世界科技全景之細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立植物和動(dòng)物細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)

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

2、胞的詳細(xì)情況。1831 年，英國(guó)植物學(xué)家布朗用這種消色差顯微鏡，在觀察顯花植物的細(xì) 胞時(shí)，發(fā)現(xiàn)每一個(gè)細(xì)胞中都有一個(gè)細(xì)胞核。這是對(duì)細(xì)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(gè)發(fā)現(xiàn)的論文。1835 年，捷克生物學(xué)家普金葉觀察到母雞卵中的胚核，即細(xì)胞核。他指出，動(dòng)物的組織，在胚胎中是由緊密裹在一起的細(xì)胞質(zhì)塊組成，這些細(xì)胞質(zhì) 塊與植物很類似。他在 1837 年，又發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)細(xì)胞的核和樹突以及小腦皮層的燒瓶形大細(xì) 胞，并依據(jù)觀察結(jié)果，描述了有機(jī)體的構(gòu)成。動(dòng)植物細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和組織學(xué)的發(fā)展，為細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立打下了基礎(chǔ)。到 30 年代末，德國(guó)的施萊登和施旺建立了細(xì)胞學(xué)說(shuō)。施萊登于 1804 年出生在德國(guó)，在

3、海德堡大學(xué)法律系畢業(yè)后，從事律師工 作。但由于工作不順利，對(duì)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(jì)念的疤痕。傷愈后，施萊登放棄律師工作，轉(zhuǎn)攻植物學(xué)和醫(yī)學(xué)，獲得博士學(xué)位，被聘為耶拿大學(xué)植物學(xué)教授。施萊登認(rèn)為，研究個(gè)體植物的生長(zhǎng)，比研究植物分類和植物的宏觀構(gòu)造更有意義，因?yàn)樵谥参锏膫€(gè)體發(fā)育的研究中，將會(huì)對(duì)植物生理和它的本性有更多更深的認(rèn)識(shí)。在對(duì)植物進(jìn)行大量顯微解剖的研究中，施萊登對(duì)細(xì)胞有了比較深刻的認(rèn)識(shí)。1838 年，他發(fā)表了植物發(fā)生論一文，建立了第一個(gè)較為系統(tǒng)的細(xì)胞學(xué)說(shuō)。他認(rèn)為細(xì)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(dú)立個(gè)體都是由細(xì)胞組成的。細(xì)胞是一個(gè)

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

5、對(duì)細(xì)胞研究未發(fā)表的成果告訴了他的好友施旺， 這對(duì) 36 歲的施旺很有啟發(fā)。研究施旺研究細(xì)胞學(xué)的特點(diǎn)，是力圖把細(xì)胞學(xué)說(shuō)和有機(jī)體的發(fā)育研究或胚胎聯(lián)系起來(lái)。在自己多年研究的基礎(chǔ)上， 1839 年，施旺發(fā)表了關(guān)于動(dòng)植物的結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)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(lái)源 的軟骨的結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng), 第二部分指出了各種不同的動(dòng)物構(gòu)成基礎(chǔ)都是細(xì)胞, 第三部分詳細(xì)闡明了細(xì)胞理論。施旺認(rèn)為 : “有機(jī)體的基本部分不管怎樣不同，總有一個(gè)普遍的發(fā)育原則，這個(gè)原則便是細(xì)胞的形成。”一切動(dòng)物的受精卵都是一個(gè)單細(xì)胞，無(wú)論這些細(xì)胞大如雞蛋或者小如哺乳動(dòng)物的卵，都是一樣的。一切

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

7、身具有生命，并使它在有機(jī)體中具有自主性。這樣，在 19 世紀(jì) 30 年代末，生物學(xué)中的統(tǒng)一的細(xì)胞學(xué)說(shuō)就建立起來(lái)了。 細(xì)胞學(xué)說(shuō)使全部生物學(xué)發(fā)生革命。恩格斯說(shuō): “發(fā)現(xiàn)細(xì)胞是這樣一個(gè)單位，整個(gè)植物和動(dòng)物體都是從他的繁殖和分化中發(fā)育起來(lái)的。由于這一發(fā)現(xiàn)， 我們不僅知道一切高等有機(jī)體都是按照一個(gè)共同規(guī)律發(fā)育和生長(zhǎng)的，而且通過(guò)細(xì)胞的變異能力指出了使有機(jī)體能改變自己的物種并從而能實(shí)現(xiàn)一個(gè)比個(gè)體發(fā)育更高的發(fā)育的道路。”“有了這個(gè)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)的有生命的自然產(chǎn)物的研究比較解剖學(xué)、生 理學(xué)、胚胎學(xué)才獲得了鞏固的基礎(chǔ)。機(jī)體產(chǎn)生、成長(zhǎng)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(gè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是依照

8、一切多細(xì)胞的機(jī)體本質(zhì)上所共同的規(guī)律進(jìn)行的?！奔?xì)胞學(xué)說(shuō)的建立，使人們對(duì)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(wú)生源說(shuō)和預(yù)成論也不攻自破。細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立，對(duì)于唯物辯證法的自然觀的形成，也起到了直接的推動(dòng)作用。因此，恩格斯把細(xì)胞學(xué)說(shuō)、進(jìn)化論、能量守恒和轉(zhuǎn)化定律一道譽(yù)為 19 世紀(jì)的三大科學(xué)成就。當(dāng)然，細(xì)胞學(xué)說(shuō)在建立之初不是十全十美的。施萊登和施旺關(guān)于細(xì)胞形成機(jī)制的解釋，特別是關(guān)于細(xì)胞自由形成的見(jiàn)解還缺乏嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)根據(jù)。德國(guó)植物學(xué)家馮莫爾在顯微鏡下對(duì)細(xì)胞的形成和發(fā)育過(guò)程進(jìn)行了長(zhǎng)期的觀察，發(fā)現(xiàn)新細(xì)胞的形成過(guò)程，是伴隨著老細(xì)胞的分裂來(lái)完成的。 這一分裂過(guò)程是，老細(xì)胞的細(xì)胞核首先分裂為兩個(gè)細(xì)胞核，然后整個(gè)老細(xì)胞再分裂為兩個(gè)新細(xì)胞。這就是細(xì)胞的有絲分裂過(guò)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(guó)的萊迪希、雷馬克等人，相繼發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞的 分裂過(guò)程，證實(shí)了莫爾的重要發(fā)現(xiàn)，從而否定了關(guān)于細(xì)胞自由形成的觀點(diǎn)。 從 19 世紀(jì) 70 年代以后，隨著顯微技術(shù)、切片設(shè)備技術(shù)和細(xì)胞染色技術(shù) 的發(fā)展，人們對(duì)細(xì)胞內(nèi)及核內(nèi)的構(gòu)造有了更多的了解。1875 年，德國(guó)植物學(xué)家斯特拉斯伯格在其出版的細(xì)胞組