История развития цитологии

а) изобретение микроскопа

Изучение клетки стало возможным только с момента изобретения микроскопа и применение его для исследования биологических объектов. Относительно того, кто первым сконструировал микроскоп, нет единого мнения. Во всяком случае, это произошло в начале XVII века одновременно в разных странах. Бесспорно, что заслуги в изобретении микроскопа имеют как голландцы братья Янсен, так и итальянцы Галилео Галилей и Кеплер. Первые микроскопы давали относительно небольшие увеличения (в 10-12 раз) и использовались обычно для рассмотрения различных предметов, часто мелких паразитов, и поэтому получили ироническое название " блошиного стекла ".

Выдающийся английский ученый Роберт Гук усовершенствовал микроскоп и в 1660 году в своей книге " Микрография " впервые описал коробочки (клетки) в срезе из пробки, а также из других растительных объектов. По сути это не были клетки в современном понимании, а лишь клеточные стенки, окорковили оболочки клетки, однако термин " клетка ", как элементарная структура живого, остался в употреблении до сих пор. Наблюдение Р. Гука подтвердили и расширили такие микроскописты XVII в., Как М. Мальпиги, Н. Грю и А. Левенгук.

В конце ХVIII в. были усовершенствованы линзы микроскопа, и Ф. Эпинус сконструировал ахроматический микроскоп, который дал толчок для дальнейшего изучения биологических объектов. В начале XIX в. французский анатом и физиолог М.Ф.К. Биша в своем труде " Общая анатомия" (1801) описал 21 ткань организма человека. В это же время И. Кулеман исследовал циклические изменения в яичнике овец.

В третьем десятилетии XX в. было описано клеточное ядро. В частности, чешский физиолог Я. Э. Пуркине обнаружил в яйцеклетке курицы ядро (1825-1930) и ввел понятие " протоплазма " (сегодня это понятие " цитоплазма "). Р. Браун описал ядро в растительной клетке, а К. Вольф в яйцеклетке млекопитающих (1827). Ядрышко описал М.Шлейден (1838).

 

б) формулировка клеточной теории и определения клетки

Накопление описательных данных о клетке позволило сделать обобщения - сформулировать клеточную теорию. Первый шаг в этом направлении сделал Н. Я. Шлейден, который изложил мнение о том, что растительный организм является агрегатом клеток (1838). Через год Т. Шван в работе " Микроскопическое исследование о сходстве в строении и росте животных и растений " сформулировал клеточную теорию, в которой он рассматривал клетку как универсальный структурный компонент животного и растительного мира. Р. Вирхов (1858) дополнил клеточную теорию положением о развитии клеток (известен его афоризм " Каждая клетка из клетки ").

Учение о клетке прошло сложный путь развития: от описательных данных о клетки к обобщению - клеточной теории и цитологии.

Обобщение фактического материала о структуре клетки привело к попыткам формулировки понятия клетки. Так, Александр Браун (1851) писал: "... клетка - это маленький организм, образует на своей поверхности оболочку...". Максу Шульце принадлежит классическое определение клетки: " клетка является комочек протоплазмы с размещенным в ней ядром, которая обладает всеми свойствами жизни " (1856-1866).

В 70 - х гг XIX века почти одновременно в разных частях Европы был описан деление клеток - митоз. В частности, украинский зоолог П. И. Перемежко (1878) описал фазы митотического деления клетки, а немецкий гистолог А. Флеминг (1879) детализировал описание этого процесса и дал названия основным фазам непрямого деления клетки, сохранившиеся до сих пор. Тогда же были описаны почти все клеточные органеллы на микроскопическом уровне: комплекс Гольджи (К. Гольджи, 1875-1898), митохондрии (1898), центросома (А. Гертвит, 1875, М. Гейденгайн, 1891).

Таким образом, в конце XIX в. была изучена строение клетки на светооптическом уровне, выяснена в основном роль ее структур, описаны закономерности клеточной репродукции, сформулировано понятие клетки и определена ее роль в живой природе.

 

в) достижение электронной микроскопии в цитологии

С изобретением электронного микроскопа (1931) и применением его для биологических исследований цитология сделала значительный шаг вперед. В середине XX в. учеными с использованием электронного микроскопа была описана субмикроскопическая строение клетки и ее компонентов. В 40 -50- х годов XX века. развитие науки в передовых странах достиг такого уровня, что открытие и исследование структур клетки, ее органелл с помощью электронного микроскопа осуществлялись исследователями разных стран почти одновременно. Так, Р. Портер, А. Клод и Е. Фулман описали эндоплазматическая сеть (1945-1946), А. Далтон, Э. Феликс, Ф. С. Шестрандом и Ц. Нансон исследовали электронное строение комплекса Гольджи (1953-1954). К. Р. де Дюв с использованием фракционного центрифугирования обнаружил лизосомы, Родин открыл пероксисомы (1954). Более подробно были описаны субмикроскопические структуры клетки в 60 -70 - х гг ХХ века.

 

В наше время ученые продолжают исследовать биологию клетки, углубляя знания о ее строении, химизм, функции, развитие, дифференциацию, старения, генетику и патологию. Генная инженерия клетки, суть которой заключается в выделении и искусственном функционально активных генетических структур (генов, их блоков и рекомбинантных молекул ДНК) с последующим введением их в организм с целью цилеспрямрямованои перестройки его генотипа, стала объектом детального изучения.

Современная клетка теория включает следующие основные положения.

(1) Все живое состоит из одной или многих клеток. Все клетки различных живых организмов сходны (гомологичны по построению).

(2) Клетка является наименьшей основной единицей живого. В ней происходят все химические реакции, которые олицетворяют жизнь.

(3) Все клетки возникают из клеток, которые уже существуют. Они содержат и передают генетическую информацию из поколения в поколение.

(4) Клетки хранят, перерабатывают и передают генетическую информацию из поколения в поколение.

(5) Многоклеточные организмы являются сложными клеточными ансамблями, которые образуют целостные системы.

В ХХ веке за открытия в цитологии и смежных науках были присуждены Нобелевские премии. Среди лауреатов были:

в 1906 Камилло Гольджи и Сантьяго Рамон - и - Кахаль за открытия в области структуры нейронов;

в 1908 Илья Мечников и Пауль Эрлих за открытие фагоцитоза (Мечников) и антител (Эрлих);

в 1930 году Карл Ландштейнер за открытие групп крови;

в 1931 Отто Варбург за открытие природы и механизмов действия дыхательных ферментов цитохромоксидазы;

в 1946 Герман Меллер за открытие мутаций;

в 1953 году Гонса Кребс за открытие цикла лимонной кислоты (цикл Кребса);

в 1959 году Артур Корнберг и Северо Ороа за открытие механизмов синтеза ДНК и РНК;

в 1962 году Фрэнсис Крик, Морис Уилкинсон и Джеймс Уотсон за открытие молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живых системах;

в 1963 году Франсуа Жакоб, Андре Львов и Жак Моно за открытие механизмов синтеза белка;

в 1968 Хар Гобинд Корана, Маршалл Ниренберг и Робетр Холли за расшифровку генетического кода и его роли в синтезе белка;

в 1970 Джулиус Аксельрод, Бернард Кац и Ульф фон Эйлер за открытие гуморальных медиаторов нервных окончаний и механизмов их хранения, выделения и инактивации;

в 1971 Эрл Сазерленд за открытие вторичного посредника цАМФ и его роли в механизме действия гормонов;

в 1974 году Кристиан де Дюв, Альберт Клад и Джордж Паладе за открытия, касающиеся структурной и функциональной организации клеток (ультраструктура и функциональная организация лизосом, комплекса Гольджи, эндоплазматической сети).