现在许多科学家认为,可以把生物科学的发展划分为3个阶段:①19世纪以及更早的时期,是以形态描述为主的生物科学时期;②20世纪的前半个世纪,主要是实验生物学时期;③20世纪50年代以来,由于DNA双螺旋结构的发现与中心法则的确立,开始进入了精细定性与定量的现代生物学时期。细胞学的发展史和细胞生物学学科建立与发展,大致是符合这一历史进程的。
一、细胞的发现
英国学者胡克(RobertHooke)于年用自制的显微镜(放大倍数为40-倍),观察了软木(栎树皮)的薄片,第一次描述了植物细胞的构造,并首次借用拉丁文cellar(小室)这个词,来描述他所看到的类似蜂巢状结构(实际上只是观察到纤维质的细胞壁)后来英文用cell这个词,中文译为“细胞”。胡克有关细胞的首次描述,出现在他年发表的著作《显微图谱》中。因此,人们也就认为细胞是在年由胡克发现的。
此后不久,荷兰学者列文虎克(AntonyvanLeeuwenhoek)用设计更好的显微镜,观察了许多动植物的活纸胞与原生动物,并于年在观察鱼的红细胞时描述了细胞核的结构。在同一时期,意大利的M.Malpighi与英国的N.Grew注意到了植物细胞中细胞壁与细胞质的区别。此后对细胞观察的资料虽然不断增加,但是在长达多年的历史中,对细胞的认识及其与有机体的关系,人们并没有进行科学的概括,也没有上升到具有普遍指导意义的理论高度。
二、细胞学说的建立及其意义
年,德国植物学室施菜登发表了《植物发生论》,指出细胞是构成植物的基本单位。年,德国动物学家施旺发表了《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》论文,指出动植物都是细胞的集合物。施旺和施莱登两人共同提出:一切植物、动物都是由细胞组成的,细胞是一切动植物体的基本单位,这就是著名的“细胞学说”(celltheory)。细胞学说对细胞及其功能有了一个较为明确的定义,细胞学说的建立对现代生物学的发展具有重要的意义。恩格斯把细胞学说、能量转化与守恒定律和达尔文进化论并列为19世纪自然科学的“三大发现”。进化正解释了生物的多样性,而细胞学说提出了生物同一性的细胞学基础,因而大大推进了人类对整个自然界的认识,有力地促进了自然科学和哲学的进步。
当时“细胞学说”的基本内容是:①细胞是有机体切动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成。②每个细胞作为一个相对独立的单位,既有它自己的”生命,又对与其他细胞共同组成的整体的生命有所助益。③新的细胞可以通过已存在的细雪殖主。除此以外,施莱登还认识到了细胞核作用的重要生施旺曾经指出:细胞现象有两类,一类是“造型现象类是“生理现象”,并首次称后者为“代谢过程”。这说明他已经正确地估计到细胞不仅是构成单位,而且是功能单位。施旺还提出了机体的各类组织(骨骼、血液、肌肉等)之间以细胞类型及其相互关系为基础的区分。
“细胞学说”提出后的十几年中,迅速推广到许多领域的研究,对当时生物学的发展起了巨大的促进和指导作用。这一学说本身也迅速得到充实、发展而日臻完善。如Sichold等通过对原生动物的研究证明,不仅动植物,而且原生动物也是由细胞组成的,它就是只含个细胞的动物,它能独立地进行全部生命活动。AlbertKolliker通过对胚胎学的研究,证明了生物个体发育的过程就是细胞不断繁殖和分化的连续过程,而施莱登和施旺在不少细节上的谬误则被纠正。如施莱登曾认为,细胞的繁殖是新细胞在老细胞的核中产生,通过细胞崩解而完成的。这种看法到年即被一系列学者的研究所修正,认识到细胞的繁殖是通过某种形式的分裂”而完成的,尤其是德国医生和病理学家魏尔肖年指出,“细胞只能来自细胞”正如动物只能来自动物,植物只能来自植物一样”。此外,他还提出有机体的一切病理表现都是基于细胞的损伤。魏尔肖关于细胞来自细胞的观点,进一步指明了细胞作为一个相对独立的生命活动基本单位的性质,通常被认为是对细胞学说的一个重要补充。因此,有些人建议细胞学说应当是在年才最后完成的。
细胞学说的提出对生物科学的发展具有重大的意义。恩格斯说:“有了这个发现,有机的有生命的自然产物的研究一一比较解剖学、生理学和胚胎学一才获得了巩固的基础”。人们通常称-年施旺和施菜登确立的细胞学说、年达尔文确立的进化论和年孟德尔确立的遗传学为现代生物学的三大基石实际上,可以说细胞学说又是后两者的“基石”对细胞结构与功能的了解是对生物学,医学及其各个分支进步发展所不可缺少的
三、细胞学的经典时期
细胞学说建立后,很自然地掀起了对多种细胞进行广泛的观察与描述的高潮,各种细胞器和细胞分裂活动相继被发现,构成了细胞学的经典时期,主要是指19世纪的最后25年。
原生质理论的提出
年普金耶和年冯莫尔首次将动物和植物细胞内的均匀、有性的胶状物质称为“原生质”。年舒尔策提出了原生质理论,认为组成有机体的基本单位是一小团原生质,这种物质在各种有机体中是相似的。年,Hanstein提出“原生质体概念,因此细胞的概念进一步演绎成具有生命活性的一小团原生质。原生质体显然比cell(小室对细胞的理解更为确切,但由于cell一词已经通行,所以就沿用下来。然而,这一重要的基本概念的深化,极大促进了人们对细胞研究的进程。
细胞分裂的研究
年R.Remak发现鸡胚血细胞的直接分裂,其后W.Flemming在动物细胞中,E.Strasburger在植物细胞中发现有丝分裂,并证实有丝分裂的实质是核内丝状物(染色体)的形成及其向两个子细泡的平均分配。E.vanBeneden()和Strasburger（）分别在动物与植物细胞中发现减数分裂,至已发现了细胞分裂的主要类型。
细胞器的发现
这一时期,随着显微镜技术的重大进步,显微分辨能力大为提高,并发明了石蜡切片方法和各种方法,继而各种细胞器相继被发现。如年vanender和T.Boveri发现中心体,年R.Altmann现线粒体,年C.Golgi发现了高尔基体。由于上述一系列重要的发现,使人们对细胞的认识大丰富起来。这一时期的研究方法,主要还是显微镜下形态学的观察与描述。
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