Шлейден и шванн - первые каменщики клеточной теории. Клеточная теория Шлейдена и Шванна,ее значение для развития биологии Что сделали шванн и шлейден

В родном городе он окончил гимназию, а в 1824 г. поступил на юридический факультет Гейдельбергского университета, намереваясь посвятить себя адвокатской деятельности. Несмотря на то, что учебу закончил с отличием, юристом он не стал.

Затем в Геттингенском университете Шлейден изучал философию и медицину. В конце концов, он заинтересовался биологическими науками, посвятив себя физиологии и ботанике. Первый труд о растениях он опубликовал в возрасте 33 лет.

В 1837 Шлейден предложил новую теорию образования растительных клеток, основанную на представлении о решающей роли в этом процессе клеточного ядра. Он полагал, что новая клетка как бы выдувается из ядра и затем покрывается клеточной стенкой. Несмотря на свою ошибочность, эта теория имела положительное значение, т.к. привлекла внимание исследователей к изучению строения клетки и ядра.

Именно тогда совместно с зоологом Теодором Шванном Шлейден занялся микроскопическими исследованиями, которые привели ученых к разработке клеточной теории строения организмов.

В 1839 г. в Иенском университете Шлейден получил степень доктора философии.

Степень доктора медицины он получил в 1843 г. в Тюбингенском университете, а с 1863 г. состоял профессором фитохимии (науки о химических процессах в живых растениях) и антропологии в Дерпте, а также вел научную работу в Дрездене, Висбадене и Франкфурте.

С 1840 по 1862 г. был профессором ботаники в Йене, в 1863 г. был приглашен читать антропологию и растительную химию в Дерпте, но уже в 1864 г. отказался от этой должности и жил большей частью в Дрездене и Висбадене. Блестяще и многосторонне образованный, превосходно владевший пером, беспощадный в критике и полемике, кантианец Шлейден восстал против господствовавших тогда в ботанике направлений, узкого систематически-номенклатурного и спекулятивного, натурфилософского. Представителей 1-го направления он называл собирателями сена и не меньше критиковал ни на чем не основанные фантазии натурфилософов. Шлейден требует, чтобы ботаника стояла на той же высоте, как физика и химия, метод ее должен быть индуктивный, с натурфилософскими измышлениями она не должна иметь ничего общего; в основание морфологии растений должно быть положено изучение истории развития форм и органов, их генезиса и метаморфоз, а не простое перечисление органов явнобрачных растений; естественная система растений будет правильно понята лишь тогда, когда будут изучаться не только высшие растения, но и, главным образом, низшие (водоросли и грибы). Обе эти идеи Шлейдена быстро распространились среди ботаников и принесли благотворнейшие результаты. Шлейден - один из главнейших ботанических реформаторов и основателей новой (научной) ботаники. В своих трудах он блестяще опроверг старое направление и представил для ботаники столько задач, что их можно было решить не одному человеку, а целому поколению наблюдателей и мыслителей. Способности Шлейдена, как писателя, содействовали успеху его популярных сочинений, некоторые из которых выдержали несколько изданий и были переведены на русский язык: "Die Pflanze und Ihr Leben" (1 изд., Лейпциг, 1847; русский перевод "Растение и его жизнь"); "Studien" (русский перевод "Этюды", 1860); "Das meer" (русский перевод "Море", 1867); "Für Baum und Wald" (1870, русский перевод "Дерево и лес"); "Die Rose" (1873); "Das Salz" (1875) и т. д.

Будучи прогрессивным ученым, Шлейден принимал активное участие в общественной жизни. Он опубликовал много научно-популярных работ. Известны работы Шлейдена о развитии и дифференцировке клеточных структур высших растений. В 1842 он впервые обнаружил ядрышки в ядре. Среди наиболее известных трудов ученого - книга «Основы ботаники» («Grundzge der Botanik», 1842-1843), ознаменовавшая собой появление современной научной ботаники. Именно Шлейден, благодаря своим открытиям в области физиологии растений, положил начало дискуссии между биологами, продолжавшейся свыше 20 лет.
Ученые не хотели признавать справедливость взглядов Шлейдена. В качестве аргумента против представленных им фактов был выдвинут упрек, что его прежние работы по ботанике содержали ошибки и не давали убедительных доказательств теоретических обобщений. Шлейден опубликовал ряд трудов по физиологии и анатомии растений. В книге «Данные о фитогенезе» в разделе о происхождении растений Шлейден представил свою теорию возникновения потомства клеток из материнской клетки. Работа Шлейдена подтолкнула Теодора Шванна заняться длительными и тщательными микроскопическими исследованиями, которые доказали единство клеточного строения всего органического мира. Труд ученого под заглавием «Растение и его жизнь» был опубликован в 1850 г. в Лейпциге.

Главный труд Шлейдена «Основы научной ботаники в двух томах» был опубликован в 1842-1843 г. в Лейпциге и оказал огромное влияние на реформу морфологии растений на основе онтогенеза. Онтогенез различает в развитии отдельного организма три периода:
образование половых клеток, т.е. доэмбриональный период, ограничивающийся образованием яйцеклеток и сперматозоидов;
эмбриональный период – от начала деления яйцеклетки до рождения индивида;
послеродовой период – от рождения индивида до его смерти.
В конце своей жизни Шлейден оставил ботанику и занялся антропологией, т.е. наукой о различиях во внешнем виде, строении и деятельности организмов отдельных человеческих групп во времени и пространстве.

Клеточная теория, одно из наиболее важных обобщений в биологии, была сформулирована в 1839 г. немецкими учеными — зоологом Теодором Шванном и ботаником Маттиасом Шлейденом.

Появлению клеточной теории предшествовал довольно долгий период накопления данных о строении живых существ. История изучения клеток напрямую связана с изобретением микроскопа и совершенствованием оптической техники. Одним из тех, кто придумал этот инструмент, был великий Галилео Галилей (1610 г.). Первые же микроскопы появились на рубеже XVI-XVII вв.

Английский ученый Роберт Гук в своей книге «Микрография» (1667 г.) впервые описал клеточную структуру растительных тканей. Рассматривая под микроскопом тонкие срезы пробки, сердцевины бузины и т. п., Р. Гук отметил ячеистое строение тканей растений и назвал эти ячейки клетками (рис. 1).

Важнейшие открытия были сделаны в XVII в. и голландским ученым-самоучкой Антоном ван Левенгуком. Он описал одноклеточные организмы (инфузории) и клетки животных (эритроциты, сперматозоиды).

Работы Р. Гука и А. Левенгука послужили толчком для систематических микроскопических исследований различных живых организмов. Уже в XIX в. были выявлены различные внутриклеточные компоненты: ядро (Р. Броун,1831 г.), протоплазма (Я. Пуркинье,1837 г.), хромосомы (В. Флемминг,1880 г.), митохондрии (К. Бенуа, 1894 г.) аппарат Гольджи (К. Гольджи,1898 г.).

Новый этап в изучении тонкого строения клеток начался с момента изобретения электронного микроскопа (1938 г.). Данный инструмент позволяет исследовать строение мельчайших внутриклеточных компонентов и в сочетании с биохимическими и молекулярно-биологическими методами определять их функции.
Основное значение теории Т. Шванна и М. Шлейдена заключается в том, что они показали принципиальное сходство клеток растений и животных. Это положение явилось важнейшим доказательством единства живой природы. Столь же значимо и представление о самостоятельной жизнедеятельности каждой отдельной клетки.

Современная наука подтверждает основные положения теории Т. Шванна и М. Шлейдена. Действительно, все известные живые организмы состоят из клеток (о вирусах мы уже говорили в главе 2), т. е. клетка выступает структурной единицей живого. На клеточном уровне мы обнаруживаем проявление таких фундаментальных свойств живого, как способность к самовоспроизведению, обмен веществ, наследственность и изменчивость, раздражимость и движение, индивидуальное развитие. Следовательно, клетка это и функциональная единица живого.

В работах Р. Вирхова (1855-1858 гг.) был сформулирован тезис «всякая клетка от клетки», т. е. речь идет об образовании новых клеток путем деления исходной (материнской). Сегодня это признано как биологический закон (нет иных путей образования клеток и увеличения их числа).

Обобщая все изложенное выше, сформулируем основные положения клеточной теории:
Клетка — основная единица строения и развития всех живых организмов, является наименьшей структурной единицей живого.

Клетки всех организмов (как одно-, так и многоклеточных) сходны по химическому составу, строению, основным проявлениям обмена веществ и жизнедеятельности.
Размножение клеток происходит путем их деления (каждая новая клетка образуется при делении материнской клетки);

Значение клеточной теории

Cтало ясно, что клетка — важнейшая составляющая часть живых организмов, их главный морфофизиологический компонент. Клетка — это основа многоклеточного организма, место протекания биохимических и физиологических процессов в организме. На клеточном уровне в конечном итоге происходят все биологические процессы. Клеточная теория позволила сделать вывод о сходстве химического состава всех клеток, общем плане их строения, что подтверждает филогенетическое единство всего живого мира.

В середине XIX века была сформирована клеточная теория Шванна и Шлейдена. Немецкие биологи доказали, что клетка является основой живого организма, а вне клетки жизнь существовать не может.

История

Открытие клетки в 1665 году Робертом Гуком положило начало изучению микромира. В 1670-е годы натуралисты Марчелло Мальпиги и Неемия Грю описали найденные в растениях «мешочки или пузырьки».

Нидерландский натуралист Антони ван Левенгук проектировал и усовершенствовал микроскопы и, начиная с 1673 года, публиковал зарисовки простейших, бактерий, сперматозоидов, эритроцитов.

Микроскопы XVII-XVIII веков могли дать только общее представление о клетке. Однако этого было достаточно, чтобы заложить основу новой науки - цитологии.

Дальнейшая история изучения клетки связана с развитием не только биологических наук, но и новых технологий, помогавших подробно изучать строение и поведение клетки. Настоящее признание цитологии произошло в начале XIX века.
Несколько значимых дат на пути формирования клеточной теории:

• 1825 год - физиолог Ян Пуркине обнаруживает ядро в курином яйце;
• 1828 год - биолог Карл Бэр открыл и описал яйцеклетку человека как источник развития новой жизни;
• 1830 год - ботаник Франц Мейен описывает клетку как обособленную структуру, в которой протекает обмен веществ;
• 1831 год - ботаник Роберт Броун подробно описал ядро и установил, что оно является обязательной частью любой клетки;
• 1838 год - ботаник Маттиас Шлейден выявил, что все растительные ткани состоят из клеток;
• 1839 год - биолог Теодор Шванн установил, что организмы состоят из клеток, которые схожи по строению;
• 1855 год - врач Рудольф Вирхов определил, что клетки делятся.

Автором клеточной теории считается Шванн. Под влиянием работ Шлейдена (поэтому он считается соавтором) сформулировал основные положения клеточной теории, которые справедливы до сих пор. К концу XIX века были открыты митоз и мейоз, а клеточная теория, получившая научное признание, была дополнена.

ТОП-2 статьи которые читают вместе с этой

Рис. 1. Теодор Шванн.

Несмотря на то, что Шлейден - вдохновитель Шванна, он выдвинул ошибочную теорию о том, что новая клетка появляется из ядра. Также Шлейден не признавал соответствия растительных и животных клеток.

Положения

Главное положение клеточной теории - все живые существа состоят из похожих клеток. С развитием науки положения Шванна дополнились, и сформировалась современная клеточная теория:

• клетки - морфологическая и функциональная единица строения организмов (исключение - вирусы);
• все клетки сходны (гомологичны) по строению и химическому составу;
• клетки способны к метаболизму и саморегуляции за счёт работы органоидов;
• клетки делятся исключительно делением;
• клетки многоклеточных организмов специализированы по выполняемым функциям и объединены в ткани и органы.

Рис. 2. Клетки растений, бактерий, животных.

Вирусы относятся к неклеточной форме жизни. Однако свойства живых организмов проявляются после проникновения в клетку.

Значение

Положения клеточной теории имеют большое значение для эволюционного учения. Клетка, как структурная единица всего живого, объединяет биосферу и подтверждает единое происхождение живых существ.

Значение создания клеточной теории важно для развития медицины, селекции, генетики и образования новых наук:

• биохимии;
• молекулярной биологии;
• биофизики;
• биоэтики;
• биоинформатики.

Современные методы цитологии позволяют рассматривать срез ресничек простейших, следить за процессами, происходящими в клетке, создавать модели органелл и молекул.

4.5 . Всего получено оценок: 164.

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.