Шлейден что открыл в биологии: ШЛЕЙДЕН, МАТТИАС ЯКОБ | Энциклопедия Кругосвет

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ — это… Что такое КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ?

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ

КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ

одно из наиб, важных биол. обобщений, согласно к-рому все организмы имеют клеточное строение. По определению Ф. Энгельса, К. т. наряду с законом превращения энергии и эволюц. теорией Ч. Дарвина является одним из трёх великих открытий естествознания 19 в. Клеточное строение впервые наблюдал Р. Гук (1665) у растений. Н. Грю (1682) полагал, что стенки клеток образованы переплетением волокон, как у текстиля (отсюда термин «ткани»). Ядро в растит, клетке описал Р. Броун (1831), но только М. Шлейден в 1838 сделал первые шаги к раскрытию и пониманию его роли. Осн. заслуга оформления К. т. принадлежит Т. Шванну (1839), к-рый использовал собств. данные и результаты Шлейдена, школы Я. Пуркине и др. учёных. Сопоставив тканевые структуры животных и растений, он указал на общий для них принцип клеточного строения и роста. Однако Шванн, как и Шлейден, считали, что гл. роль в клетке принадлежит оболочке и что клетки образуются из бесструктурного вещества. В дальнейшем К. т. была распространена и на одноклеточные организмы, сформированы представления о ядре и протоплазме как о гл. компонентах клетки, исследовано деление клеток. Р. Вирхов в 1858 обосновал принцип преемственности клеток путём деления («каждая клетка из клетки»). С самого начала развития представлений о клеточном строении возникал вопрос о соотношении клетки и целого организма. Его решение развивалось в двух направлениях. Согласно механистич. представлениям, жизнедеятельность индивидуума представляет собой сумму функционирующих клеток. В соответствии с виталистич. концепцией, целесообразное функционирование организма является качественно отличным («целое не равно сумме частей») и обусловлено «жизненной силой». Благодаря открытию митотич. деления и осн. органоидов клетки, а позднее с развитием биохимии и молекулярной биологии сформировались совр. представления о структуре и функциях клетки, о клеточном уровне в иерархии живой природы. Современная К. т. рассматривает многоклеточный организм как сложно организованную интегрированную систему, состоящую из функционирующих и взаимодействующих клеток. Для этой системы характерны новые специфич. черты, не сводимые только к свойствам составляющих её элементов. Осп. структурные элементы клетки принципиально сходны не только у эукариот, имеющих оформленное ядро, но и у прокариот, не имеющих его. Существование вирусов лишь подтверждает универсальность клеточного строения живого, т. к. они не способны к самостоят, функционированию и являются своеобразными клеточными паразитами. Единство клеточного строения организмов находит подтверждение не только в сходстве строения разл. клеток, но, прежде всего, в сходстве химич. состава и метаболич. процессов. Такие жизненно важные компоненты клетки, как нуклеиновые к-ты и белки, процессы их синтеза и превращений универсальны и принципиально близки в клетках всех живых систем.

.(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

кле́точная тео́рия одно из важнейших обобщений в биологии, согласно которому все организмы имеют клеточное строение. Представление о клетке появилось в 17 в. В 1665 г. английский физик Р. Гук, рассматривая под увеличительным стеклом срезы камыша, обнаружил, что они состоят из мельчайших ячеек, которые он назвал клетками. Позднее итальянский естествоиспытатель М. Мальпиги рассмотрел оболочку клетки, а изобретатель микроскопа А. Левенгук увидел в капле воды одноклеточные организмы – бактерии. В нач. 19 в. чешский биолог Я. Пуркине обнаружил в клетке протоплазму (цитоплазму). В 1831 г. английский ботаник Р. Броун открыл клеточное ядро, а немецкий ботаник М. Шлейден вскоре установил обязательное его присутствие в любой клетке. В 1839 г. немецкий физиолог и цитолог Т. Шванн создал клеточную теорию, в которой обобщил информацию о клетке и сформулировал представление о том, что организмы всех растений и животных состоят из клеток и что клетки – основные единицы жизни. В 1858 г. немецкий врач Р. Вирхов доказал, что новые клетки возникают только в результате деления ранее существовавших клеток, а в 1879—1880 гг. немецкий зоолог А.

Вейсман развил эту мысль, сделав вывод о том, что клетки имеют непрерывную и очень древнюю «родословную».
Изучение клетки продолжалось в течение трёх веков, в результате была создана современная клеточная теория. Её главные положения: клетка – основная структурно-функциональная (универсальная) единица живых организмов; каждая клетка имеет ядро и окружена цитоплазматиче-ской мембраной; основные структурные элементы сходны как у прокариотических, так и у эукариотических клеток; клетки размножаются делением; клеточное строение всех организмов свидетельствует о единстве их происхождения. Клеточная теория имеет огромное значение для понимания роли клеточного уровня в развитии и организации живой природы.

.(Источник: «Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия.» Гл. ред. А. П. Горкин; М.: Росмэн, 2006.)

.

• КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА
• КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ

Полезное

Смотреть что такое «КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ» в других словарях:

• КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ — одно из крупных биологических обобщений, утверждающее общность происхождения, а также единство принципа строения и развития организмов; согласно клеточной теории, их основной структурный элемент клетка. Клеточная теория впервые сформулирована Т.… …   Большой Энциклопедический словарь

• КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ — КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ, классическое учение о микроскоп, строении всех растительных и животных организмов из особых элементарных единиц клеток. Согласно этому учению последние, входя в состав организма, сами в свою очередь являются до известной степени …   Большая медицинская энциклопедия

• клеточная теория — Одно из важнейших обобщений в биологии, согласно которому все организмы имеют клеточное строение; формулирование К.т. связывается с именами М. Шлейдена (1838) и Т. Шванна (1839). [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо русский толковый словарь… …   Справочник технического переводчика

• Клеточная теория — * клетачная тэорыя * cell theory одна из важнейших теорий в биологии, постулирующая, что все животные и растения состоят из клеток, а их рост и воспроизводство обусловлены делением клеток. К. т. была сформулирована М. Шлейденом (1838 г.) и Т.… …   Генетика. Энциклопедический словарь

• Клеточная теория — Клетки эпителия. Клеточная теория  одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка… …   Википедия

• клеточная теория — одно из крупных биологических обобщений, утверждающее общность происхождения, а также единство принципа строения и развития организмов; согласно клеточной теории, их основной структурный элемент  клетка. Клеточная теория впервые сформулирована… …   Энциклопедический словарь

• Клеточная теория —         одно из крупных биологических обобщений, утверждающее общность происхождения, а также единство принципа строения и развития мира растений и мира животных. Согласно К. т., основным структурным элементом растений и животных является Клетка …   Большая советская энциклопедия

• клеточная теория — cell theory клеточная теория. Oдно из важнейших обобщений в биологии, согласно которому все организмы имеют клеточное строение; формулирование К.т. связывается с именами М.Шлейдена (1838) и Т.Шванна (1839). (Источник: «Англо русский толковый… …   Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

• клеточная теория — ląstelinė teorija statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Biologijos teorija, pagal kurią visi organizmai yra sudaryti iš ląstelių. atitikmenys: angl. cell theory rus. клеточная теория …   Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas

• КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ — теория, согласно которой в основе строения и развития всех организмов лежит клетка. Сформулирована К. т. в 1839 г. немецким биологом Т. Шванном. Эта теория обобщила понятие о единстве органического мира …   Словарь ботанических терминов

Клеточная теория — Биология — Презентации

Тема: Клеточная теория

История создания клеточной теории

• 1590 год. Янсен изобрел микроскоп, в котором увеличение обеспечивалось соединением двух линз.
• 1665 год. Роберт Гук впервые употребил термин клетка.
• 1650-1700 годы. Антони ван Левенгук впервые описал бактерии и другие микроорганизмы.
• 1700-1800 годы . Опубликовано много новых описаний и рисунков различных тканей, преимущественно растительных.
• 1827 году Карл Бэр обнаружил яйцеклетку у млекопитающих.

• 1831-1833 годы. Роберт Броун описал ядро в растительных клетках.

• 1838-1839 годы. Ботаник Матиас Шлейден и зоолог Теодор Шванн объединили идеи разных ученых и сформулировали клеточную теорию, которая постулировала, что основной единицей структуры и функции в живых организмах является клетка.
• 1855 год. Рудольф Вирхов показал, что все клетки образуются в результате клеточных делений.

История создания клеточной теории

1665 год. Рассматривая под микроскопом срез пробки, английский ученый, физик Роберт Гук обнаружил, что она состоит из ячеек, разделенных перегородками. Эти ячейки он назвал «клетками».

История создания клеточной теории

В XVII столетии Левенгук сконструировал микроскоп и открыл людям дверь в микромир. Перед глазами изумленных исследователей замелькали разнообразнейшие инфузории, коловратки и прочая мельчайшая живность. Оказалось, что они повсюду – эти мельчайшие организмы: в воде, навозе, в воздухе и пыли, в земле и водосточных желобах, в гниющих отходах животного и растительного происхождения.

История создания клеточной теории

Матиас Шлейден

1831-1833 годы. Роберт Броун описал ядро в растительных клетках.

В 1838 г. немецкий ботаник М.Шлейден пришел к выводу, что ядра есть во всех живых клетках растений и ткани растений состоят из клеток.

История создания клеточной теории

Немецкий зоолог Т.Шванн показал, что из клеток состоят и ткани животных.

Он создал теорию, утверждающую, что клетки, содержащие ядра, представляют собой

структурную и функциональную основу всех живых существ .

Клеточная теория строения была сформулирована и опубликована Т.Шванном в 1839 г. Суть её можно выразить в следующих положениях:

Теодор Шванн

1. Клетка – элементарная структурная единица строения всех живых существ ;

2. Клетки растений и животных самостоятельны, гомологичны друг другу по происхождению и структуре. Каждая клетка функционирует независимо от других, но вместе со всеми.

3. Все клетки возникают из бесструктурного вещества неживой материи .

История создания клеточной теории

Рудольф Вирхов

В 1855 г. немецкий врач Р.Вирхов сделал обобщение: клетка может возникнуть только из предшествующей клетки . Это привело к осознанию того факта, что рост и развитие организмов связаны с делением клеток и их дальнейшей дифференцировкой, приводящей к образованию тканей и органов.

История создания клеточной теории

Карл Бэр

Еще в 1827 году Карл Бэр обнаружил яйцеклетку у млекопитающих, доказал, что развитие млекопитающих начинается с оплодотворенной яйцеклетки.

Значит развитие любого организма начинается с одной оплодотворенной яйцеклетки, клетка является единицей развития .

Основные положения клеточной теории

• Клетка — элементарная живая система, единица строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития организмов.

2. Клетки всех живых организмов гомологичны, едины по строению и происхождению.

3. Образование клеток. Новые клетки возникают только путем деления ранее существовавших клеток.

4. Клетка и организм. Клетка может быть самостоятельным организмом (прокариоты и одноклеточные эукариоты). Все многоклеточные организмы состоят из клеток.

5. Функции клеток. В клетках осуществляются: обмен веществ, раздражимость и возбудимость, движение, размножение и дифференцировка.

6. Эволюция клетки. Клеточная организация возникла на заре жизни и прошла длительный путь эволюционного развития от безъядерных форм (прокариот) к ядерным (эукариотам).

Методы изучения клетки

Методы изучения клетки

Методы изучения клетки

Повторение:

• Первый микроскоп был изобретен ….
• В 1665 году Роберт Гук ….
• Антоний Ван Левенгук открыл ….
• Роберт Броун в растительных клетках впервые описал ….
• В 1827 году Карл Бэр обнаружил ….
• В 1838–1839 гг. сформулировали основные положения клеточной теории немецкие ученые ….
• Матиас Шдейден доказал, что ….
• Теодор Шванн считал, что новые клетки образуются ….
• В 1855 г. Рудольф Вирхов доказал, что ….
• Основной единицей строения и жизнедеятельности живых организмов является ….
• Все клетки живых организмов имеют ….
• Клетки образуются только ….
• Клетки гомологичны, потому что….

БИОЛОГИЯ • Большая российская энциклопедия

БИОЛО́ГИЯ (от био… и …ло­гия), со­во­куп­ность на­ук о жи­вой при­ро­де. Тер­мин «Б.» был пред­ло­жен в 1802 Ж. Б. Ла­мар­ком и нем. ис­сле­до­ва­те­лем Г. Тре­ви­ра­ну­сом. Пред­мет Б. – все про­яв­ле­ния жиз­ни: раз­но­об­ра­зие, строе­ние и функ­ции жи­вых су­ществ и их при­род­ных со­об­ществ, рас­про­стра­не­ние, про­ис­хо­ж­де­ние и раз­ви­тие, свя­зи друг с дру­гом и с не­жи­вой при­ро­дой как в на­стоя­щем, так и в про­шлом. Осн. свой­ст­ва­ми жи­во­го – спо­соб­но­стя­ми по­треб­лять пи­щу, не­об­хо­ди­мую для рос­та и жиз­не­дея­тель­но­сти, вы­де­лять про­дук­ты рас­па­да, ды­шать (ана­эроб­ное и аэроб­ное ды­ха­ние), раз­мно­жать­ся, дви­гать­ся и реа­ги­ро­вать на внеш­ние раз­дра­жи­те­ли, при­спо­саб­ли­вать­ся к из­ме­не­ни­ям ок­ру­жаю­щей сре­ды, под­дер­жи­вая го­мео­стаз или из­ме­ня­ясь в про­цес­се эво­лю­ции, – об­ла­да­ют все ор­га­низ­мы.

Объекты исследования и структура биологических наук

Со­глас­но совр. пред­став­ле­ни­ям, в Б. вы­де­ля­ют неск. уров­ней изу­че­ния жиз­ни: мо­ле­ку­ляр­ный, кле­точ­ный, ор­га­низ­мен­ный, по­пу­ля­ци­он­ный, ви­до­вой, био­це­но­ти­че­ский и био­сфер­ный. Эта клас­си­фи­ка­ция, от­ра­жаю­щая как уров­ни изу­че­ния, так и ие­рар­хию ор­га­ни­за­ции жи­вых сис­тем, мо­жет быть уп­ро­ще­на или ус­лож­не­на. Ино­гда про­вес­ти чёт­кую гра­ни­цу ме­ж­ду био­сис­те­ма­ми раз­ных уров­ней бы­ва­ет не­лег­ко. К ря­ду ви­дов ко­ло­ни­аль­ных жи­вот­ных и не­ко­то­рым ве­ге­та­тив­но раз­мно­жаю­щим­ся рас­те­ни­ям не­про­сто при­ме­нить по­ня­тие ор­га­низм, ука­зать на отд. особь. Ор­га­низ­мы-хо­зяе­ва с об­ли­гат­ны­ми па­ра­зи­та­ми или, напр., сим­био­ти­че­ские ор­га­низ­мы мо­гут рас­смат­ри­вать­ся как свое­об­раз­ные мно­го­ви­до­вые со­об­ще­ст­ва. Учё­ные од­ной био­ло­гич. дис­ци­п­ли­ны не­ред­ко ра­бо­та­ют с био­сис­те­ма­ми раз­но­го уров­ня ор­га­ни­за­ции, напр. от кле­точ­но­го до ор­га­низ­мен­но­го или от ви­до­во­го до био­це­но­ти­че­ско­го.

Вы­де­ле­ние спец. мо­ле­ку­ляр­но­го уров­ня под­ра­зу­ме­ва­ет ис­сле­до­ва­ние отд. эле­мен­тар­ных со­став­ляю­щих жи­вых сис­тем. Здесь фи­зи­ко-хи­мич. ос­но­вы жиз­ни изу­ча­ют­ся та­ки­ми нау­ка­ми, как био­хи­мия, био­фи­зи­ка и др. Раз­ви­тие био­химии обу­сло­ви­ло даль­ней­шую спе­циа­ли­за­цию, обо­соб­ле­ние, напр., мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­гии; в не­драх ге­не­ти­ки сфор­ми­ро­ва­лась мо­ле­ку­ляр­ная ге­не­ти­ка. За­ко­но­мер­но­сти об­ме­на ве­ществ на мо­ле­ку­ляр­ном уров­не, транс­фор­ма­ция энер­гии и ин­фор­ма­ции в отд. суб­кле­точ­ных струк­ту­рах ис­сле­ду­ют­ся так­же спец. об­лас­тя­ми фи­зио­ло­гии (физиологии растений и физиологии животных), эко­ло­гии и др. на­ук.

Осн. струк­тур­но-функ­цио­наль­ной еди­ни­цей всех ор­га­низ­мов яв­ля­ет­ся клет­ка, эле­мен­тар­ная жи­вая сис­те­ма. На кле­точ­ном уров­не в чис­ле дру­гих ре­ша­ют­ся во­про­сы, свя­зан­ные с на­чаль­ны­ми эта­па­ми про­ис­хо­ж­де­ния жиз­ни, с воз­ник­но­ве­ни­ем из про­би­онт­ных со­еди­не­ний од­но­кле­точ­ных ор­га­низ­мов и их по­сле­дую­щим пре­об­ра­зо­ва­ни­ем в мно­го­кле­точ­ные сис­те­мы. Ис­поль­зо­ва­ние в дан­ной сфе­ре ме­то­дов мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­гии, па­лео­нто­ло­гии и др. дис­ци­п­лин спо­соб­ст­во­ва­ло даль­ней­ше­му раз­ви­тию уче­ния об эво­лю­ции жиз­ни. Раз­но­об­ра­зие од­но­кле­точ­ных ор­га­низ­мов дос­та­точ­но ве­ли­ко. Ли­шён­ные ог­ра­ни­чен­но­го мем­бра­ной яд­ра про­ка­рио­ты (бак­те­рии, вклю­чая циа­но­бак­те­рии, и ар­хеи) – осн. пред­мет ис­сле­до­ва­ния мик­ро­био­ло­гии. Не­кле­точ­ные фор­мы жиз­ни – ви­ру­сы, про­ни­каю­щие в жи­вую клет­ку и спо­соб­ные раз­мно­жать­ся толь­ко внут­ри клет­ки-хо­зяи­на, изу­ча­ет ви­ру­со­ло­гия. Од­но­кле­точ­ные эу­ка­рио­ты – про­стей­шие – объ­ект про­то­зоо­ло­гии. По мн. па­ра­мет­рам од­но­кле­точ­ные эу­ка­рио­ты сход­ны с клет­ка­ми мно­го­кле­точ­ных ор­га­низ­мов; их клетки изу­ча­ет ци­то­ло­гия. Объ­ек­том гис­то­ло­гии яв­ля­ют­ся об­ра­зо­ван­ные клет­ка­ми тка­ни. Отд. ор­га­ны и це­лые сис­те­мы, в т. ч. пи­ще­ва­ре­ния, вы­де­ле­ния, ды­ха­ния, кро­во­снаб­же­ния, раз­мно­же­ния, сис­те­мы по­кро­вов, ске­ле­та, мышц, ана­ли­за­то­ров и др., ис­сле­ду­ют­ся ана­то­ми­ей, мор­фо­ло­ги­ей, фи­зио­ло­ги­ей.

Зна­чит. часть био­ло­гич. ис­сле­до­ва­ний ве­дёт­ся на ор­га­низ­мен­ном уров­не. Ор­га­низм (в уз­ком смыс­ле – особь, ин­ди­ви­ду­ум) пред­став­ля­ет со­бой наи­бо­лее це­ло­ст­ную био­ло­гич. сис­те­му, взаи­мо­за­ви­си­мые и со­под­чи­нён­ные час­ти ко­то­рой обес­пе­чи­ва­ют воз­мож­ность от­но­си­тель­но не­за­ви­си­мо­го про­дол­жи­тель­но­го её су­ще­ст­во­ва­ния и вос­про­из­вод­ст­ва в че­ре­де по­ко­ле­ний. Гл. ре­зуль­та­ты про­цес­са био­ло­гич. эво­лю­ции фик­си­ру­ют­ся имен­но на уров­не ор­га­низ­ма. Фак­ти­че­ски в Б. изу­ча­ют­ся в основном отдель­ные ор­га­низмы или груп­пы ор­га­низ­мов, а по­лу­чен­ные дан­ные экс­т­ра­по­ли­ру­ют­ся на боль­шую или мень­шую из сис­те­ма­тических со­во­куп­но­стей (вид, род, се­мей­ст­во и т. д.). За­ко­но­мер­но­сти на­сле­до­ва­ния отд. при­зна­ков и свойств ис­сле­ду­ет ге­не­ти­ка, про­цес­сы об­ме­на ве­ществ и со­хра­не­ния го­мео­ста­за – фи­зио­ло­гия, био­хи­мия, био­энер­ге­ти­ка и др., внутр. за­щит­ные ре­ак­ции ор­га­низ­ма – им­му­но­ло­гия, осо­бен­но­сти ин­ди­ви­ду­аль­но­го раз­ви­тия – эм­брио­ло­гия, фор­му и струк­ту­ру те­ла или от­дель­ных его час­тей – мор­фо­ло­гия, по­ве­де­ние осо­бей – это­ло­гия и т. д.

В при­ро­де ор­га­низ­мы од­но­го ви­да, как пра­ви­ло, объ­е­ди­ня­ют­ся в по­пу­ля­ции. Осо­би отд. по­пу­ля­ции оби­та­ют на оп­ре­де­лён­ной тер­ри­то­рии, об­ла­да­ют об­щим ге­но­фон­дом, ча­ще кон­так­ти­ру­ют друг с дру­гом (вклю­чая раз­мно­же­ние), чем с осо­бя­ми из др. по­пу­ля­ций. В до­пол­не­ние к изу­че­нию ин­ди­ви­ду­аль­ной из­мен­чи­во­сти (воз­рас­тной, по­ло­вой, ге­не­ти­че­ской, фе­но­ти­пи­че­ской и др.) био­ло­ги ве­дут спец. ис­сле­до­ва­ния по­пу­ля­ци­он­ной струк­ту­ры, из­мен­чи­во­сти по­пу­ля­ци­он­ных при­зна­ков. На дан­ном уров­не на­чи­на­ют впер­вые про­яв­лять­ся эво­люц. пре­об­ра­зо­ва­ния, ве­ду­щие к воз­ник­но­ве­нию но­вых и вы­ми­ра­нию ста­рых ви­дов. Дис­ци­п­ли­ны, изу­чаю­щие жи­вые объ­ек­ты на по­пу­ля­ци­он­ном уров­не (напр., по­пу­ля­ци­он­ная ге­не­ти­ка, по­пу­ля­ци­он­ная эко­ло­гия), ино­гда объ­е­ди­ня­ют тер­ми­ном «по­пу­ля­ци­он­ная био­ло­гия».

Вид – осн. струк­тур­ная еди­ни­ца в сис­те­ме жи­вых ор­га­низ­мов, ка­че­ст­вен­ный этап их эво­лю­ции. Осо­би всех по­пу­ля­ций дан­но­го ви­да, как пра­ви­ло, мо­гут сво­бод­но скре­щи­вать­ся ме­ж­ду со­бой, но не да­ют пло­до­ви­то­го по­том­ст­ва при скре­щи­ва­нии с осо­бя­ми др. ви­да (кри­те­рий ре­про­дук­тив­ной изо­ля­ции). С ви­до­во­го уров­ня обыч­но на­чи­на­ют свои ис­сле­до­ва­ния сис­те­ма­ти­ки, за­ни­маю­щие­ся опи­са­ни­ем раз­но­об­ра­зия ны­не су­ще­ст­вую­щих и вы­мер­ших ви­дов. По­строе­ние ие­рар­хич. сис­те­мы жи­вых ор­га­низ­мов – од­на из осн. за­слуг Б. Ви­ды по прин­ци­пу род­ст­ва-сход­ст­ва объ­еди­ня­ют­ся в ро­ды, ро­ды – в се­мей­ст­ва, се­мей­ст­ва – в от­ря­ды (в бо­та­нич. но­менк­ла­ту­ре – по­ряд­ки). Да­лее в на­прав­ле­нии по­вы­ше­ния ран­га сле­ду­ют клас­сы, ти­пы, цар­ст­ва. Ино­гда вы­де­ля­ют до­пол­ни­тель­ные сис­те­ма­тич. ка­те­го­рии, напр. уров­ни ни­же ро­да, но вы­ше ви­да – под­род и над­вид, вы­ше от­ря­да – на­дот­ряд, вы­ше цар­ст­ва – до­ми­ни­он, им­пе­рия. Раз­дел сис­те­ма­ти­ки, по­свя­щён­ный пра­ви­лам и ме­то­дам клас­си­фи­ка­ции, по­лу­чил назв. «так­со­но­мия». Уг­луб­ле­ние зна­ний о раз­но­об­ра­зии форм жи­вой при­ро­ды со­про­во­ж­да­лось не толь­ко со­вер­шен­ст­во­ва­ни­ем прин­ци­пов сис­те­ма­ти­ки. К из­на­чаль­но вы­де­лен­ным цар­ст­вам рас­те­ний и жи­вот­ных, ко­то­ры­ми тра­ди­ци­он­но за­ни­ма­ют­ся со­от­вет­ст­вен­но бо­та­ни­ка и зоо­ло­гия, бы­ло до­бав­ле­но в 20 в. цар­ст­во бак­те­рий. На совр. эта­пе час­то при­ня­то вы­де­лять два над­цар­ст­ва: про­ка­ри­от и эу­ка­ри­от. Пер­вое вклю­ча­ет цар­ст­ва ар­хей и бак­те­рий, вто­рое – цар­ст­ва гри­бов (изучается микологией), растений и животных (иногда одноклеточных эукариот выделяют в царство протистов). Зоо­ло­гия, в свою оче­редь, под­раз­де­ля­ет­ся на зоо­ло­гию бес­по­зво­ноч­ных и зоо­ло­гию по­зво­ноч­ных. В рам­ках пер­вой обо­со­би­лись про­то­зоо­ло­гия, ма­ла­ко­ло­гия – нау­ка о мол­лю­сках, кар­ци­но­ло­гия – о ра­ко­об­раз­ных, арах­но­ло­гия – о пау­ках, ака­ро­ло­гия – о кле­щах, эн­то­мо­ло­гия – о на­се­ко­мых и др. В эн­то­мо­ло­гии так­же вы­де­ли­лись ко­ле­оп­те­ро­ло­гия – нау­ка о жу­ках, мир­ме­ко­ло­гия – о му­равь­ях, ле­пи­деп­те­ро­ло­гия – о че­шуе­кры­лых (ба­боч­ках) и др. В зоо­ло­гии по­зво­ноч­ных отд. на­уч. дис­ци­п­ли­на­ми ста­ли их­тио­ло­гия, изу­чаю­щая рыб и круг­ло­ро­тых, гер­пе­то­ло­гия – пре­смы­каю­щих­ся и зем­но­вод­ных, ор­ни­то­ло­гия – птиц, те­рио­ло­гия – мле­ко­пи­таю­щих и др. Разл. круп­ным так­со­нам цар­ст­ва рас­те­ний так­же со­от­вет­ст­ву­ют спец. раз­де­лы Б.: аль­го­ло­гия ис­сле­ду­ет во­до­рос­ли, ли­хе­но­ло­гия – ли­шай­ни­ки, брио­ло­гия – мо­хо­об­раз­ные. Ино­гда био­ло­гич. дис­ци­п­ли­ны свя­за­ны не столь­ко с отд. сис­те­ма­тич. груп­пи­ров­ка­ми, сколь­ко с изу­че­ни­ем осо­бых жиз­нен­ных форм, в т. ч. важ­ных для че­ло­ве­ка. Нау­ка о де­ревь­ях и кус­тар­ни­ках по­лу­чи­ла назв. ден­д­ро­ло­гия. Объ­ек­том па­ра­зи­то­ло­гии яв­ля­ют­ся па­ра­зи­ти­рую­щие ор­га­низ­мы и вы­зы­вае­мые ими за­бо­ле­ва­ния че­ло­ве­ка, жи­вот­ных и рас­те­ний. Спец. раз­де­лом па­ра­зи­то­ло­гии ста­ла гель­мин­то­ло­гия, изу­чаю­щая па­ра­зи­тич. пло­ских и круг­лых чер­вей. Во всех био­ло­гич. ис­сле­до­ва­ни­ях – от мо­ле­ку­ляр­но­го до над­ви­до­вых уров­ней (в т. ч. в об­лас­ти био­хи­мии, ге­не­ти­ки, мор­фо­ло­гии, фи­зио­ло­гии, эко­ло­гии, это­ло­гии, па­лео­н­то­ло­гии, эво­лю­ци­он­ной тео­рии и др.) не­об­хо­ди­мо зна­ние точ­но­го сис­те­ма­тич. по­ло­же­ния объ­ек­та изу­че­ния. Та­кое зна­ние по­зво­ля­ет экс­т­ра­по­ли­ро­вать об­на­ру­жен­ные за­ко­но­мер­но­сти на бо­лее ши­ро­кий круг сис­те­ма­ти­че­ски близ­ких объ­ек­тов. Био­ло­ги разл. спе­ци­аль­но­стей мо­гут скон­цен­три­ро­вать свои ис­сле­до­ва­ния на к.-л. од­ной круп­ной сис­те­ма­тич. груп­пи­ров­ке. Так, напр., вы­де­ля­ют био­хи­мию рас­те­ний, ге­не­ти­ку рыб, мор­фо­ло­гию на­се­ко­мых, фи­зио­ло­гию че­ло­ве­ка и жи­вот­ных, эко­ло­гию птиц, па­лео­зоо­ло­гию.

Уро­вень взаи­мо­дей­ст­вия разл. ви­дов, вклю­чая пи­ще­вые от­но­ше­ния (ком­мен­са­лизм, хищ­ни­че­ст­во, па­ра­зи­тизм и др.), струк­ту­ру и за­ко­ны функ­цио­ни­ро­ва­ния мно­го­ви­до­вых со­об­ществ, изу­ча­ет си­нэ­ко­ло­гия, в от­ли­чие от аут­эко­логии, ис­сле­дую­щей взаи­мо­от­но­ше­ние ор­га­низ­мов отд. ви­дов со сре­дой. От­но­си­тель­но ус­той­чи­вая со­во­куп­ность мн. ви­дов (жи­вот­ных, рас­те­ний, гри­бов и мик­ро­ор­га­низ­мов), со­вме­ст­но оби­таю­щих на не­ко­то­ром уча­ст­ке су­ши или во­до­ёма, оп­ре­де­ляе­мая как со­об­ще­ст­во – био­це­ноз или эко­си­сте­ма, ха­рак­те­ри­зу­ют био­це­но­ти­че­ский уро­вень ис­сле­до­ва­ния. На этом уров­не био­ло­ги изу­ча­ют тес­ную связь ком­плек­сов жи­вых ор­га­низ­мов как ме­ж­ду со­бой, так и с ком­по­нен­та­ми не­жи­вой при­ро­ды. Эта об­ласть так­же весь­ма диф­фе­рен­ци­ро­вана. С эко­ло­гич. про­бле­ма­ми над­ви­до­вых груп­пиро­вок свя­за­ны био­гео­це­но­ло­гия, гео­бо­та­ни­ка, гид­ро­био­ло­гия, ле­со­ве­де­ние, поч­вен­ная зоо­ло­гия и др. Во­про­сы воз­ник­но­ве­ния, про­стран­ст­вен­но­го рас­пре­де­ле­ния и ус­той­чи­во­го су­ще­ст­во­ва­ния ис­то­ри­че­ски сло­жив­ших­ся круп­ных со­во­куп­но­стей жи­вот­ных (фа­ун) и рас­те­ний (флор) от­но­сят­ся к сфе­ре био­гео­гра­фии.

Изу­че­ни­ем жиз­ни в мас­шта­бах всей био­сфе­ры (обо­лоч­ка Зем­ли, где рас­пре­де­ле­ны жи­вые ор­га­низ­мы и ко­то­рая сфор­ми­ро­ва­лась и ны­не су­ще­ст­ву­ет во мно­гом в ре­зуль­та­те их жиз­не­дея­тель­но­сти) за­ни­ма­ет­ся це­лый ряд био­ло­гич. дис­ци­п­лин или их отд. на­прав­ле­ний. На био­сфер­ном уров­не мо­гут вес­ти ис­сле­до­ва­ния спе­циа­ли­сты в об­лас­ти гло­баль­ной эко­ло­гии, кос­ми­че­ской био­ло­гии, био­гео­хи­мии, океа­но­ло­гии, эво­лю­ци­он­но­го уче­ния, па­лео­нто­ло­гии, ан­тро­по­ло­гии и др.

Ком­плекс зна­ний о при­чи­нах, дви­жу­щих си­лах, ме­ха­низ­мах и за­ко­но­мер­но­стях воз­ник­но­ве­ния и эво­лю­ции жи­вых ор­га­низ­мов об­ра­зу­ет эво­лю­ци­он­ное уче­ние. В этой об­лас­ти мо­гут вы­де­лять­ся отд. на­прав­ле­ния, напр. фи­ло­ге­не­ти­ка, эво­лю­ци­он­ные мор­фо­ло­гия и эко­ло­гия, уче­ние о мик­ро- и мак­ро­эво­лю­ци­он­ных про­цес­сах и др. Па­лео­нто­ло­гия пред­став­ля­ет со­бой спец. раз­дел Б., по­свя­щён­ный изу­че­нию ис­ко­пае­мых (вы­мер­ших) форм жиз­ни, их эво­лю­ции.

Ряд био­ло­гич. дис­ци­п­лин свя­зан с при­клад­ной те­ма­ти­кой. Здесь сфор­ми­ро­ва­лись та­кие ком­плекс­ные на­прав­ле­ния, как ра­дио­био­ло­гия, био­ни­ка, ге­не­ти­че­ская ин­же­не­рия, пром. мик­ро­био­ло­гия, био­ки­бер­не­ти­ка, аг­ро­био­ло­гия и др. Ак­тив­но раз­ра­ба­ты­ва­ют­ся био­ло­гич. ос­но­вы ме­ди­ци­ны, с. х-ва, ис­поль­зо­ва­ния био­ре­сур­сов и об­ще­го при­ро­до­поль­зо­ва­ния, отд. от­рас­лей пром-сти и био­тех­но­ло­гий. Зна­чи­те­лен вклад био­ло­гов в раз­ви­тие на­уч. и прак­тич. ас­пек­тов ох­ра­ны при­ро­ды. Б. тес­но свя­за­на с гу­ма­ни­тар­ны­ми и со­цио­ло­гич. дис­ци­п­ли­на­ми, где че­ло­век как био­ло­гич. вид – объ­ект и субъ­ект по­зна­ния (ан­тро­по­ло­гия, пси­хо­ло­гия, де­мо­гра­фия, био­се­мио­ти­ка, био­эти­ка и др.).

История биологии

Био­ло­гич. зна­ния на­ча­ли на­ка­п­ли­вать­ся че­ло­ве­че­ст­вом с древ­ней­ших вре­мён. Уже жизнь пер­во­быт­ных лю­дей (не ме­нее 1 млн. лет на­зад) бы­ла тес­но свя­за­на с боль­шим раз­но­об­ра­зи­ем ок­ру­жаю­щих их жи­вых ор­га­низ­мов, по­зна­ни­ем важ­ных био­ло­гич. яв­ле­ний. На­ши да­лё­кие пред­ки нау­чи­лись из­го­тав­ли­вать и ис­поль­зо­вать ору­дия (из кам­ня, де­ре­ва, ро­гов и т. д.), охо­тить­ся и ло­вить ры­бу, от­ли­чать съе­доб­ные рас­те­ния от ядо­ви­тых, до­бы­вать огонь и пр. Ок. 40–50 тыс. лет на­зад че­ло­век ра­зум­ный бла­го­да­ря раз­ви­то­му мыш­ле­нию, ре­чи и ря­ду др. важ­ней­ших био­ло­гич. при­зна­ков за ко­рот­кое вре­мя рас­се­лил­ся поч­ти по всей пла­не­те и на­чал путь про­грес­сив­но­го ис­то­рич. раз­ви­тия. Ны­не на этом пу­ти нау­ка, в т. ч. Б., ста­ла про­из­во­дит. си­лой, а че­ло­ве­че­ская дея­тель­ность – од­ним из фак­то­ров эво­лю­ции жиз­ни на Зем­ле. Ис­то­рия не со­хра­ни­ла име­на древ­них на­ту­ра­ли­стов, за­ни­мав­ших­ся одо­маш­ни­ва­ни­ем жи­вот­ных и окуль­ту­ри­ва­ни­ем рас­те­ний. Учё­ные по­ка лишь при­бли­зи­тель­но мо­гут вос­ста­но­вить ме­сто и вре­мя (10–4 тыс. лет на­зад) этих важ­ней­ших био­ло­гич. за­вое­ва­ний (не­оли­тич. ре­во­лю­ция), имев­ших гро­мад­ные со­ци­аль­ные по­след­ст­вия. От охо­ты и со­би­ра­тель­ст­ва че­ло­век пе­ре­шёл к ко­че­во­му ско­то­вод­ст­ву и осед­ло­му зем­ле­де­лию. Иск-во лю­дей ка­мен­но­го ве­ка до­нес­ло до нас вы­ра­зи­тель­ные, час­то уди­ви­тель­но точ­ные изо­бра­же­ния мн. жи­вот­ных.

На ру­бе­же 4–3-го тыс. до н. э. воз­ник­но­ве­ние го­род­ских ци­ви­ли­за­ций Егип­та, Шу­ме­ра в до­ли­нах круп­ных рек бы­ло обу­слов­ле­но, сре­ди про­че­го, по­зна­ни­ем био­ло­гич. ос­нов воз­де­лы­ва­ния рас­те­ний, уме­лым про­ве­де­ни­ем ир­ри­гац. ра­бот, соз­да­ни­ем с.-х. ка­лен­да­ря, бла­го­да­ря че­му по­вы­си­лась эф­фек­тив­ность зем­ле­де­лия. В этих и ря­де др. го­су­дарств мед­но­го и брон­зо­во­го ве­ков био­ло­гич. зна­ния раз­ви­ва­лись в свя­зи с по­треб­но­стя­ми ме­ди­ци­ны, с. х-ва, от­дель­ных ре­мё­сел. Бы­ли от­кры­ты про­цес­сы бро­же­ния, му­ми­фи­ка­ции и пр. Пер­вые письм. ис­точ­ни­ки, пред­ме­ты куль­та, про­из­ве­де­ния иск-ва со­дер­жат мно­же­ст­во све­де­ний о жи­вой при­ро­де, о раз­но­об­ра­зии ви­дов жи­вот­ных и рас­те­ний. Мыс­ли­те­ли Древ­ней Гре­ции од­ни­ми из пер­вых по­пы­та­лись най­ти ма­те­риа­ли­стич. объ­яс­не­ния ми­ро­уст­рой­ст­ва, раз­ра­бо­тать ра­цио­на­ли­стич. (на­уч.) ме­тод по­зна­ния жи­вой при­ро­ды. Фа­лес обос­но­вы­вал воз­мож­ность пу­тём на­блю­де­ния и раз­мыш­ле­ния по­сти­гать ес­теств. за­ко­ны жиз­ни, ус­та­нав­ли­вать при­чин­но-след­ст­вен­ные свя­зи яв­ле­ний. Ге­рак­лит ввёл в нау­ку о при­ро­де по­ло­же­ние о по­сто­ян­ном из­ме­не­нии, воз­ни­каю­щем «по не­об­хо­ди­мо­сти и че­рез борь­бу». Его взгля­ды по­влия­ли на фор­ми­ро­ва­ние пред­став­ле­ний о раз­ви­тии, эво­лю­ции жиз­ни. Врач и фи­ло­соф Эм­пе­докл с на­тур­фило­соф­ских по­зи­ций обос­но­вы­вал ес­теств. про­ис­хо­ж­де­ние жи­вых су­ществ, вы­ска­зал идею о по­сте­пен­ном воз­ник­но­ве­нии наи­бо­лее жиз­не­спо­соб­ных форм и вы­ми­ра­нии ме­нее со­вер­шен­ных, от­час­ти пред­вос­хи­тив­шую дар­ви­нов­скую тео­рию ес­те­ст­вен­но­го от­бо­ра. Де­мок­рит раз­вил по­ня­тие об «ато­мах», мель­чай­ших, не­де­ли­мых час­ти­цах, из ко­то­рых со­сто­ят все жи­вые объ­ек­ты («ро­ж­де­ние есть со­еди­не­ние ато­мов, смерть – их разъ­е­ди­не­ние»). Гип­по­кра­том и его по­сле­до­вате­ля­ми сфор­му­ли­ро­ва­ны прин­ци­пы це­ло­ст­но­сти жи­во­го ор­га­низ­ма, пред­став­ле­ния о ес­теств. кор­рек­ти­рую­щих ме­ха­низ­мах, обес­пе­чи­ваю­щих нор­маль­ное функ­цио­ни­ро­ва­ние, о внеш­них про­яв­ле­ни­ях (сим­пто­мах) на­ру­ше­ний жиз­не­дея­тель­но­сти, о воз­мож­но­сти на ос­но­ва­нии это­го ста­вить ди­аг­ноз бо­лез­ни. Шко­ле Гип­по­кра­та при­над­ле­жит ряд от­кры­тий в об­лас­ти ана­то­мии, эм­брио­ло­гии, фи­зио­ло­гии (напр., ка­саю­щих­ся сис­те­мы кро­во­об­ра­ще­ния). Круп­ней­шим био­ло­гом древ­но­сти был Ари­сто­тель. Он за­ло­жил ос­но­вы ана­то­мии, с его име­нем свя­зы­ва­ют пер­вые эта­пы раз­ви­тия мн. био­ло­гич. дис­ци­п­лин: от пси­хо­ло­гии до сис­те­ма­ти­ки. Ему уда­лось по­стро­ить ие­рар­хич. сис­те­му, вклю­чаю­щую св. 450 так­со­нов жи­вот­ных, пред­вос­хи­тив­шую идею «ле­ст­ни­цы су­ществ» – сту­пен­ча­то­го пе­ре­хо­да от про­стых форм к слож­ным. Эта идея на про­тя­же­нии мн. сто­ле­тий гос­под­ство­ва­ла в Б., по­ка не бы­ла оп­ро­верг­ну­та в 19 в. тео­ри­ей эво­лю­ции. Уче­ник Ари­сто­те­ля Тео­фраст дал опи­са­ние бо­лее 500 ви­дов рас­те­ний. Со­чи­не­ния ря­да вы­даю­щих­ся рим. по­этов, напр. «О при­ро­де ве­щей» Лук­ре­ция, со­дер­жат мас­су све­де­ний о жи­вот­ном и рас­тит. ми­ре, фи­лос. воз­зре­ния на про­ис­хо­ж­де­ние и раз­ви­тие жиз­ни, на ме­сто и роль че­ло­ве­ка в при­ро­де. Био­ло­гич. по­зна­ния ан­тич­но­го ми­ра бы­ли обоб­ще­ны в 37 то­мах «Ес­те­ст­вен­ной ис­то­рии» рим. эн­цик­ло­пе­ди­ста Пли­ния Стар­ше­го, ана­то­мо-фи­зио­ло­гич. пред­став­ле­ния сис­те­ма­ти­зи­ро­вал Га­лен. Кру­ше­ние ан­тич­ных ци­ви­ли­за­ций при­ве­ло к ут­ра­те зна­чит. час­ти их на­уч. на­сле­дия. Ряд тру­дов Ари­сто­те­ля, Пли­ния и др. со­хра­ни­лись толь­ко бла­го­да­ря пе­ре­во­ду на араб. яз. Их ши­ро­ко ис­поль­зо­вал, до­пол­няя собств. на­блю­де­ния­ми, врач и на­ту­ра­лист Ибн Си­на (Ави­цен­на). На ба­зе ан­тич­ных тра­ди­ций фор­ми­ро­ва­лись зна­ния о жи­вой при­ро­де в Ви­зан­тии, Древ­ней Ар­ме­нии.

Архив В. С. Шишкина Анатомия плеча. Рисунки Леонардо да Винчи (1510).

В пе­ри­од Сред­не­ве­ко­вья в го­су­дар­ст­вах Ев­ро­пы и Азии раз­ви­тие Б. тор­мо­зи­лось во мно­гом гос­под­ствую­щи­ми ре­лиг. ус­та­нов­ле­ния­ми. На­ка­п­ли­ваю­щие­ся све­де­ния о жи­вот­ных и рас­те­ни­ях но­си­ли апок­ри­фич. или при­клад­ной ха­рак­тер. Круп­ней­шей био­ло­гич. эн­цик­ло­пе­ди­ей Сред­не­ве­ко­вья ста­ли тру­ды Аль­бер­та Ве­ли­ко­го. Эпо­ха Воз­ро­ж­де­ния (14–16 вв.) ко­рен­ным об­ра­зом из­ме­ни­ла кар­ти­ну ми­ра; ут­вер­ди­лась ге­лио­цен­трич. сис­те­ма Н. Ко­пер­ни­ка. Лео­нар­до да Вин­чи соз­дал не толь­ко уди­ви­тель­но точ­ные изо­бра­же­ния строе­ния че­ло­ве­ка и жи­вот­ных, но и пред­по­ло­жил бо́ льшую про­дол­жи­тель­ность раз­ви­тия жиз­ни на Зем­ле, об­на­ру­жив ока­ме­не­лые ос­тат­ки вы­мер­ших ор­га­низ­мов. А. Ве­за­лий на ос­но­ве эм­пи­рич. ма­те­риа­ла из­дал 7 книг «О строе­нии че­ло­ве­че­ско­го те­ла» (1543). В 1553 М. Сер­вет обос­но­вал на­ли­чие ма­ло­го кру­га кро­во­об­ра­ще­ния. У. Гар­вей экс­пе­ри­мен­таль­но до­ка­зал су­ще­ст­во­ва­ние сис­те­мы кро­во­об­ра­ще­ния у че­ло­ве­ка (1628). Раз­ви­тие ин­ст­ру­мен­таль­ных ме­то­дов, в т. ч. со­вер­шен­ст­во­ва­ние мик­ро­ско­па, по­зво­ли­ло от­крыть ка­пил­ля­ры (М. Маль­пи­ги, 1661), опи­сать рас­тит. клет­ку (Р. Гук, 1665), эрит­ро­ци­ты и спер­ма­то­зои­ды (А. ван Ле­вен­гук, со­от­вет­ст­вен­но 1683 и 1677), уви­деть не­из­ве­дан­ный мир про­стей­ших и бак­те­рий (Р. Гук, М. Маль­пи­ги, Н. Грю, А. ван Ле­вен­гук). Пред­при­ни­ма­лись по­пыт­ки обос­но­вать фи­зи­ко-хи­мич. на­ча­ла жиз­ни (Па­ра­цельс, Я. Б. ван Гель­монт, Дж. А. Бо­рел­ли). Рас­про­стра­нён­ную со вре­мён Ари­сто­те­ля кон­цеп­цию са­мо­за­ро­ж­де­ния жиз­ни по­пы­тал­ся экс­пе­ри­мен­таль­но оп­ро­верг­нуть итал. ес­те­ст­во­ис­пы­та­тель Ф. Ре­ди (1668). Эм­брио­наль­ное раз­ви­тие ор­га­низ­мов жи­вот­ных трак­то­ва­лось с по­зи­ций пре­фор­миз­ма (на­ли­чие в за­ро­ды­ше черт взрос­ло­го ор­га­низ­ма в ми­ниа­тю­ре). Но ещё Ари­сто­тель по­ла­гал, что осн. при­зна­ки взрос­ло­го ор­га­низ­ма (в т. ч. ви­до­вые от­ли­чия) фор­ми­ру­ют­ся на за­вер­шаю­щих ста­ди­ях ин­ди­ви­ду­аль­но­го раз­ви­тия (эпи­ге­нез). Ве­ли­кие гео­гра­фич. от­кры­тия зна­чи­тель­но рас­ши­ри­ли пред­став­ле­ния о раз­но­об­ра­зии жиз­ни на Зем­ле. По­яви­лись мно­го­том­ные ком­пи­ля­тив­ные свод­ки К. Гес­не­ра (1551–1587), итал. на­ту­ра­ли­ста У. Альд­ро­ван­ди (1599–1616), К. Бау­ги­на (1596–1623) и др., мо­но­гра­фии по отд. клас­сам жи­вот­ных – ры­бам, пти­цам (франц. учёных Г. Рон­де­ле, П. Бе­ло­на). Раз­ра­бот­кой бо­та­нич. сис­те­ма­ти­ки за­ни­ма­лись А. Че­заль­пи­но, голл. ис­сле­до­ва­тель К. Клу­зи­ус, К. Бау­гин и др. По­след­ний ис­поль­зо­вал двой­ное лат. на­зва­ние, от­ра­жаю­щее род и вид (би­нар­ную но­менк­ла­ту­ру) при опи­са­нии ра­сте­ний. В кон. 17 – нач. 18 вв. Дж. Рей опи­сал уже 18 тыс. ви­дов рас­те­ний, сгруп­пи­ро­вав их в 19 клас­сов, в со­ав­тор­ст­ве с англ. био­ло­гом Ф. Уил­ло­би опуб­ли­ко­вал сис­те­ма­ти­зир. опи­са­ние жи­вот­ных (гл. обр. по­зво­ноч­ных), вы­де­лил ка­те­го­рию «вид» как эле­мен­тар­ную еди­ни­цу сис­те­ма­ти­ки.

Биология в 18–19 вв

Архив В. С. Шишкина Титульный лист 10-го издания «Системы природы» К. Линнея (1758).

Дос­ти­же­ния пре­ды­ду­щих по­ко­ле­ний сис­те­ма­ти­ков в 18 в. ак­ку­му­ли­ро­вал К. Лин­ней, раз­де­лив­ший цар­ст­ва рас­те­ний и жи­вот­ных на ие­рар­хи­че­ски со­под­чи­нён­ные так­со­ны: клас­сы, от­ря­ды (по­ряд­ки), ро­ды и ви­ды. Он дал ка­ж­до­му ви­ду лат. назв. в со­от­вет­ст­вии с пра­ви­ла­ми би­нар­ной но­менк­ла­ту­ры (ро­до­вое и ви­до­вое имя). От­счёт совр. бо­та­нич. но­менк­ла­ту­ры ве­дёт­ся с го­да пуб­ли­ка­ции кни­ги Лин­нея «Ви­ды рас­те­ний» (1753), а зоо­ло­ги­че­ской – со вре­ме­ни вы­хо­да 10-го изд. лин­не­ев­ской «Сис­те­мы при­ро­ды» (1758). Сис­те­ма Лин­нея бы­ла по­строе­на не столь­ко на вы­яв­ле­нии сте­пе­ни род­ст­ва, сколь­ко на со­пос­тав­ле­нии вы­бран­ных им отд. ди­аг­но­стич. при­зна­ков, по­это­му она счи­та­ет­ся ис­кус­ст­вен­ной. В 18 в. по­пыт­ки сфор­ми­ро­вать ес­теств. сис­те­му рас­те­ний пред­при­ня­ли франц. бо­та­ни­ки Б. и А. Л. Жюс­сьё, М. Адан­сон. Лин­ней по­мес­тил че­ло­ве­ка в один от­ряд с обезь­я­на­ми, что раз­ру­ша­ло ан­тро­по­цен­трич. кар­ти­ну ми­ра и вы­зва­ло осу­ж­де­ние ре­лиг. кру­гов. Он под­чёр­ки­вал от­но­сит. ус­той­чи­вость ви­дов, объ­яс­нял про­ис­хо­ж­де­ние их еди­ным ак­том тво­ре­ния, до­пус­кая всё же воз­ник­но­ве­ние но­вых ви­дов пу­тём гиб­ри­ди­за­ции. Но сам прин­цип лин­не­ев­ской ие­рар­хии так­со­нов (в класс вхо­дят неск. ро­дов и ещё боль­ше ви­дов) спо­соб­ст­во­вал в даль­ней­шем раз­ви­тию эво­люц. взгля­дов (пред­став­ле­ния о мо­но­фи­лии, ди­вер­ген­ции ви­дов).

В Рос­сии рас­про­стра­не­ние лин­не­ев­ской сис­те­ма­ти­ки сов­па­ло с не­об­хо­ди­мо­стью на­уч. опи­са­ния ре­сур­сов жи­вой при­ро­ды ог­ром­ной стра­ны. По­доб­ные ис­сле­до­ва­ния во­шли в чис­ло пер­во­оче­ред­ных за­дач ос­но­ван­ной в С.-Пе­тер­бур­ге Ака­де­мии на­ук (1724). Уча­ст­ни­ки ака­де­мич. от­ря­да Ве­ли­кой Се­вер­ной экс­пе­ди­ции (1733–43) И. Г. Гме­лин, Г. В. Стел­лер, С. П. Кра­ше­нин­ни­ков (пер­вый отеч. ака­де­мик-био­лог) от­кры­ли мно­же­ст­во не­из­вест­ных ра­нее ви­дов жи­вот­ных и рас­те­ний. «Опи­са­ние зем­ли Кам­чат­ки» (1755) Кра­ше­нин­ни­ко­ва ста­ло пер­вой свод­кой по фау­не и фло­ре рос. тер­ри­то­рии. На­ту­ра­ли­сты Ве­ли­ких ака­де­мич. экс­пе­ди­ций (1768–74) П. С. Пал­лас, И. И. Ле­пё­хин и др. на про­стран­ст­ве от При­чер­но­мо­рья и Бал­ти­ки до За­бай­ка­лья за­вер­ши­ли пер­вый сис­те­ма­тич. этап ин­вен­та­ри­за­ции рас­тит. и жи­вот­но­го ми­ра им­пе­рии. Осо­бо зна­чи­тель­ны дос­ти­же­ния П. С. Пал­ла­са, опуб­ли­ко­вав­ше­го неск. ил­лю­ст­ри­ро­ван­ных то­мов по фло­ре и фау­не Рос­сии и со­пре­дель­ных стран.

Лин­не­ев­ские прин­ци­пы не раз­де­лял Ж. Бюф­фон, со­ста­вив­ший 36-том­ную «Ес­те­ст­вен­ную ис­то­рию» (1749–88). Под­чёр­ки­вая на­ли­чие по­сте­пен­ных пе­ре­хо­дов ме­ж­ду ви­да­ми, он раз­вил идею «ле­ст­ни­цы су­ществ» с по­зи­ций транс­фор­миз­ма, но позд­нее под дав­ле­ни­ем церк­ви от­ка­зал­ся от сво­их взгля­дов. Изу­че­ние ин­ди­ви­ду­аль­но­го раз­ви­тия жи­вых ор­га­низ­мов со­про­во­ж­да­лось кри­ти­кой пре­фор­миз­ма сто­рон­ни­ка­ми эпи­ге­не­за, напр. К. Воль­фом. В этот пе­ри­од на­чи­на­ет­ся ста­нов­ле­ние эм­брио­ло­гии. Л. Спал­лан­ца­ни в сво­их опы­тах оп­ро­верг воз­мож­ность са­мо­за­ро­ж­де­ния жиз­ни. В об­лас­ти фи­зио­ло­гии изу­че­ние взаи­мо­дей­ст­вия нерв­ной и мы­шеч­ной сис­тем (А. фон Гал­лер, Й. Про­хас­ка, Л. Галь­ва­ни) по­зво­ли­ло сфор­му­ли­ро­вать по­ло­же­ние о раз­дра­жи­мо­сти как об од­ном из важ­ней­ших свойств жи­вых ор­га­низ­мов. Зна­че­ние ки­сло­ро­да в жиз­ни жи­вот­ных и рас­те­ний бы­ло по­ка­за­но в опы­тах Дж. При­стли и А. Ла­ву­а­зье. Яв­ле­ние фо­то­син­те­за опи­са­ли голл. врач Я. Ин­ген­ха­уз, швейц. бо­та­ник Ж. Се­не­бье и Н. Сос­сюр (1779–1804). Мн. от­кры­тия в Б. и ме­ди­ци­не 18 в. де­ла­лись на ос­нова­нии разл. опы­тов, зна­че­ние ко­то­рых ста­ло по­нят­но мно­го позд­нее. Так, за­дол­го до воз­ник­но­ве­ния ви­ру­со­ло­гии и им­му­но­ло­гии вра­чи 18 в. осу­ще­ст­вили удач­ные при­вив­ки про­тив ос­пы (Э. Джен­нер, 1798).

В 19 в. фронт био­ло­гич. ис­сле­до­ва­ний не­обы­чай­но рас­ши­рил­ся. Про­изо­шла даль­ней­шая спе­циа­ли­за­ция отд. био­ло­гич. дис­ци­п­лин, воз­ник­ли но­вые от­рас­ли зна­ний. Круп­ней­шие дос­ти­же­ния в об­лас­ти Б. 19 в. – уче­ние о клет­ке и тео­рия эво­лю­ции. Обос­но­ва­ние един­ст­ва кле­точ­но­го строе­ния как рас­ти­тель­ных (М. Шлей­ден, 1838), так и жи­вот­ных ор­га­низ­мов (Т. Шванн, 1839) за­ло­жи­ло ос­но­ву кле­точ­ной тео­рии. Яд­ро клет­ки опи­сал в 1833 Р. Бро­ун, в 1839 Я. Пур­ки­не дал оп­ре­де­ле­ние про­то­плаз­мы. Нем. бо­та­ник Э. Страс­бур­гер и В. Флем­минг под­роб­но опи­са­ли де­ле­ние со­ма­ти­че­ских кле­ток – ми­тоз (1875–1882). Об­ра­зо­ва­ние по­ло­вых кле­ток пу­тём мей­о­за бы­ло от­кры­то Э. ван Бе­неде­ном, Т. Бо­ве­ри и нем. био­ло­гом О. Герт­ви­гом (1883–84). В 1888 В. Валь­дей­ер ввёл тер­мин «хро­мо­со­ма». Кле­точ­ная тео­рия сыг­ра­ла зна­чит. роль в раз­ви­тии не толь­ко ци­то­ло­гии, гис­то­логии, эм­брио­ло­гии, но и в до­ка­за­тель­ст­ве су­ще­ст­во­ва­ния од­но­кле­точ­ных ор­га­низ­мов – про­стей­ших (К. Зи­больд, 1848). В 1892 Д. И. Ива­нов­ский от­крыл не­кле­точ­ную фор­му жиз­ни – ви­ру­сы.

Изу­че­ние эле­мен­тар­но­го со­ста­ва ор­га­нич. и не­ор­га­нич. ве­ществ, фи­зич. и хи­мич. свойств жи­вых и не­жи­вых объ­ек­тов оп­ре­де­ли­ло даль­ней­шее раз­ви­тие Б. и её отд. дис­ци­п­лин; на но­вом уров­не ста­ла об­су­ж­дать­ся про­бле­ма воз­ник­но­ве­ния жиз­ни, спе­ци­фи­ка этой фор­мы дви­же­ния ма­те­рии. Экс­пе­рим. и тео­ре­тич. ра­бо­ты Н. Сос­сю­ра, Ю. Ли­би­ха, Ж. Бус­сен­го, нем. бо­та­ни­ка Ю. Сак­са, К. А. Ти­ми­ря­зе­ва и ря­да др. учё­ных, за­ло­жив­ших в 19 в. ос­но­вы фи­зио­ло­гии рас­те­ний и аг­ро­био­ло­гии, вы­яви­ли важ­ней­шую роль рас­те­ний в соз­да­нии осн. мас­сы ор­га­нич. ве­ще­ст­ва на Зем­ле, по­ка­за­ли зна­че­ние отд. хи­мич. эле­мен­тов и их со­еди­не­ний в пи­та­нии и ды­ха­нии рас­те­ний, в био­ло­гич. кру­го­во­ро­те и энер­го­об­ме­не жи­вых сис­тем. Пер­вый син­тез ор­га­нич. ве­ще­ст­ва (мо­че­ви­ны) из не­ор­га­ни­че­ско­го был вы­пол­нен Ф. Вё­ле­ром в 1828. Рас­кры­тие хи­мич. при­ро­ды осн. групп ве­ществ, из ко­то­рых со­сто­ят жи­вые ор­га­низ­мы, – уг­ле­во­дов, ли­пи­дов (жи­ров), бел­ков и др. – бы­ло дос­тиг­ну­то в ре­зуль­та­те ис­сле­до­ва­ний как фи­зио­ло­гов, так и хи­ми­ков, сфор­ми­ро­вав­ших но­вый раз­дел био­ло­гии – био­хи­мию (голл. хи­мик Г. Муль­дер, 1837; Ю. Ли­бих и др.). Ра­бо­ты К. Кирх­го­фа (1814), франц. хи­ми­ков А. Пай­е­на и Ж. Пер­со (1833), Л. Пас­те­ра (1857–1864), Э. Бух­не­ра (1897) при­ве­ли к от­кры­тию фер­мен­тов, ста­нов­ле­нию эн­зи­мо­ло­гии. Бы­ло по­ка­за­но, что про­цес­сы бро­же­ния, раз­ло­же­ния, пи­ще­ва­ре­ния про­те­ка­ют при ак­тив­ном уча­стии мик­ро­ор­га­низ­мов. Ве­лик вклад Л. Пас­те­ра в раз­ви­тие мик­ро­био­ло­гии. Ему уда­лось так­же экс­пе­ри­мен­таль­но оп­ро­верг­нуть тео­рию са­мо­за­ро­ж­де­ния мик­ро­ор­га­низ­мов и обос­но­вать мик­роб­ную тео­рию ин­фек­ци­он­ных за­бо­ле­ва­ний, прин­ци­пы им­му­ни­за­ции. Изу­чая роль поч­вен­ных бак­те­рий, С. Н. Ви­но­град­ский от­крыл яв­ле­ние хе­мо­син­те­за (1887) – про­цесс соз­да­ния ор­га­нич. ве­ществ не с ис­поль­зо­ва­ни­ем энер­гии сол­неч­но­го све­та (как при фо­то­син­те­зе), а за счёт энер­гии ре­ак­ций окис­ле­ния не­ко­то­рых не­ор­га­нич. со­еди­не­ний.

Ра­бо­та­ми ря­да фи­зио­ло­гов 19 в. (Ф. Ма­жан­ди, П. Флу­ранс, И. Мюл­лер, К. Бер­нар, Г. Гельм­гольц, Э. Дю­буа-Рей­мон, И. М. Се­че­нов) бы­ли рас­кры­ты многие ме­ха­низ­мы функ­цио­ни­ро­ва­ния нерв­ной сис­те­мы, же­лёз внут­рен­ней сек­ре­ции, разл. ор­га­нов чувств че­ло­века и жи­вот­ных. Ра­цио­на­ли­стич. объ­ясне­ние этих слож­ней­ших био­ло­гич. про­цес­сов на­нес­ло со­кру­шит. удар по ви­та­лиз­му, от­стаи­вав­ше­му кон­цеп­цию осо­бой «жиз­нен­ной си­лы». Дос­ти­же­ния эм­брио­ло­гии не ог­ра­ни­чи­ва­лись от­кры­тия­ми по­ло­вых и со­ма­тич. кле­ток рас­те­ний и жи­вот­ных, опи­са­ни­ем про­цес­са их дроб­ле­ния. К. М. Бэр сфор­му­ли­ро­вал ряд по­ло­же­ний срав­нит. эм­брио­ло­гии жи­вот­ных (1828–37), в т. ч. о сход­ст­ве ран­них ста­дий он­то­ге­не­за, о спе­циа­ли­за­ции при­зна­ков на ко­неч­ных эта­пах эм­брио­ге­не­за и др. Эво­люц. обос­но­ва­ние этих по­ло­же­ний бы­ло раз­ви­то Э. Гек­ке­лем (1866) в рам­ках по­лу­чив­ше­го ши­ро­кую из­вест­ность «био­ге­не­тич. за­ко­на». За­ро­ж­де­ние ге­не­ти­ки свя­зы­ва­ют с от­кры­ти­ем Г. Мен­де­лем (1865) за­ко­но­мер­но­стей на­сле­до­ва­ния отд. при­зна­ков у рас­те­ний. Ра­бо­ты Мен­де­ля не при­влек­ли вни­ма­ния со­вре­мен­ни­ков, ус­та­нов­лен­ные им обоб­ще­ния бы­ли экс­пе­ри­мен­таль­но под­твер­жде­ны и оце­не­ны позд­нее.

Бур­ны­ми тем­па­ми шло на­ко­п­ле­ние зна­ний о раз­но­об­ра­зии форм жиз­ни на Зем­ле. В ре­зуль­та­те экс­пе­ди­ци­он­ных и му­зей­ных ис­сле­до­ва­ний еже­год­но опи­сы­ва­лись сот­ни но­вых ви­дов жи­вот­ных и рас­те­ний, фор­ми­ро­ва­лись бо­га­тей­шие кол­лек­ци­он­ные фон­ды. Это сти­му­ли­ро­ва­ло раз­ви­тие сис­те­ма­ти­ки, мор­фо­ло­гии, срав­нит. ана­то­мии, па­лео­нто­ло­гии и био­гео­гра­фии, эко­ло­гии и тео­рии эво­лю­ции. Ши­ро­кое при­зна­ние по­лу­чи­ли ра­бо­ты Ж. Кю­вье, за­ло­жив­ше­го ос­но­вы срав­нит. ана­то­мии, обос­но­вав­ше­го прин­цип функ­цио­наль­ных и мор­фо­ло­гич. кор­ре­ля­ций, ис­поль­зо­вав­ше­го для клас­си­фи­ка­ции жи­вот­ных мор­фо­ти­пы – «пла­ны строе­ния». Ис­сле­до­ва­ния Кю­вье ис­ко­пае­мых ор­га­низ­мов свя­зы­ва­ют с на­ча­лом па­лео­нто­ло­гии. При­дер­жи­ва­ясь док­три­ны по­сто­ян­ст­ва ви­дов, он объ­яс­нял су­ще­ст­во­ва­ние вы­мер­ших форм ми­ро­вы­ми ка­та­ст­ро­фа­ми. В зна­ме­ни­том спо­ре (1830) с Э. Жоф­фруа Сент-Иле­ром, от­стаи­вав­шим идею един­ст­ва строе­ния всех жи­вот­ных, а сле­до­ва­тель­но эво­лю­ции, вре­мен­ную по­бе­ду одер­жал Кю­вье, т. к. то­гда ещё не бы­ло на­ко­п­лено дос­та­точ­но ар­гу­мен­тов в поль­зу эво­лю­ци­он­ной тео­рии. Идея эво­лю­ции Ж. Ла­мар­ка, обос­но­ван­ная на­ли­чи­ем у жи­вот­ных не­кое­го внутр. стрем­ле­ния к со­вер­шен­ст­во­ва­нию пу­тём на­сле­до­ва­ния бла­го­при­об­ре­тён­ных при­зна­ков, не по­лу­чи­ла при­зна­ния боль­шин­ст­ва со­вре­мен­ни­ков. Но всё же его ра­бо­ты сти­мули­ро­ва­ли даль­ней­ший по­иск до­ка­за­тельств и при­чин эво­лю­ции ви­дов.

Раз­ви­тие био­гео­гра­фии, уче­ния о ши­рот­ной и вер­ти­каль­ной зо­наль­но­сти жиз­нен­ных форм свя­за­но в 19 в. с име­нем А. Гум­больд­та. Зоо­гео­гра­фич. рай­они­ро­ва­ние су­ши про­ве­ли англ. зоо­лог Ф. Скле­тер (1858–74) и А. Уол­лес (1876), фло­ри­сти­че­ское – А. Гри­зе­бах (1872), А. Энг­лер и немецкий бо­та­ник О. Дру­де (1880–90). Хо­тя тер­мин «эко­ло­гия» был пред­ло­жен Э. Гек­ке­лем лишь в 1866, на­блю­де­ния за жиз­нью жи­вот­ных и рас­те­ний ве­лись и рань­ше, оце­ни­ва­лась так­же роль отд. ви­дов в при­ро­де. Зна­чит. вклад в раз­ви­тие эко­ло­гии в 19 в. вне­сло поч­во­ве­де­ние, а так­же раз­ра­бот­ка пер­вых прин­ци­пов ох­ра­ны при­ро­ды.

На­ко­п­лен­ные фак­ты из об­лас­ти клас­сич. зоо­ло­гии и бо­та­ни­ки, за­ро­ж­даю­щих­ся па­лео­нто­ло­гии, био­гео­гра­фии, эко­ло­гии, эм­брио­ло­гии, прак­ти­ка ис­кус­ст­вен­ной се­лек­ции, пред­став­ле­ния о про­грес­сии раз­мно­же­ния, борь­бе за су­ще­ст­во­ва­ние, ес­те­ст­вен­ном от­бо­ре лег­ли в ос­но­ву тео­рии эво­лю­ции (1859) Ч. Дар­ви­на (в кон­спек­тив­ном ви­де эти взгля­ды бы­ли из­ло­же­ны Дар­ви­ном од­но­времен­но с А. Уол­ле­сом в 1858). Эво­лю­ци­он­ная тео­рия ста­ла крае­уголь­ной кон­со­ли­ди­рую­щей док­три­ной всей Б., раз­ви­ва­ясь са­ма и спо­соб­ст­вуя ста­нов­ле­нию отд. дис­ци­п­лин. Бле­стя­щим под­твер­жде­ни­ем идеи эво­лю­ции яви­лись от­кры­тия ис­ко­пае­мых пред­ков че­ло­ве­ка, ря­да про­ме­жу­точ­ных форм ме­ж­ду не­ко­то­ры­ми клас­са­ми жи­вот­ных, по­строе­ния гео­хро­но­ло­гич. шка­лы, фи­ло­ге­не­тич. ря­дов мн. групп жи­вот­ных и рас­те­ний.

В 19 в. фор­ми­ро­ва­лось на­уч. со­об­ще­ст­во био­ло­гов, от­кры­ва­лись но­вые ла­бо­ра­то­рии, био­стан­ции, рез­ко воз­рос­ло чис­ло пе­рио­дич. из­да­ний, в т. ч. «Annales des sciences naturalles» (1824, Фран­ция), «Бюл­ле­тень Мо­с­ков­ско­го об­ще­ст­ва ис­пы­та­те­лей при­ро­ды» (1829, Рос­сия), «Magazine of Natural History» (1828, Ве­ли­ко­бри­та­ния, с 1867 «Journal of Natural History»), «Zeitschrift für Biologie» (1865–1915, Гер­ма­ния), «American Naturalist» (1867, США). Про­шли пер­вые ме­ж­ду­нар. био­ло­гич. кон­грес­сы: ор­ни­то­ло­ги­че­ский (Ве­на, 1884), фи­зио­ло­ги­че­ский (Ба­зель, 1889), зоо­ло­ги­че­ский (Па­риж, 1889), ге­не­ти­че­ский (Лон­дон, 1899), бо­та­ни­че­ский (Па­риж, 1900).

Биология в 20 в

Здание Дарвиновского музея в Москве. Фото В. С. Шишкина

Бтология 20 в. ха­рак­те­ри­зу­ет­ся це­лым ря­дом вы­даю­щих­ся дос­ти­же­ний; сре­ди них – рас­кры­тие ме­ха­низ­мов пе­ре­да­чи на­следств. ин­фор­ма­ции, про­цес­сов об­ме­на ве­ществ – от мо­ле­ку­ляр­но­го до ор­га­низ­мен­но­го уров­ня; раз­ви­тие совр. эко­ло­гии, тео­рии и прак­ти­ки ох­ра­ны при­ро­ды; опи­са­ние ме­ха­низ­мов ре­гу­ля­ций осн. функ­ций ор­га­низ­ма, под­дер­жа­ния го­мео­ста­за жи­вых сис­тем; ис­сле­до­ва­ние по­ве­де­ния и про­цес­сов ком­му­ни­ка­ции у жи­вот­ных; изу­че­ние фак­то­ров и за­ко­но­мер­но­стей эво­лю­ции, соз­да­ние син­те­тич. тео­рии эво­лю­ции. По­сто­ян­но по­пол­няя свой ар­се­нал всё бо­лее со­вер­шен­ны­ми на­блю­де­ния­ми, Б. в 20 в. раз­ви­ва­лась как в на­прав­ле­нии спе­циа­ли­за­ции (по объ­ек­там и за­да­чам), так и в пла­не ор­га­ни­за­ции ком­плекс­ных ис­сле­до­ва­ний. Воз­рос­ло зна­че­ние тео­ре­тич., кон­цеп­ту­аль­ных по­строе­ний об­ще­био­ло­гич. ха­рак­те­ра. Пло­до­твор­ным ока­за­лось ис­поль­зо­ва­ние в Б. дос­ти­же­ний ма­те­ма­ти­ки, фи­зи­ки, хи­мии и ря­да др. на­ук.

Под­твер­жде­ние за­ко­нов Г. Мен­де­ля Э. Чер­ма­ком-Зей­зе­нег­гом, К. Кор­рен­сом, Х. Де Фри­зом (1900) сти­му­ли­ро­ва­ло изу­че­ние ин­ди­ви­ду­аль­ной из­мен­чи­во­сти и на­след­ст­вен­но­сти. В. Ио­ган­се­ном вве­де­ны по­ня­тия «ген», «ге­но­тип», «фе­но­тип», «чис­тая ли­ния» (1909). Посте­пен­но офор­ми­лась хро­мо­сом­ная тео­рия на­след­ст­вен­но­сти (Т. Мор­ган, А. Стёр­те­вант, К. Брид­жес, Г. Мёл­лер и др.). Н. И. Ва­ви­ло­вым от­крыт (1920) за­кон го­мо­ло­гич. ря­дов на­следств. из­мен­чи­во­сти ор­га­низ­мов. Поя­ви­лись экс­пе­рим. до­ка­за­тель­ст­ва зна­че­ния внеш­них фак­то­ров, обу­слов­ли­ваю­щих воз­ник­но­ве­ние на­следств. из­ме­не­ний – му­та­ций (Г. А. Над­сон, Г. Мёл­лер и др., 1925–1928). Н. К. Коль­цов сфор­му­ли­ро­вал (1928) прин­цип мат­рич­но­го син­те­за био­по­ли­ме­ров. Даль­ней­ший про­гресс в изу­че­нии ме­ха­низ­мов пе­ре­да­чи на­следств. ин­фор­ма­ции свя­зан с раз­ви­ти­ем био­хи­мии и мо­ле­ку­ляр­ной Б. Хо­тя нук­леи­но­вые ки­сло­ты бы­ли от­кры­ты И. Ф. Ми­ше­ром в 1868, а на­зва­ние для это­го клас­са со­еди­не­ний пред­ло­же­но нем. ана­то­мом и гис­то­ло­гом Р. Альт­ма­ном в 1889, до­ка­за­тель­ст­ва на­ли­чия ге­не­тич. ин­фор­ма­ции в мо­ле­ку­ле ДНК (де­зок­си­ри­бо­нук­леи­но­вой ки­сло­ты) бы­ли по­лу­че­ны лишь в 1944 амер. ис­сле­до­ва­те­ля­ми О. Эй­ве­ри, К. Мак-Ле­о­дом и М. Мак­кар­ти. Струк­ту­ру ДНК в ви­де двой­ной спи­ра­ли, в ко­то­рой отд. ни­ти со­еди­не­ны ком­пле­мен­тар­но по­сред­ст­вом че­ты­рёх азо­ти­стых ос­но­ва­ний, обос­но­ва­ли в 1953 Ф. Крик и Д. Уот­сон. Это от­кры­тие спо­соб­ст­во­ва­ло в даль­ней­шем раз­гад­ке мо­ле­ку­ляр­ных ос­нов важ­ней­ших свойств жи­вых сис­тем (в т. ч. на­след­ст­вен­но­сти), та­ких не­об­хо­ди­мых про­цес­сов жиз­не­дея­тель­но­сти, как био­син­тез бел­ков. Ис­сле­до­ва­лась роль отд. ами­нокис­лот, фер­мен­тов, др. со­еди­не­ний и струк­тур, обес­пе­чи­ваю­щих об­мен ве­ществ и энер­гии, рост и диф­фе­рен­ци­ров­ка кле­ток жи­вот­ных, рас­те­ний и мик­ро­ор­га­низ­мов. Был осу­ще­ст­в­лён ис­кус­ст­вен­ный син­тез ге­нов и бел­ков. Круп­ней­шим дос­ти­же­ни­ем в этой об­лас­ти ста­ла рас­шиф­ров­ка ге­но­ма че­ло­ве­ка. 2-я пол. 20 в. – пе­ри­од ин­тен­сив­но­го изу­че­ния глу­бин­ных, мо­ле­ку­ляр­ных ос­нов био­ло­гич. про­цес­сов с по­мо­щью ши­ро­ко­го ар­се­на­ла ме­то­дов хи­мии и фи­зи­ки. Дос­ти­же­ния био­хи­мии, био­фи­зи­ки, др. род­ст­вен­ных дис­ци­п­лин фи­зи­ко-хи­мич. Б. ста­ли ис­поль­зо­вать­ся в ин­тер­пре­та­ции дан­ных и обоб­ще­ний клас­сич. на­прав­ле­ний об­щей Б. – от сис­те­ма­ти­ки до фи­зио­ло­гии. Б. ста­но­ви­лась ка­че­ст­вен­но но­вой нау­кой, от­кры­тия ко­то­рой не толь­ко обес­пе­чи­ли про­рыв ес­те­ст­во­зна­ния на но­вый уро­вень по­ни­ма­ния осн. про­цес­сов, ле­жа­щих в ос­но­ве су­ще­ст­во­ва­ния всех форм жи­вой ма­те­рии, но и соз­да­ли пред­по­сыл­ки для управ­ле­ния эти­ми про­цес­са­ми. Бы­ли рас­шиф­ро­ва­ны хи­мич. струк­ту­ры осн. клас­сов при­род­ных со­еди­не­ний – био­по­ли­ме­ров (бел­ки, нук­леи­но­вые ки­сло­ты, по­ли­са­ха­ри­ды, сме­шан­ные био­по­ли­ме­ры), ли­пи­дов и низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ных био­ре­гу­ля­то­ров (ви­та­ми­ны, гор­мо­ны, ан­ти­био­ти­ки и др.). Ещё в нач. 20 в. ра­бо­ты на сты­ке Б. и ме­ди­ци­ны при­ве­ли к открытию ви­та­ми­нов (К. Функ, 1912) и ан­ти­био­ти­ков, в т. ч. пе­ни­цил­ли­на (А. Фле­минг, 1929). Уда­лось об­на­ру­жить ви­ру­сы бак­те­рий – бак­те­рио­фа­ги (англ. мик­ро­био­лог Ф. Ту­орт, 1915; Ф. Д’Эрелль, 1917). Даль­ней­шее раз­ви­тие по­лу­чи­ла им­му­но­ло­гия, ос­но­вы ко­то­рой бы­ли за­ло­же­ны в ра­бо­тах Л. Пас­те­ра, И. И. Меч­ни­ко­ва, П. Эр­ли­ха и др. ещё в кон. 19 в. В 1900 К. Ланд­штей­нер вы­явил груп­пы кро­ви у лю­дей, а в 1940 – ре­зус-фак­тор. В 1930 В. А. Эн­гель­гардт от­крыл про­цесс окис­ли­тель­но­го (ды­ха­тель­но­го) фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния.

Па­рал­лель­но с ана­ли­зом мо­ле­ку­ляр­ных ос­нов на­след­ст­вен­но­сти ве­лись ис­сле­до­ва­ния и других фак­то­ров, оп­ре­деляющих ин­ди­ви­ду­аль­ное раз­ви­тие. Х. Шпе­ма­ном в 1901 от­кры­то яв­ле­ние эм­брио­наль­ной ин­дук­ции. Кор­ре­ля­ци­он­ны­ми сис­те­ма­ми ре­гу­ля­тор­но­го ха­рак­те­ра (эпи­ге­не­тич. сис­те­мы), обес­пе­чи­ваю­щи­ми це­ло­ст­ность жи­вых ор­га­низ­мов, за­ни­ма­лись И. И. Шмаль­гау­зен (1938), англ. био­лог К. Уод­динг­тон (1940) и др. В 20 в. бы­ли опи­са­ны мн. гор­мо­ны, ус­та­нов­ле­ны прин­ци­пы гор­мо­наль­ной ре­гу­ля­ции функ­ций ор­га­низ­ма, про­изо­ш­ло ста­нов­ле­ние эн­до­кри­но­ло­гии (япон. хи­мик Дж. Та­ка­ми­не, амер. учё­ный Т. Ол­д­рич, 1901; англ. фи­зио­лог У. Бей­лисс, Э. Стар­линг, 1902), осу­ще­ст­в­лён ис­кус­ст­вен­ный син­тез ря­да гор­мо­нов. Су­ще­ст­вен­ный вклад в ис­сле­до­ва­ние нерв­ной сис­те­мы, её струк­ту­ры и ме­ха­низ­мов функ­цио­ни­ро­ва­ния вне­сли фи­зио­ло­ги (И. П. Пав­лов, Ч. Шер­ринг­тон и др.), вы­явив при­ро­ду реф­лек­сов, сиг­наль­ных сис­тем, ко­ор­ди­на­ци­он­ных, функ­цио­наль­ных цен­тров в го­лов­ном и спин­ном моз­ге. Эво­люц. прин­ци­пы при­ме­ни­тель­но к фи­зио­ло­гии нерв­ной сис­те­мы раз­вил Л. А. Ор­бе­ли, обос­но­вав­ший зна­че­ние функ­цио­наль­ных пе­ре­стро­ек выс­шей нерв­ной дея­тель­но­сти в фи­ло- и он­то­ге­не­зе, пред­ло­жив­ший об­щую кон­цеп­цию функ­цио­наль­ной эво­лю­ции. Изу­че­ние мн. про­цес­сов, про­хо­дя­щих в нерв­ной сис­те­ме, ве­лось на сты­ке фи­зио­ло­гии, био­хи­мии, био­фи­зи­ки. Столь же ком­плекс­но про­во­ди­лись ра­бо­ты по рас­кры­тию за­ко­нов фо­то­син­те­за (М. С. Цвет, Р. Виль­штет­тер, Р. Вуд­ворд и др.), в об­лас­ти фи­зио­ло­гии ды­ха­ния, рос­та, диф­фе­рен­ци­ров­ки и ря­да др. функ­ций рас­тит. орга­низ­мов. Рас­ши­ре­ние ис­сле­до­ва­ний разл. форм по­ве­де­ния жи­вот­ных, раз­ви­тия на­след­ст­вен­но де­тер­ми­ни­ро­ван­ных и при­об­ре­тён­ных пу­тём нау­че­ния сте­рео­ти­пов, изу­че­ние сис­тем и ме­ха­низ­мов ком­му­ни­ка­ций в жи­вой при­ро­де при­ве­ли в 20 в. к фор­ми­ро­ва­нию спец. био­ло­гич. дис­ци­п­ли­ны – это­ло­гии (К. Ло­ренц, Н. Тин­бер­ген, К. Фриш и др.).

Бо­та­ни­ки и зоо­ло­ги про­дол­жа­ли не толь­ко опи­сы­вать и сис­те­ма­ти­зи­ро­вать но­вые ви­ды ор­га­низ­мов, чис­ло ко­то­рых вме­сте с от­кры­ты­ми мик­ро­ор­га­низ­ма­ми при­бли­зи­лось к 1,5 млн. (к кон. 19 в. бы­ло из­вест­но ок. 400 тыс. ви­дов). Пред­ста­ви­те­ли этих био­ло­гич. дис­ци­п­лин спо­соб­ст­во­ва­ли даль­ней­ше­му раз­ви­тию эво­лю­ци­он­ной тео­рии и ста­нов­ле­нию эко­ло­гии. Зна­чит. влия­ние на раз­ви­тие экологии ока­за­ли тру­ды амер. зоо­ло­га и эко­ло­га В. Шел­фор­да (1907–13), Г. Ф. Мо­ро­зо­ва, амер. эко­ло­га Р. Чеп­мен (пред­став­ле­ние о био­тич. потен­циа­ле и со­про­тив­ле­нии сре­ды, 1928), Ч. Эл­то­на, Д. Н. Каш­ка­ро­ва, В. Н. Су­ка­чё­ва (уче­ние о био­гео­це­но­зе) и др. Бы­ли про­ана­ли­зи­ро­ва­ны внеш­ние и внут­рен­ние фак­то­ры, оп­ре­де­ляю­щие ди­на­ми­ку по­пу­ля­ций, струк­ту­ру со­об­ществ, их сме­ну в про­стран­ст­ве и вре­ме­ни, ис­сле­до­ва­ны це­пи пи­та­ния, тро­фич. уров­ни, за­ко­но­мер­но­сти фор­ми­ро­ва­ния био­ло­гич. про­дук­ции, кру­го­во­ро­та ве­ществ и по­то­ка энер­гии в эко­си­сте­мах. Взаи­мо­свя­зи жи­во­го и не­жи­во­го ком­по­нен­тов при­род­ных ком­плек­сов ис­сле­до­ва­ли поч­во­ве­ды, гид­ро­био­ло­ги, ле­со­ве­ды, пред­ста­ви­те­ли др. спе­ци­аль­но­стей. Эко­ло­ги сфор­му­ли­ро­ва­ли ра­цио­наль­ные прин­ци­пы экс­плуа­та­ции при­род­ных ре­сур­сов, ука­за­ли на ан­тро­по­ген­ные при­чи­ны мн. форм де­гра­да­ции эко­си­стем, вы­ми­ра­ния разл. ви­дов жи­вых ор­га­низ­мов, пред­ло­жи­ли обос­но­ван­ные прин­ци­пы и спо­со­бы ох­ра­ны при­ро­ды. Од­ним из важ­ных при­клад­ных дос­ти­же­ний эко­ло­гии яви­лось уче­ние о при­род­ной оча­го­во­сти ря­да транс­мис­сив­ных за­бо­ле­ва­ний (кле­ще­во­го эн­це­фа­ли­та, чу­мы и мн. др.). Су­ще­ст­вен­ный вклад в его раз­ра­бот­ку вне­сли отеч. учё­ные, осо­бен­но Е. Н. Пав­лов­ский; бла­го­да­ря их уси­ли­ям бы­ла соз­да­на ши­ро­кая сеть эпи­де­мио­ло­гич. стан­ций (в т. ч. про­ти­во­чум­ных). В 1926 В. И. Вер­над­ским пред­ло­же­но це­ло­ст­ное уче­ние о био­сфе­ре. Дея­тель­ность че­ло­ве­ка ста­ла оце­ни­вать­ся как один из фак­то­ров эво­лю­ции жиз­ни на Зем­ле.

20 в. оз­на­ме­но­вал­ся не толь­ко раз­вити­ем эво­лю­ци­он­ной тео­рии, но и не­од­но­крат­ны­ми по­пыт­ка­ми оп­ро­верг­нуть осн. по­сту­ла­ты дар­ви­низ­ма. В про­ти­вовес не­ути­хаю­щей кри­ти­ке дар­ви­низ­ма (Л. С. Берг, А. А. Лю­би­щев и др.) уси­лия­ми ря­да учё­ных (Дж. Хакс­ли, Э. Майр, Дж. Симп­сон, И. И. Шмаль­гау­зен и др.), со­еди­нив­ших дос­ти­же­ния ге­не­ти­ки, мор­фо­ло­гии, эм­брио­ло­гии, по­пу­ля­ци­он­ной эко­ло­гии, па­лео­нто­ло­гии и био­гео­гра­фии, в 1930–40-х гг. бы­ла пред­ло­же­на син­те­тич. тео­рия эво­лю­ции. Ти­пы био­ло­гич. про­грес­са (аро­мор­фоз, идио­а­дап­та­ция и др.) опи­сал А. Н. Се­вер­цов (1925), роль ста­били­зи­рую­ще­го от­бо­ра вы­яви­ли И. И. Шмаль­гау­зен (1938) и англ. био­лог К. Уод­динг­тон (1942–53), эво­люц. зна­че­ние ко­ле­ба­ний чис­лен­но­сти ис­сле­до­ва­лось как в при­ро­де, так и в экс­пе­ри­мен­те (С. С. Чет­ве­ри­ков, ­амер. учё­ный А. Лот­ка, В. Воль­тер­ра, Г. Ф. Гау­зе и др.). В син­те­тич. тео­рии эво­лю­ции удач­но ис­поль­зо­вал­ся кри­те­рий ре­продук­тив­ной изо­ля­ции для ви­дов, раз­мно­жаю­щих­ся по­ло­вым пу­тём. Бы­ло до­ка­за­но, что эво­лю­ция ря­да ви­дов обу­слов­ле­на пар­те­но­ге­не­зом. От­кры­тие мо­ле­ку­ляр­ных ос­нов на­след­ст­вен­но­сти и даль­ней­шие ис­сле­до­ва­ния в этом на­прав­ле­нии при­ве­ли к опи­са­нию при­ме­ров ко­ди­ро­ва­ния и пе­ре­да­чи ге­не­тич. ин­фор­ма­ции. Ана­лиз мн. но­вых фак­тов тра­ди­ци­он­но «эво­лю­ци­он­ных» дис­ци­п­лин и откры­тий в об­лас­ти мо­ле­ку­ляр­ной Б. и смеж­ных на­ук в ско­ром вре­ме­ни, воз­мож­но, при­ве­дёт к соз­да­нию но­вой эво­люц. па­ра­диг­мы.

Космонавт В. Савиных изучает рост растений на орбитальной станции «Салют-6» (1981). Архив В. С. Шишкина

Зна­чит. ус­пе­хи бы­ли дос­тиг­ну­ты в ан­тро­по­ло­гии, осо­бен­но в изу­че­нии ран­них эта­пов раз­ви­тия че­ло­ве­ка (Р. Дарт, А. Хрдлич­ка, П. Тей­яр де Шар­ден, Л. Ли­ки и др.): вре­мя по­яв­ле­ния пер­вых пред­ста­ви­те­лей ро­да че­ло­век ста­ло оце­ни­вать­ся в про­ме­жут­ке 2,5–1,6 млн. лет на­зад. Для ре­ше­ния во­про­са о воз­ник­но­ве­нии жиз­ни на Зем­ле бы­ло пред­ложе­но неск. ги­по­тез: от воз­мож­но­сти за­но­са из кос­мо­са (С. Ар­ре­ни­ус, 1895–1903) до про­цес­сов по­сте­пен­ных эво­люц. пре­об­ра­зо­ва­ний про­би­онт­ных зем­ных форм (англ. учё­ный А. Ше­фер, 1912; А. И. Опа­рин, 1924; Дж. Хол­дейн, 1929). Бы­ли вы­пол­не­ны опы­ты, мо­де­ли­рую­щие пер­вые эта­пы воз­ник­но­ве­ния эле­мен­тар­ных форм жиз­ни (С. Мил­лер, 1953, США). Пу­тём слож­ных рас­чё­тов вре­мя за­ро­ж­де­ния жиз­ни на Зем­ле бы­ло от­не­се­но к пе­рио­ду 3,8–3,5 млрд. лет на­зад. Во 2-й пол. 20 в. Б. вы­шла за пре­де­лы зем­ных про­блем: био­ло­гич. ис­сле­до­ва­ния ста­ли про­во­дить­ся и в кос­мо­се. По­тре­бо­ва­лась раз­ра­бот­ка на­уч. и прак­тич. ба­зы, обес­пе­чи­ваю­щей воз­мож­ность су­ще­ст­во­ва­ния жи­вых ор­га­низ­мов (в т. ч. че­ло­ве­ка) в меж­пла­нет­ном про­стран­ст­ве. Изу­че­ние этих про­блем яви­лось пред­ме­том кос­мич. Б. В ря­де об­лас­тей Б. ста­но­вит­ся ре­аль­ной про­из­во­дит. си­лой, оформ­ля­ют­ся мик­ро­био­ло­гич. пром-сть, про­из-во био­ло­ги­че­ски ак­тив­ных ве­ществ, др. от­рас­ли био­тех­но­ло­гии.

Осн. по­сту­ла­ты Б. на всём про­тя­же­нии её раз­ви­тия бы­ли свя­за­ны с во­про­са­ми ми­ро­воз­зре­ния, в 20 в. они вы­шли на уро­вень и по­ли­тич. про­блем. Од­на­ко мн. слож­ные и не­яс­ные по­ло­же­ния эво­лю­ци­он­ной тео­рии (за­ко­ны на­сле­до­ва­ния, фор­мы борь­бы за су­ще­ст­во­ва­ние и ес­те­ст­вен­но­го от­бо­ра, ран­ние эта­пы эво­лю­ции че­ло­ве­ка и др.) не­од­но­крат­но ис­поль­зо­ва­лись в не­бла­го­вид­ных по­литич. це­лях («ра­со­вые тео­рии» в на­ци­ст­ской Гер­ма­нии, «твор­че­ский дар­ви­низм» в СССР, оп­рав­да­ние «ес­те­ст­вен­ны­ми за­ко­на­ми кон­ку­рен­ции» жес­то­кой экс­плуа­та­ции тру­дя­щих­ся и рас­слое­ния об­ще­ст­ва во мно­гих ка­пи­та­ли­сти­че­ских и раз­ви­ваю­щих­ся стра­нах). Соз­да­ние био­ло­гич. ору­жия, про­бле­мы ге­не­тич. ин­же­не­рии и гло­баль­но­го за­гряз­не­ния ок­ру­жаю­щей сре­ды по­ста­ви­ли, в ча­ст­но­сти и пе­ред био­ло­га­ми, за­да­чу вы­ра­бот­ки пра­ви­тель­ст­вен­ных, гра­ж­дан­ских и меж­го­су­дар­ст­вен­ных мер по за­щи­те че­ло­ве­че­ст­ва от не­га­тив­ных по­след­ст­вий ука­зан­ных и им по­доб­ных яв­ле­ний. В 1-й пол. 20 в. бы­ло раз­ра­бо­та­но уче­ние о ноо­сфе­ре (франц. учё­ный Э. Ле­руа, В. И. Вер­над­ский, П. Тей­яр де Шар­ден), обос­но­вав­шее пе­ре­ход био­сфе­ры че­рез ан­тро­по­сфе­ру в ноо­сфе­ру – сфе­ру ра­зу­ма, ми­нуя гло­баль­ные кри­зи­сы. Пре­ж­де все­го бла­го­да­ря дос­ти­же­ни­ям Б. ока­зал­ся воз­мож­ным пе­ре­ход от ути­ли­тар­но­го ан­тро­по­цен­триз­ма к эко­ло­ги­че­ски обос­но­ван­ным прин­ци­пам ус­той­чи­во­го раз­ви­тия, к осоз­на­нию уни­каль­но­сти ка­ж­до­го био­ло­гич. ви­да, к обес­пе­че­нию со­хра­не­ния все­го мно­го­об­ра­зия жиз­ни на Зем­ле.

Основные проблемы и направления современной биологии

Сре­ди мно­же­ст­ва стоя­щих пе­ред Б. за­дач мож­но вы­де­лить неск. ос­но­во­по­ла­гаю­щих, от ре­ше­ния ко­то­рых в бли­жай­шем бу­ду­щем за­ви­сит бла­го­по­лу­чие, а воз­мож­но, и са­мо су­ще­ст­во­ва­ние че­ло­ве­ка и био­сфе­ры. Про­дол­жа­ет­ся изу­че­ние струк­ту­ры и функ­ции био­по­ли­ме­ров – бел­ков (в т. ч. фер­мен­тов), нук­леи­но­вых ки­слот, по­ли­са­ха­ри­дов, сме­шан­ных био­по­ли­ме­ров. Ус­та­нов­ле­ние по­сле­до­ва­тель­но­сти нук­лео­ти­дов в ДНК и РНК, рас­шиф­ров­ка ге­но­ма жи­вых ор­га­низ­мов ста­но­вят­ся воз­мож­ными при раз­ви­тии тех­нич. ар­се­на­ла фи­зи­ко-хи­мич. Б. Ис­поль­зо­ва­ние дос­ти­же­ний мо­ле­ку­ляр­ной Б. в сис­те­ма­ти­ке, в т. ч. в сис­те­ма­ти­ке мик­ро­ор­га­низ­мов, а так­же не­кле­точ­ных форм жиз­ни – ви­ру­сов, по­зво­лит раз­ре­шить во­про­сы, свя­зан­ные с воз­ник­но­ве­ни­ем пер­вых био­ло­гич. сис­тем, и, воз­мож­но, при­ве­дёт к из­ме­не­нию на­ших пред­став­ле­ний о са­мом фе­но­ме­не жиз­ни, гра­ни­цах, раз­де­ляю­щих жи­вую и не­жи­вую ма­те­рии. Не­смот­ря на то что в 20 в. были от­кры­ты мн. за­ко­но­мер­но­сти ор­га­ни­за­ции и функ­цио­ни­ро­ва­ния жи­вых сис­тем на кле­точ­ном уров­не, ме­ха­низ­мы ре­гу­ля­ции ря­да про­те­каю­щих в клет­ке про­цес­сов, роль отд. ор­га­нелл, кле­точ­ной мем­бра­ны, яд­ра и ци­то­плаз­мы в про­цес­сах ме­та­бо­лиз­ма, пе­ре­да­чи на­следств. ин­фор­ма­ции ос­тав­ля­ют ши­ро­кое по­ле дея­тель­но­сти для совр. ис­сле­до­ва­те­лей. Вы­яс­не­ние мо­ле­ку­ляр­ных ме­ха­низ­мов ре­гу­ля­ции функ­ций в це­ло­ст­ном ор­га­низ­ме, транс­пор­та ве­ществ че­рез био­ло­гич. мем­бра­ны, ро­ли нерв­ных сти­му­лов и раз­но­об­раз­ных фи­зио­ло­ги­че­ски ак­тив­ных ве­ществ в про­цес­сах, про­те­каю­щих в клет­ках, тре­бу­ет зна­ния за­ко­но­мер­но­стей под­дер­жа­ния го­мео­ста­за це­ло­ст­но­го ор­га­низ­ма, ре­ше­ния про­блем ин­те­гра­тив­ной фи­зио­ло­гии. Вы­яв­ле­ние ме­ха­низ­мов диф­фе­рен­ци­ров­ки кле­ток, тка­ней и ор­га­нов в хо­де ин­ди­ви­ду­аль­но­го раз­ви­тия ор­га­низ­мов, соз­да­ние строй­ной тео­рии он­то­ге­не­за – од­на из клю­че­вых про­блем совр. Б. и био­ло­гии раз­ви­тия в ча­ст­ности. Осо­бое зна­че­ние в этой об­лас­ти при­об­ре­та­ет изу­че­ние ство­ло­вых кле­ток.

Но­вый этап раз­ви­тия эво­лю­ци­он­ной тео­рии за­тро­нет во­про­сы со­от­но­ше­ния мак­ро- и мик­ро­эво­лю­ци­он­ных пре­об­ра­зо­ва­ний, воз­мож­но­стей мо­но- и по­ли­филе­ти­че­ско­го про­ис­хо­ж­де­ния так­со­нов, кри­те­рии про­грес­са, оцен­ку па­рал­ле­лиз­мов в эво­лю­ции. Но­вая эво­люц. па­ра­диг­ма обес­пе­чит ос­но­ву для по­строе­ния ес­те­ст­вен­ной (фи­ло­ге­не­ти­че­ской) сис­те­мы жи­вых ор­га­низ­мов. Бла­го­да­ря раз­ви­тию тео­рии и совр. ме­то­дов ди­аг­но­сти­ки род­ст­во ви­дов и сам кри­терий это­го уров­ня ор­га­ни­за­ции долж­ны по­лу­чить бо­лее чёт­кое обос­но­ва­ние. Оче­вид­но уси­ле­ние эко­ло­гич. и био­ки­бер­не­тич. со­став­ляю­щих эво­люц. ис­сле­до­ва­ний, свя­зан­ных с про­бле­ма­ми взаи­мо­от­но­ше­ния раз­ных уров­ней ор­га­ни­за­ции жиз­ни в про­цес­се её эво­лю­ции. Осо­бое вни­ма­ние уде­ля­ет­ся оцен­ке сре­до­об­ра­зую­щей дея­тель­но­сти жи­вых ор­га­низ­мов в про­цес­се их ис­то­рич. раз­ви­тия. Био­ло­ги совм. со спе­циа­ли­ста­ми др. об­лас­тей ес­те­ст­во­зна­ния про­дол­жат изу­че­ние ран­них эта­пов эво­лю­ции, при­чин, ус­ло­вий и форм воз­ник­но­ве­ния жиз­ни на Зем­ле, воз­мож­но­стей су­ще­ст­во­ва­ния жиз­ни в кос­мич. про­стран­ст­ве.

Ис­сле­до­ва­ние разл. форм по­ве­де­ния и их мо­ти­ва­ций у жи­вот­ных раз­ви­ва­ет­ся в на­прав­ле­нии соз­да­ния воз­мож­но­стей управ­ле­ния по­ве­де­ни­ем кон­крет­ных ви­дов, в т. ч. важ­ных для че­ло­ве­ка. Осо­бое зна­че­ние при­об­ре­та­ет изу­че­ние груп­по­во­го по­ве­де­ния, взаи­мо­от­но­ше­ний осо­бей в по­пу­ля­ци­ях и со­об­ще­ст­вах. Ожи­да­ет­ся зна­чит. про­гресс в рас­шиф­ров­ке спо­со­бов ком­му­ни­ка­ции у жи­вот­ных на уров­не зву­ко­вых, зри­тель­ных, хи­мич. сиг­на­лов, элек­трич. по­лей и др. Прин­ци­пы и за­ко­ны био­ком­му­ни­ка­ции всё ши­ре ис­поль­зу­ют­ся при изу­че­нии са­мых раз­ных групп ор­га­низ­мов, в т. ч. про­ка­ри­от. Всё это соз­да­ёт ба­зу для тео­ре­тич. обос­но­ва­ния про­цес­сов ком­му­ни­ка­ции и за­ко­нов био­со­ци­аль­но­сти.

Стре­ми­тель­ный, не­кон­тро­ли­руе­мый рост на­се­ле­ния Зем­ли ста­вит про­бле­му обес­пе­че­ния лю­дей пи­ще­вы­ми ре­сур­сами, а так­же со­хра­не­ния той сре­ды оби­та­ния, ко­то­рая по­зво­ля­ет по­лу­чать та­кие ре­сур­сы и обес­пе­чи­ва­ет су­ще­ст­во­ва­ние са­мих био­ло­гич. объ­ек­тов. К пер­во­оче­ред­ным за­да­чам Б. от­но­сит­ся по­вы­ше­ние про­дук­тив­но­сти ес­те­ст­вен­ных и ис­кус­ст­вен­ных био­це­но­зов, ре­гу­ли­ро­ва­ние их ус­той­чи­во­го су­ще­ст­во­ва­ния при разл. ан­тро­по­ген­ных на­груз­ках, ох­ра­на при­ро­ды и её отд. со­став­ляю­щих, со­хра­не­ние био­ло­гич. раз­но­об­ра­зия. Соз­да­ние ис­кус­ст­вен­ных ор­га­низ­мов с за­ра­нее за­дан­ны­ми свой­ст­ва­ми (в т. ч. мето­да­ми ге­не­тич. ин­же­не­рии) тре­бу­ет осо­бо­го кон­тро­ля и спец. ис­сле­до­ва­ний, т. к. по­ка ма­ло­из­ве­ст­ны по­след­ст­вия ин­тро­дук­ции по­доб­ных объ­ек­тов в при­род­ные ком­плек­сы, их вклю­че­ния в тро­фи­че­ские це­пи. Дан­ные совр. Б. обес­печат ра­цио­наль­ное ис­поль­зо­ва­ние при­род­ных ре­сур­сов рас­тит. и жи­вот­но­го ми­ра, соз­да­дут вы­со­ко­эко­но­мич­ные ме­то­ды ак­ва-, фи­то- и зоо­куль­ту­ры. Всё боль­шее зна­че­ние при­об­ре­та­ют разл. вос­ста­но­ви­тель­ные, в т. ч. ре­куль­ти­ва­ци­он­ные, тех­но­ло­гии, фор­мы эко­ло­гич. ин­же­не­рии, в за­да­чу ко­то­рой вхо­дит соз­да­ние ис­кус­ст­вен­ных со­об­ществ и эко­си­стем раз­но­го на­зна­че­ния. Со­хра­не­ние мак­си­маль­но­го био­ло­гич. раз­но­об­ра­зия от­ве­ча­ет не толь­ко ути­ли­тар­ным це­лям, но и за­да­чам фун­дам. нау­ки, сре­ди ко­то­рых – даль­ней­шее изу­че­ние про­цес­са эво­лю­ции, мо­де­ли­ро­ва­ние и про­гно­зи­ро­ва­ние бу­ду­ще­го раз­ви­тия жиз­ни на Зем­ле. Пре­одо­ле­ние ан­тро­по­цен­три­че­ско­го, по­тре­би­тель­ско­го соз­на­ния, за­ме­на его эко­ло­ги­че­ским, био­цен­три­че­ским, обес­пе­чи­ваю­щим вхо­ж­де­ние в ноо­сфе­ру, – так­же од­на из за­дач Б. При этом осо­бое зна­че­ние при­об­ре­та­ет рас­кры­тие ме­ха­низ­мов под­дер­жа­ния ус­той­чи­во­сти, це­ло­ст­но­сти разл. уров­ней ор­га­ни­за­ции био­ло­гич. сис­тем (от кле­точ­но­го до био­сфер­но­го), ис­сле­до­ва­ние взаи­мо­дей­ст­вия ме­ж­ду ни­ми.

Практическое значение биологии

Пущинский научный центр – крупный комплекс биологических институтов РАН. Фото В. С. Шишкина

Прак­ти­че­ское зна­че­ние био­ло­гии тра­ди­ци­он­но оп­ре­де­ля­ет­ся гл. обр. по вкла­ду в раз­ви­тие сель­ско­го и лес­но­го хо­зяй­ст­ва, про­мы­сло­во­го ис­поль­зо­ва­ния био­ре­сур­сов, а так­же ме­ди­ци­ны. Со­вер­шен­ст­во­ва­ние се­лек­ци­он­ной прак­ти­ки на ос­но­ве за­ко­нов ге­не­ти­ки да­ёт воз­мож­ность по­лу­чать но­вые, вы­со­ко­про­дук­тив­ные сор­та рас­те­ний, по­ро­ды жи­вот­ных. Зна­ние эко­ло­гии про­мы­сло­вых ви­дов жи­вот­ных, цен­ных пред­ста­ви­те­лей рас­тит. цар­ст­ва по­зво­ля­ет пла­ни­ровать наи­бо­лее аде­к­ват­ные нор­мы изъя­тия, не сни­жаю­щие, а по­вы­шаю­щие ­естеств. про­дук­тив­ность. Зна­чит. вни­ма­ние уде­ля­ет­ся соз­да­нию ге­не­ти­че­ски мо­ди­фи­ци­ро­ван­ных ор­га­низ­мов (ГМО), в т. ч. про­дук­тов пи­та­ния. Их ис­поль­зо­ва­ние, в свою оче­редь, долж­но изу­чать­ся и кон­тро­ли­ро­вать­ся при по­мо­щи са­мых тща­тель­ных био­ло­гич. ис­сле­до­ва­ний. Про­дол­жа­ют раз­ви­вать­ся био­ло­гич. ме­то­ды борь­бы с вре­ди­те­ля­ми сель­ско­го и лес­но­го хо­зяй­ст­ва, ве­дут­ся ра­бо­ты по ми­ни­ми­за­ции био­по­вре­ж­де­ний, со­вер­шен­ст­во­ва­нию про­фи­лак­ти­ки при­род­но-оча­го­вых и па­ра­зи­тар­ных за­бо­ле­ва­ний. Дос­ти­же­ния мо­ле­ку­ляр­ной Б., био­хи­мии, мик­ро­био­ло­гии и смеж­ных дис­ци­п­лин по­зво­лят бо­роть­ся с разл. за­бо­ле­ва­ния­ми че­ло­ве­ка на кле­точ­ном и суб­кле­точ­ном уров­нях. Уже сей­час мик­ро­био­ло­гич. пром-сть про­из­во­дит мн. не­об­хо­ди­мые ан­ти­био­ти­ки, куль­ти­ви­ру­ет мик­ро­ор­га­низ­мы, важ­ные для разл. от­рас­лей био­тех­но­ло­гии. На ос­но­ве био­ло­гических зна­ний ре­ша­ют­ся про­бле­мы кло­ни­ро­ва­ния, ге­не­тич. ин­же­не­рии. На­сущ­ными за­да­чами ста­но­вят­ся соз­да­ние режи­ма био­безо­пас­но­сти, борь­ба с по­след­ст­вия­ми ан­тро­по­ген­ных за­гряз­не­ний (ра­дио­ак­тив­ные от­хо­ды, неф­те­про­дук­ты, тя­жё­лые ме­тал­лы и др.). При ком­пе­тент­ном уча­стии био­ло­гов оце­ни­ва­ют­ся и про­во­дят­ся ме­ро­прия­тия по ин­тро­дук­ции, ре­ин­тро­дук­ции, акк­ли­ма­ти­за­ции. Ис­поль­зо­ва­ни­ем дос­ти­же­ний Б. для ре­ше­ния ин­же­нер­ных за­дач и раз­ви­тия тех­ни­ки за­ни­ма­ет­ся срав­ни­тель­но но­вая от­расль Б. – био­ни­ка; её раз­ра­бот­ки на­шли при­ме­не­ние в ар­хи­тек­ту­ре и строи­тель­ст­ве, в био­ме­ха­ни­ке, аэ­ро- и гид­ро­ди­на­ми­ке, при соз­да­нии ло­ка­ци­он­ных, на­ви­га­ци­он­ных, сиг­наль­ных сис­тем, в прак­ти­ке ди­зай­на и по­лу­че­ния ис­кус­ст­вен­ных ма­те­риа­лов, срав­ни­мых с при­род­ны­ми ана­ло­га­ми.

В 21 в. Б. бу­дет раз­ви­вать­ся не толь­ко по пу­ти спе­циа­ли­за­ции и диф­фе­рен­циа­ции зна­ний, в чём она уже сей­час пре­вос­хо­дит др. об­лас­ти ес­те­ст­во­зна­ния, но и в на­прав­ле­нии ком­плекс­но­сти ис­сле­до­ва­ния важ­ней­ших про­блем, син­те­за но­вых тео­ре­тич. обоб­ще­ний. Од­на из важ­ней­ших ме­то­до­ло­гич. и ми­ро­воз­зренч. за­дач био­ло­гич. нау­ки со­сто­ит в оцен­ке спе­ци­фи­ки и форм взаи­мо­дей­ст­вия био­сис­тем разл. уров­ней це­ло­ст­но­сти и слож­но­сти. Та­кой сис­тем­ный под­ход по­зво­лит пре­одо­леть про­яв­ле­ния как ре­дук­цио­низ­ма, так и те­лео­ло­гич. ви­та­лиз­ма, ещё встре­чаю­щие­ся сре­ди совр. ис­сле­до­ва­те­лей. Мож­но на­де­ять­ся, что имен­но био­ло­гич. зна­ния по­мо­гут че­ло­ве­ку дос­тичь гар­мо­нии с при­ро­дой и вос­ста­но­вить эко­ло­гич. рав­но­ве­сие в ок­ру­жаю­щей при­род­ной сре­де, обес­пе­чив тем са­мым ус­той­чи­вое раз­ви­тие био­сфе­ры.

Научные программы, союзы, учреждения

В разл. стра­нах био­ло­гич. ис­сле­до­вания ве­дут­ся в це­лом ря­де на­уч. уч­ре­ж­де­ний: в ака­де­ми­ях, уни­вер­си­те­тах, ин­сти­ту­тах, ла­бо­ра­то­ри­ях, ес­те­ст­вен­но-ис­то­рич. му­зе­ях, на био­стан­ци­ях. В Рос­сии ко­ор­ди­на­то­ром ис­сле­до­ва­ний в об­лас­ти Б. яв­ля­ет­ся От­де­ле­ние био­ло­гич. на­ук РАН. Важ­ную роль в раз­ви­тии совр. Б. иг­ра­ет как го­су­дар­ст­вен­ное (напр., Рос. фонд фун­дам. ис­сле­до­ва­ний), так и фи­нан­си­ро­ва­ние со сто­ро­ны разл. частных фон­дов и ме­ж­ду­нар. ор­га­ни­за­ций. Ко­ор­ди­на­ци­он­ные и кон­со­ли­ди­рую­щие функ­ции вы­пол­ня­ют Меж­ду­нар. со­юз био­логич. на­ук, Ме­ж­ду­нар. со­юз фи­зио­ло­гич. на­ук, Ме­ж­ду­нар. со­юз по био­хи­мии и мо­ле­ку­ляр­ной био­логии, Ме­ж­ду­нар. ге­не­тич. фе­де­ра­ция, Ме­ж­ду­нар. со­юз на­ук о поч­ве, Все­мир­ный со­юз ох­ра­ны при­ро­ды, ЮНЕСКО и др. ор­га­ни­за­ции. Био­ло­ги объ­е­ди­ня­ют­ся в разл. на­уч. обще­ст­ва, про­во­дят кон­грес­сы, съез­ды, те­ма­тич. со­ве­ща­ния и вы­став­ки. Ве­дут­ся ра­бо­ты в рам­ках це­ло­го ря­да ме­ж­дунар. био­ло­гич. про­грамм, в т. ч. «Че­ло­век и био­сфе­ра», Ме­ж­ду­нар. гео­сфер­но-био­сфер­ной про­грам­мы «Global change» и др. Из­да­ёт­ся боль­шое чис­ло спе­циа­ли­зир. и об­ще­био­ло­гич. жур­на­лов, сбор­ни­ков, мо­но­гра­фий. Рас­ши­ря­ет­ся элек­трон­ная ба­за но­си­те­лей био­ло­гич. ин­фор­ма­ции. Ак­тив­но ве­дёт­ся по­пу­ля­ри­за­ция био­ло­гич. зна­ний, со­вер­шен­ст­ву­ет­ся сис­те­ма об­ра­зо­ва­ния бу­ду­щих био­ло­гов.

Главные теории, законы и закономерности биологии

Цели: сформировать знания об истории создания клеточной теории, её современных положениях, методах изучения клетки и её органелл; развить понятие о клеточном уровне жизни.

Оборудование: компьютер, экран, презентация к уроку, учебник, микроскоп, готовый микропрепарат кожицы чешуи лука; портреты учёных (слайд 6).

Презентация

1. Организационный момент.

Постановка проблемы.

На первых занятиях мы с вами познакомились с определением живого и выделили основные уровни его организации. Клетка занимает высокий уровень в иерархии живых систем.

Клетка – это структурная и функциональная единица всех живых организмов, известное как клеточная теория, сложилась постепенно в XIX веке.

Проблемный вопрос:

На основании каких данных учёные утверждают, что клетка – своего рода общий знаменатель всех живых систем?

2. Изучение новой темы.

1. Ответить на проблемный вопрос мы сможем, только после изучения темы “Клеточная теория”.
2. План лекции (на доске).
3. История создания клеточной теории.
4. Современные положения клеточной теории.
5. Методы изучения клеток.

Рассказ учителя (слайд 6).

Клетка – это удивительный и загадочный мир, который существует в каждом организме. Только благодаря микроскопу, который был изобретён в конце XVI столетия голландцем Хансом Янсеном (1590г.), можно было проникнуть в мир клеточного строения. Первый микроскоп состоял из трубы, прикреплённой к подставке и имеющий два увеличительных стекла. В 1665г. английский естествоиспытатель Роберт Гук опубликовал книгу “Микрография, или Некоторые физиологические описания мельчайших тел, сделанные посредством увеличительных стёкол”. Где были помещены рисунки того, что он увидел под уже усовершенствованным микроскопом. Был также помещён и рисунок древесной коры, при увеличении очень напоминающий пчелиные соты. Описывая увиденное, Гук использовал слово “cell”, что по-английски означает “ячейка”, “камера”. Этот термин закрепился в науке, на русский язык был переведен как “клетка”. Роберт Гук наблюдал не сами клетки, а их клеточные стенки и ошибочно полагал, что это и есть живое вещество.

Голландец Антонии ван Левенгук, который прославился созданием линз, давших увеличение в 100-300 раз, открыл мир одноклеточных форм, бактерий, клеток крови лягушек. Описывая эти клетки, голландец Антонии ван Левенгук помучил большую известность, пробудил интерес к изучению живого микромира. Это было потрясающее открытие!

После того как стали известны результаты работ Роберта Гука и Антонии ван Левенгука, все большие учёные начали исследовать строение различных частей животных и растений. Они старались пользоваться всё более сильными линзами, и тем не менее прошло почти два столетия, прежде чем стало очевидно, что клетка – основа строения всех живых существ. Исследователи обнаружили, что все клетки различных организмов устроены по общему плану. В 1831году шотландским ботаником Робертом Броуном было впервые описано ядро в растительных клетках. В 1838году немецкий ботаник Маттиас Шлейден пришёл к выводу, что ткани растений состоят из клеток. В 1839году немецкий физиолог Теодор Шванн опубликовал ставшее впоследствии знаменитым сочинение “Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений”, в котором сформулировал вывод о том, что клетка является структурной и функциональной единицей живых организмов. Теодор Шванн помимо своих исследований, опирался на работы Маттиаса Шлейдена, впервые заговорившего о важной роли ядра. Эти наблюдения были дополнены немецким учёным Рудольфом Вирховым, который показал, что каждая клетка возникает только из другой клетки. Р.Вирхов сформулировал важнейшее положение: каждая клетка может происходить только из другой клетки путём деления.

Можно заполнять таблицу:

Основные этапы развития клеточной теории.

Этап	Год	Учёный	Вклад в развитие теории

Клеточная теория утверждает, что все организмы состоят из клеток; клетка – самая маленькая структурная единица, обладающая всеми свойствами. Клеточная теория сохранила своё значение и в настоящее время. Она дополнена многочисленными материалами о строении, функциях, химическом составе и развитии клеток живых организмов различных царств.

(слайд 7).

В дальнейшем, успехи изучения клетки связаны с усовершенствованием инструментов и развитием методов исследования. Усовершенствование светового микроскопа и методов исследования окраски клеток позволили выделить и описать не только ядро и цитоплазму клетки, но и многие другие заключённые в ней части – органеллы.

Сообщения учащихся о методах изучения клетки.

3. Закрепление знаний (тесты)

1. Клеточное строение всех организмов свидетельствует:

А) о единстве живой и неживой природы;

Б) о единстве химического состава клеток;

В) о единстве происхождения живых систем;

Г) о сложности строения живых систем.

2. Какое из названных свойств принадлежит любой клетке:

А) способность к образованию гамет;

Б) способность проводить нервный импульс;

В) способность сокращаться;

Г) способность к обмену веществ.

3. Какое положение точнее указывает сущность клеточной теории:

А) все растительные организмы состоят из клеток;

Б) все животные организмы состоят из клеток;

В) все, как низшие, так и высшие организмы состоят из клеток;

Г) клетки всех организмов имеют одинаковое строение.

4. Сходство в строении растительных и животных клеток обнаружили:

А) Р.Гук и А.Левенгук;

Б) Р.Броун;

В) М.Шлейден и Т.Шванн;

Г) Р.Вирхов и К.Бэр.

4. Домашнее задание: учебник И.Н.Пономарёвой параграф 4, вопросы в конце параграфа.

Используемая литература.

1. Н.Грин, У.Стаут, Д.Тейлор Биология: в 3 т. Т 1. (перев. с анг. под ред. Р.Сопера – М.: Мир, 1993 г.).
2. Общая биология: учебник для 10 – 11 кл. школы с углубленным изучением биологии (А.О.Рувинский, Л.В.Высоцкая, С.М.Глаглев. Под редакцией А.О.Рувинского – М.: Прсвещение, 1993 г.).
3. Энциклопедия “Тайны живой природы” под редакцией В.Бологова (перев. с итальянского – М.: Махаон, 2008 г.).

Выдающиеся ученые | Дистанционные уроки

27-Мар-2015 | Нет комментариев | Лолита Окольнова

 

 

автор статей Саид Лутфуллин

 

 

 

Александр Михайлович Бутлеров (1828 – 1886)

 

– русский ученый.

 

Химией начал заниматься еще в юности. Из-за его «практических опытов» был наказан. Во время обеда он стоял в углу с табличкой на шее, с надписью «великий химик». Таковым и стал Александр Михайлович.

 

Основной вклад ученый сделал в органическую химию. Бутлеров впервые синтезировал некоторые органические соединения. Так же был первым, кому удалось объяснить явление изомерии.

 

В 1861г. Александр Михайлович сформулировал теорию химического строения органических веществ. Тем самым создал фундамент для изучения органической химии.

 

Бутлеров так же известен как педагог. Преподавал в Петербургском и Казанском университетах химию. Был ректором Императорского Казанского университета.

 

Бутлеров всегда был разносторонне развит. Был Известен как пчеловод и лепидоптеролог. И даже написал книгу «Пчела, её жизнь и главные правила толкового пчеловодства».

 
Александр Михайлович Бутлеров ушел из жизни в возрасте 58 лет.
 

Казанский химический институт имени А. М. Бутлерова

 

 

Памятник А. М. Бутлерову в Казани

 

 

---

 

Карл Карлович Клаус (1796 – 1864)

 

– казанский химик немецкого происхождения, так же известен как фармацевт и ботаник.

 

Химическое образование получил в Дерптском университете.

 

Позже переехал в Казань. Был профессором Казанского университета, как раз во времена Бутлерова.

 

Основная его заслуга, заключается в том, что он увековечил имя России в Периодической системе химический элементов Д. И. Менделеева, открыв новый элемент и назвав его Рутением (Ruthenia – на латыни означает Россия). Сам Карл Карлович сказал о рутении:

 

«Более целого года трудился я над этим предметом, но наконец, открыл лёгкий и верный способ добывания его в чистом состоянии. Этот новый металл, который мною был назван рутением в честь нашего Отечества, принадлежит без сомнения к телам весьма любопытным».

 

За открытие нового элемента был награжден.

 

Кроме того Карл Клаус первым «заподозрил» нечто общее между металлами платиновой группы. В основном он их и изучал.
 
Карл Карлович Клаус умер 24 марта 1864г. от пневмонии. В честь Карла Клауса назван род семейства Капустные – Клаусия.

 

 

---

 

Дмитрий Иосифович Ивановский (1864 – 1920)

 

– русский ученый.

 

Родился в Петербургской губернии. Закончил физико-математический факультет Петербургского университета. По окончании стал заниматься физиологией растений, а так же микробиологией.

 

Позднее стал профессором Варшавского университета.

 

Ивановский дал толчок возникновению новому разделу Биологии – вирусологии.

 

Изучая мозаичную болезнь табака, Дмитрий Иосифович предположил, что ее вызывают мельчайшие бактерии, которые не видно в обычный микроскоп (вирус табачной мозаики).

 

 

Только когда изобрели электронный микроскоп и рассмотрели возбудитель мозаичной болезни, была открыта новая группа организмов – вирусы.

 

У Ивановского кроме трудов по вирусологии, есть много научных работ по ботанике и микробиологии.

 

Написал учебник по физиологии растений.

 

Именем Дмитрия Ивановского назван НИИ вирусологии РАМН.

 

Существует премия имени Ивановского. Ее присуждает РАМН за лучшую научную работу по вирусологии.

 

---

Иван Петрович Павлов (1849 – 1936)

 

Один из самых выдающихся русских ученых. Лицо мировой физиологии, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1904г.

 

Нет ни одного учебника по физиологии, в котором бы не говорилось про Павлова.

 

Павлов Иван Петрович родился в Рязани. Окончил Петербургский университет.

 

Физиологией заинтересовался после прочтения книги Сеченова. И впоследствии продолжил его «дело».

 
Павлов изучал высшую нервную деятельность, регуляцию пищеварения. Широко известны его опыты на собаках. Павлов первым начал использовать «хронический метод» в физиологии.
 

 

 

Невозможно описать все научные достижения Ивана Петровича в одной статье.

 

Пушкин со своим «памятником нерукотворным» нервно курит в сторонке.

 
В честь Ивана Петровича Павлова названы:
 

• улицы, станции метро в разных городах России (и даже за ее пределами!)
• Физиологический отдел НИИ экспериментальной медицины РАМН.
• Рязанский Государственный Медицинский университет
• Астероид «Павловия»

 
И много еще чего носит имя Ивана Петровича Павлова.
 

---

 

Когда мы начинаем проходить цитологию, то сразу упоминаются 2 имени — основателями клеточной теории считаются М. М. Шлейден и Т. Шванн.

 

 

Матиас Шлейден

 

(1804 – 1881) немецкий ботаник и цитолог.

 

Родился в Гамбурге в семье врача. Закончил учебу на юриста, но забросил это неинтересное занятие. Стал изучать медицину и биологию.

 

Был профессором ботаники, а позже профессором анатомии. Критиковал натурфилософию в ботанике, был настоящим ученым-практиком.

 

До Шлейдена ботаника «не воспринималась всерьез как наука».

 

На основе трудов Матиаса Шлейдена Теодором Шванном была сформулирована клеточная теория.

 

Самый известный труд Матиаса Шлейдена – «Основы ботаники».

 

Шлейден так же известен как поэт. Даже издавал сборник своих стихов.

 

 

Теодор Шванн

 

(1810 – 1882) немецкий ученый.

 

Доктор медицины. Области научной деятельности: анатомия, физиология, гистология, цитология.

Шванн на основе работ Шлейдена создал Клеточную теорию.

 

• Изучая пищеварение, открыл фермент пепсин.
• Шванн сделал многочисленные открытия. Изучал мышечную, нервную ткани, сосуды.
• Шванн так же внес лепту в написание знаменитого учебника физиологии Мюллера.

 

---

 

Илья Ильич Мечников (1845-1916)

 
– российский, а позднее французский ученый, работавший в разных областях науки: иммунологии, эмбриологии, патологии и зоологии.
 

Лауреат Нобелевской премии в области медицины и физиологии.

 

Родился в дворянской семье. Отец – Илья Иванович Мечников. Мать – Эмилия Львовна Мечникова (Невахович), дочь еврейского писателя Лейба Нойеховича Невахович.

 

Интерес к естественным наукам проявился у Мечникова еще в детстве. Учась в гимназии, читал книги по естествознанию. Учился хорошо – гимназию окончил с золотой медалью.

 

Учился в Харьковском Университете. Окончил его на 2 года раньше, пройдя быстрее весь курс.

 

Изучал развитие головоногих и заметил, что у беспозвоночных в эмбриологическом периоде развития образуются те же зародышевые листки, что и у позвоночных. Это открытие являлось доказательством единства происхождения всех животных. И на основе этого открытия Мечников написал магистерскую диссертацию.

 

• Самое известное открытие Мечникова – это фагоцитарная теория иммунитета. Изучая особые подвижные клетки личинки морской звезды, Мечников предположил, что эти клетки, захватывая частицы, помимо пищеварения (внутриклеточное пищеварение и фагоцитоз, кстати, тоже открыл Илья Ильич) выполняют защитную функцию.
• Мечников первым выдвинул теорию о воспалении, как о защитном процессе.
• Мечников считал что старость – это что-то вроде болезни, и как всякую болезнь ее можно лечить и даже предотвратить. Илья Ильич считал, что смерть человека наступает преждевременно, из-за неправильного питания и вообще образа жизни. На основе этих суждений мечников вывел «теорию ортобиоза».

 

Мечников умер от нескольких перенесенных инфарктов миокарда. Его тело, как и завещал Мечников, было отправлено на изучение, а после сожжено. Прах хранится в Пастеровском институте.

 

Северо-Западный государственный медицинский университет имени И. И. Мечникова

 

---

Вернадский Владимир Иванович (1863 – 1945)

 

украинский ученый. Нельзя точно определить Владимира Ивановича к какой-либо науке. Вернадский занимался многим: геология, биология, минералогия, химия. Кроме того, Владимиру Ивановичу «не хватило» уже существующих наук, и он создал новую: биогеохимию — науку о биосфере. В те времена это было то же самое, как в век транзисторов говорить об интернете. Владимир Иванович родился в Санкт-Петербурге, окончил Петербургский университет. Вернадский был первым президентом Украинской Академии Наук. Изучал биосферу, выделил 7 видов веществ в ее структуре. А так же дал начало учению о ноосфере. Имя Вернадского носят несколько университетов и институтов. Например, Институт геохимии и аналитической Химии РАН.

 

---

 

«Если идея не кажется безумной, от нее не будет никакого толку»

 

Нильс Бор.

 

Нильс Бор (1885 – 1962) -датский ученый, физик. Лауреат Нобелевской премии по физике 1922г.

 

Родился в семье физиолога Христиана Бора и Эллен Адлер, дочери еврейского банкира.

 

При чем же тут, собственно, физика, если статья должна быть про химика или биолога? Дело в том, что химия и физика тесно связаны. Эта связь особо сильно проявляется на молекулярно-атомном уровне. От строения атома зависят свойства элемента, и соответственно свойства образуемых им веществ.

 

Бор создал свою модель строения атома, вернее развил ее из модели Резерфорда. Но и модель Бора не была совсем полной, но его работы помогли создать «полную» современную модель строения атома. Она основывается на квантовой механике, которой Бор посвятил основную часть своей «научной жизни».

 

«Советский Эйнштейн» – Лев Давидович Ландау считал Нильса Бора своим учителем. Они хорошо общались, были друзьями. Когда Лев Давидович серьезно заболел, Бор написал письмо в Нобелевский комитет о том, что Ландау должен быть удостоен Нобелевской премии по физике, так и случилось.

 

Между Нильсом Бором и Ландау можно провести некую параллель. Оба основали мощные научные школы. Оба были лауреатами Нобелевской премии по физике. В честь Нильса Бора назван Копенгагенский Институт Теоретической Физики, а в честь Ландау назван Институт Теоретической Физики РАН. Имя Бора носит астероид 3948, а в честь Ландау назван астероид 2142. На Луне есть два кратера: один назван именем Ландау, другой – Нильса Бора.

 

И этот список можно продолжать очень долго.

 

Ландау Лев Давидович и Нильс Бор.

 

---

 

Николай Дмитриевич Зелинский (1861 – 1953) российский и советский химик-органик.

 

Довольно рано потерял отца и мать. Рос с бабушкой.

 

Еще в детстве у Николая Дмитриевича возник интерес к химии.

 

Огромный вклад Зелинский внес в нефтехимию. Он решил множество проблем технологии переработки «черного золота».

 

Самым известным достижением Зелинского является изобретение противогаза, который ученый даже не запатентовал.

 

Когда Николай Дмитриевич Зелинский был в экспедиции на Черном море, он доказал, что сероводород в воде имеет бактериальное происхождение.

 

Николай Дмитриевич Зелинский умер в возрасте 92 лет в Москве, похоронен на Новодевичьем кладбище.

 

В органической химии изучается реакция Зелинского: Тримеризация ацетилена:

 

 

---

 

Роберт Кох. (1843 – 1910) –

 

немецкий ученый-микробиолог, врач. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1905г.

 

Поначалу работает врачом, но после понимает, что это ему не интересно. Начинает изучать микробиологию.

 

Кох открыл возбудителей болезней, косивших тогда Европу.

 

• Bacillus anthracis – возбудитель сибирской язвы.
• Vibrio cholerae – холерный вибрион, как видно из названия, возбудитель холеры.
• И, конечно же, Mycobacterium tuberculosis, более известная как Палочка Коха, возбудитель туберкулеза.

 

Открытие пробы Пирке (реакции Манту), проводимой для определения сопротивляемости к туберкулезу, тоже обязано Коху. Именно Кох открыл туберкулин, который вводится под кожу при пробе Пирке.

 

---

 

Мы выкладывали несколько статей про нобелевских лауреатов. Пришло время написать немного про самого учредителя этой премии — выдающегося ученого.

 
  Альфред Нобель. (1833 – 1896)

– шведский ученый-химик.

 

Альфред Нобель работал в области оружейной промышленности.

 

Главной научной заслугой Нобеля является то, что он обезопасил взрывчатое вещество – нитроглицерин.

 

Нобель долгое время изучал нитроглицерин. Взорвал несколько своих лабораторий, ему даже запрещали исследования этого вещества, но Нобель не останавливался. Известно, что нитроглицерин может сдетонировать при малейшей встряске и при этом будет достаточно мощный взрыв. Ученый поставил перед собой задачу – сделать нитроглицерин более безопасным. И он это сделал, смешав вещество с абсорбентом. Ныне такая смесь называется динамитом. Альфред Нобель запатентовал свое изобретение.

 

В жизни наблюдается один парадокс: создатели революционного оружия, как правило, становятся пацифистами и противниками использования этого оружия. Нобель не был исключением, он настаивал на мирном использовании своего изобретения.

 

За всю свою жизнь Альфред Нобель накопил достаточное состояние, большую часть которого завещал на создание премии за выдающиеся достижения в науке, технике и культуре. Она названа в честь ученого – Нобелевской премией. По завещанию Нобеля премия должна вручаться по следующим направлениям: химия, физиология и медицина, физика, содействие установлению мира во всём мире, литература.

 

Вместе с денежным вознаграждением так же вручается медаль.

 

 

Наиболее известные лауреаты Нобелевской премии: Иван Алексеевич Бунин, Альберт Эйнштейн, Ицхак Рабин, Виталий Лазаревич Гинзбург, Лев Давидович Ландау.

 

«…умные лоси придумали очень почетную Нобелевскую премию…»

 

Вымышленный лауреат Нобелевской премии – Лосяш.

 

Альфред Нобель скончался в 1896г от инсульта. Как мы можем видеть, его последняя воля по поводу учреждения премии исполнена.

 

Место вручения премии. Стокгольм
 

Фото Василия Ефремова

 

---

 

 Чарлз Дарвин (1809 – 1882) – английский ученый.
 

Как только не называют его: заговорщиком, фантазером, пешкой в руках мирового правительства.

 

Все это распространяют противники его идей. Чарлз Дарвин сделал революционные открытия для того времени.

 

Дарвин обучался на врача, но ему было неприятно смотреть на страдания людей. Потому начал изучать животных.

 

Самое известное и важное открытие Дарвина – это его теория эволюции. По поводу которой до сих пор ходят споры.

 

Чарлз Дарвин первым начал активно использовать термин естественный отбор, называя его одной из движущих сил эволюции. Две другие – наследственная изменчивость и борьба за существование.

 

На нынешний день официальной научной теорией об эволюции является теория Дарвина, с небольшими поправками. Хотя и не все ученые придерживаются ее.

 

Главными противниками теории эволюции являются, конечно же, религиозные деятели, которые считают, что учение Дарвина противоречит догматам веры.

 

Самым известным трудом Дарвина является книга «Происхождение видов». Эта книгу можно назвать обоснованием теории эволюции.

 

Полное ее название:

 

«Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь».

 

В честь Чарлза Дарвина назван город в Австралии.

 

 

---

 

 
Антони ван Левенгук. (1632 – 1723) – голландский натуралист.
 

Изобретению Левенгука обязано открытие большинства микроорганизмов. Он изобрел микроскоп, без которого было бы невозможным открытие бактерий и простейших.

 

У Левенгука появилось необычное желание — разглядеть под большим увеличением обыденные предметы. Обычной лупы ему показалось мало. Он стал заниматься ремеслом изготовления линз. И достиг в нем определенных высот. Разрабатывал новые методы, чтобы добиться все большего увеличения, с достойной четкостью. Этому Левенгук и посвятил всю жизнь.

 

Результатом его трудов стал оптический микроскоп. Все, что Левенгук в него видел, он зарисовывал и описывал. Левенгук стал первооткрывателем одноклеточных организмов, сперматозоидов и эритроцитов. Но, несмотря на свои открытия, Левенгук негативно принимался в обществе, считался человеком невежественным, тем более что он не знал латынь. Латынь тогда была как сейчас английский — язык науки. Левенгук прожил очень долго. И по тем, и по нынешним меркам – 90 лет.

 

Имя Левенгука до сих пор используют как бренд в оптике.

 

Микроскоп, созданный Левенгуком

 

---

 

Вот и подошел к концу наш «сезон» статей про ученых. И хотелось бы подвести некий итог.

 

Идея писать статьи про деятелей химии и биологии пришла мне под конец учебного года. Вроде бы и ничего особенного, в ГИА и ЕГЭ этому уделено очень мало внимания, но в некоторых аспектах тема нужная. Мы быстро спохватились и начали выпускать в неделю по небольшой статье.

 

В итоге получилось, что мы дали базовую информацию о четырнадцати ученых.

 

Для наглядности вот периоды жизни ученых на временной линии.

 

 

 

Теперь хотелось бы рассмотреть этих ученых не по отдельности, а в общем.

 

Казалось бы, что между ними может быть общего, кроме того, что они ученые? У них были разные научные интересы, проживали в разных странах. Но нет, наука случайных людей не терпит. Занятие ей требует от людей определенных качеств. Именно эти качества можно встретить у каждого из 14 ученых, про которых мы писали. Все они интересовались наукой с детства и продолжали интересоваться до самой смерти. Каждый из этих 14 ученых сделал революционные открытия, без которых нынешняя наука, возможно, развилась бы совсем по-другому.

 

Иногда информацию об ученых приходилось очень сильно сокращать, чтобы не превращать статью в трактат (поэтому не думайте, что это все на что способны).

 
 
 

Категории: |

Обсуждение: «Выдающиеся ученые»

(Правила комментирования)

клеточная теория. Маттиас Шлейден. Теодор Шванн :: SYL.ru

Появление в научной среде в середине XIX века клеточной теории, авторами которой являлись Шлейден и Шванн, стало настоящей революцией в развитии всех без исключения направлений биологии.

Еще один творец клеточной теории, Р. Вирхов, известен таким афоризмом: «Шванн стоял на плечах Шлейдена». Великий русский физиолог Иван Павлов, имя которого известно всем, сравнивал науку со стройкой, где все взаимосвязано и для всего имеются свои предшествующие события. «Постройку» клеточной теории разделяют с официальными авторами все ученые–предшественники. На чьих же плечах стояли они?

Начало

Создание теории о клетке началось около 350 лет назад. Известный английский ученый Роберт Гук в 1665 году изобрел прибор, который назвал микроскопом. Игрушка так его занимала, что он рассматривал все, что попадалось под руку. Результатом его увлечения стала книга «Микрография». Гук написал ее, после чего увлеченно начал заниматься совсем другими исследованиями, а про свой микроскоп совсем забыл.

Но именно запись в его книге под №18 (он описал ячейки обычной пробки и назвал их клетками — англ. cells) прославила его как первооткрывателя клеточного строения всего живого.

Роберт Гук забросил увлечение микроскопом, но его подхватили ученые с мировыми именами — Марчелло Мальпиги, Антони ван Левенгук, Каспар Фридрих Вольф, Ян Эвангелиста Пуркинье, Роберт Броун и другие.

Усовершенствованная модель микроскопа дает возможность французу Шарлю-Франсуа Бриссо де Мирбелю сделать вывод, что все растения образованы из специализированных клеток, объединенных в ткани. А Жан Батист Ламарк переносит идею о тканном строении и на организмы животного происхождения.

Маттиас Шлейден

Маттиас Якоб Шлейден (1804-1881) в двадцать шесть лет обрадовал семью тем, что бросил перспективную адвокатскую практику и пошел учиться на медицинский факультет того же Геттинского университета, в котором получил образование юриста.

Сделал он это не зря – в 35 лет Маттиас Шлейден становится профессором Йенского университета, изучает ботанику и физиологию растений. Его цель – узнать, как образуются новые клетки. В своих работах он правильно определил главенство ядра в образовании новых клеток, но заблуждался на счет механизмах процесса и отсутствия сходства клеток растений и животных.

После пяти лет трудов он пишет статью под названием «К вопросу о растениях», доказывая клеточное строение всех частей растений. Рецензентом статьи, кстати, был физиолог Иоганн Мюллер, ассистентом которого в то время трудится будущий автор клеточной теории Т. Шванн.

Теодор Шванн

Шванн (1810-1882) с детства мечтал стать священником. В Боннский университет он пошел учиться на философа, выбрав эту специализацию как более близкую к будущей карьере священнослужителя.

Но юношеский интерес к наукам естественным победил. Теодор Шванн окончил университет на медицинском факультете. Всего пять лет он проработал ассистентом физиолога И. Мюллера, но за эти годы он сделал такое количество открытий, что хватило бы нескольким ученым. Достаточно сказать, что в желудочном соке он обнаружил пепсин, в нервных окончаниях – специфическую оболочку волокна. Начинающий исследователь заново открыл дрожжевые грибы и доказал их причастность к процессам брожения.

Друзья и соратники

Научный мир Германии того времени не мог не познакомить будущих соратников. Оба вспоминали встречу за ланчем в маленьком ресторанчике в 1838 году. Шлейден и Шванн непринужденно обсуждали текущие дела. Шлейден рассказал о наличии ядер в клетках растений и его способе рассмотреть клетки с помощью микроскопического оборудования.

Это сообщение перевернуло жизнь обоих — Шлейден и Шванн становятся друзьями и много общаются. Уже через год упорного изучения животных клеток появляется труд «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений»(1839). Теодор Шванн сумел увидеть сходство в строении и развитии элементарных единиц животного и растительного происхождения. А главный вывод – жизнь находится в клетке!

Именно этот постулат вошел в биологию как клеточная теория Шлейдена и Шванна.

Революция в биологии

Как и фундамент постройки, открытие клеточной теории Шлейдена и Шванна запустило цепную реакцию открытий. Гистология, цитология, патологическая анатомия, физиология, биохимия, эмбриология, эволюционные учения – все науки начали активно развиваться, обнаруживая новые механизмы взаимодействия в живой системе. Немец, как Шлейден и Шванн, основатель патанатомии Рудольф Вирхов в 1858 году дополняет теорию положением «Всякая клетка от клетки» (на латинском — Omnis cellula е cellula).

А россиянин И. Чистяков (1874) и поляк Э. Стразбургер (1875) открывают митотическое (вегетативное, не половое) деление клеток.

Из всех этих открытий, как из кирпичиков, строится клеточная теория Шванна и Шлейдена, основные постулаты которой неизменны и сегодня.

Современная клеточная теория

Хотя за сто восемьдесят лет с того времени, когда Шлейден и Шванн формулировали свои постулаты, получены экспериментальные и теоретические знания, заметно расширившие границы познаний о клетке, основные положения теории почти такие же и выглядят вкратце следующим образом:

• Единицей всего живого является клетка — самообновляющаяся, саморегулирующаяся и самовоспроизводящаяся (тезис единства происхождения всех живых организмов).
• Все организмы на планете имеют схожее строение клеток, химический состав и процессы жизнедеятельности (тезис гомологичности, единства происхождения всего живого на планете).
• Клетка — это система биополимеров, способная воспроизводить себе подобное из не подобного себе (тезис основного свойства жизни как определяющего фактора).
• Самовоспроизведение клеток осуществляется путем деления материнской (тезис наследственности и преемственности).
• Многоклеточные организмы формируются из специализированных клеток, образующих ткани, органы, системы, которые находятся в тесной взаимосвязи и взаимной регуляции (тезис организма как системы с тесными межклеточными, гуморальными, нервными взаимосвязями).
• Клетки морфологически и функционально разнообразны и приобретают специализацию в многоклеточных организмах в результате дифференциации (тезис о тотипотентности, о генетической равнозначности клеток многоклеточной системы).

Окончание «строительства»

Прошли годы, в арсенале биологов появился электронный микроскоп, исследователи подробно изучили митоз и мейоз клеток, строение и роль органелл, биохимию клетки и даже расшифровали ДНК–молекулу. Немецкие ученые Шлейден и Шванн вместе со своей теорией стали опорой и фундаментом для последующих открытий. Но совершенно точно можно сказать, что система знаний о клетке еще не окончена. И каждое новое открытие, кирпичик к кирпичику, продвигает человечество к познанию организации всего живого на нашей планете.

«Биография Жизни». Глава из книги

Глава 1. Зачат, а не сотворен

Живые существа состоят из клеток. Эти микроскопические студенистые мешочки невероятно разнообразны. У одних видов (скажем, у нас с вами) их число не является фиксированным, да и не в количестве дело: около 50 триллионов клеток, которыми обладает взрослый человек, принадлежат к сотням различных типов — от A до Z, от астроцитов мозга до эндокриноцитов желудка. По форме и размерам они также весьма различны. Самые длинные клетки — нейроны спинного мозга, они могут тянуться через весь позвоночник до пальца на ноге. «Размер имеет значение» — эта фраза ассоциируется с сексом. И в самом деле, среди самых крупных клеток человека — яйцеклетки, их можно даже различить невооруженным глазом. А самые маленькие клетки — сперматозоиды, их партнеры. Но если эти ребята не добирают в размере, они с лихвой возмещают количеством: средний взрослый мужчина может вырабатывать 10 миллиардов сперматозоидов в месяц, тогда как женщина обладает лишь ограниченным числом яйцеклеток, и в период между половым созреванием и наступлением менопаузы каждый месяц то из одного, то из другого яичника выделяется лишь одна яйцеклетка. Женщины рождаются с уже готовыми яйцеклетками, и новых в течение жизни не появляется. Таким образом, ваша первая клетка начала свою жизнь еще в утробе вашей бабушки. В отличие от яйцеклеток большинство других наших клеток не удается увидеть невооруженным глазом, и даже под микроскопом почти все они выглядят невзрачно: крошечные бесцветные комочки, шарики или пузырьки, окруженные чуть менее бесцветной мембраной, обычно сидящие на неприметной грязноватой подложке. В лаборатории мы замораживаем биологическую ткань и рассекаем ее на слои толщиной меньше одной сотой миллиметра, а затем помещаем срезы на предметные стекла, и клетки кажутся плотно уложенными, слагающимися в абстрактные узоры. А иногда мы специально выращиваем культуру клеток в особом «питательном бульоне», там они плавают, словно мутные звезды в белесоватом небе. Мы окрашиваем клетки во всевозможные оттенки розового и лилового, а в последние годы — во флуоресцентные зеленые и красные тона. Такое окрашивание помогает лучше видеть происходящие в них процессы. Но в живом организме большинство клеток тускло-матовы, точно медуза.

Клетки каждого типа — чрезвычайно специализированные «члены общества», они трудятся совместно с другими (и в унисон с ними) над строительством организма, обеспечивая его функционирование. И каждый процесс в нашей жизни — результат труда клеток. Когда вы читаете эту фразу, мышечные клетки вокруг ваших глазных яблок попеременно сокращаются и расслабляются, управляя движением глаз слева направо. А если вы оторвете взгляд от страницы и посмотрите вдаль, кольцо мышечных клеток позволит вам сфокусировать взгляд на удаленных объектах, растягивая прозрачные клетки хрусталика. Вы двигаете глазами безо всяких усилий, однако это простое, казалось бы, действие требует сложнейшей неосознанной координации движений. Фотоны света проходят сквозь хрусталик и попадают на клетки-фоторецепторы глазного дна — палочки и колбочки вашей сетчатки. Там фотоны собираются и трансформируются в электрические импульсы, которые идут через нейроны по зрительному нерву в мозг, где они обрабатываются, воспринимаются и (если повезет) понимаются. Каждое движение, каждый удар сердца, каждая мысль и эмоция в вашей жизни, всякое чувство — любви или ненависти, скуки, воодушевления, боли, разочарования, радости, каждый случай, когда вы напиваетесь и наутро страдаете от похмелья, всякий синяк, чихание, желание почесать нос или высморкаться, все, что вы в жизни слышали, видели, обоняли, пробовали на вкус, — результат общения ваших клеток друг с другом и с остальным миром.

Дуглас Адамс заметил как-то, что «Земля» — не самое подходящее имя для нашей планеты, ведь основная часть ее поверхности являет собой не твердь, а воду. Но если вы хотите назвать наш шарик по свойству, которое по-настоящему отличает его от восьми сотен уже открытых планет, вспомните о клетках. Насколько нам известно, Земля уникальна тем, что буквально кишит жизнью, а ведь каждое существо на нашей планете состоит из клеток. А если учесть, что из каждых десяти видов живых объектов, когда-либо населявших Землю, девять уже вымерли, количество когда-либо существовавших на нашей планете клеток кажется совершенно невообразимым.

Это весьма современный подход. Биология — молодая наука, ей самое большее 350 лет по любым разумным подсчетам и лишь 150, если принять во внимание рождение современной науки. Родословная физики почтеннее. К середине XVII века ученые составили весьма точные карты некоторых областей Вселенной, подтвердившиеся в дальнейшем. Как раз тогда Исаак Ньютон выводил комплекс законов, объяснявших, почему предметы движутся именно так и почему мы можем стоять на поверхности Земли и не падать, хотя она вращается. Однако то, что мы теперь называем науками о жизни, развивалось с большим отставанием. Дело в том, что отправной точкой для многих научных открытий и для научного прогресса как такового является возможность воочию наблюдать объект и пытаться понять, почему он именно таков. В отличие от звезд и планет клетку никто не видел до 1673 года. А если и видел, то не осознавал, что это именно клетка.

В ту эпоху сама наука еще только формировалась. Ученые-джентльмены, такие, как Ньютон или Роберт Гук, основали первую в мире организацию естествоиспытателей — Королевское научное общество. Однако человек, впервые заглянувший в микромир клетки, тем самым дав начало микробиологии, отнюдь не был ученым-аристократом, увенчанным пышным париком. Как ни странно, у истоков современной биологии стоял скромный голландский торговец льняным товаром по имени Антони ван Левенгук.

Не сразу придет в голову, что бизнес, связанный с продажей и производством тканей, неразрывно связан и с постоянным улучшением оптических линз. Дело в том, что торговцы тканями постоянно проверяли толщину волокна, а значит, и качество материи, с помощью увеличительных стекол, похожих на те, какими пользуются часовщики. Левенгук был опытным и методичным шлифовальщиком линз, он работал в Делфте, мануфактурной столице Голландии и совершенстве освоил методику, при которой горячий стеклянный стержень растягивали и расплющивали, придавая ему шарообразную форму. Однако хитроумный голландец хранил в секрете особенности процесса. Благодаря этой технологии Левенгук стал величайшим микроскопистом своего времени. Его линзы представляли собой крошечные толстенькие капли, немногим крупнее зернышка перца. Он прикреплял их к специальным «ловушкам», которые приходилось держать в руке. Сегодняшние микроскопы выглядят совсем по-другому. Его приборы, ставшие прародителями современной оптической техники, являли собой прямоугольные медные пластинки с дыркой на одном конце, где должна была располагаться каплевидная сферическая линза из стекла. С одной стороны пластинки имелся серебряный шип, чтобы удерживать образец перед линзой. С помощью винта, прикрепленного к шипу, можно было фокусировать изображение. Именно большая относительная толщина линз давала детищам Левенгука такую мощную увеличивающую способность, намного превосходящую возможности тогдашних микроскопов.

В этом состояло его технологическое преимущество перед конкурентами в науке. Кроме того, он обладал ненасытным любопытством. Попросту говоря, Левенгуку нравилось смотреть через свои линзы на самые разные мелкие вещи. Надеюсь, вы хорошо себе представили порез бумагой, о котором я говорил во введении. Так вот, Левенгук нарочно спровоцировал точно такой же процесс «ремонта организма», движимый все той же неудержимой любознательностью. В письме, опубликованном в официальном журнале Королевского научного общества Philosophical Transactions в апреле 1673 года, он писал: «Не однажды я отваживался установить на опыте, из каких частей состоит кровь; множество раз наблюдал я, беря кровь из собственной моей кисти, что жидкость эта состоит из малых круглых глобул». Мы полагаем, что он наблюдал красные кровяные тельца. Судя по всему, это самое первое описание наблюдения индивидуальных клеток.

Становясь все более опытным и изощренным микроскопистом, Левенгук начинает изучать самые разные образцы телесных тканей и жидкостей. Он даже выковыривал остатки пищи, застрявшие между зубами, и наблюдал бактерии, разрушающие зубную эмаль и десны. В конце XVII века Левенгук обретает славу исследователя микроскопического царства, скрытого от невооруженного взгляда. Английский король Вильгельм III и другие представители высшей аристократии специально посещали его, чтобы увидеть то, что видел этот голландец благодаря своим линзам. Но один из опытов Левенгук предпочитал осуществлять вдали от посторонних глаз: речь идет об исследовании его собственной спермы. Впрочем, в своих заметках он уверяет, что получал соответствующие образцы «не путем греховного рукоблудия, а лишь как естественный побочный продукт супружеского соития». Благодаря этому опыту (вероятно, лучше не останавливаться на деталях) ученый увидел, что семя состоит из клеток. Кроме того, он обнаружил клетки в капле воды из местного озера и увидел то, что мы теперь обобщенно именуем протистами: одноклеточные существа, в том числе некоторые виды водорослей и автономных плавающих организмов, принадлежащих к простейшим.

Итак, Левенгук стал первым, кто четко и определенно увидел отдельные красные кровяные тельца, сперматозоиды, бактерии и независимые одноклеточные организмы. Последней группе он дал забавное название «анимакулы», в 1670 году отправив рисунки открытых им существ в Королевское научное общество. Члены Общества отнеслись к его открытию скептически, не в последнюю очередь и из-за того, что когда они обратились к Роберту Гуку, известному эксперту в области микроскопии, и попросили его удостовериться, что в воде, взятой из Темзы, можно обнаружить такие же существа, Гук поначалу не увидел там ничего подобного.

Тем не менее Гук обладал колоссальным опытом по части наблюдения мелких объектов. Десятилетием раньше он выпустил книгу, ошеломившую современников и приобретшую огромную популярность: «Микрография, или Некоторые физиологические описания мельчайших тел, сделанные при помощи увеличительных стекол». У книг редко бывают столь точные подзаголовки. В ней, как нетрудно догадаться, содержатся рисунки весьма небольших объектов, снабженные соответствующими подписями и пояснениями. Микроскоп Гука представлял собой просто шестидюймовую трубку с двумя линзами, а для того чтобы увеличивать осветительную силу пламени, использовалась хрустальная сфера диаметром с крикетный мяч. Многие изображения, полученные с помощью этого устройства, и сейчас хорошо знакомы любителям биологии, в том числе увеличенная до огромных размеров блоха и страшноватый глаз мухи-журчалки, невероятно похожий на современные снимки того же существа, сделанные с помощью электронного микроскопа — прибора, который практически ничем не напоминает гуковский инструмент, однако является его отдаленным потомком. Сэмюэль Пипс тоже купил себе экземпляр «Микрографии» и записал в своем знаменитом дневнике: «Это самая оригинальная книга из всех, что я читал в своей жизни».

Очень может быть. Но в этом замечательном томе скрыта и изрядная доля тайной иронии. На одном из подробных рисунков Гука представлено продольное сечение участка коры пробкового дерева. Скрупулезно выполненное изображение показывает, что кора состоит из соседствующих друг с другом ячеек. Более того, в тексте Гук использует термин «клетка», описывая эти ячейки. На самом же деле это стенки отмерших клеток древесной коры. Он выбрал слово «клетка» (по-английски — cell), поскольку оно происходит от латинского cella, что означает «ячейка». Он отметил, что они наполнены воздухом и это помогает объяснить высокую плавучесть пробки. Иными словами, Гук увидел останки клеток, нарек их клетками, однако не мог и представить себе, что наблюдает универсальные единицы жизни, и в науке навсегда утвердится придуманный им термин.

Вот как открыли клетки. Но откуда они вообще взялись, как образовались? Благодаря своему любопытству и достаточно развитой технологии Левенгук приоткрыл занавес, отделявший человека от неведомого царства, но дальнейшее продвижение на пути познания притормозилось…

Происхождение клеток

Происхождение клеток, которые Левенгуку удалось увидеть, многие годы оставалось тайной. Конечно, появлялись разные теории возникновения жизни, но, как правило, одна другой нелепее и фантастичнее.

На протяжении тысячелетий бытовала гипотеза «спонтанного возникновения» новых клеток. Первое ее убедительное обоснование дал еще Аристотель, ставший, сам того не ведая, отцом биологии. В своей книге Animalia («История животных»), написанной в середине III века до н. э., он так описывает возникновение некоторых видов:

Что касается животных, то одни происходят от родителей соответствующего вида, тогда как иные вырастают самостоятельно, беря начало не от своих родичей. Так, некоторые происходят из земляного перегноя или разлагающихся овощей, как бывает со многими насекомыми, а другие самозарождаются во внутренностях животных из выделений их органов.

Animalia — удивительная книга; возможно, это вообще первый учебник биологии. В ней несметное количество наблюдений и выводов касательно громадного разнообразия видов, некоторые весьма остроумны, а некоторые довольно сомнительны.

Идея Аристотеля о спонтанном зарождении новой жизни держалась в науке до XIX столетия. На протяжении этих веков доброхоты находили множество примеров такого зарождения. Римский ученый и архитектор Витрувий, давая в I веке до н. э. советы строителям, походя упоминает о спонтанном возникновении жизни как о чем-то давно известном:

…библиотеку следует строить на восточной стороне, поскольку для нее потребен утренний свет: в библиотеках книги надлежит предохранять от разрушения, и те помещения, которые находятся на юге или западе зданий, более подвержены нападению червей и сырости, ибо то и другое создают и питают влажные ветры, а с распространением сырости книги покрываются плесенью.

А уже в XVI веке Циглер Страсбургский заявлял, что все бесчисленные лемминги порождены грозовыми тучами.

После открытий Левенгука биология сильно продвинулась вперед, но по-прежнему ученые свято верили в спонтанное зарождение жизни. В XVII веке брюсселец Жан Батист ван Гельмонт, оставшийся в истории как выдающийся ученый, основоположник химии газов, описывал эксперимент, в ходе которого он помещал пропотевшую рубаху в сосуд с зерном и в течение 21 дня держал ее там, в сыром подвале своего замка, для «брожения». И вообразите — в этой смеси «самозародились» мыши!

Над невежеством наших предков смеяться легко, но важно и самим не впасть в невежество. Хотя идея спонтанного зарождения жизни держалась весьма долго, она все же не являлась строгой научной концепцией. Все неудачно подобранные примеры (эта неудачность наиболее очевидна, когда речь идет о происхождении крупных животных) стали следствием незавершенных, неполных или некорректных наблюдений.

Спустя 200 лет после того, как Левенгук впервые узрел клетки, идею самозарождения жизни наконец отвергли. Это произошло благодаря истинно научному подходу: тщательному наблюдению и созданию проверяемых теорий, которые позволяют делать сбывающиеся прогнозы. Но при этом происходили весьма драматические события, словно в фильме, где заняты актеры со всего мира и где, как водится, важное место занимают деньги, слава, предательство.

Рождение клеточной теории

На протяжении XVIII и XIX столетий качество микроскопов неуклонно повышалось, и вместе с этим исследования мельчайших объектов становились среди ученых все более и более популярными. Самые существенные научные достижения появились не благодаря изучению мира микроскопических животных, а благодаря наблюдению за микромиром растений и простейших водорослей. То, что различные части растений состоят из клеток, стало очевидным уже в первые десятилетия XIX века, хотя наличие клеток во всех живых организмах казалось тогда не столь очевидным. Значительная часть этих работ была выполнена в Германии — тогдашние учебники пестрят немецкими названиями: Kjrnchen, Kjgelchen, Kljmpchen (гранулы, мешочки, пузырьки). Но хотя описание биологических тканей, разных объектов становилось все подробнее, их происхождение по-прежнему оставалось неясным. Лишь в 1832 году ученые впервые описали рождение новых клеток. Бельгийский барон Бартелеми Дюмортье наблюдал, как клетки водорослей делаются все длиннее и длиннее, пока внутри них не появляется стенка и клетка делится на две. Его опыты вскоре воспроизвели другие естествоиспытатели, пронаблюдав такой же процесс на примере других растений и простейших водорослей.

Не имея правдоподобной модели клеточного воспроизводства, ученые занялись изучением внутренностей клеток. Качество микроскопов неуклонно повышалось, и в 1831 году Роберт Браун сумел как следует рассмотреть клетки орхидеи и обнаружил в них «отдельные кружочки, обычно более мутные, нежели мембрана клетки». Он назвал такой кружочек ядром. Это наименование сохранилось и по сей день. Теперь мы знаем, что именно ядро служит «центральным офисом» генетического кода всех многоклеточных.

Дюмортье, наблюдая деление клеток, не предполагал, что этот процесс распространен повсеместно. Браун тоже предположил, что ядро не является универсальной структурой. Многие полагали, что деление — редкий и исключительный способ рождения новых клеток, к тому же такой процесс не наблюдали в ткани животных. Дело в том, что растительные клетки обычно гораздо крупнее клеток животных, так что изучение микроструктуры фауны отставало от микроскопических исследований флоры. Ядро удалось увидеть в некоторых животных тканях, особенно четко — в клетках мозга, однако ученые долгое время считали, что оно имеется далеко не во всех клетках. Эту гипотезу подкреплял тот факт, что красные кровяные тельца (наиболее распространенный тип клеток у человека) не содержат ядра: точнее говоря, оно исчезает в ходе их развития.

Почти в каждом учебнике, где идет речь о клеточной теории, упоминаются имена Теодора Шванна и Маттиаса Шлейдена. Рождение клеточной теории, как рассказывает Шванн, произошло случайно — так сказать, методом «эврики». Шванн и Шлейден познакомились в 1837 году — совершенно случайно, на званом обеде. Шванн, низенький чудаковатый анатом, иной раз целыми днями не оставлял своих изысканий, обследуя те или иные фрагменты телесной ткани. Шлейден, мрачноватый ботаник, временами подумывавший о самоубийстве, находился под впечатлением от работ Роберта Брауна, открывшего клеточное ядро. Ботаника и зоология были в ту пору совершенно отдельными областями науки: много позже их объединят эволюционная и генетическая теория. За обедом два ученых мужа, познакомившись, заговорили о своих исследованиях; как мы уже поняли, один занимался животными тканями, другой — растительными. Для других гостей эта беседа наверняка стала еще более захватывающей, когда разговор дошел до ядра, этого небольшого образования внутри клеток. Шванн и Шлейден вдруг осознали, что в растительных и животных клетках ядро, по сути, одно и то же. Они тут же кинулись в лабораторию Шванна, чтобы сопоставить свои записи. С тех пор в научном мире постепенно стала укореняться идея, согласно которой все живые ткани состоят из клеток.

Несмотря на эту запоминающуюся легенду, на самом деле Шванн и Шлейден — далеко не единственные ученые, внесшие вклад в развитие клеточной модели жизни. Более того, они ошибались в главном. По сути, ядро у растений и животных открыли до них, а гипотезу о повсеместном распространении клеток предложили еще до 1837 года — и не они. Видимо, именно Шванн первым употребил выражение «клеточная теория», но они со Шлейденом сильно промахнулись в своих рассуждениях о происхождении новых клеток. Оба полагали, что новые клетки рождаются при спонтанном появлении обнаженного ядра в пространстве между уже существующими клетками. По Шванну и Шлейдену, такое ядро служит своего рода семенем, из которого вырастет новая клетка — подобно растущему кристаллу. Конечно, это не такая дикая теория, как гипотеза о небесном происхождении леммингов, но она все-таки чересчур напоминает идею о самозарождении жизни.

Пониманием того, откуда берутся новые клетки, мы во многом обязаны Роберту Ремаку — забытому герою биологии, жертве политических и националистических предрассудков. Ремак, польский еврей, всю свою взрослую жизнь провел в Берлине. Чтобы получить желанную — и заслуженную — должность в университете, ему пришлось бы предать свою веру: отказаться от ортодоксального иудаизма, согласиться на крещение. На это он так и не пошел. Благодаря своему выдающемуся научному таланту он в конце концов получил должность лектора, а затем и преподавателя-ассистента в Берлинском университете, однако этот пост не принес ему ни жалованья, ни лаборатории. Сравните его судьбу с жизнью его современника, цитолога Рудольфа Вирхова. Родившись в обеспеченном прусском семействе, Вирхов, весьма яркий ученый, отличался высокопарностью суждений и большой надменностью. В зените его карьеры о нем говорили как о «папе римском от медицины» и как о «единственном, кто в наше время ухитряется успешно совмещать полноценную работу практикующего врача, ученого и государственного деятеля». Он был на 6 лет младше Ремака, однако должности в Берлинском университете они получили одновременно.

Проведя тщательные наблюдения, Ремак отверг концепцию самозарождения клеток во всех ее формах, в том числе и тот вариант, который описывали Шванн со Шлейденом. Изучая более 10 лет всевозможные животные ткани, в том числе мышцы, красные кровяные тельца, эмбриональный материал лягушек и кур, он видел лишь процесс деления клеток: одна из них делается тоньше в своей средней части (как если бы мы надели обруч на воздушный шар), и затем из одной клетки получается две. Вирхов шел по стопам Ремака, год за годом все ближе подходя к его идее о том, что новые клетки образуются лишь путем деления уже существующих.

В 1854 году, Вирхов провозгласил, что «жизнь появляется только путем прямого наследования», а год спустя перевел это утверждение на латынь, выведя девиз: Omnis cellula e cellula («Все клетки — из клеток же»). Будучи известной личностью, он проповедовал эту теорию где только мог, в том числе в своем учебнике Die Cellularpathologie («Патология клеток»), ставшем настоящим бестселлером. В его книгах и статьях ни разу не упоминается имя Ремака, а ведь на самом деле Вирхов сделал лишь малую часть всей работы. Он использовал результаты своего коллеги, бесстыдно не ссылаясь на него. Рассерженный Ремак писал Вирхову:

Вы не упоминаете мое имя, и всем покажется, что эту идею вы придумали самостоятельно. Вы выставляете себя на посмешище перед знатоками, поскольку у вас, судя по всему, нет опыта в эмбриологии, которому могли бы доверять специалисты — например, я. Но если вы желаете избежать публичного обсуждения этого вопроса, рекомендую вам незамедлительно и во всеуслышание признать мой вклад в изучение данной проблемы.

Порой мы забываем, что науку делают люди, и каждый — со своим характером. Наука, по идее, должна как-то сглаживать личную неприязнь, и часто так и происходит. Однако ссылка на заслуги коллег (или ее вопиющее отсутствие) по-прежнему остается камнем преткновения для многих.

Тем не менее Ремак и Вирхов (при всех его грехах) вколотили клеточную теорию в массовое сознание. Жизнь — это клетки, а клетки порождаются лишь другими клетками. Однако идея о самозарождении жизни, подобно зомби, еще какое-то время блуждала по миру. Она вновь всплыла во Франции в 1860 году. Прикончил «мертвеца» Луи Пастер. Он тогда еще не прославился на весь мир благодаря процедуре стерилизации, которой дали его имя (речь о пастеризации), но был молод и амбициозен, хотя французские академики уже дважды забаллотировали его на выборах в члены Французской академии наук.

Эксперимент, проведенный Феликсом Пуше, пылким сторонником теории спонтанного зарождения жизни, вновь воспламенил веру в эту гипотезу. Пуше хотел доказать, что плесень может передаваться от сена, даже если сено, воздух и вода, используемые в опыте, стерильны. Итак, Пуше прокипятил сено в воде, а затем охладил смесь с помощью жидкой ртути. И, словно по волшебству, на сене появилась плесень. Академия решила раз и навсегда разобраться с этим вопросом и посулила премию в 2500 франков тому, кто сумеет разрешить загадку самозарождения жизни.

Пастер первым обнаружил слабое место эксперимента Пуше. Дело в том, что ртуть, которую тот использовал, оказалась покрыта тонким слоем пыли, благодаря которому и выросла плесень. Пастер придумал простейший эксперимент — вариацию опыта Пуше. В два сосуда он налил стерильную, но насыщенную питательными веществами жидкость, «похлебку», которая тут же помутнеет, если в нее проникнут микроорганизмы. Один сосуд он оставил открытым, а у другого, закрытого, сбоку имелось изогнутое S-образное горлышко. Пастер предполагал, что микробы, переносимые пылинками, которые содержатся в воздухе, легко доберутся до похлебки в первом сосуде, а вот лебединая шея второго сосуда помешает этим загрязнителям попасть в соседнюю емкость — они осядут на стенках изгиба.

В считанные дни жидкость в открытом сосуде помутнела, зато в сосуде с изогнутым горлышком она оставалась прозрачной. Пастер оторвал горлышко — и «похлебка» помутнела за несколько дней. Хитроумный француз потребовал премию, после чего по праву вошел в состав французской научной элиты.

Судьбу отвергнутой идеи, за которую так долго и упорно цеплялись некоторые ученые, лучше всего описывает сам Пастер: «Доктрина самозарождения так никогда больше и не оправилась от смертельного удара, нанесенного ей этим несложным экспериментом, — и добавляет: — Тех, кто считает иначе, ввели в заблуждение некорректные опыты, полные ошибок, которых эти люди не смогли осознать и которых не умели избежать».

Что ж, слова суровые, но справедливые. Биологический предрассудок, упорно державшийся сотни лет, был в одночасье сметен важнейшей составляющей истинной науки — экспериментом. Благодаря сосуду с изогнутой шейкой клеточная теория обрела законченный вид. Подобно всем великим теориям, она представляет собой сплав различных идей, основана на целом ряде наблюдений и подтверждена опытами. Это один из величайших поворотных моментов в истории биологической науки. Труды десятков людей и сотни лет изучения живых организмов можно кратко выразить двумя фразами:

1) все живое состоит из клеток,
2) новые клетки появляются лишь путем деления уже существующих клеток.

У этой теории есть далеко идущие следствия, ее можно приложить к целому ряду объектов и явлений, как это и бывает со всеми великими теориями. Она просто, но исчерпывающим образом описывает всех живых обитателей Земли. Но, как мы уже знаем, существует не один триллион различных типов клеток. К примеру, красные кровяные тельца человека отличаются даже от красных кровяных телец наиболее родственных нам приматов, и переливание их крови человеку может плохо закончиться. Когда ученые (в том числе и Ремак) начали изучать микробиологию кур, биологически куда более далеких от нас, чем обезьяны, они выяснили, что красные кровяные тельца у них, в отличие от наших, содержат ядро. Итак, первая великая биологическая теория показала, что разнообразие жизни на Земле во многом обусловлено колоссальным разнообразием клеток. Вторая великая биологическая теория показала, каким образом это разнообразие возникло.

Как все меняется с течением времени

Примерно в те же годы, когда Шванн, Шлейден, Ремак и их коллеги изучали клетки, по ту сторону Ла-Манша молодой человек по имени Чарлз Дарвин, уже обремененный семейством, вовсю размышлял о плодах своего несколько затянувшегося академического отпуска. Дарвин медленно и методично собирал доказательства в пользу чрезвычайно убедительной теории, описывающей эволюцию живых существ, — теории, которой суждено было произвести эффект разорвавшейся бомбы. Собственно, в XIX веке идея об эволюции, о том, что виды не являются неизменными и неизменяемыми, уже была не нова, но сам процесс изменчивости видов оставался непонятным.

За пять лет Дарвин преодолел тысячи миль на корабле «Бигль», собрав потрясающие коллекции животных и минералов. Вернувшись, он женился на своей кузине Эмме Веджвуд: им обоим приходился дедушкой Джозайя Веджвуд, знаменитый посудный магнат. Они поселились в Кенте, в поместье Даунхаус. Свободный от финансовых проблем, Дарвин принялся за работу над своей выдающейся теорией. В 1859 году, после долгих лет научных и личных борений, он наконец выпустил «Происхождение видов». В этой книге он формулирует вторую великую объединительную теорию в истории биологической науки — теорию, описывающую процесс, благодаря которому, собственно, и происходит эволюция.

В отличие от микроскопистов континентальной Европы Дарвин интересовался в первую очередь не тканями и клетками, а целыми организмами. Путем длительных наблюдений он установил, что у особей любой популяции каждая физическая характеристика, полученная естественным образом, «от природы», выражена в разной степени: у кого-то слабее, у кого-то сильнее. Благодаря этому у одних особей может возникать конкурентное преимущество перед другими. Представим себе, к примеру, популяцию муравьедов. Животное, язык которого чуть длиннее, чем у сородичей, сумеет добывать более сочных термитов, а значит, у него появится шанс лучше питаться и быть здоровее. Это, в свою очередь, может привести к тому, что такой муравьед будет дольше жить или же окажется привлекательнее для муравьедихи. Следовательно, у него родится больше детенышей, и каждый из них, вероятно, с более длинным языком, чем у отпрысков обычных муравьедов. Язык — полезная штука, и через несколько поколений успешного размножения длинноязыкие муравьеды будут доминировать в этой популяции, став нормой. Так через несколько поколений этот биологический вид изменится. В отличие от предшественников Дарвин заключил, что потомству не передаются характеристики, приобретаемые животным в течение жизни. Долгие годы методичных наблюдений позволили ученому вывести принцип, согласно которому для каждого признака (будь то длина языка муравьеда, цвет волос человека или что угодно) конкурентное преимущество данной особи определяется степенью изменчивости этого признака в популяции. Признак распространяется в популяции, поскольку связанные с ним преимущества дают его обладателю больший успех у противоположного пола — а значит, больший успех при размножении.

Есть и другие важные факторы отбора: например, гендерные особенности, когда самцы стараются быть крупнее, чтобы завоевать самку, а самки, казалось бы, слишком уж капризно выбирают себе партнеров. Естественный отбор — всеобъемлющая сила, определяющая, каким является и каким будет мир, где мы живем. Это система проб и ошибок, включающая в себя исправление промахов. Эволюция слепа, направления у нее никакого нет. Нет видов, которые эволюционировали «сильнее» или «слабее», нет видов, которые «выше» или «ниже», хотя такие выражения раньше использовали и до сих пор иногда применяют. Путем череды последовательных приближений к оптимальному результату виды просто все лучше приспосабливаются к окружающей среде, чтобы эффективнее выживать в сложившихся условиях. К примеру, орангутанг в джунглях Борнео умеет использовать целый ряд подручных средств, однако он не продержится и двух минут в кипящей воде термального морского источника, зато там, в горячих глубинах, сотни видов, в том числе гигантский двухметровый трубчатый червь, и десятки видов бактерий, сравнительно легко добывают себе пропитание и существуют без особых забот. Постоянные изменения — норма. Адаптация — залог успеха.

В течение полутора веков, прошедших с момента выхода «Происхождения видов», миллионы ученых терзали и трепали теорию эволюции, гнули, рвали и комкали ее всеми возможными способами. Они изучали поведение бесчисленных видов живых существ — от аардварков (трубкозубов, африканских муравьедов) до ящериц. Они создавали модели самых разных популяций, сначала чисто математические, а затем компьютерные; они ужесточали условия в модельной среде, чтобы увидеть, как модельные животные приспосабливаются к ней на протяжении ряда поколений. Они выводили и скрещивали между собой (в том числе и межвидовым путем) несметное количество видов, чтобы понять механизм наследования, выяснить, передается ли следующему поколению тот или иной признак, ставший конкурентным преимуществом для данного существа. Сейчас, в современную эпоху, мы расшифровали генетический код для многих видов и четко увидели различия в ДНК, которые показывают, когда один вид разделяется на два и каждый из них находит свою нишу, к которой лучше приспособлен. Мы видели бактерий, приспосабливающихся к губительному действию антибиотиков и, увы, становящихся невосприимчивыми к их действию. Первоначальная модель, которую придумал Дарвин, за прошедшие десятилетия не раз модифицировалась и конкретизировалась, но «главнейшая мысль», как он ее называл, осталась неизменной в процессе всех этих подгонок, уточнений и проверок на практике, которых требует всякая идея такого масштаба. Вот почему дарвиновское детище именуется теорией эволюции путем естественного отбора. Дарвин создал свой научный шедевр, когда учение о клетках лишь начало выходить из тины идей самозарождения жизни. Сегодня ученым известно, как работают биологические механизмы на клеточном уровне, и эволюцию, происходящую путем естественного отбора, можно рассматривать и в микромире, о котором Дарвин почти ничего не знал. Язык нашего воображаемого муравьеда длиннее, потому что благодаря случайным вариациям этого признака в пределах популяции у этой особи оказалось большее количество клеток языка (или, может быть, они просто крупнее), и гены, которые отвечают за такое распределение живой ткани, будут передаваться следующему поколению через сперматозоиды или яйцеклетки. Вспомните, что происходит с вашим порезанным пальцем: тромбоциты образуют «затычку» и закрывают ранку, чтобы предотвратить кровопотерю. Те существа, клетки крови у которых оказывались не способны к тромбообразованию, прошли естественную отбраковку тысячи поколений (и видов) назад — вероятно, из-за того, что у них хуже заживали раны, а может быть, бедняги просто истекали кровью и умирали. Важно отметить: теперь нам известно, что отбор идет не на уровне отдельной особи и не на уровне клетки — конкурентные преимущества содержит в себе сам носитель информации. Информация о тромбообразовании, как и все подобные сведения, хранится в молекулах ДНК, хранящихся внутри клеток. Эти молекулы будут играть главную роль во всем нашем рассказе.

И клеточная теория, и теория естественного отбора отражают одну и ту же истину: все живые существа от кого-то произошли. Да, жизнь успела претерпеть ряд впечатляющих усложнений и модификаций, но по сути своей всякая новая жизнь является «адаптированным продолжением» того, что уже было прежде.

Научная общественность далеко не сразу признала теорию эволюции, происходящей путем естественного отбора. Она вызвала жаркие дискуссии, которые продолжались полвека после выхода в свет книги Дарвина. Сегодня естественный отбор представляется неопровержимым, надежно доказанным и основополагающим объяснением огромного разнообразия видов, живущих на Земле. Разумеется, научные теории должны регулярно подвергаться проверке и корректировке, но вряд ли идеи Дарвина когда-нибудь удастся опровергнуть. Дарвиновская теория эволюции и клеточная теория самым эффективным и убедительным образом взаимно подтверждают и укрепляют друг друга.

Хотя сама идея эволюции (мысль о том, что организмы с течением времени меняются) возникла еще до Дарвина, в 1859 году, когда была опубликована его главная книга, и клеточная теория, и его теория эволюции по сути совершили переворот в науке. Обе эти концепции разбили в пух и прах доминировавший тогда (и всю предшествующую историю человечества) взгляд на природу, согласно которому каждый вид был некогда создан отдельно и навсегда.

Сегодня благодаря Дарвину и клеточной теории мы можем связать каждый организм с его генеалогическим древом. В заключительном абзаце своего великого труда Дарвин пишет: «Есть величие в таком воззрении, согласно которому жизнь, с ее различными проявлениями, первоначально воплотилась в немногочисленных формах или же всего в одной». Это едва ли не самые запоминающиеся слова, когда-либо запечатленные на бумаге. Их часто цитируют: некоторые вещи не грех и повторить. Однако слова «в немногочисленных формах или же всего в одной» таят в себе вопрос: что это за формы? Что лежит в основе древа жизни? Единственная форма — клетка — или же множество? Ответ на этот вопрос, с давних пор занимающий ученых, лежит не в прошлом, а в молекулярных внутренностях каждой живой клетки, существующей в настоящем. Исследуя механизм, посредством которого клетки передают потомству свои свойства и черты, и посредством которого эти свойства и черты изменяются, мы сумеем подойти к ответу на вопрос: растет ли все живое от одного-единственного корня? И мы начнем понимать, как выглядела жизнь на Земле, когда она только-только зародилась.

---

Дуглас Адамс (1952–2001), английский писатель, работавший в жанре юмористической фантастики. Известен главным образом благодаря своей книге «Автостопом по Галактике». (Прим. перев.)

Я говорю «полагаем», т.к. Левенгук описывает также, как он рассматривал глобулы в молоке, а это, скорее всего, были просто капельки жира в молочной суспензии.

Так, Аристотель заявляет, что у определенного вида рыб нет ни самок, ни самцов и что они склонны к спонтанному производству потомства, в отличие от своих собратьев, наделенных полом. Теперь-то нам известно, что пол есть у всех рыб. Более того, многие виды этих животных, такие, как амфиприон (рыба-клоун) или губан, могут менять пол, когда этого требуют условия, сложившиеся в окружающей среде.

Идея о склонности леммингов к самоубийству столь же фантастична. Возможно, истоки этого современного мифа — в картинах массовой миграции этих животных (вероятно, постановочных) из диснеевского фильма «Белое безмолвие» (1958).

Как известно всякому биологу, который работал с этими зверьками, период беременности домовой мыши действительно составляет около трех недель. Но здесь более важен тот простой факт, что эти грызуны малы размером, вечно голодны и способны пролезть в любую щель: где зерно, там и мыши.

Роберт Браун известен главным образом как первооткрыватель броуновского движения — случайного перемещения микроскопических частиц, попадающих в газ или жидкость.

Браун впервые дал ему имя, но честь первого наблюдения клеточного ядра принадлежит, опять же, нашему знакомцу Антони ван Левенгуку. В письме к Роберту Гуку от 1682 года он описывает мелкие объекты, находящиеся в красных кровяных тельцах рыбы. Честно говоря, описание это неполное, и в нем мы не встретим ни единого намека на важную роль, которую играет ядро в жизни всех организмов. Тем не менее безымянный позднейший хранитель архива писем Королевского научного общества мимоходом написал на полях этого послания: «Открытие клеточного ядра».

Имейте в виду, Вирхов был неплохим человеком, хотя его поступок и выглядит мерзким. На протяжении всей своей научной карьеры он активно занимался политикой, боролся с социальной несправедливостью, служил главной движущей силой гражданской реформы в Германии и Пруссии, добившись немалых успехов. По одной из легенд, его либеральные воззрения настолько разозлили прусского премьер-министра Отто фон Бисмарка, что тот даже вызвал Вирхова на дуэль. В этой ситуации Вирхов имел право на выбор оружия. И он выбрал сосиски: одна обычная, вторая — с червяком внутри. И Бисмарк, этот неустрашимый Железный Канцлер, испугался сосиски и отказался от дуэли.

Чтобы подтвердить, что загрязнители действительно содержатся в воздухе, он повторял опыт в разных местах: в пыльных комнатах и в относительно стерильных условиях — на Монблане, на высоте 800 м. Результаты подтвердили его предположения: в чистом воздухе плесень не образуется.

По сути, Дарвина подтолкнул к публикации еще один выдающийся биолог — Альфред Рассел Уоллес, выдвинувший практически такую же идею и написавший о ней Дарвину письмо. Дарвин, истинный джентльмен, предложил Уоллесу соавторство.

Дарвин имел привычку регулярно вести подробные записи, отмечая практически все, что он увидел или сделал. Благодаря этому жизнь великого ученого документирована весьма подробно. Сейчас набирает обороты масштабнейший проект по оцифровке абсолютно всех его записей, заметок, набросков, черновиков — «Полное онлайновое собрание сочинений Чарлза Дарвина». Там можно прочесть обо всем — и о его опытах с игрой на фаготе, и об экспериментах с дождевыми червями, и о деревянном желобе, который он установил на парадной лестнице Даунхауса и по которому могло скатываться его многочисленное потомство. Вероятно, Дарвин выдвинул едва ли не лучшую научную идею за всю историю науки. Нетрудно понять, отчего корпус текстов, посвященных эволюции, огромен и вызывает немалое восхищение.

За долгие годы дарвиновская идея успела по-настоящему расстроить многих — несмотря на то, что она самоочевидно-верна, демонстративно-верна, экспериментально-верна и выдержала проверку временем по самым строгим критериям. Радикальные, но тщательно обоснованные концепции Дарвина тотчас же вызвали горячие возражения и столь же пылкую поддержку. «Какие же мы идиоты, что не догадались об этом раньше», — заметил Томас Гексли, один из самых боевитых и непримиримых защитников теории Дарвина среди его современников. Лестное заявление, однако оно не учитывает огромное количество многолетнего кропотливого труда, которое Дарвин вложил в свой труд. А вот клеточная теория, похоже, никого особенно не огорчила. Факты наблюдали, теорию шлифовали, и в конце концов подтвердилось, что она соответствует действительности, вот и всё. Законы естественного отбора, законы генетики и механизмы работы ДНК (до генетики и ДНК мы скоро доберемся) преподают как краеугольные камни биологии, и они этого вполне заслуживают. Но принципы клеточной теории с давних пор принимают просто как предположение, оказавшееся справедливым. Что ж, не станем жаловаться на этот забавный недосмотр.

Матиас Якоб Шлейден | Encyclopedia.com

1804-1881

Немецкий ботаник

Маттиас Якоб Шлейден и Теодор Шванн (1810-1882) обычно считаются первыми учеными, разработавшими клеточную теорию. Клеточная теория — фундаментальный аспект современной биологии. Это мощное обобщение сыграло важную роль в объяснении основного единства жизни растений и животных, механизма наследования, оплодотворения, развития и дифференциации, а также теории эволюции.Основываясь на открытии клеточного ядра Робертом Брауном (1773-1858), Шлейден продемонстрировал, что растения состоят из клеток и клеточных продуктов.

Шлейден изучал право в Гейдельбергском университете, но его попытки открыть юридическую практику в Гамбурге так безуспешны, что он был доведен до самоубийства. К счастью, его огнестрельное ранение, нанесенное ему самому, не было смертельным. К тому времени, когда он оправился от травмы и депрессии, Шлейден решил бросить юриспруденцию и заняться естественными науками.Он получил докторскую степень по медицине и философии и был назначен профессором ботаники в Йенском университете. Несмотря на успехи в исследованиях и преподавании, он страдал от нервозности, усталости и депрессии. Он ушел в отставку через 12 лет и решил успокоить нервы и отправиться в путешествие. Во время визита в Берлин он встретился со Шванном и рассказал о своих представлениях о растительных клетках.

Современники обычно описывали Шлейдена как высокомерного и несимпатичного по отношению к соперникам и предшественникам. Однако Шлейден с большим уважением относился к работе Шарля Бриссо-Мирбеля (1776–1854), выдающегося французского ботаника и микроскописта.Бриссо-Мирбель думали, что клетки были обнаружены во всех частях растения. Шлейден в целом согласился с предположением Бриссо-Мирбель о том, что клетки образуются в некой примитивной ферментирующей жидкости.

Шлейден считал, что большинство ботаников зря тратят время на споры о старых системах таксономии. Он хотел переопределить ботанику как новую индуктивную науку, касающуюся форм и функций всего растительного царства. Он жаловался, что ботаники открыли мало фактов и не установили новых фундаментальных законов и принципов.Он считал, что ботаники должны отказаться от систематической систематики и сосредоточиться на изучении химии, физиологии и микроскопической структуры растений.

В 1838 году Шлейден опубликовал свои новые идеи под названием «Вклад в фитогенез» в архиве анатомии и физиологии Мюллера . Признавая важность открытия Робертом Брауном ядра клетки, Шлейден утверждал, что ядро, которое он переименовал в цитобласт, является важным компонентом всех клеток растений. Он считал, что все высшие растения представляют собой совокупности клеток.Клетки, из которых состояло растение, вели двойную жизнь. Частично они были независимыми структурами, но они также служили неотъемлемой частью завода. Таким образом, все аспекты физиологии растений являются результатом активности клеток.

Хотя Шлейден описал несколько возможных методов образования клеток в «Вкладах в фитогенез», а затем в своем главном трактате Принципы ботаники, он в целом поддержал гипотезу, известную как «образование свободных клеток». То есть он думал, что рост клеток больше похож на процесс кристаллизации.Предположительно, гранулы цитобластемы, жидкости, содержащей сахар и слизь, агрегированы с образованием ядрышка. Больше гранул присоединялось к тем, которые составляли ядрышко, до тех пор, пока цитобласт (ядро) не формировался вокруг ядрышка. В конце концов, вокруг зрелого цитобласта образовалась молодая клетка, а вокруг новой клетки сформировалась жесткая клеточная стенка растения. Шлейден, хотя клетки также могли формироваться внутри клеток растущего растения. Содержимое таких ячеек разделилось бы на две или более частей, и каждую часть разделяла бы мембрана.Он предположил, что древесина образовалась, когда материалы, содержащиеся в растительных соках, быстро скопились. Хотя механизм размножения клеток был неясен, Шлейден был категорически против доктрины спонтанного зарождения. Он был убежден, что даже самые простые растения, такие как водоросли, лишайники и грибы, произошли от однотипных родителей, а не от спонтанного зарождения из неживых веществ. Работа Шлейдена ограничивалась растительным миром, но именно его работа над теорией клеток стимулировала изучение Шванном роли клетки у животных.

ЛОИС Н. МАГНЕР

Наука и ее времена: понимание социального значения научных открытий

Рождение клеточной биологии — Скотт — 2004 — Новый фитолог

1804–1881: двухсотлетие со дня рождения Матиаса Якоба Шлейден

Маттиас Шлейден вместе с Теодором Шванном был одним из разработчиков классической «клеточной теории» строения организма. У Шлейдена была сложная жизнь: его вера в то, что он потерпел неудачу в своей первой карьере адвоката, привела его к попытке самоубийства, выстрелив себе в голову.После выздоровления переквалифицировался на ученого. Хотя это может быть истолковано как означающее, что человеку нужен полный мозг даже для того, чтобы потерпеть неудачу в качестве юриста, но часть мозга, чтобы стать известным успешным ученым, размер выборки в единицу и отсутствие надлежащего контроля не позволяет нам прийти к такому выводу.

Формулировка «клеточной теории»

В 1665 году Роберт Гук опубликовал Micrographia , в которой дал первое описание «ячеек» пробки (вставка 1).Хотя это могло быть первое использование слова «клетка» в гистологическом контексте, на самом деле он описывал целлюлозные стенки, которые больше не содержали никаких живых компонентов. Поэтому невольно Гук был первым, кто зафиксировал влияние запрограммированной гибели клеток на развитие растений. После этого Неемия Грю в 1682 году дал описание «клеток или пузырей» паренхимы корня и сопровождал это подробными гравюрами своих наблюдений (Turner, 1890; Gall, 1996). На основе этих описаний были сделаны некоторые успехи, такие как открытие ядра в начале восемнадцатого века, до синтеза «клеточной теории» в 1830-х годах.

Box 1 Краткая история клеточной биологии
1642	Смерть Галилео Галилея — отца научного метода.
1665	Роберт Гук издает « Micrographia».
1683	Антон ван Левенгук пишет Лондонскому королевскому обществу, описывая присутствие «анималкулов» на зубном налете его собственных зубов. Это было одно из первых когда-либо зарегистрированных описаний живых бактерий.
1776	Lazzaro Spallanzani демонстрирует, что организм произошел от другого организма.
1831	Роберт Браун ввел термин «ядро». Браун также открыл броуновское движение.
1838	Маттиас Шлейден утверждает, что растения состоят из клеток.
1839	Теодор Шванн утверждает, что животные состоят из клеток и что «элементарные части всех тканей состоят из клеток»
1857	Карл Цейсс продает свой первый составной микроскоп.
1876	Эрнст Геккель придумал термин «пластид».
1882	Вальтер Флемминг вводит термин «митоз».
1898	Карл Бенда называет «митохондрии», а Камилло Гольджи открыл органеллу, носящую его имя.
1931	Эрнст Руска строит первый просвечивающий электронный микроскоп (ТЕМ) на Siemens.
1944	Кейт Портер, которого считают отцом современной клеточной биологии, и его коллега Альберт Клод впервые сфотографировали неповрежденную клетку с помощью ПЭМ. Портер ввел термин «эндоплазматический ретикулум».Портер также отвечает за разработку микротома.
1994	Мартин Чалфи и его коллеги первыми использовали GFP в качестве маркера экспрессии генов.

В 1833 году Роберт Браун опубликовал статью, в которой подчеркивал присутствие ядер в клетках растений, при этом сетуя на тот факт, что, хотя они были описаны ранее, им уделялось мало внимания (Hughes, 1959).Это было исправлено Шлейденом, который предположил, что ядро ​​является элементарным органом растений и тесно связано с их развитием (Schleiden, 1838; in Turner, 1890). Его наблюдения за ядрами включали описания «пятен или колец», которые позже Шванн назвал ядрышками. В своей статье 1838 года Шлейден пришел к знаменитому теперь выводу, что основным структурным элементом всех растений является клетка. За этим последовало всего несколько месяцев спустя заявление Шванна: «Существует один универсальный принцип развития для элементарной части организмов, но другой, и что этот принцип — образование клеток» (Schwann, 1839 — перевод с немецкого, 1847).Эти выводы Шлейдена и Шванна обычно считаются официальной формулировкой «клеточной теории».

Разработка концепций

В то время как они были согласны в отношении принципа, что клетки являются основной единицей жизни, Шлейден и Шванн имели разные теории относительно образования новых клеток. Шванн полагал, что новые клетки могут образовываться во внеклеточной жидкости, окружающей существующие клетки, в то время как Шлейден считал, что новые дочерние клетки могут формироваться только из уже существующих родительских клеток.Из своих неверных наблюдений, что зрелые клетки не имеют ядер, Шлейден также утверждал, что ядерная мембрана родителя продолжала формировать клеточную стенку дочери (Hughes, 1959).

Идея о клетках как «элементарных частях» организмов получила широкое признание после публикации первоначальной работы по «клеточной теории». Однако «преформистские» идеи Шлейдена постепенно разрушались и подвергались нападкам, в частности, сторонником Дарвина Т. Хаксли и в 1853 г. (Richmond, 2000).К концу XIX века микроскопист Уильям Тернер мог с уверенностью утверждать, что новые клетки возникли в результате деления родительской клетки, а не возникли внутри одной (Turner, 1890). Тот факт, что микроскопия продвинулась до такой степени, что позволяла проводить эти наблюдения, также можно в немалой степени приписать Шлейдену.

В работе Micrographia Гук (1665) предсказал, что мельчайшие структуры растительных клеток будут обнаружены «каким-нибудь прилежным наблюдателем, если ему помогут лучшие микроскопы».Шлейден сыграл свою роль в подтверждении этого предсказания, убедив молодого Карла Цейсса посвятить себя изучению оптики. Работа Цейса и его коллег ознаменовала революцию в микроскопии с разработкой его первого составного микроскопа, впервые проданного в 1857 году, за которым последовало плодотворное сотрудничество с Эрнстом Аббе, который разработал оптическую теорию и помог применить ее к разработке более совершенных микроскопов. В 20-м веке в 1930-х годах был разработан просвечивающий электронный микроскоп, а в 1958 году появился флюоресцентный микроскоп с введением FITC в качестве флуоресцентной метки (Riggs et al ., 1958). Однако именно применение зеленого флуоресцентного белка в исследованиях клеточной биологии (Chalfie et al ., 1994) привело к последней революции: способности визуализировать фундаментальные биологические явления клетки на молекулярном уровне в живых тканях и в реальных условиях. время.

Перспективы

На протяжении многих лет было обнаружено, что многие детали «клеточной теории» Шлейдена и Шванна ошибочны, например, их взгляды на формирование клеток и их вера в то, что клетки анатомически и физиологически независимы.Однако влияние их работы на клеточную биологию можно отнести к силе исходной гипотезы, которая стимулировала многие исследования. Действительно, «клеточная теория» является прекрасным примером важности традиционного формирования и проверки гипотез, что является классическим принципом научных исследований. Как писал Шванн: «Гипотеза никогда не причиняет вреда, пока человек принимает во внимание степень ее вероятности и основания, на которых она сформирована. Для науки не только выгодно, но и необходимо, чтобы, когда определенный цикл явлений был установлен путем наблюдения, какое-то предварительное объяснение было разработано как можно точнее в соответствии с ними; даже если есть риск опровергнуть это объяснение в результате дальнейшего расследования; ибо только так можно рационально привести к новым открытиям, которые могут либо подтвердить, либо опровергнуть его.'(Шванн, 1839– пер. С немецкого, 1847 г.). Конечно, доктрина «клеточной теории», которую отстаивали Шлейден и Шванн, знаменовала рождение клеточной биологии и сыграла важную роль в том, чтобы помочь клеточной биологии стать динамичной наукой, которой она является сегодня.

Благодарности

IS — аспирант, а DCL — научный сотрудник лаборатории доктора Элисон К. Тобин, Школа биологии, Университет Сент-Эндрюс. IS и DCL поддерживаются BBSRC.

Список литературы

• Чалфи М, Вт Й, Ойскирхен G, Палата WW, Прашнер Д.К. 1994. Зеленый флуоресцентный белок как маркер экспрессии генов. Наука 263: 802–805.
• Галл JG. 1996 г. Иллюстрированная история: виды на камеру.Бетесда, Мэриленд, США: Американское общество клеточной биологии.
• Гук Р. 1665. Микрография. (1961 г., факсимильное воспроизведение оригинала, 1-е издание, изданное Dover Inc, Нью-Йорк, США). Лондон, Великобритания: Лондонское королевское общество.
• Хьюз А. 1959. История цитологии.Лондон, Великобритания: Аберлард-Шуман.
• Ричмонд М.Л. 2000. T.H. Критика Хаксли немецкой «клеточной теории»: эпигенетическая и физиологическая интерпретация клеточной структуры. Журнал истории биологии 33: 247–289.
• Риггс Дж. Л., Зейвальд Р.Дж., Буркхальтер JH, Пуховики СМ, Меткалф Т.Г.1958. Изотиоцианатные соединения как флуоресцентные маркирующие агенты для иммунной сыворотки. Американский журнал патологии 34: 1081–1097.
• Schleiden MJ. 1838. Beiträge zur Phytogenesis. Archiv für Anatomie, Physiologie und Wissenschaftliche Medici. 13: 137– 176.
• Шванн Т.1839 г. Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Thiere und Pflanzen. Берлин, Германия: Sander’schen Buchhandlung.
• Шванн Т. 1847. Микроскопические исследования соответствия строения и роста животных и растений (перевод Генри Смита). Лондон, Великобритания: Название издателя.
• Тернер В.1890 г. Прошлое и настоящее клеточной теории — Инаугурационное обращение к Шотландскому микроскопическому обществу. Эдинбург, Великобритания: Neill and Co.

5.2: Открытие клеток и теории клеток

Большая синяя клетка

Что это за невероятный объект? Вы удивитесь, узнав, что это человеческая клетка? Ячейка на самом деле слишком мала, чтобы ее можно было увидеть невооруженным глазом. Это видно здесь так подробно, потому что его рассматривают в очень мощный микроскоп.Клетки могут быть небольшими по размеру, но они чрезвычайно важны для жизни. Как и все другие живые существа, вы состоите из клеток. Клетки — основа жизни, и без клеток жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не существовала бы. Вы узнаете больше об этих удивительных строительных блоках жизни, когда прочтете этот раздел.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Здоровые человеческие Т-клетки

Если вы посмотрите на живое вещество в микроскоп — даже простой световой микроскоп — вы увидите, что оно состоит из клеток. Клетки — это основные элементы структуры и функции живых существ.Это самые маленькие единицы, которые могут выполнять жизненные процессы. Все организмы состоят из одной или нескольких клеток, и все клетки имеют одни и те же структуры и выполняют одни и те же основные жизненные процессы. Знание структуры клеток и процессов, которые они выполняют, необходимо для понимания самой жизни.

Открытие клеток

Впервые слово ячейка было использовано для обозначения этих крошечных единиц жизни в 1665 году британским ученым по имени Роберт Гук.Гук был одним из первых ученых, изучавших живые существа под микроскопом. Микроскопы его времени были не очень сильными, но Гук все же смог сделать важное открытие. Когда он посмотрел на тонкий кусочек пробки под микроскопом, он был удивлен, увидев нечто, похожее на соты. Гук сделал рисунок на рисунке ниже, чтобы показать то, что он видел. Как видите, пробка состояла из множества крошечных единиц, которые Гук назвал клетками.

Вскоре после того, как Роберт Гук обнаружил клетки в пробке, Антон ван Левенгук из Голландии сделал другие важные открытия с помощью микроскопа.Левенгук сделал свои собственные линзы для микроскопов, и у него это было настолько хорошо, что его микроскоп был более мощным, чем другие микроскопы его времени. Фактически микроскоп Левенгука был почти таким же мощным, как и современные световые микроскопы. Используя свой микроскоп, Левенгук был первым человеком, который наблюдал за человеческими клетками и бактериями.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Роберт Гук зарисовал эти пробковые клетки так, как они выглядели под простым световым микроскопом.

Теория клеток

К началу 1800-х годов ученые наблюдали за клетками множества различных организмов.Эти наблюдения привели двух немецких ученых по имени Теодор Шванн и Матиас Якоб Шлейден к предположению, что клетки являются основными строительными блоками всего живого. Примерно в 1850 году немецкий врач по имени Рудольф Вирхов изучал клетки под микроскопом, когда ему довелось увидеть, как они делятся и образуют новые клетки. Он понял, что живые клетки производят новые клетки путем деления. Основываясь на этом понимании, Вирхов предположил, что живые клетки возникают только из других живых клеток.

Идеи всех трех ученых — Шванна, Шлейдена и Вирхова — привели к клеточной теории , которая является одной из фундаментальных теорий, объединяющих всю биологию.Теория клеток утверждает, что:

• Все организмы состоят из одной или нескольких клеток.
• Все жизненные функции организмов происходят внутри клеток.
• Все ячейки происходят из уже существующих ячеек.

Видеть клетки изнутри

Начиная с Роберта Гука в 1600-х годах, микроскоп открыл удивительный новый мир — мир жизни на уровне клетки. По мере того, как микроскопы продолжали совершенствоваться, было сделано больше открытий о клетках живых существ.Однако к концу 1800-х годов световые микроскопы достигли своего предела. Объекты, намного меньшие, чем клетки, включая структуры внутри клеток, были слишком малы, чтобы их можно было увидеть даже в самый сильный световой микроскоп.

Затем, в 1950-х годах, был изобретен новый тип микроскопа. Названный электронным микроскопом, он использовал пучок электронов вместо света для наблюдения за очень маленькими объектами. С помощью электронного микроскопа ученые наконец смогли увидеть крошечные структуры внутри клеток. Фактически, они могли видеть даже отдельные молекулы и атомы.Электронный микроскоп оказал огромное влияние на биологию. Это позволило ученым изучать организмы на уровне их молекул и привело к появлению области клеточной биологии. С помощью электронного микроскопа было сделано гораздо больше открытий клеток. На рисунке \ (\ PageIndex {3} \) показано, как клеточные структуры, называемые органеллами , выглядят при сканировании под электронным микроскопом.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Электронный микроскоп сделал это изображение структур внутри клетки.

Структуры, общие для всех ячеек

Хотя клетки разнообразны, все клетки имеют определенные общие части.Эти части включают плазматическую мембрану, цитоплазму, рибосомы и ДНК.

1. Плазматическая мембрана (также называемая клеточной мембраной) представляет собой тонкий слой фосфолипидов, окружающий клетку. Он образует физическую границу между клеткой и окружающей средой, поэтому вы можете думать о ней как о «коже» клетки.
2. Цитоплазма относится ко всему клеточному материалу внутри плазматической мембраны. Цитоплазма состоит из водянистого вещества, называемого цитозолем, и содержит другие клеточные структуры, такие как рибосомы.
3. Рибосомы — это структуры в цитоплазме, где образуются белки.
4. ДНК — нуклеиновая кислота, обнаруженная в клетках. Он содержит генетические инструкции, необходимые клеткам для производства белков.

Эти части являются общими для всех клеток организмов, столь же разных, как бактерии и люди. Как у всех известных организмов появились такие похожие клетки? Сходство показывает, что вся жизнь на Земле имеет общую историю эволюции.

Обзор

1. Опишите клетки.
2. Объясните, как были обнаружены клетки.
3. Опишите, как развивалась теория клеток.
4. Определите структуры, общие для всех ячеек.
5. Верно или неверно. Пробка — не живой организм.
6. Верно или неверно. Некоторые организмы состоят только из одной клетки.
7. Верно или неверно. Рибосомы находятся вне цитоплазмы клетки.
8. Белки произведены на _____________.
9. В чем разница между световым микроскопом и электронным микроскопом?
10. Первые микроскопы были сделаны около
    1. 1965
    2. 1665
    3. 1950
    4. 1776
11. Кто из этих ученых сделал каждое из следующих открытий? (Антон ван Левенгук; Роберт Гук; Рудольф Вирхов)
    1. Наблюдал за некоторыми из первых ячеек и впервые использовал термин «ячейка»
    2. Наблюдал первые клетки человека
    3. Наблюдаемые делящиеся клетки
12. Роберт Гук сделал набросок того, что выглядело как соты, или повторяющиеся круглые или квадратные единицы, когда он наблюдал за растительными клетками под микроскопом.
    1. Что представляет собой каждая единица?
    2. Из общих частей всех ячеек, что составляет внешнюю поверхность каждой единицы?
    3. Что составляет внутреннюю часть каждой ячейки из общих частей всех ячеек?

Узнать больше

Чтобы узнать больше о теории клеток и ее истории, посмотрите видео ниже.

История клеточной биологии

Теория клетки или доктрина клетки утверждает, что все организмы состоят из одинаковых единиц организации, называемых клетками.Эта концепция была официально сформулирована в 1839 году Шлейденом и Шванном и остается основой современной биологии. Эта идея предшествовала другим великим парадигмам биологии, включая теорию эволюции Дарвина (1859 г.), законы наследования Менделя (1865 г.) и создание сравнительной биохимии (1940 г.).

Первые клетки в пробке

В то время как изобретение телескопа сделало Космос доступным для человеческого наблюдения, микросопы открыли меньшие миры, показывая, из чего состоят живые формы.Впервые келья была обнаружена и названа Робертом Гуком в 1665 году. Он заметил, что она странно похожа на целлюлу или небольшие комнаты, в которых жили монахи, отсюда и название. Однако на самом деле Гук увидел мертвые клеточные стенки растительных клеток (пробку), как они выглядели под микроскопом. Описание этих клеток Гуком было опубликовано в Micrographia . Клеточные стенки, наблюдаемые Гуком, не указывали на ядро ​​и другие органеллы, обнаруженные в большинстве живых клеток. Первым человеком, который засвидетельствовал живую клетку под микроскопом, был Антон ван Левенгук, который в 1674 году описал водоросль спирогира.Ван Левенгук, вероятно, тоже видел бактерии.

Формулировка теории клетки

В 1838 году Теодор Шванн и Матиас Шлейден наслаждались послеобеденным кофе и рассказывали о своих исследованиях клеток. Было высказано предположение, что, когда Шванн услышал, как Шлейден описывает растительные клетки с ядрами, он был поражен сходством этих растительных клеток с клетками, которые он наблюдал в тканях животных. Двое ученых немедленно отправились в лабораторию Шванна, чтобы посмотреть на его слайды.В следующем году Шванн опубликовал свою книгу о клетках животных и растений (Schwann 1839), трактат, лишенный признательности за чей-либо вклад, в том числе за вклад Шлейдена (1838). Он суммировал свои наблюдения в трех выводах о клетках:

1. Клетка — это единица структуры, физиологии и организации живых существ.
2. Клетка сохраняет двойное существование как отдельный объект и строительный блок в построении организмов.
3. Клетки образуются путем образования свободных клеток, подобно образованию кристаллов (спонтанное образование).

Сегодня мы знаем, что первые два постулата верны, а третий явно неверен. Правильная интерпретация образования клеток путем деления была наконец продвинута другими и официально сформулирована в мощном изречении Рудольфа Вирхова, Omnis cellula e cellula : «Все клетки возникают только из уже существующих клеток».

Современная теория клеток

1. Все известные живые существа состоят из клеток.
2. Клетка — структурная и функциональная единица всего живого.
3. Все клетки происходят из уже существующих клеток путем деления. (Самозарождение не происходит).
4. Cells содержит наследственную информацию, которая передается от клетки к клетке во время деления клетки.
5. Все клетки в основном одинаковы по химическому составу.
6. Весь поток энергии (метаболизм и биохимия) жизни происходит внутри клеток.

Как и в связи с быстрым ростом молекулярной биологии в середине 20-го века, исследования клеточной биологии резко расширились в 1950-х годах.Стало возможным поддерживать, выращивать и манипулировать клетками вне живых организмов. Первая непрерывная клеточная линия, которую культивировали таким образом, была получена в 1951 году Джорджем Отто Гей и его сотрудниками из клеток рака шейки матки, взятых у Генриетты Лакс, которая умерла от рака в 1951 году. Клеточная линия, которая в конечном итоге была названа клетками HeLa, были водоразделом в изучении клеточной биологии в том смысле, что структура ДНК стала значительным прорывом в молекулярной биологии.

В ходе лавины прогресса в изучении клеток следующее десятилетие включало определение минимальных требований к среде для клеток и разработку методов культивирования стерильных клеток.Этому также способствовали предшествующие достижения в электронной микроскопии, а также более поздние достижения, такие как разработка методов трансфекции, открытие зеленого флуоресцентного белка у медуз и открытие малой интерферирующей РНК (миРНК), среди прочего.

Изучение структуры и функций клеток продолжается и сегодня в области биологии, известной как цитология. Достижения в оборудовании, включая цитологические микроскопы и реактивы, позволили этой области прогрессировать, особенно в клинических условиях.

A Временная шкала

1595 — Янсену принадлежит первый составной микроскоп
1655 — Гук описал «клетки» в пробке.
1674 — Левенгук открыл простейшие. Примерно 9 лет спустя он увидел бактерии.
1833 — Браун описал клеточное ядро ​​в клетках орхидеи.
1838 — Шлейден и Шванн предложили клеточную теорию.
1840 — Альбрехт фон Ролликер понял, что сперматозоиды и яйцеклетки также являются клетками.
1856 — Н. Прингсхейм наблюдал, как сперматозоид проникает в яйцеклетку.
1858 — Рудольф Вирхов (врач, патолог и антрополог) излагает свой знаменитый вывод: omnis cellula e cellula , то есть клетки развиваются только из существующих клеток [клетки происходят из уже существующих клеток]
1857 — Колликер описал митохондрии.
1879 — Флемминг описал поведение хромосом во время митоза.
1883 — Зародышевые клетки гаплоидные, хромосомная теория наследственности.
1898 — Гольджи описал аппарат Гольджи.
1938 — Беренс использовал дифференциальное центрифугирование для отделения ядер от цитоплазмы.
1939 — Компания Siemens выпустила первый коммерческий просвечивающий электронный микроскоп.
1952 — Гей и соавторы создали непрерывную линию клеток человека.
1955 — Игл систематически определял потребности животных клеток в питательных веществах в культуре.
1957 — Мезельсон, Шталь и Виноград разработали центрифугирование в градиенте плотности в растворах хлорида цезия для разделения нуклеиновых кислот.
1965 — Хэм представил определенную бессывороточную среду. Cambridge Instruments выпустила первый коммерческий растровый электронный микроскоп.
1976 — Сато и его коллеги публикуют статьи, показывающие, что разные клеточные линии требуют разных смесей гормонов и факторов роста в бессывороточной среде.
1981 — Получены трансгенные мыши и плодовые мухи. Создана линия эмбриональных стволовых клеток мыши.
1995 — Цзянь идентифицирует мутант GFP с улучшенными спектральными свойствами
1998 — Мышей клонируют из соматических клеток.
1999 — Гамильтон и Баулкомб открывают миРНК как часть посттранскрипционного сайленсинга генов (PTGS) в растениях

Артикул:

Вам это помогло? Тогда поделитесь, пожалуйста, со своей сетью.

Хронология теории клеток

| Биологический словарь

Исходная теория клетки утверждает, что клетка является основной структурной и функциональной единицей живых организмов, и все клетки происходят из других клеток.Ученым Маттиасу Шлейдену и Теодору Шванну приписывают создание клеточной теории в 1839 году. Однако за предыдущие века была проделана большая работа, которая проложила путь.

1600s

Итальянскому ученому Галилео Галилею приписывают создание первого микроскопа в 1625 году. Для него это было логическим шагом, который он сделал после своей новаторской работы с телескопами и астрономией в 1609 году. В 1665 году британский ученый Роберт Гук, посмотрел на тонкий кусок пробки под микроскопом и увидел сотовую структуру, состоящую из небольших отсеков, которые он назвал клетками.Первым, кто увидел живые клетки под микроскопом, был Антон ван Левенгук. В 1670 году Левенгук значительно улучшил качество линз микроскопов до такой степени, что он мог видеть одноклеточные организмы, обитавшие в капле прудовой воды. Он назвал эти организмы анималкулами, что означает «миниатюрные животные».

1800-е годы

Микроскопы и наука в целом развивались на протяжении 1700-х годов, что привело к нескольким знаменательным открытиям ученых в начале 1800-х годов.В 1804 году Карл Рудольфи и Дж. Х. Ф. Линк был первым, кто доказал, что клетки независимы друг от друга и имеют собственные клеточные стенки. До этой работы считалось, что клетки имеют общие стенки, и именно так жидкости переносятся между ними. Следующее важное открытие произошло в 1833 году, когда британский ботаник Роберт Браун впервые обнаружил ядро ​​в клетках растений.

В 1838-1839 годах немецкий ученый Маттиас Шлейден предложил первое основополагающее убеждение о клетках, что все ткани растений состоят из клеток.Его коллега-ученый и земляк Теодор Шванн пришел к выводу, что все ткани животных также состоят из клеток. Шванн объединил оба утверждения в одну теорию, которая гласила: 1) Все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток и 2) Клетка является основной структурной единицей для всех живых организмов. В 1845 году ученый Карл Генрих Браун пересмотрел клеточную теорию, объяснив, что клетки являются основной единицей жизни.

Третья часть первоначальной клеточной теории была выдвинута в 1855 году Рудольфом Вирховым, который пришел к выводу, что Omnis cellula e cellula , что примерно переводится с латыни как «клетки возникают только из других клеток.”

Современная версия клеточной теории включает несколько новых идей, отражающих знания, полученные с середины 1800-х годов. К ним относятся знания о том, что энергия течет внутри клеток, наследственная информация передается от клетки к клетке и клетки состоят из одних и тех же основных химических компонентов.


На изображении выше показан рисунок микроскопа, который использовал Роберт Гук в 1665 году, на котором он впервые увидел клетки в тонком срезе пробки. На круглой вставке показан рисунок Гука из сотовой структуры, который он увидел под микроскопом.

Ссылки

• Cell Theory . (нет данных). Получено 14 сентября 2017 г. с сайта http://www.softschools.com/timelines/cell_theory_timeline/96/
• Cell Theory. (нет данных). В Википедия . Получено 14 сентября 2017 г. с https://en.wikipedia.org/wiki/Cell_theory

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

История клетки, часть I

Многие великие достижения в клеточной биологии последовали за усовершенствованием их инструментов; В 1665 году Роберт Гук впервые открыл клетки с помощью сложного микроскопа, который он разработал сам (схематически изображенный им выше).

Легко принять как должное удивительные научные открытия последних нескольких столетий или даже последнего десятилетия, которые когда-то были невероятными открытиями. Одним из самых фундаментальных открытий для современной биологии было открытие клетки. От самых больших клеток — нервных клеток длиной до 39 футов у гигантских кальмаров и одноклеточного страусиного яйца весом три фунта до мельчайших бактериальных клеток — все клетки обладают общими характеристиками и являются основными строительными блоками всей жизни. мы знаем это.

Итак, как мы узнали, что жизнь состоит из клеток? Как и многие научные открытия, первое наблюдение клеток произошло не просто из-за того, что несколько человек оказались более проницательными, чем их предшественники; это стало возможным благодаря множеству факторов, технологических и социальных, которые встали на свои места.

Действительно, изобретение микроскопа в сочетании с усилиями многих очень наблюдательных биологов положило начало клеточной биологии. Хотя это и неясно, происхождение микроскопа, скорее всего, связано с руками нескольких голландских шлифовальных машин в начале 1600-х годов.Ученые по всей Европе быстро схватили этот удивительный новый инструмент, тщательно записали и делились своими многочисленными наблюдениями за окружающим миром, которые ранее были недоступны. Первые микроскопы представляли собой тубус с одной линзой, похожей на увеличительное стекло, внутри. Как и в современных микроскопах, наблюдатель будет смотреть сверху, а образец — под трубку. Первые разработанные микроскопы, вероятно, могли только увеличивать изображение образца в десять раз.

Многие европейские исследователи взяли эти новые микроскопы и изучили ткани и другие биологические образцы, некоторые внесли свои собственные усовершенствования в микроскоп.Роберт Гук, куратор экспериментов Лондонского королевского общества, считается первым, кто наблюдал за клетками. Примерно в 1660 году он улучшил существующую конструкцию однолинзового микроскопа, поместив вторую линзу в смотровую трубку. При правильном размещении относительно других компонентов вторая линза позволяла значительно увеличить образец; он создал первый составной микроскоп. Современные составные микроскопы могут увеличивать образец в 1000–2000 раз.

Используя свой недавно разработанный микроскоп, Гук сделал множество детальных рисунков всех видов биологических объектов вокруг себя, от частей насекомых до грибов, перьев и многого другого.В 1665 году он опубликовал свои рисунки в своей книге Micrographia . Его самый знаменитый рисунок из Micrographia — это тонкий кусок пробки, сделанный из дуба. В тонком срезе, который заметил Гук, он обнаружил, что он «пористый, как соты». Он назвал плотно упакованные полости «клетками» в честь латинского слова «целла», что означает «маленькая комната».

Примерно в то же время, что и Гук, в Нидерландах, Антон ван Левенгеок также был занят улучшением оригинальной конструкции микроскопа, что позволило ему первым наблюдать живые клетки.Ван Левенгук был торговцем тканями и для подсчета нитей использовал увеличительные линзы, которые увеличивали ткань примерно втрое. Он разработал новые способы полировки и шлифовки линз; он увеличил увеличение существующего однообъективного микроскопа до 270-кратного увеличения. С помощью усовершенствованного микроскопа в 1673 году он первым увидел живые организмы в воде пруда. Хотя он называл их «анималкулами», теперь они известны нам как микроорганизмы.

Несколько других исследователей в течение 1600-х годов также рассматривали различные биологические образцы под микроскопами, и этот большой спрос вскоре сделал совершенно очевидным, что нужны еще более совершенные микроскопы.Даже с улучшениями многие недостатки микроскопов могут привести к ошибочным наблюдениям; Часто было трудно понять, видят ли исследователи настоящие клетки или просто результат аберраций, заставляющих что-то выглядеть как клетки. Осознавая необходимость, производители линз на протяжении 1700-х годов работали над уменьшением аберраций; в начале 1800-х их усилия наконец окупились созданием «ахроматических линз». Однако у этих линз все еще были проблемы, и на протяжении столетия они совершенствовались, чтобы создать «апохроматические линзы», которые имеют еще меньше аберраций.

По мере того, как взгляды на то, что происходило в этих клетках, улучшились, ученые разработали множество теорий о том, как клетки функционируют, и, как следствие, стали предметом множества горячих споров. Одним из первых был вопрос о функции ядра клетки. Теперь мы знаем, что ядро ​​- это то место, где клетка хранит свою ДНК, и что ДНК составляет генетический план для клетки (и для организма в целом). Открытое в 1833 году Робертом Брауном, неудивительно, что ядро ​​было первой обнаруженной органеллой (специализированным клеточным компонентом); это большая круглая часть клетки, часто находящаяся недалеко от центра клетки, и, что важно, она относительно непрозрачна, что делает ее видимой даже в плохой микроскоп.

Маттиас Шлейден, немецкий ботаник и мастер микроскопии, долго исследовал клетки растений под микроскопом. Поскольку у растительных клеток очень жесткие клеточные стенки, они сильно отличаются от клеток животных, которые не имеют стенок и сильно различаются по внешнему виду от ткани к ткани. Следовательно, Шлейден долгое время считал, что растения состоят из клеток, а животные — нет. Однако, поскольку Шлейден также пришел к выводу, что ядро ​​является наиболее важной и определяющей частью клетки, когда его коллега, немецкий зоолог Теодор Шванн, обнаружил сходство между растительными и животными клетками, например наличие ядра, он пришел к выводу, что что все живые существа сделаны из клеток.В 1837 году это привело к тому, что Шванн первым пришел к выводу, что клетки являются «основными единицами жизни».

В то время как другие считали клетки основными строительными блоками жизни, дискуссия перешла к вопросу о том, как эти клетки были созданы. Шлейден считал, что ядро ​​генерирует новую клетку вокруг себя слоями чисто механическим способом, во многом так, как кристалл формируется вокруг небольшого затравочного кристалла (или, что сбивает с толку, «ядра»). Однако другие уже описывали деление клетки, процесс, посредством которого ядро ​​и окружающая клетка дублируют свой материал, а затем разделяются на две клетки; их наблюдения противоречили теории ядра Шлейдена.

И снова научные дебаты разрешились благодаря доступности улучшенных инструментов. Спустя десятилетия после 1850 года были разработаны методы подготовки образцов для просмотра под микроскопом, чему способствовало увеличение доступности красителей, окрашивающих только определенные части клетки. Карминно-красный, первый краситель, веками использовался в качестве красителя в Мексике, где его получали путем измельчения хохенильных насекомых. Карминовый красный избирательно окрашивает ядро, делая его более четким для микроскопического обзора, чем раньше.Такие достижения, несомненно, способствовали Рудольфу Вирхову, немецкому врачу, разрешившему спор о происхождении клеток в 1855 году: он сообщил, основываясь на своих наблюдениях, что все клетки возникают в результате деления других существующих клеток, а не только из ядра клетки.

Шлейден, Шванн и Вирхов разработали три фундаментальных части клеточной теории, которой все еще преподают: (1) Все живые существа состоят из одной или нескольких клеток. (2) Клетки являются основными единицами биологической структуры и функции.(3) Ячейки могут происходить только из уже существующих ячеек.

Вооруженные этими базовыми знаниями клеточной биологии, дальнейшие исследования интимной, сложной работы клеток позже стали возможны с использованием более совершенных методов микроскопии, специальных красителей и других разработанных инструментов, таких как ультрацентрифугирование. Эти инструменты и по сей день позволяют ученым делать новые открытия. Например, в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре есть много мощных микроскопов, включая электронные микроскопы, которые могут увеличивать изображение образца примерно до 500000 раз (что позволяет разрешать отдельные белки и молекулы ДНК).Такие инструменты позволили исследователям значительно расширить свое понимание множества различных клеточных компонентов или органелл на протяжении 20-го века. Эти органеллы и их истории будут обсуждаться во второй части.

Для получения дополнительной информации о ранней истории клеточной биологии см. Уильяма Бектеля «Открытие клеточных механизмов: создание современной клеточной биологии» , Артура Хьюза «История цитологии» , Генри Харрис «Рождение клетки» , Википедия « Клеточная биология »и« Микроскоп.”

Автор биологических байтов Тейша Роуленд — научный писатель, блогер из All Things Stem Cell и аспирант молекулярной, клеточной биологии и биологии развития в UCSB, где она изучает стволовые клетки. Присылайте ей любые идеи для будущих колонок по адресу [email protected].

Добавить в избранное

3 части теории клетки | Современная теория клетки

Части теории клетки : Более 300 лет назад не существовало никаких знаний о фундаментальной единице живых существ.Изобретение микроскопа и последующие результаты наблюдательных исследований привели к получению множества информации, доказывающей, что все живые существа состоят из миллионов крошечных фундаментальных единиц, жизненно важных для самой жизни.

Все живые организмы на планете состоят из крошечных отдельных единиц. Без этих единиц живые организмы не могут функционировать так, как сейчас. Эти отдельные строительные блоки каждого живого организма известны как клеток, .

Мы можем рассматривать клетки как основу жизни, которая делает возможными все биологические процессы.Нам трудно представить себе возможность вообще какой-либо жизни без клеток. Клеточная теория — это научно и общепринятая теория, которая была сформулирована и предложена в середине 17 века.

На этой странице мы исследуем аспекты и части теории клетки, ее соперничающую историю и множество версий, а также исключения из этой теории.

Что такое теория клетки?

Клеточная теория — один из самых фундаментальных принципов биологии.Немецкие ученые Маттиас Шлейден и Теодор Шванн предложили клеточную теорию, которая имеет три критических точки:

1. Все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток .
2. Клетка — основная структурная и функциональная единица жизни .
3. Клетки возникают из уже существующих клеток .

Современная версия клеточной теории включает также следующие концепции:

1. Поток энергии происходит внутри клеток .
2. Наследственная информация или ДНК передается от клетки к клетке .
3. Все ячейки имеют одинаковый базовый состав .

Теория клеток верна для всех живых существ, независимо от размера и сложности. Клетки содержат и предоставляют информацию обо всем живом. Мы подробно рассмотрим и исследуем различные части теории клетки ниже.

История теории клетки

Прежде чем исследовать историю , стоящую за развитием теории клетки, важно отметить ученого, которому приписывают открытие клетки.

Анри Милн-Эдвардс (французский ученый)
• Открытие клетки приписывается известному ученому по имени Роберт Гук в 1665 году. Он изучил пробковые клетки под микроскопом и смог идентифицировать структуры, похожие на компартменты, которые он назвал « ячеек ».
• В 1824 году французский ученый по имени Анри Милн-Эдвардс предположил, что основная структура тканей состоит из цепочки или кластера глобул, которые также имеют физиологическое значение .
• Позже двое других ученых, Анри Дютроше и Франсуа Распай предположили, что новые клетки образуются изнутри старых. Хотя это утверждение является частью клеточной теории, механизм, предложенный учеными в отношении регенерации клеток, был неверным.
• Другой французский ученый, в 1832 году по имени Бартелеми Дюмортье , наблюдал и объяснил процесс бинарного деления, а затем отверг предыдущие популярные представления о том, что клетки возникают внутри старых клеток или что они возникают спонтанно.

Клеточная теория в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, была сформулирована в 1838 и 1839 годах. Немецкий ученый Маттиас Шлейден изучал клетки растений и предположил, что все живое состоит из клеток или продукта клеток.

Маттиас Шлейден (немецкий ученый) — Источник: Wikimedia
• Он предположил, что новые клетки возникают в результате метода кристаллизации из старых клеток или из других источников. В следующем году, в 1839 году, Теодор Шванн выдвинул свое предложение относительно клеток животных, постулируя, что каждый элемент в животных состоит из клеток или их продуктов.
• Девятнадцать лет спустя, Рудольф Вирхов завершил клеточную теорию, предоставив заключительный постулат, который гласит, что каждая клетка генерируется из ранее существовавших клеток.
• В 1839 году Маттиас Шлейден и Теодор Шванн были приписаны развитию клеточной теории.
• Другой немецкий ученый по имени Рудольф Вирхов также внес свой вклад в формулировку этой теории. Однако ему это не приписывают.Шлейден и Шванн предположили, что клетки являются основной единицей жизни.

3 части теории клетки

Чтобы лучше понять каждый аспект теории клетки, очень важно внимательнее взглянуть на то, что влечет за собой каждый постулат. Здесь мы обсуждаем каждый постулат клеточной теории в том виде, в каком он был сформулирован:

Теория клеток, часть 1

«Все живые организмы состоят из одной или нескольких клеток».

Первая часть клеточной теории утверждает, что все живые существа, маленькие или большие, простые или сложные, независимо от видов или царств, состоят из одной или нескольких клеток.

• Живые существа или организмы, состоящие из одной клетки, называются одноклеточными или одноклеточными организмами. бактерии и простейшие, такие как амеба, являются примерами одноклеточных организмов.
• Живые существа или организмы, состоящие из более чем одной клетки, называются многоклеточными или многоклеточными организмами. Практически все клетки животных и растений — многоклеточные организмы. Человеческое тело состоит из миллиардов многоклеточных клеток.

Теория клеток, часть 2

«Клетка — основная структурная и функциональная единица жизни».

Все биологические процессы, которые происходят в организме для его поддержания, не могут происходить без присутствия клеток.

• Они образуют основную единицу жизни, которая не только обеспечивает структуру живых клеток, но также необходима для всех их жизненно важных функций, необходимых для поддержания жизни. Например, у человека клетки, составляющие скелетную систему , называются остеоцитами .
• Вместе они образуют укрепленную структуру, называемую костью , которая обеспечивает структуру, а также функцию тела.Клетки являются строительными блоками каждой системы живых существ — начиная с клеточного уровня и заканчивая тканями, органами и системами органов.

Теория клеток, часть 3

«Ячейки возникают из уже существующих ячеек».

Каждая ячейка создается из другой ячейки, существовавшей до нее. Этот постулат клеточной теории относится к процессу деления клеток , при котором одна клетка делится с образованием более одной клетки.Это основа клеточного воспроизводства, которое может быть либо бесполым, , либо половым, в зависимости от живого организма, в котором происходит процесс.

• Процессы деления клеток могут быть разных типов, например, почкование или деление, наблюдаемые в дрожжевых клетках или , митоз и мейоз , которые наблюдаются как в растительных, так и в животных клетках .
• Обычно в процессе деления клетки одна клетка делится на две или более клеток, распределяя свое генетическое содержание среди своего потомства.Таким образом, вновь образованные клетки обычно идентичны родительской клетке.

Этот постулат противоречил представлению о спонтанном возникновении клеток.

3 постулата современной теории клетки

Далее к клеточной теории добавляются еще три постулата, которые являются частью современной клеточной теории:

Modern Cell Theory Часть 1

«Поток энергии происходит внутри клеток».

Энергия, упоминаемая в этом постулате, — это химическая энергия, производимая тысячами биохимических реакций, происходящих внутри клетки.

От расщепления глюкозы до производства АТФ электростанцией клетки, митохондриями , все биохимические реакции производят большое количество энергии внутри каждой клетки, которая течет из одной части клетки, от одной органеллы к другой. через химические посланники и молекулы.

Modern Cell Theory Часть 2

«Наследственная информация или ДНК передаются от одной клетки к другой».

Как указывалось ранее, все клетки делятся либо бесполым путем митоза, деления или почкования, либо половым путем посредством мейоза. Любой из этих процессов приводит к тому, что родительская клетка передает свое генетическое содержимое или ДНК потомству или потомству.

• Хромосомы , содержащие генетический материал, передаются от родительской к дочерней клетке. У одноклеточных организмов, таких как бактерии, материал ДНК делится на потомство просто путем деления клетки на две, процесс, известный как цитокинез .
• Это приводит к тому, что клетки-потомки генетически идентичны родительским клеткам. Однако у высших организмов, таких как некоторые животные и люди, окружающая среда и процесс, известный как рекомбинация , являются ключевыми фигурами в определении генетического состава каждого отдельного существа.

Modern Cell Theory Часть 3

«Все клетки имеют одинаковый базовый состав».

Все клетки, одноклеточные или многоклеточные, прокариотические или эукариотические , простые или сложные, независимо от размера, имеют одинаковый базовый состав.

• Почти каждая клетка окружена клеточной стенкой и заполнена жидкообразным веществом, известным как цитоплазма или цитозоль, в котором присутствует множество различных структур, называемых органеллами , каждая из которых выполняет свою определенную функцию.
• Все клетки содержат ядро ​​или область, которая содержит генетическое содержимое (ДНК) организма, и все они имеют биохимические процессы и катализаторы, которые позволяют ему поддерживать себя.

Вышеупомянутые постулаты вместе с аспектами современной теории составляют теорию клетки, как мы ее знаем.

Исключения из теории клеток

Есть несколько исключений из клеточной теории. Это:

1. Вирусы считаются неживыми, потому что они не могут реплицироваться или воспроизводиться, несмотря на наличие своего генетического материала.
2. Самая первая клетка возникла не из клетки-предшественника.
3. Митохондрии и хлоропласты, хотя и присутствуют в клетке, имеют собственный генетический материал и могут воспроизводиться независимо от клетки, в которой они присутствуют.

Мы увидели, что клетки имеют первостепенное значение для жизни , без которой жизнь является нежизнеспособной. Клеточная теория описывает основные принципы, которые окружают и управляют всеми клетками всех живых организмов, независимо от их внутренних особенностей и различий, и эта теория составляет основу и фундамент современной клеточной биологии сегодня.

цитировать эту страницу

Список литературы

• «Теория клеток: основной принцип биологии» .Проверено 20 апреля 2018 г.