Бошьяна о возникновении микроорганизмов из неживых веществ, а также псевдомичуринских представлений Лысенко о скачкообразном возникновении видов из неклеточного «живого вещества». Вместе с тем Студитский яростно выступал против научной, классической генетики, называя ее буржуазным учением — вейсманизмом, менделизмом и морганизмом, что звучало тогда почти как ругательство. Он напечатал до двух десятков статей по этим вопросам, в том числе и широкой прессе, пропагандируя подобные ненаучные взгляды (укажем лишь некоторые).

Не менее восторженно выступил на «Совещании по проблеме живого вещества» в 1950 г. патологоанатом И. В. Давыдовский. Он оказал, что Лепешинская находится на верном пути. По его мнению, «клеточная патология и идея целлюляризма не встанут на ноги после нанесенных им ударов». Однако и это уже давно забыто, а большинство патологоанатомов никогда и не разделяло мнения И. В. Давыдовского по этим вопросам.

Сама идея, упрощавшая до предела представление о жизни и ее эволюции, несомненно, подкупала многих, а демагогическое орудование философской терминологией «убеждало» невзыскательных ученых. Поэтому вновь начинали искать «живое неклеточное вещество» и… «находили» его. Не будем приводить фамилии многих наших современников, поддерживавших эту искажающую биологию концепцию.

Между тем «открытия» продолжались. Нет смысла перечислять здесь все эти измышления. Однако выступления сторонников Лепешинской имеют известное поучительное значение (методические, методологические и философские ошибки). Поэтому укажем для примера на немногие, но едва ли не на самые невероятные. Так, например, доказывалось образование клеток даже в белке куриного яйца, представляющем собой лишь секрет железистых клеток стенки яйцеводов. За великое открытие выдавалось наблюдение, будто бы клетки образуются в соке растений при прибавлении к нему нуклеиновой кислоты. А профессор В. Г. Шипачев из Иркутска утверждал даже, что при пересадке проросших семян пшеницы в брюшную полость кролика происходит превращение растительных клеток в клетки животные. И это Лепешинская энергично поддерживала. Она сама ставила под сомнение опровержение гениальным Луи Пастером самозарождения микроорганизмов или, например, писала, что «…партеногенез как таковой вообще не существует, а процесс оплодотворения происходит в доклеточном периоде в живом веществе…». Никаких фактических доказательств в последнее время ею уже не приводилось; так поступали 150 лет назад натурфилософы.

В заключение следует добавить, что воззрения Лепешинской по существу откровенно механистичны, поскольку игнорируется исторически сложившаяся системность клеточной организации и эволюционный принцип. Вся эта печальная история, не принесшая с собой ничего положительного, правильно и подробно изложена в хорошо и убедительно написанной книге С. И. Щелкунова.

Не нужно думать, что взгляды Лепешинской не вызывали и в свое время серьезных возражений. Особенно в ранний период критика была даже ожесточенной. Всю несостоятельность ее работ одним из первых показал Б. П. Токин, затем А. А. Заварзин, Д. Н. Насонов и Н. Г. Хлопин и многие другие. Но несмотря на то, что это были крупнейшие гистологи того периода, к ним не прислушались.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Клеточная теория

Всего получено оценок: 868.

Всего получено оценок: 868.

В середине XIX века была сформирована клеточная теория Шванна и Шлейдена. Немецкие биологи доказали, что клетка является основой живого организма, а вне клетки жизнь существовать не может.

История

Открытие клетки в 1665 году Робертом Гуком положило начало изучению микромира. В 1670-е годы натуралисты Марчелло Мальпиги и Неемия Грю описали найденные в растениях «мешочки или пузырьки».

Нидерландский натуралист Антони ван Левенгук проектировал и усовершенствовал микроскопы и, начиная с 1673 года, публиковал зарисовки простейших, бактерий, сперматозоидов, эритроцитов.

Микроскопы XVII-XVIII веков могли дать только общее представление о клетке. Однако этого было достаточно, чтобы заложить основу новой науки – цитологии.

Дальнейшая история изучения клетки связана с развитием не только биологических наук, но и новых технологий, помогавших подробно изучать строение и поведение клетки. Настоящее признание цитологии произошло в начале XIX века.
Несколько значимых дат на пути формирования клеточной теории:

Автором клеточной теории считается Шванн. Под влиянием работ Шлейдена (поэтому он считается соавтором) сформулировал основные положения клеточной теории, которые справедливы до сих пор. К концу XIX века были открыты митоз и мейоз, а клеточная теория, получившая научное признание, была дополнена.

Источник

Шлейден и Шванн: клеточная теория. Маттиас Шлейден. Теодор Шванн

Появление в научной среде в середине XIX века клеточной теории, авторами которой являлись Шлейден и Шванн, стало настоящей революцией в развитии всех без исключения направлений биологии.

Еще один творец клеточной теории, Р. Вирхов, известен таким афоризмом: «Шванн стоял на плечах Шлейдена». Великий русский физиолог Иван Павлов, имя которого известно всем, сравнивал науку со стройкой, где все взаимосвязано и для всего имеются свои предшествующие события. «Постройку» клеточной теории разделяют с официальными авторами все ученые–предшественники. На чьих же плечах стояли они?

Начало

Создание теории о клетке началось около 350 лет назад. Известный английский ученый Роберт Гук в 1665 году изобрел прибор, который назвал микроскопом. Игрушка так его занимала, что он рассматривал все, что попадалось под руку. Результатом его увлечения стала книга «Микрография». Гук написал ее, после чего увлеченно начал заниматься совсем другими исследованиями, а про свой микроскоп совсем забыл.

Усовершенствованная модель микроскопа дает возможность французу Шарлю-Франсуа Бриссо де Мирбелю сделать вывод, что все растения образованы из специализированных клеток, объединенных в ткани. А Жан Батист Ламарк переносит идею о тканном строении и на организмы животного происхождения.

Маттиас Шлейден

Маттиас Якоб Шлейден (1804-1881) в двадцать шесть лет обрадовал семью тем, что бросил перспективную адвокатскую практику и пошел учиться на медицинский факультет того же Геттинского университета, в котором получил образование юриста.

Сделал он это не зря – в 35 лет Маттиас Шлейден становится профессором Йенского университета, изучает ботанику и физиологию растений. Его цель – узнать, как образуются новые клетки. В своих работах он правильно определил главенство ядра в образовании новых клеток, но заблуждался на счет механизмах процесса и отсутствия сходства клеток растений и животных.

После пяти лет трудов он пишет статью под названием «К вопросу о растениях», доказывая клеточное строение всех частей растений. Рецензентом статьи, кстати, был физиолог Иоганн Мюллер, ассистентом которого в то время трудится будущий автор клеточной теории Т. Шванн.

Теодор Шванн

Шванн (1810-1882) с детства мечтал стать священником. В Боннский университет он пошел учиться на философа, выбрав эту специализацию как более близкую к будущей карьере священнослужителя.

Друзья и соратники

Научный мир Германии того времени не мог не познакомить будущих соратников. Оба вспоминали встречу за ланчем в маленьком ресторанчике в 1838 году. Шлейден и Шванн непринужденно обсуждали текущие дела. Шлейден рассказал о наличии ядер в клетках растений и его способе рассмотреть клетки с помощью микроскопического оборудования.

Именно этот постулат вошел в биологию как клеточная теория Шлейдена и Шванна.

Революция в биологии

А россиянин И. Чистяков (1874) и поляк Э. Стразбургер (1875) открывают митотическое (вегетативное, не половое) деление клеток.

Из всех этих открытий, как из кирпичиков, строится клеточная теория Шванна и Шлейдена, основные постулаты которой неизменны и сегодня.

Современная клеточная теория

Хотя за сто восемьдесят лет с того времени, когда Шлейден и Шванн формулировали свои постулаты, получены экспериментальные и теоретические знания, заметно расширившие границы познаний о клетке, основные положения теории почти такие же и выглядят вкратце следующим образом:

Окончание «строительства»

Прошли годы, в арсенале биологов появился электронный микроскоп, исследователи подробно изучили митоз и мейоз клеток, строение и роль органелл, биохимию клетки и даже расшифровали ДНК–молекулу. Немецкие ученые Шлейден и Шванн вместе со своей теорией стали опорой и фундаментом для последующих открытий. Но совершенно точно можно сказать, что система знаний о клетке еще не окончена. И каждое новое открытие, кирпичик к кирпичику, продвигает человечество к познанию организации всего живого на нашей планете.

Источник

Покорение клетки — становление гистологии

Наиболее распространённый в конце XVIII века микроскоп системы Адамса, состоял из двух окуляров и двух объективов и давал увеличение от 300 до 1000 крат. С таким микроскопом работали Мирбель, Молденгауэр и Мейен, но для своих исследований они использовали более слабую апертуру, позволяющую увеличивать рассматриваемый объект от 150 до 300 крат. Дальнейшее увеличение становилось бесполезным, так как поле зрения искривлялось, и изображение получалось туманным, с резко выраженной хроматизацией.

Микроскоп системы Адамса

Изначально эти дефекты объяснялись низким качеством пришлифовки линз. Но это было правильно только отчасти, а главный дефект заключался, по всей видимости, в хроматической и сферической аберрации. Первыми на это обратили внимание оптики (теоретики и механики), работавшие с исправлением аберрации. В результате их исследований уже в 1754 году английский оптик Доллонд благодаря работам русского математика Эйлера смог создать ахроматический объектив для телескопа, состоявший из двух линз.

Джон Доллонд 21.06.1706 — 30.11.1761

Одна из них была сделана из кронгласа – совершенно прозрачного стекла, не содержащего свинца. А вторая линза была выполнена из флингласса – стекла, выплавленного из кремнезёма, калия и свинца, преломляющего сильнее кронгасса. Открытие Доллонда позволило делать ахроматические линзы для микроскопов. Но прежде чем сделать такой микроскоп, необходимо было решить две непростые технические задачи: во-первых, добиться получения ахроматической пары из очень маленьких короткофокусных линз и, во-вторых, найти сравнительно недорогой способ изготовления флингласса. Решению этих задач положили начало русские учёные. Первым, как уже было сказано выше, был математик Эйлер.

Леонард Эйлер (15.04.1707 — 18.09.1783). Коллега Ломоносова, был вынужден покинуть Россию, из-за того, что в регентство Анны Леопольдовны академия наук пришла в упадок. Но под занавес жизни всё равно вернулся в Санкт-Петербург.

Он опубликовал работы, дающие теоретическое обоснование для ахроматических объективов микроскопов. Десять лет спустя, после публикации работ Эйлера, академик Эпинус собрал первый ахроматический микроскоп. Но он оказался очень громоздким: длина тубуса была от 85 до 120 сантиметров, а предел полезного увеличения достигал 180 крат.

Франц Ульрих Теодор Эпинус 13.12.1724 — 10.08.1802 Микроскоп системы Эпинуса

Мастера-стеклодувы конца XVIII века вели усердные поиски флинтгласа высокого качества. Но вопрос решил любитель – часовых дел мастер из Швейцарии по фамилии Гинан. Он работал в компании с известным физиком Фраунгофером и добился получения флинтгласа высочайшего качества. Один вопрос был решён, но другой – изготовление очень маленьких короткофокусных линз – всё ещё оставался открытым. Например, ахроматический микроскоп Фраунгофера, созданный им в 1811 году, давал увеличение всего в 120 крат. Совершенно ясно, что ни этот микроскоп, ни микроскоп Эпинуса ничего существенного натуралистам дать не могли.

В 1824 году французский оптик Селлинг предоставил в Парижскую Академию микроскоп, сконструированный мастерами Винцентом и Шарлем Шевалье.

Микроскоп системы Шевалье

Это был совершенно новый прибор, в котором объектив состоял не из одной, а из нескольких пар свинчивающихся вместе линз. Это значительно повышало даваемое ими увеличение. Кроме того, сферическая аберрация в этом микроскопе была снижена до минимума благодаря высокому качеству флингласса. Однако и этот микроскоп был непомерно большим, а потому неудобным. Чтобы решить эту проблему, в 1827 году итальянский оптик и астроном Амичи собрал микроскоп нового типа.

Микроскоп системы Амичи

Тубус этого микроскопа был расположен горизонтально на штативе с круглой подножкой, объектив крепился к тубусу под прямым углом, а над объективом в особом колене была расположена призма, которая переводила лучи, идущие от исследуемого объекта из вертикального положения в горизонтальное.

К началу 30-х годов XIX века эти микроскопы были лучшими, но стоили непомерно дорого. Оптики продолжали ломать голову над усовершенствованием этих инструментов, не забывая о необходимости понизить их стоимость, и сделать микроскоп доступным для научных работ. Уже в те годы существовали несколько фирм, занятых изготовлением микроскопов. В Вене работала фирма Плесселя, в Берлине – фирма Шика, в Париже – Шевалье и Гартната.

Во Франции преимуществом пользовались приборы Шевалье, но в ходу были и инструменты производства Шика и Плесселя. Штатив микроскопа Плесселя был устроен по типу штатива Адамса: состоял из треножника и колонки, к которой на шарнирах прикреплялись штанга, несущая трубку с объективом, зеркальце и предметный столик с микрометрическим винтом, двигавшим столик по горизонтали. Чтобы осветить какой-либо объект, пользовались призмой, две грани, которой имели сферическую поверхность. Призма эта была расположена на вершине специальной колонки, вставленной в одну из ножек штатива. Примерно так же был устроен микроскоп Шика.

Микроскопы этих оптиков давали полезное увеличение до 300 крат. Фактически увеличение могло достигать 1500 – 2400 крат, но им не пользовались, так как при больших увеличениях изображение получалось тёмным. Несколько позже добились полезного увеличения в 450 – 500 крат. Именно с такими приборами приступили к штурму тайны клетки Шлейден и Шванн.

Матиас Шлейден 05.04.1804 — 23.06.1881

Сын врача Матиас Шлейден начал свой путь как доктор юридических наук, он читал лекции в университетах Иены, Дерпта и других городов. Однако нигде не задерживался надолго. Непоседливая натура, страстный боец за научные ценности, он обладал всеми достоинствами и недостатками этого типа людей и был полной противоположностью своему другу, спокойному и уравновешенному Шванну.

Шлейден утверждал, что природа познаётся путём созерцания её многообразных форм, красок и действий, что органом, познающим мир, является глаз – источник истинных и ложных представлений о вселенной, поэтому он придавал огромное значение микроскопу.

«Каждый ботаник или зоолог, пытающийся работать без микроскопа, – говорил он, – такой же большой глупец, как тот, кто желает изучать небо без телескопа».

Поэтому он останавливался на описании различных микроскопов, подробно рассказывая, как надо ими пользоваться, и подчёркивая, что при микроскопических исследованиях ошибается лишь исследующий разум, но не глаз и не микроскоп.

«Нормальное зрение и хороший оптический инструмент, – заявлял Шлейден, – всегда правы». «В природе вне нас всё хорошо налажено, а путаницу следует искать лишь в головах людей»,

– цитировал он изречение Гёте. По мнению Шлейдена, есть одно существенное условие, без которого ни нормальный глаз, ни даже сверхсильный микроскоп не могут гарантировать исследователя от ошибок: всякий научный работник, приступая к своей специальной теме, обязан досконально знать всё, что было изучено по данному вопросу до него.

Шлейденом была проведена огромная самостоятельная работа по строению растительной клетки, её составу, возникновению, росту и жизнедеятельности. Он объединил в своей работе сложившийся до него фактический материал, подверг его всесторонней критике, очистил от заблуждений и присовокупил к этому свои многочисленные наблюдения, создав более или менее стройное и законченное учение, скреплённое несколькими важными обобщениями, открывшими путь к дальнейшему развитию цитологии.

Шлейден утверждал, что первичным формообразующим продуктом в минеральном царстве является кристалл, а в растительном – клетка. Клетка – элементарный орган любого растения. Простейшее растение состоит из единственной клетки, а все остальные растения почти целиком сложены из отдельных клеток и их модификаций.

На этом он, однако, не остановился и взял на себя смелость категорически заявить, что жизнь любого растения должна заключаться в жизни составляющих его клеток. Вот как Шлейден формулирует максиму, обязательную для любого ботаника: «Всякая гипотеза, всякая индукция должна быть безусловно отброшена, если она не стремится объяснить все процессы, протекающие в растении, как результат совершающихся в отдельных клетках изменений».

Большое внимание Шлейден уделяет вопросам происхождения и размножения клеток. В одной из работ Шлейдена размножение клеток сводится к их нарождению из бесструктурного жидкого вещества, которое он называет цитобластемой. Она, согласно автору, содержит в себе сахар, декстрин, слизь и заключается внутри клетки, где из неё образуются новые клетки. Существенным элементом цитобластемы, по Шлейдену, являются зернышки слизи, состоящие из какого-то азотистого вещества. На основании своих наблюдений над растительными клетками он делает вывод о невозможности превращения одних типов клеток в другие.

В те годы были уже известны многие виды одноклеточных животных и растений, а также подвижные споры «тайнобрачных». Даже сейчас сложно провести строгую грань между представителями животного и растительного царств, занимающими низшую ступень биологической лестницы. Но ещё труднее это было сделать во времена Шлейдена, когда считалось, что одноклеточное растение может превращаться в одноклеточное животное и наоборот. Такие «фантазии» Шленйден называл «грёзами больной науки». И по поводу такого предположения говорил:

«Если бы это было возможно, то с такой же лёгкостью любое существо могло бы нынче быть рыбой, а завтра птицей или многоклеточной водорослью. Но тогда всё наше естествознание было бы не наукой, а глупостью». Однако основное его открытие было ещё впереди.

В числе выдающихся учёных, способствовавших прогрессу цитологии, одним из первых является Карл Негели. Уроженец Швейцарии, ученик Окена и Деканоля, сотрудник Шлейдена по редактированию ботанического журнала и автор целого ряда глубоко проработанных трудов, Карл Негели является одним из крупнейших ботаников XIX века, открывших много нового в области естествознания, высказавших много оригинальных по различным вопросам морфологии и физиологии растений.

В своей работе «Об истории развития цветковых пылинок» в 1842 году Негели наглядно показал, как возникают эти пылинки благодаря делению производящих их клеток. Этим было положено начало целой серии других работ на тему происхождения клеток. Надо было разобраться, как протекает размножение одноклеточных водорослей, как образуются споры и половые клетки у некоторых «тайнобрачных», в чём сущность этих процессов. То, что удалось наблюдать Негели на протяжении нескольких лет, и то, что нашло отражение в его статьях, привело к заключению об ошибочности взглядов Шлейдена. Стало ясно, что растительные клетки размножаются делением. Негели даже удалось в некоторых случаях наблюдать деление ядер, но из-за недостатка технических средств он не мог проследить и оценить сложную картину клеточного деления в деталях. Да и нельзя этого требовать от учёного, производившего свои исследования в 40-х годах XIX века.

Негли и Шлейден сделали много для развития учения о клетке и тканях, но не меньше сделал Теодор Шанн. Сын книготорговца, ученик и ассистент Иоганнеса Мюллера после защиты диссертации о дыхании зародыша курицы стал профессором в университете города Лувен.

Теодор Шванн 07.12.1810 — 11.01.1882

За долгие годы научной деятельности он прославил себя многими трудами: ставил опыты с искусственным пищеварением, изучал сократимость мышечных волокон под влиянием механического раздражения, изучал процессы брожения и, вопреки мнению таких авторитетных учёных, как Берцеллиус и Либих, связывал этот процесс с жизнедеятельностью дрожжевых грибков. Он открыл пепсин, интересовался вопросом самопроизвольного зарождения, провёл ряд наблюдений над регенерацией нервных клеток, изучал строение нервных окончаний, производил исследования инфузорий, открыл в спинной хорде зародыша лягушки ядросодержащие клетки, похожие на клетки растений.

Встретившись со Шлейденом, Шванн познакомился с его взглядами на растительные клетки. В ходе многочисленных дискуссий выяснилось сходство их взглядов на индуктивный, экспериментальный и генетический методы изучения жизненных процессов, на значение эмбриогенеза и гистогенеза для понимания строения организма. Так было положено начало прочной дружбе между двумя выдающимися учёными второй четверти XIX века.

В начале 1838 года Шванн сделал краткий доклад о клеточном строении животных. В августе и декабре того же года он представил в парижской Академии первые два раздела своей книги. А в 1839 году, после написания третьей части, содержащей теорию, вышла в свет и сама книга под названием «Микроскопические исследования о сходстве в строении и росте животных и растений». Это было значительное событие в истории биологии, которое показало широкие перспективы для дальнейшего развития и процветания.

В предисловии к своему труду Шванн написал значимые для своего времени слова:

«Существенным преимуществом нашего века является то, что отдельно естественнонаучные дисциплины вступают в более тесную связь друг с другом. И благодаря именно такому их взаимному проникновению и дополнению мы добились большей части прогресса, который проделали естественные науки в новейшее время…».

Далее Шванн указывал на то, что ботаника и зоология долгое время были несколько изолированы друг от друга и выводы и обобщения одной из этих дисциплин мало сказывались на выводах другой.

«Только в последнее время обе эти науки вступили в более тесную связь друг с другом».

Укреплению и углублению этой связи посвящает Шванн свой труд. Его книга ставит задачей объединить оба царства живой природы, исходя из единства тех законов, согласно которым возникают, растут и развиваются элементарные структурные единицы растений и животных. Книга Шванна состоит из трёх частей, не считая небольшого предисловия и введения, в котором даётся краткий обзор того, что сделали для цитологии Шанн и Шлейден.

Первая часть посвящена микроструктуре хорды и хряща. От хорды вполне естественен переход к изучению структуры хряща, и Шванн принимается за решение этого вопроса. Материалом ему служат плавниковые лучи плотвы и хрящ зародыша лягушки. Ему удаётся установить наличие клеток и межклеточного вещества. Форму клеток Шванн описывает как полиэдрическую, с несколько закругленными углами. Клетки окружены нежной оболочкой, которая со временем утолщается, и содержат ядро. Межклеточное вещество возникает благодаря слиянию нескольких клеток. Согласно наблюдениям Шванна, размножение клеток хряща происходит так же, как описывал деление растительных клеток Шлейден. Первую часть своей книги Шванн завершил так:

«Детальное исследование спинной струны и хряща приводит нас к выводу, что наиболее существенные моменты их структуры и развития согласуются с соответствующими процессами у растений. Хотя тут имеются ещё кое-какие отклонения и невыясненные различия, они недостаточны для того, чтобы помешать главному выводу, что эти ткани состоят из клеток, которые можно поставить в параллель с элементарными клетками растений».

Вторая, самая объёмная, рассказывает о клетках как об основном строительном материале всего живого. Она начинается с яйца – «клетки с мелкозернистым содержимым, одетой оболочкой». «Зародышевый пузырёк», открытый Пуркинье, Шванн рассматривал как ядро. На «зародышевое пятно» внутри ядра обратил внимание Р. Вагнер. Шванн классифицировал животные ткани.

«Клетка, – писал он, – является основным строительным элементом любого организма, а поэтому нас, прежде всего, должен занимать вопрос, насколько развиты клетки, входящие в состав той или иной ткани. Масштабом, определяющим степень их развития, должен служить ответ на вопрос, сохранили ли клетки полностью свою индивидуальность или … исказили её».

Это, по мнению автора, зависит в свою очередь от степени их самостоятельности. На основании этого классифицирующего признака Шванн подразделяет все клетки на пять типов. К первому типу относятся изолированные самостоятельные клетки, например, клетки крови и яйцеклетки. Ко второму типу Шванн причисляет «самостоятельные клетки, объединённые в ткани, то есть плоский и цилиндрический, бокаловидный и реснитчатый эпителий». Описанию этого типа тканей Шванн посвятил несколько страниц, перечисляя данные, которые получил в ходе своих многочисленных опытов.

Пигментным клеткам Шванн также уделяет большое внимание, описывая их способность менять форму. По словам автора, пигментные клетки могут сжиматься в тёмный шарик или принимать форму звезды. Он описывает ряд переходов между двумя этими формами. В эту же группу Шванн относит клетки эпидермиса, которые образуют роговую ткань ногтей, волос, когтей и перьев, а также составляют основную массу хрусталика глаза. Это утверждение базируется на основании наблюдения над восьмидневным зародышем цыплёнка, глаз которого состоит из крупных прозрачных клеток и лишён характерных для сформировавшегося хрусталика волокон.

Шванн утверждает, что данный тип представляет собой наиболее примитивные элементы. Являясь таковыми, они весьма сходны с паренхимой растений, и сходство это простирается так далеко, что

«даже опытный фитоотм не может отличить их от растительных клеток».

Большая часть животных клеток отличается от вполне развитых растительных клеток тем, что они мягче, нежнее последних. И, наконец, для клеток данного класса характерно наличие более или менее ясно выраженных оболочек. Нигде они так чётко не отграничены от содержимого клеток, как здесь.

Шванн находит, что ткань хорды представляет собой как бы естественный переход от одного класса к следующему. Сюда он относит хрящевую и костную ткани, а также специализированные ткани, из которых строятся различные части зубов: эмаль, дентин, костное вещество зуба и пульпа.

Подробно описав во вступительном разделе своего труда гистологическое строение хряща и его окостенение, Шванн к определённому выводу об этом процессе и о костных клетках так и не пришёл. Для него несомненным было только одно: костная ткань исключительно богата твёрдым, пропитанным известью межклеточным веществом, которое состоит из тончайших пластинок. Среди этого вещества разбросаны маленькие полости с расходящимися от них канальцами.

«Эти оболочки полостей и канальцев, по-видимому, также обызвествлены и образуют звёздчатые костные тельца»,

– писал Шванн. Таким образом, он не описывал костные клетки, но допускал их существование по аналогии с другими тканями. Давая характеристику тканям III класса, Шванн предполагал, что имеет дело со слиянием клеточных оболочек, образующим довольно мощное межклеточное вещество.

Иначе всё происходит у тканей IV класса. В этом случае сливаются не только оболочки, но и большая часть самих клеток. Это различные формы соединительной ткани, развитие которой он прослеживает как у эмбрионов, так и у взрослых животных. Наиболее точную характеристику этой группы даёт сам Шванн:

«Относящиеся сюда ткани возникают из ядросодержащих клеток, которые превращаются в пучки отдельных волокон благодаря тому, что сначала их концы удлиняются, подобно волокнистым пучкам, а позже рассыпаются на волокна и клеточные тела. При образовании этих клеток ясно виден вышеизложенный основной процесс. В бесструктурной студенистой массе (цитобластеме), лежащей вне уже существующих клеток, возникают другие клетки. По всей вероятности, так сначала образуется ядро. Клетки эти продолжают расти и превращаются в волокна».

Эта цитата ценна не только тем, что в ней описан способ образования соединительной ткани, но и ясно сформулирован взгляд Шванна на процесс образования клеток из цитобластемы, аналогичный взгляду Шлейдена. К пятой группе Шванн относит мускульную и нервную ткани. Как верно отмечает Шванн, они представляют собой наиболее специализированные ткани. В третьей части научного труда идёт речь о взглядах Шванна на строение клетки – цитологию.

Таким образом, можно смело утверждать, что именно Шванн является основоположником гистологии как самостоятельной науки. Но не в этом заключается самое замечательное открытие этого ученого. В соавторстве со своим другом и коллегой Шледеном они смогли сформулировать клеточный закон.

Клеточная теория содержит три главных обобщения: теорию образования клеток, доказательство клеточного строения всех живых организмов и частей организма и распространение этих двух принципов на рост и развитие животных и растений. Три этих обобщения можно сформулировать в виде следующих «законов»:

Клетка есть элементарная единица строения организма и может быть рассмотрена как биологическая индивидуальность низшего порядка.

Клеткообразование есть универсальный принцип размножения

Жизнь организма может и должна быть сведена к сумме составляющих её клеток.

Одной из основ клеточной теории было представление, высказанное Шлейденом и воспринятое Шванном, о свободном образовании клеток из бесструктурного вещества, находящегося внутри клеток или вне их в виде специального клеткообразующего вещества (цитобластемы). Однако в 1838 году в свет вышла работа Моля «О развитии устриц», где впервые в истории было описано деление клеток.

Рудольф Вирхов 13.10.1821 — 05.09.1902

Видным критиком теории образования клеток из бесструктурного вещества был немецкий патолог Рудольф Вирхов, крупный исследователь в различных областях науки, общественный деятель, великолепный оратор и прекрасный популяризатор. Своё убеждение он сформулировал в виде латинизма «Omnis cellula e cellula» («Каждая клетка [происходит только] из клетки»).

В возрасте восемнадцати лет Вирхов поступил в медико-хирургический институт Берлина. Его учителями были знаменитый клиницист Лука Шёнлейн и выдающийся клиницист Иоганнес Мюллер.

«Опираться на книгу природы – вот наше намерение, – говорил Шёнлейн. –…Естественные науки должны руководить медициной, должны показывать нам, как надо вести наблюдение, производить опыты и применять их по делу. Итак, прежде всего – метод».

Таков девиз Шенлейна, выдвинутый им против натурфилософии, вторгнувшейся в пределы точного знания и подчинившей себе медицину. Он его строго проводил в жизнь и у постели больного, и за секционным столом, и в лаборатории, где впервые стали производиться микроскопические и химические исследования для определения болезни и знакомства с её ходом. Врач-мыслитель, стяжавший славу исключительно даровитого клинициста, он и студентов учил мыслить. Впрочем, значительно больше Вирхов получил от другого своего учителя – Иоганнеса Мюллера, поражавшего студентов широтой своих научных знаний и независимостью мышления. В 1834 году Вирхов защитил диссертацию на соискание степени доктора медицины, после этого перед ним открылась широкая дорога.

Получив должность ассистента при патологоанатомическом институте больницы Charite в Берлине, он полностью отдался изучению патологической анатомии и выполнил ряд работ, ставших классическими. Свои выводы Вирхов подкреплял опытами на животных, внедрив в практику метод экспериментальной патологии.

В 1847 году Вирхов и его коллега Рейнгардт выпустили первый номер журнала «Архив патологической анатомии, физиологии и клинической медицины», в котором опубликовали статьи по научной медицине. Передовая статья принадлежала самому Вирхову.

Вскоре в Германии настали тревожные дни. В Силезии разразилась эпидемия голодного тифа (так в те времена называли сыпной тиф). Вирхов был командирован туда для изучения эпидемии и борьбы с ней. Сообщение, представленное Вирховым по итогам командировки, пришлось не по вкусу прусскому правительству. Слухи об этом дошли до Вюрцбурга, и там решили пригласить опального профессора в свой университет на кафедру патологической анатомии. Вирхов колебался и обратился за советом к своему учителю Шёнлейну. После разговора с ним Вирхов покинул Берлин и переселился в Вюрцбург. Именно там начался новый этап жизни Вирхова.

Пять лет (с 1850 по 1855 г.г.) Вирхов посвятил разработке клеточной теории. Ему предстояло дать последний ответ на две главные проблемы. Во-первых, требовалось доказать, что все ткани действительно сложены из клеток, и, во-вторых, нужно было опровергнуть теорию новообразования клеток из бесструктурного вещества.

В ходе первых работ Вирхову удалось не только обнаружить, но и изолировать клетки сначала костной, затем хрящевой, а потом и соединительной тканей. Его выводы положили конец сомнениям в том, что клетки являются строительными элементами животных тканей. Вслед за этим Вирхов предпринял серию наблюдений для окончательного выяснения вопроса о происхождении клеток. Наконец, более обстоятельное знакомство с микроскопической структурой больных тканей и органов привело его к убеждению, что местом, где разыгрываются патологические процессы, служат сами клетки и примыкающие к ним «клеточные территории» и что ненормальная деятельность клеток, вызванная изменением обычных условий их жизни, служит источником различных заболеваний. Это было основным пунктом его выводов.

Наблюдая как нормальный, так и патологический рост костей, Вирхов показал, что рост костной ткани во всех случаях сводится к размножению клеток делением. Затем к такому же выводу он пришёл, изучая процесс возникновения и роста различных болезненных новообразований. И тут, как он и полагал, всё дело в чрезмерном или ненормальном размножении клеток, входящих в состав тканей.

Так была поставлена последняя точка в вопросе происхождения клеток. Даже у самых упорных приверженцев теории происхождения клеток из бесструктурного вещества после экспериментов и наблюдений Вирхова не осталось никаких сомнений в том, что клетка может появиться только из другой клетки.

Но научные открытия не исчерпывают деятельность Вирхова. Часто даже в настоящее время приходится слышать, что серьёзная научная работа несовместима с общественной и политической деятельностью. Вся жизнь Вирхова служит блестящим опровержением этой точки зрения. Он отдавал много сил и внимания вопросам общественной медицины, гигиены и санитарии в больницах, школах, рабочих жилищах и принимал деятельное участие в муниципальной и политической жизни Германии.

В молодости Вирхов был настроен революционно. Смело протестовал против правового и политического строя Пруссии, принимал участие в революции 1848 года. Будучи неизменным и деятельным членом партии «свободомыслящих», переименованной впоследствии в партию «прогрессистов», он долго держался на позициях либерализма и боролся с реакционными мероприятиями правительства и самого Бисмарка. Но постепенно вместе с ростом классовых противоречий в Германии его радикализм поблёк. Он всё чаще и чаще настаивал на необходимости реформ, а не революции и открыто выступил против крепнущей немецкой социал-демократии. Этот постепенный отход от убеждений юных лет шёл у Вирхова рука об руку с «попранием» научного мировоззрения. Так, ещё до появления теории Дарвина он высказывал эволюционный взгляд на природу, затем встал на защиту учения Дарвина, а в старости признал «опасным» преподавание дарвинизма в школах.

Популяризация науки входила в число общественных обязанностей Вирхова. Физиологические, гигиенические, общебиологические, научно-философские и медицинские вопросы – вот предметы его общедоступных статей и речей. Всякий, даже специальный вопрос оживал в его изложении, облекаясь в интересные и увлекательные формы. В своей статье, посвящённой лихорадке, он проявил свою всестороннюю образованность, приводя ссылки на историю, мифологию и народные предрассудки и излагая эту тему красивым, лёгким языком.

Дальнейшее развитие цитологии и гистологии шло бок о бок с новыми открытиями в области микроскопической техники. Были разработаны методы окраски тканей, позволившие изучить мельчайшие детали в их строении. Изобретение электронного микроскопа позволило учёным заглянуть в ультраструктурное устройство клетки, а успехи в молекулярной биологии сделали понятными многие механизмы функционирования клеток.

Современный микроскопист в своей оборудованной по последнему слову науки лаборатории может пожать плечами и спросить:

«Как Эренберг и Мейен, Шлейден и Шванн, Валентин и Мюллер сумели сделать так много, несмотря на примитивную технику и буквально нищенское оснащение их лабораторий?»

Бритва, игла, вода, этиловый спирт – вот их орудия производства. Исследуемый образец «обрабатывался» мацерацией. Срезы делались бритвой. Препараты просветлялись скипидаром, фиксировались спиртом или бихроматом калия, сохранялись высушенными между двумя стеклами, не подвергались окраске. Чтобы добиться блестящих результатов при таких трудных условиях работы, Этим учёным нужна была только особая волевая закалка и безграничная любовь к исследованию.

Список использованной литературы:

История биологии с древнейших времен до начала ХХ века / Академия наук СССР, Институт истории естествознания и техники; ред. С. Р.Микулинский. – Москва: Наука, 1972.

2. Лункевич В. В. От Гераклита до Дарвина: Очерки по истории биологии: В 2 т./ Под ред. [и с предисл.] проф. И. М. Полякова. – 2-е изд. – Москва: Учпедгиз, 1960.

Источник