世界科技全景之細胞學說的建立植物和動物細胞的發(fā)現(xiàn)

1、世界科技全景之細胞學說的建立植物和動物細胞的發(fā)現(xiàn)植物和動物細胞的發(fā)現(xiàn)較早認識到細胞是植物的結(jié)構(gòu)單位的，是德國植物學家特雷維拉努斯和馮莫爾。特雷維拉努斯在對植物進行大量的顯微解剖中，發(fā)現(xiàn)在植物的機體內(nèi)，確實存在奧肯所說的那種“原胞”，也就是植物細胞。通過對各種植物細胞 的不斷觀察，他認識到細胞確實是植物機體的基本結(jié)構(gòu)單位。 馮莫爾在對植物的顯微解剖中，與特雷維拉努斯幾乎同時發(fā)現(xiàn)了植物 細胞，也提出了細胞是植物的基本結(jié)構(gòu)單位的思想。在顯微解剖中，科學家們所用的顯微鏡都有一定的色差現(xiàn)象，因此，他們無法看清細胞的纖細結(jié)構(gòu)。到 20 年代，意大利的阿米西等人制成了改進的 消色差顯微鏡，使人們得以觀察到細

2、胞的詳細情況。1831 年，英國植物學家布朗用這種消色差顯微鏡，在觀察顯花植物的細 胞時，發(fā)現(xiàn)每一個細胞中都有一個細胞核。這是對細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的首次發(fā)現(xiàn)。布朗在同年發(fā)表了關(guān)于這個發(fā)現(xiàn)的論文。1835 年，捷克生物學家普金葉觀察到母雞卵中的胚核，即細胞核。他指出，動物的組織，在胚胎中是由緊密裹在一起的細胞質(zhì)塊組成，這些細胞質(zhì) 塊與植物很類似。他在 1837 年，又發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)細胞的核和樹突以及小腦皮層的燒瓶形大細 胞，并依據(jù)觀察結(jié)果，描述了有機體的構(gòu)成。動植物細胞的發(fā)現(xiàn)和組織學的發(fā)展，為細胞學說的建立打下了基礎(chǔ)。到 30 年代末，德國的施萊登和施旺建立了細胞學說。施萊登于 1804 年出生在德國，在

3、海德堡大學法律系畢業(yè)后，從事律師工 作。但由于工作不順利，對生活失去信心，而開槍自殺，僥幸未死，然而額頭上留下了永久紀念的疤痕。傷愈后，施萊登放棄律師工作，轉(zhuǎn)攻植物學和醫(yī)學，獲得博士學位，被聘為耶拿大學植物學教授。施萊登認為，研究個體植物的生長，比研究植物分類和植物的宏觀構(gòu)造更有意義，因為在植物的個體發(fā)育的研究中，將會對植物生理和它的本性有更多更深的認識。在對植物進行大量顯微解剖的研究中，施萊登對細胞有了比較深刻的認識。1838 年，他發(fā)表了植物發(fā)生論一文，建立了第一個較為系統(tǒng)的細胞學說。他認為細胞是一切植物中普遍存在的最基本的活的單位，各種各樣的器官組織和獨立個體都是由細胞組成的。細胞是一個

4、獨立自主的單位，具有兩 種生命特征，一個生命是它自己的，這是主要的 , 另一個生命是屬于有組織 植物結(jié)構(gòu)的部分，這是次要的。兩個生命過程都是“形成力量”的表現(xiàn)，這種力量充滿整個自然界構(gòu)成活的生物。關(guān)于植物細胞的形成，他特別重視布朗發(fā)現(xiàn)的細胞核，認為一個新細胞起源于一個老細胞核。他還具體闡述了細胞的形成機制 : 首先從成胞原漿中 結(jié)晶出核仁，核仁生長形成細胞核，然后再形成細胞膜，最后成為細胞, 老 的細胞破碎后，其中每一個碎片都可以形成一個獨立而又完整的新細胞。 施萊登的細胞學說僅限于植物界，把細胞學說擴大到動物界，建立統(tǒng)一 的細胞學說的是德國生理解剖學家施旺。1837 年 10 月，施萊登把他

5、對細胞研究未發(fā)表的成果告訴了他的好友施旺， 這對 36 歲的施旺很有啟發(fā)。研究施旺研究細胞學的特點，是力圖把細胞學說和有機體的發(fā)育研究或胚胎聯(lián)系起來。在自己多年研究的基礎(chǔ)上， 1839 年，施旺發(fā)表了關(guān)于動植物的結(jié)構(gòu)和生長一致性的顯微研究這篇著名論文。這篇論文分為二部分。第一部分描述了在蝌蚪體內(nèi)脊索和各種不同來源 的軟骨的結(jié)構(gòu)和生長, 第二部分指出了各種不同的動物構(gòu)成基礎(chǔ)都是細胞, 第三部分詳細闡明了細胞理論。施旺認為 : “有機體的基本部分不管怎樣不同，總有一個普遍的發(fā)育原則，這個原則便是細胞的形成?！币磺袆游锏氖芫讯际且粋€單細胞，無論這些細胞大如雞蛋或者小如哺乳動物的卵，都是一樣的。一切

6、有機體都是以 單一細胞開始有牛命，并以其他細胞的形成而發(fā)育著。施旺指出，動物細胞在所有方面都與植物細胞相似，“細胞是有機體， 動植物體都是這些有機體的集合物，它們按照一定的法則而排列在動植物體 內(nèi)”，細胞是所有有機體構(gòu)造和發(fā)育的基礎(chǔ)，這就推倒了分割動植物界的巨 大屏障，為動物和植物之間架設(shè)起一座橋梁。關(guān)于細胞形成的機制，施旺同意施萊登關(guān)于細胞從無結(jié)構(gòu)的成胞原漿中通過結(jié)晶而自由形成的思想。施旺認為，在細胞形成中有兩種力量起著作用。一種力量是有機細胞的代謝力，它把細胞間物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合細胞形成的物質(zhì), 另一種力量是有機細 胞的吸引力，它使細胞間物質(zhì)發(fā)生濃縮和沉淀而形成細胞。正是這兩種力量， 使細胞本

7、身具有生命，并使它在有機體中具有自主性。這樣，在 19 世紀 30 年代末，生物學中的統(tǒng)一的細胞學說就建立起來了。 細胞學說使全部生物學發(fā)生革命。恩格斯說: “發(fā)現(xiàn)細胞是這樣一個單位，整個植物和動物體都是從他的繁殖和分化中發(fā)育起來的。由于這一發(fā)現(xiàn)， 我們不僅知道一切高等有機體都是按照一個共同規(guī)律發(fā)育和生長的，而且通過細胞的變異能力指出了使有機體能改變自己的物種并從而能實現(xiàn)一個比個體發(fā)育更高的發(fā)育的道路。”“有了這個發(fā)現(xiàn)，有機的有生命的自然產(chǎn)物的研究比較解剖學、生 理學、胚胎學才獲得了鞏固的基礎(chǔ)。機體產(chǎn)生、成長和構(gòu)造的秘密被揭 開了 , 從前不可理解的奇跡，現(xiàn)在已經(jīng)表現(xiàn)了一個過程，這個過程是依照

8、一切多細胞的機體本質(zhì)上所共同的規(guī)律進行的?！奔毎麑W說的建立，使人們對生命現(xiàn)象的本質(zhì)開始有所了解，神創(chuàng)論顯得荒謬和多余了，無生源說和預成論也不攻自破。細胞學說的建立，對于唯物辯證法的自然觀的形成，也起到了直接的推動作用。因此，恩格斯把細胞學說、進化論、能量守恒和轉(zhuǎn)化定律一道譽為 19 世紀的三大科學成就。當然，細胞學說在建立之初不是十全十美的。施萊登和施旺關(guān)于細胞形成機制的解釋，特別是關(guān)于細胞自由形成的見解還缺乏嚴格的實驗根據(jù)。德國植物學家馮莫爾在顯微鏡下對細胞的形成和發(fā)育過程進行了長期的觀察，發(fā)現(xiàn)新細胞的形成過程，是伴隨著老細胞的分裂來完成的。 這一分裂過程是，老細胞的細胞核首先分裂為兩個細胞核，然后整個老細胞再分裂為兩個新細胞。這就是細胞的有絲分裂過程。莫爾在 1839 年底發(fā)表了這一研究成果。此后，瑞士的格耐里、德國的萊迪希、雷馬克等人，相繼發(fā)現(xiàn)了細胞的 分裂過程，證實了莫爾的重要發(fā)現(xiàn)，從而否定了關(guān)于細胞自由形成的觀點。 從 19 世紀 70 年代以后，隨著顯微技術(shù)、切片設(shè)備技術(shù)和細胞染色技術(shù) 的發(fā)展，人們對細胞內(nèi)及核內(nèi)的構(gòu)造有了更多的了解。1875 年，德國植物學家斯特拉斯伯格在其出版的細胞組