История открытия и изучения клетки. Курсовая работа

Введение

Утверждение о том, что биология сегодня уже достигла вершины своего развития, разгадав все тайны природы, не выдерживает никакой критики. Особенность настоящей науки в том и состоит, что, как только находится ответ на один вопрос, возникают сотни новых. «Вершины» науки, покоренные десять и даже пять лет назад, уже перешли в область истории но ни в коем случае не устарели, ведь они служат фундаментом для новых достижений. В биологии, как и в любой другой науке, можно проследить историческую преемственность: каждое поколение ученых передает потомкам накопленные знания. Даже если время доказало ошибочность той или иной теории, не стоит полностью отрицать ее вклад в развитие науки. Только изучение пути, по которому человечество пришло к современному этапу развития позволит сделать шаг дальше. Именно поэтому столь актуально изучение истории исследования клеток возможно, это поможет разгадать их тайны, пока скрытые от нашего разума.
Цель данной работы проследить историю изучения клетки от ее открытия в XVII веке до новейших достижений века XXI; рассмотреть основные теории и гипотезы, разработанные учеными за 400 лет; изучить, к каким же выводам пришло человечество на сегодняшний день.
Справка по истории изучения и открытия клетки содержится в учебниках по КСЕ, общей биологии и цитологии (в данной работе использованы учебники и учебные пособия следующих авторов: Анисимов А.П., Ярыгин В.Н.). Существует ряд трудов, рассматривающих как изучение клетки в историческом развитии (принадлежащие таким авторам, как Штрабанова С., Кацнельсон З.С., Шпегель Г.Г.), так и статьи, посвященные отдельным теориям.

Предпосылки возникновения клеточной теории: наблюдения А.Левенгука, Р.Гука, Н.Грю и М.Мальпиги; исследования К.Вольфа.

Первый шаг в «микромир», мир, недоступный невооруженному глазу человека, совершил голландец Антони ван Левенгук (1632-1723). Сказать, что он первым построил микроскоп, было бы несправедливо. Еще раньше, в 1590 году, подобный прибор изготовили соотечественники Левенгука Ганс и Захариас Янсены. Свой прибор они назвали «бисерным стеклышком». Великий итальянский ученый Галилео Галилей также занимался совершенствованием увеличительных стекол. Однако лишь Левенгук, рассматривая под микроскопом каплю дождевой воды, увидел в ней огромное количество необычных, очень маленьких животных, имеющих вид палочек, шариков, спиралей Первые рисунки бактерий были помещены в письме в Лондонское королевское общество в сентябре 1683 года. Этим его исследования не ограничились. 170 писем, которые Левенгук направил в адрес Лондонского королевского общества, содержали подробные описания микроорганизмов (сам ученый называл их animalkula «зверек»), сложных микроорганизмов, состоящих из множества круглых телец (сегодня мы знаем, что это водоросли из рода вольвокс, которые объединяются в колонии), яиц насекомых Разумеется, объекты исследования отличались. Но было у них и общее это были клетки.
Открытие клетки как части многоклеточного организма принадлежит английскому физику Гуку. В своей работе «Микрография» он описывает ход эксперимента: «перочинным ножом я срезал с гладкой поверхности пробки чрезвычайно тонкую пластинку. Положив ее на черное предметное стекло так как это была белая пробка и осветив ее сверху при помощи плосковыпуклой стеклянной линзы, я мог чрезвычайно ясно рассмотреть, что вся она пронизана отверстиями и порами, совершенно как медовые соты, только отверстия были менее правильны» . Так впервые была обнаружена растительная клетка.
Изучению строения растений посвятил всю свою жизнь Н.Грю. В теле растений он различал плотные и рыхлые области. Проводя аналогии, он заметил, что рыхлые ткани подобны пивной пене, а плотные кружеву или ткани.
В то же время изучением микроскопического строения растений занимается М.Мальпиги. Мальпиги различает в теле растений: пузырьки, или мешочки, часто наполненные жидкостью и окруженные плотной оболочкой; волокна, чрезвычайно мелкие и различаемые только в микроскоп; сосуды. Из последних особое внимание Мальпиги привлекают так называемые спиральные сосуды, которые он называет трахеями, проводя аналогию с дыхательными трубками (трахеями) насекомых. Каждая из перечисленных групп структурных элементов, говорит Мальпиги, «объединяется в растении в отдельные однородные по структуре части тела растения», которые он называет «тканями».
Как можно увидеть из сказанного выше, проведенные в XVII веке исследования показали распространенность «клеточного строения» растений. Однако огромнейшее значение сделанного открытия не было оценено в полной мере. Сначала ученые ошибочно представляли клетки как пустоты в непрерывной массе растительных тканей. Несколько позже Грю и Мальпиги рассматривали стенки клеток как волокна. Именно поэтому они ввели термин «ткань», проводя аналогию с привычной льняной или шерстяной тканью. Исследования микроскопического строения тканей животных и вовсе носили случайный характер и не привели к каким-либо принципиальным открытиям.
Наступивший XVIII век поставил перед биологами иные задачи основное внимание уделялось систематизации известных видов растений и животных. Однако некоторые успехи в исследовании клетки все же были. Так, К.Вольф заинтересовался зарождением и развитием клеток. Саму постановку проблемы генезиса растительных тканей можно было бы считать большим шагом вперед, однако, разрешена она в этой работе была скорее умозрительно, чем путем точных наблюдений. Вольф считал, что зародыши как у растений, так и у животных, развивается из желатинообразной массы, а клетки возникают подобно пузырькам газа в поднимающемся при брожении тесте. Несмотря на малую обоснованность, эта теория просуществовала достаточно долго и наложила отпечаток на многие более поздние труды.
Открытия XIX века. Клеточная теория Шлейдена и Шванна. Развитие клеточной теории во второй половине XIX - начале XX веков.

Начало XIX века ознаменовалось значительным углублением представлений о клеточном строении растений, что в первую очередь связано с существенными улучшениями в конструкции микроскопа (например, созданием ахроматических линз).
К концу 30-х годов XIX века был сделан ряд важных открытий, и на их основе не менее значимых выводов. Ученые были вынуждены взглянуть на клетки по-иному; понять, что предложенное Грю и Мальпиги деление структуры растительного организма на три группы образований пузырьки (или собственно клетки), волокна и сосуды не отвечает действительности. Способствовал этому открытый Д.Мольденгауером метод мацерации тканей (то есть обработки их горячей азотной кислотой и другими веществами, в результате чего межклеточное вещество растворяется и ткань распадается на отдельные клетки).
В 1831 году Броуном было открыто ядро клетки. После этого события исследователи начали присматриваться к содержимому клетки, в то время как ранее их интересовала лишь оболочка.
В том же 1831 году ученый Моль доказывает, что даже такие на первый взгляд неклеточные структуры растений, как водоносные трубки, развиваются из клеток.
Весьма интересны достижения Яна Пуркинье с учениками. В то время никто не мог сравниться с ними ни по количеству проведенных опытов, ни по технологии обращения с препаратами. Именно Пуркинье первым предложил способ подкрашивания тканей для более четкого их наблюдения; изобрел способ обработки тканей воском, позволяющий резать их микротомом; сделал первую попытку сфотографировать препарат через окуляр микроскопа.
Именно Пуркинье впервые высказал идею о соответствии зернистой (клеточной) структуры органов животных ясному расчленению на клетки тела растений. В докладе на съезде немецких естествоиспытателей и врачей он привел доказательства факта наличия ядра у животных и растительных клеток. Кроме того, Пуркинье установил, какое большое значение для жизни имеет студенистое полужидкое вещество внутри клеток.
Второй школой, где изучали микроскопическое строение животных тканей, была лаборатория Иоганнеса Мюллера в Берлине. Мюллер изучал микроскопическое строение спинной струны (хорды); его ученик Генле опубликовал исследование о кишечном эпителии, в котором дал описание различных его видов и их клеточного строения.
Клеточная теория была сформулирована немецким зоологом Т.Шванном в 1839 году. Поскольку при создании этой теории Шванн широко пользовался работами ботаника М.Шлейдена, последнего по праву считают соавтором клеточной теории. Исходя из предположения о схожести (гомологичности) растительных и животных клеток, доказываемой одинаковым механизмом их возникновения, Шванн обобщил многочисленные данные в виде теории, согласно которой клетки являются структурной и функциональной основой живых существ.
На осознание значения ядра в клетке Шванна натолкнули исследования Матиаса Шлейдена, у которого в 1838 году вышла работа «Материалы по фитогенезу».
Шлейден, безусловно, ошибался во многом. Так, о внутреннем содержимом клеток он имел явно недостаточно точное и неправильное представление. Он считал, что клеточное ядро находится между листками двойной клеточной оболочки, и не мог разобраться в веществе, находящемся внутри клетки. Шлейден наблюдал цитоплазму, но не подозревал, что она-то собственно и является субстратом жизненных явлений. Он считал ее камедью и допускал возникновение в ней слизистых зерен, превращающихся в ядрышки и клеточные ядра цитобласты, вокруг которых должна будто бы возникнуть новая клетка. Шлейден проглядел или игнорировал имевшиеся уже в то время в науке указания на процессы, связанные с делением клеток.
Основным недостатком учения Шлейдена и Шванна было то чрезмерное внимание, которое оно уделяло клеточной оболочке, игнорируя живое содержимое клетки (Шванн видел оболочки животных клеток даже там, где их не было).
С середины XIX века учение о клетке оказывается в центре внимания ученых и развивается настолько бурно, что выделяется из биологии, преврщаясь в самостоятельную отрасль науки цитологию.
В это время принципиально изменяется представление о композиции клетки, на первые план выдвигается изучение протоплазмы и ядра. Если раньше основой клетки считалась оболочка, то теперь ее признают второстепенной частью.