Три тайны жизни

Созданию эволюционной теории Ч. Дарвина предшествовало важное открытие: было установлено клеточное строение организмов. Это открытие явилось одним из первых весьма убедительных доказательств единства органической природы. Оказалось, что, несмотря на различия между растениями и животными, их объединяет сходство структурных элементов — клеток. «Это открытие не только убедило нас, — писал Энгельс, — что развитие и рост всех высших организмов совершаются по одному общему закону, но, показав способность клеток к изменению, оно обозначило также путь, ведущий к видовым изменениям организмов, изменениям, вследствие которых организмы могут совершать процесс развития, представляющий собой нечто большее, чем развитие только индивидуальное»[4].

Воспроизведем коротко историю этого достижения биологической науки.

Клетка — структура очень мелкая, и невооруженным глазом ее не увидишь. Поэтому развитие науки о клетке было тесно связано с изобретением увеличительных приборов. Первые самые примитивные микроскопы были сконструированы в XVII столетии. Наиболее известным микроскопистом является английский физик Роберт Гук (1635–1703 гг.). Он изготовил совершенный для того времени микроскоп и демонстрировал с 1662 года различные объекты: узоры замерзшей воды и мочи, мох, плесень на коре, поры в пробке, бузину, конский щавель, камыш и др. Микроскоп Гука в основном был деревянный, освещение поля зрения производилось с помощью свечи, а увеличивал он немногим более чем в сто раз.

С 70-х годов этого же столетия стал изготовлять микроскопы и с помощью их производить исследования голландец Антони ван Левенгук (1632–1723 гг.). Он достиг увеличения объектов до трехсот раз. С помощью своего прибора Левенгук впервые увидел в капле воды простейшие одноклеточные организмы — инфузории, открыл в крови красные кровяные тельца, обнаружил мужские половые клетки и многое другое.

В конце XVIII столетия большой вклад в развитие микроскопии внесли русские ученые. В России впервые были изготовлены микроскопы с наиболее усовершенствованными оптическими свойствами.

М. В. Ломоносов использовал микроскоп при изучении тонкого строения минералов.

Роберт Гук, рассматривая через микроскоп растения, обнаружил в их тканях ячеистое строение, напоминающее пчелиные соты. Он назвал эти ячейки греческим словом «целлюля», то есть клетка. Правда, Р. Гук видел только оболочки мертвых клеток. Содержимое клеток было обнаружено значительно позже — впервые в 1839 году — чешским ученым Яном Пуркинье и было названо протоплазмой, то есть первичной плазмой. В 1831 году английский ученый Роберт Броун установил наличие в клетках ядер.

В начале XIX столетия начались широкие микроскопические исследования различных животных и растительных организмов. Эти исследования дали возможность двум немецким ученым Шлейдену и Шванну создать клеточную теорию. Она была сформулирована в 1839 году в работе Шванна «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений». Как об этом говорит само название работы, было доказано сходство в микроскопическом строении животных и растений.

Впоследствии был открыт и изучен огромный по своему разнообразию мир одноклеточных организмов. В настоящее время достоверно доказано, что общее микроскопическое строение имеют не только многоклеточные животные и растения, но и одноклеточные организмы.

Установлено также, что сходство всех живых существ заключается именно в химическом составе протоплазмы клеток. Таким образом, клетки являются той элементарной основой любого организма, в которой совершаются все жизненные отправления. Но прежде чем удалось доказать микроскопическое единство всех существующих на земле организмов, потребовался более чем вековой упорный труд многих ученых мира.

Изучить строение протоплазмы оказалось еще труднее: она прозрачна и в обычном свете ее почти не видно. Но это препятствие было устранено. Ученые стали окрашивать протоплазму клеток.

Однако в клеточной организации имеются такие мелкие структуры, которые невозможно различить под обычным световым микроскопом. В последние десятилетия нашего столетия был изобретен электронный микроскоп, дающий увеличение объектов в двести-триста тысяч раз. Стало возможным наблюдать даже отдельные крупные молекулы и их агрегаты.

С помощью современных методов научных исследований, новейших достижений физики, химии и техники получено очень много важных сведений не только о строении, но также и о функции клетки. Клетка представляет собой своего рода современный «химический завод».

Схема строения клетки: 1 — цитоплазма; 2 — аппарат Гольджи; 3 — центросома; 4 — ядро; 5 — ядрышки; 6 — ядерная оболочка; 7 — эндоплазматическая сеть с сидящими на ней рибосомами; 8 — хондриосомы; 10 — хлоропласты; 11 — вакуоль.