细胞学说的建立

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细胞学说的建立






作者：



中国医药信息学会北京分会后现＾DL论医学专业委员会主任委员杨鸿智




　　细胞学说主张生物是由细胞组成的，细胞是生物的基本结构、功能单位和发育基础。细胞学说的形成经过几百年的研究，渐臻完备。16世纪末、17世纪初，显微镜问世后，为探索生物的微观结构提供了有效手段。17世纪中叶，英国人胡克首先观察到植物细胞。同时代的荷兰人列文虎克、意大利人马尔比基也相继看到植物细胞。然而都没有认识到细胞是植物界独立的、活的结构单位。19世纪初，德国植物学家特雷维拉努斯和莫尔阐明细胞是植物的结构单位，称细胞内含物为原生质。
　　到了19世纪30年代初，布朗观察到植物细胞大都有核。普金叶还观察了鸡胚。莫尔和耐格里提出植物和动物细胞的原生质基本上是一致的，至此，对细胞有了一个基本概念。1838年德国植物学家施莱登在他的“植物发生论”中，提出植物结构的细胞说，他认为细胞是一切植物结构的基本单位，是一切植物借以发展的实体；最简单的植物是由一个细胞构成的，大多数植物是由多个细胞组成的；植物细胞的形成是一个新细胞起源于一个老细胞的核，最初形成老细胞的球体的一个裂片，然后分离出来自成的一个完整的细胞。
  1839年德国解剖学教授施旺把施莱登的见解扩大到动物界。他在《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》论文中提出了动物和植物都是由细胞组成的学说。他认为，有机体的基本部分不管怎样不同，总有一个普遍发育的原则，这个原则便是细胞形成。
　　施莱登和施旺奠定了细胞学说的基础。细胞学说后来经过许多生物学家补充修改，日趋完善。大体内容是：生物都是由细胞和细胞的产物所构成，所有细胞在结构和组成上是相似的，各自执行特定的功能，并能独立存活，生命过程是有共同性的；生物体通过其细胞的活动，而反映其功能；新细胞是由已存在的细胞一分；为二形成的，各种细胞有它发生、发展过程；生物病害是其细胞新陈代谢和代谢失常所致。



　　细胞学说是由德国生物学家施莱登（1804-1881）和施旺（1814-1882）确立的。施莱登性格暴躁激烈，但却能力过人。他早年攻读法律，并当过律师，在28岁时他开始在哥廷根大学学习植物学和医学。于是，历史上多了一个杰出的生物学家。施莱登不喜欢哲学上的推理，要求一切结论都要根据实验和观察得出，包括用显微镜来观察肉眼看不见的东西。布朗发现细胞核的工作给了施莱登很大启发。他总结了实验资料，提出了细胞核是植物细胞中普遍存在的构造。他认为无论多么复杂的植物，都是由细胞组成的，每个细胞是最小的活的单位，一方面是独立的，进行自身发展生活，另一方面，是附属的，作为植物整体的一个组成而生活。既然细胞是生物结构和功能的基本单位，那么细胞的起源就是生命科学中的一个关键问题。



　　施莱登认为细胞核是由细胞中所含的粘液状物质结晶形成的。当细胞核长到一定大小时，在其周围就会形成小泡，这个小泡在母细胞中长大到一定程度，就从母细胞中分离出去，成为一个新的细胞。施莱登的好朋友、动物学家施旺受施莱登的研究结果的启发，意识到假如能证明细胞核在动物细胞中起相同作用，那意义将极其重要。



　　施旺回去后立即开始新的研究。动物细胞的观察比植物细胞困难得多，动物细胞有些很小，通常十分透明，而且形态变化多端，互相之间的差异似乎比相似还要突出。施旺发现细胞核是他阐明动物细胞性质的关键。无论肌肉细胞、神经细胞、骨细胞中都有细胞核。他提出，有无细胞核是判别有无细胞存在的最重要的根据。



　　通过对多种动物组织的研究，施旺把施莱登学说扩展到了动物界。他指出，植物的外部形态虽然极其多样，但都是由同一种东西，即细胞组成的。外部形态比植物更加多样的动物机体，也是由细胞构成，这些细胞又都是按照同样的规律形成和生长的。生命的共性是细胞。在细胞学说建立以前，人们对生物的研究，无论是分类学还是解剖学，都是机械的、独立的。细胞学说的确立就象原子论对化学和物理学一样，首次揭示了生命运动的本质。恩格斯给了细胞学说极高的评价，把它与进化论、能量守恒与转化定律一起称作他那个时代的三大发现。



18世纪末、19世纪初，德国诗人、自然科学家 J.W.von歌德认为有机界的多样性是从物质的神圣统一性与第一原理衍生出来的，即由共同的原型所组成。德国自然哲学家、生物学家L.奥肯根据自然哲学思想与不确切的观察，提出由球状小泡发展成的纤毛虫是构成生命的共同单位。学者们寻找动植物原型的思想对细胞学说的提出有一定影响。
      19世纪20、30年代，有些学者提出“小球”可能是植物或动植物的基本结构。其中法国生理学家H.J.迪特罗谢曾明确指出所有动植物的组织和器官都由小球构成。但是他所指的小球比较含糊，有时是细胞，有时是细胞核，也有时甚至是早期显微镜缺陷所造成的衍射圈。与此同时，有些学者开始采用消色差显微镜。1831年，英国植物学家R.布朗在兰科植物叶片表皮细胞中发现了细胞核。1835～1837年，捷克生物学家J.E.浦肯野及其学生G.G.瓦伦廷对构成动物某些组织的“小球”进行描述，并提到与植物细胞有相似性。
      1838年德国植物学家M.J.施莱登发表《植物发生论》，提出只有最低等的植物，如某些藻类和真菌是由一个单细胞组成的。高等植物则是各具特色的、独立的单体即细胞的集合体；因而认为细胞是组成植物的基本生命单位。他还认为细胞的生命现象有两重性：一方面细胞是独立的，只与自身生长有关；另一方面又是附属的，是构成植物整体的一个组成部分。他研究植物的个体发育、发展了R.布朗关于细胞核的看法，认为核与细胞的产生有密切关系,并把它称为细胞形成核(cytoblast)。他描述了先由粘液颗粒长成细胞形成核，再在其表面出现小囊，逐步形成细胞的过程。他认为所有显花植物都具有共同的细胞形成规律。
      德国动物学家 T.A.H.施万于 1837年10月，获悉M.J.施莱登的研究成果而受到启发，认识到从细胞核入手对论证植物细胞与动物细胞的一致性有重要意义。他于1839年出版《动植物的结构和生长一致性的显微研究》，提出了细胞学说。他通过对蝌蚪脊索细胞和不同动物软骨细胞的研究，阐述了动物细胞与植物细胞的相似性。他把动物的永久性组织分为5类,分别研究了血细胞，指甲、腱、骨、齿、肌肉、神经等，证明它们都是有核的细胞或是细胞分化的产物。他接受M.J.施莱登的观点，并发展为细胞可由细胞内或细胞间的一种无结构物质即细胞形成质(cytoblastema)产生。他根据研究结果提出一切动物和植物都是由细胞组成的，有机体的各种基本组成都有一个共同的发育原则，即细胞形成的原则，并认为细胞是生命的基本单位。一切有机体都从单个细胞开始生命活动，并随着其他细胞的形成，不断发育成长。他还明确指出细胞有两类现象，一类是塑造现象，与细胞由分子组成有关；另一类是代谢现象，与细胞本身组成成分或周围的细胞形成质中发生的化学变化有关。



1．细胞学说建立的背景



    17世纪中显微镜应用于生物学研究，人们可以观察到单细胞的微生物，也可以观察到多细胞动、植物的细胞构造。



    先是看到木栓（来自树皮）的一个个“小室”结构，称之为“细胞”；后来又进一步观察了各种植物和动物的活细胞结构。



2．细胞学说的主要内容



    许莱登（Schleiden，德）和许旺（Schwann，德）先后发表两篇论文：



《论植物发生》（1838）



《动植物结构和生长相似性的显微研究》（1839）



    明确提出细胞是植物体和动物体结构的基本单位。此后，经过多位研究者的丰富和发展，细胞学说渐趋成熟，包括以下要点:



  细胞是所有动植物的基本结构单位



  每个细胞相对独立，一个生物体内各细胞之间协同配合



  新细胞由老细胞繁殖产生



3．细胞学说的科学意义



    “一切有机体实际上是按同样的规律形成和生长的，因而这些规律处处应该被同一些力量所制约”



---许旺



    细胞学说的建立，使生物世界（动、植物）有机结构多样性的统一，从哲学推断走向自然科学论证。



    细胞学说和进化论奠定了生物科学基础。



    细胞学说被公认为是19世纪自然科学的重大发现之一。



注意：细胞学说不但是关于有机体构造的学说，也是关于有机体生长发育的学说。