Изучение живого вещества стало возможным только после изобретения микроскопа. По сочинениям М. Мальпиги (1628—1694), одного из основоположников микроскопической анатомии, можно установить прямую связь между применением микроскопа, с одной стороны, и созданием научной биологии — с другой. Этот итальянский ученый хотел начать с наиболее простых, по его мнению, явлений (с анатомии и физиологии растений и низших животных), чтобы потом перейти к более сложным явлениям жизни. В руках Мальпиги микроскоп стал инструментом, позволяющим изучить мельчайшие структуры растений и животных. Основной работой, излагающей ботанические идеи Мальпиги, является «Анатомия растений» (1675—1679). В соответствии со своим мировоззрением Мальпиги старался рассматривать растения как единое целое. Эта точка зрения заставила его обращать внимание на функции отдельных органов растения. Анатомические описания у Мальпиги неразрывно связаны с попытками определить физиологические процессы. В работах о растениях Мальпиги рассказывает, как питательные вещества доходят до листьев и здесь перерабатываются под влиянием тепла и воздуха и как после этого вполне готовый сок возвращается из листьев и идет по всем клеткам растения, обеспечивая их рост. Таким образом, Мальпиги знал о существовании двух токов в растении: восходящего — от корней к листьям и нисходящего — от листьев к корням.
Мальпиги применил микроскоп и к изучению животных и человека. Его открытия относятся ко всем без исключения областям анатомии и физиологии. Он показал строение легких, строение почек и кожи в организме и открыл основные физиологические процессы, которые в них происходят.
Одной из наиболее крупных заслуг английского естествоиспытателя Р. Гука (1635—1703) является созданная им бессистемная, но охватывающая огромный круг явлений картина мира, открывшегося людям после создания микроскопа. В 1665 г. вышла его книга «Микрография, или физическое описание мельчайших телец при помощи увеличительных стекол». Гук помещал перед объективом микроскопа металлические острия, нити, ткани, песок, кристаллы, плесень, волоски крапивы, ножки паука, хоботок пчелы, части растений. Он весьма подробно и красочно описывает все эти предметы. Биология была еще далека от систематического применения микроскопа, но именно разнообразие первых микроскопических наблюдений и привело в дальнейшем к важному научному открытию: рассматривая подряд самые разнообразные части растений (стебли репейника, ворсинки папоротника, древесину и т. д.), Гук увидел их клеточное строение.
Микроскоп Гука
Крупнейшие открытия, сделанные с помощью микроскопа, принадлежат голландскому биологу А. Левенгуку (1632—1723). Они изложены им в «письмах» (публиковавшихся в журналах), не связанных друг с другом какой-либо определенной логической последовательностью. В одном и том же письме Левенгук описывает состав пыли, говорит о физиологии растений, об осадках в вине, о кровообращении, о жизни насекомых и т. д. От анализа кристаллов Левенгук переходит к описанию наблюдаемых под микроскопом органов насекомых, а затем и к другим самым разнообразным предметам. Особенно много внимания Левенгук уделял описанию строения насекомых. Это отчасти объясняется тем, что микроскопы Левенгука, после того как он их усовершенствовал, давали увеличение в 150—300 раз. Наиболее крупным открытием Левенгука была совершенно новая область биологических явлений. В 1675 г. он увидел через стекла своего микроскопа никому до того неведомый мир микроорганизмов, в том числе и бактерий.
Антони ван Левенгук. Портрет работы И. Вернолье 1686 г.
Работы Мальпиги и Левенгука опирались не только на изобретение и усовершенствование микроскопа, но и на созданную ими методику микроскопического исследования. Наиболее крупным ее представителем был голландец Я. Сваммердам (1637—1680). Тонкость экспериментальных методов Сваммердама позволила ему увидеть мельчайшие анатомические детали организмов, что привело к значительному расширению биологических сведений. Он изучал новую область биологических явлений, связанных с жизнедеятельностью мелких организмов.
Микроскопические исследования Мальпиги, Гука, Левенгука и Сваммердама уточнили представление о строении организмов и отдельных органов, в особенности органов размножения. Самой главной задачей науки было применение этих анатомических и физиологических данных для упорядочения колоссального эмпирического материала, собранного ботаниками и зоологами. Материал рос с огромной быстротой. Возникал вопрос, что же должно лечь в основу его систематизации? Естественная классификация, т. е. классификация, исходящая из всей совокупности органов, сближающая действительно близкие по всем основным признакам растения и животные, не имела еще достаточной базы. В это время еще признавалась неизменность видов, а формальное, не связанное с реальным родством сближение отдельных видов делалось на основе какого-либо одного признака, выбранного более или менее произвольно.