У истоков классической теории строения растений К 220-летию со дня рождения М. Шлейдена
В наше время ни для кого не секрет, что вся живая материя состоит из клеток, имеющих в свою очередь интересное и сложное строение. Но в прошлом открытие этого факта имело большое научное значение для развития биологии, и учение о клеточном строении органики вошло в историю под названием «клеточная теория».
Открытие клеточной теории берет свое начало в 1655 году, когда английский учёный Р. Гук на основе своих многочисленных наблюдений за живой материей впервые предложил термин «клетка». Сделал он это в своем знаменитом научном труде «Микрография», который впоследствии вдохновил другого талантливого ученого из Голландии Левенгука на изобретение первого микроскопа.
Появление микроскопа и практическое наблюдение через него подтвердило идеи Гука, и клеточная теория получила дальнейшее развитие. И вот уже в 1670-е годы итальянский врач Мальпиги и английский натуралист Дрю описывают различные формы клеток у растений. В то же время сам изобретатель микроскопа Левенгук наблюдает мир одноклеточных организмов – бактерий, инфузорий, амеб. Будучи человеком творческим Левенгук первым изображает их на своих рисунках.
Учёные XVII века представляли клетки в качестве пустот в непрерывной массе растительных тканей, о внутреннем строении клетки ещё ничего не было известно.Во второй половине XVII века учение о клеточной теории и строении клетки оказывается в центре внимания всех учёных-биологов, и даже выделяется в отдельную поднауку – цитологию.
Не было значительного прогресса в этом направлении и в следующем XVIII веке.
Первые попытки проникнуть во внутренний мир клетки были предприняты уже в XIХ веке, чему способствовало появление улучшенных микроскопов, в том числе наличие у последних ахроматических линз. Так ученые Линк и Молднхоуэр обнаруживают в клетках наличие самостоятельных стенок, то, что позже станет известно как мембрана. А в 1830 году английский ботаник Роберт Броунвпервые описывает ядро клетки, как важную ее составную часть.
Большой вклад в развитие клеточной теории на этом этапе был сделан немецкими учёными Т. Шванном и М. Шлейденом, которые в частности сформулировали основные постулаты клеточной теории:
Все без исключения организмы состоят из маленьких одинаковых частей – клеток, которые растут и развиваются по одним и тем же законам.
Общий принцип развития элементарных частей организма – клеткообразование.
Каждая клетка представляет собой сложный биологический механизм и является своего рода отдельным индивидом. Совокупность же клеток образует ткани.
В клетках происходят разные процессы, такие как возникновение новых клеток, увеличение клеток в размерах, утолщение их стенок и так далее.
Маттиас Якоб Шлейден (Matthias Jakob Schleiden) – выдающийся немецкий ботаник. Родился 5 апреля 1804г. в Гамбурге, Германия.
Окончив гимназию, в 1824 г. поступил на юридический факультет Гейдельбергского университета, намереваясь посвятить себя адвокатской деятельности. Университет он окончил с отличием, но юристом не стал. В Гёттингенском университете он изучал философию и медицину, заинтересовался биологией.
В 1829 г. молодой адвокат Шлейден (он был доктором права) пытался застрелиться из-за несчастной любви, но только ранил себя. Больше года потратили врачи, чтобы поставить его на ноги. В это время он открыл для себя прелесть науки о мире живого. Он заново поступил в университет, но уже на медицинский факультет, увлёкся физиологией растений, второй раз получил степень доктора. Признание Мюллера и Шванна ему принесла статья "Материалы к развитию растений".
Шлейден был высоким худощавым мужчиной, высоколобым, с вьющейся шевелюрой и аккуратными усиками на нервном лице.
Работа Шлейдена послужила толчком для Теодора Шванна заняться длительными и тщательны¬ми микроскопическими исследованиями, которые доказа¬ли единство клеточного строения всего органического мира.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.
Шванн был пониже ростом, немного уже склонен к полноте, русые гладкие волосы у него были зачёсаны наверх и на пробор, он носил небольшие аккуратные бакенбарды, имел крупные черты лица и ясные детские глаза.
В 33 года вместе с зоологом Теодором Шванном Шлейден занялся микроскопическими исследованиями, которые привели их к разработке клеточной теории строения организмов. Первый труд о растениях Шлейден опубликовал в возрасте 33 лет.
В 1839 г. в Йенском 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 вёл научную работу в Дрездене, Висбадене и Франкфурте.
Мрачный и раздражительный характер, участие в спорах послужили причиной считать его величайшим чудаком XIX века.Будучи прогрессивным учёным, Шлейден принимал активное участие в общественной жизни. Именно его открытия в области физиологии растений положили начало дискуссии между биологами, которая длилась более 20 лет.
Шлейден занялся интереснейшей проблемой — кле¬точной природой растений. За двести лет со времени от¬крытия Гука данных о клеточном строении растений на¬копилось немало. В 1671 г. итальянский биолог Мальпи-ги обнаружил, что «мешочки» — так он называл клетки — встречаются в разных органах растений. Над проблема¬ми клеточного строения растений и животных трудились такие выдающиеся ученые, как Иоганн Мюллер, Пуркинье и другие. И все-таки никто из них не мог высказаться в пользу клеточного строения живой материи. Это сдела¬ли почти одновременно два ученых. Одним из них и был Маттиас Якоб Шлейден.
Узнав об открытии Р.Броуном ядер в растительных клетках. Шлейден выдвинул теорию о происхождении клеточных тканей. С его точки зрения, ядра возникают на первой же стадии развития живой клетки. Затем вокруг ядер начинается рост клеточных пузырьков, который длит¬ся до тех пор, пока они не сталкиваются друг с другом. Эта глубокая мысль была изложена им весьма убедитель¬но. Для доказательства своей теории Шлейден приступил к лабораторным исследованиям. Он начал методично про¬сматривать срез за срезом, искать ядра, затем оболочки, повторять свои наблюдения снова и снова на срезах орга¬нов и частей растений. Какие растения брать для анали¬зов — взрослые, вполне сформировавшиеся или молодые, еще недоразвитые растеньица? Наверное, разумнее брать уже созревшие. Так большинство учёных и поступало. Но в этом и заключалась ошибка: учёные забыли главное — историю развития органов и тканей. Шлейден с самого начала избрал другой путь: он решил проследить за тем, как постепенно развивается растение, как молодые, ещё не дифференцированные клетки растут, изменяют свою форму и, наконец, становятся основой зрелого растения.
После пяти лет методичных изысканий он доказал, что все органы растений имеют клеточную природу. Закон¬чив свою работу, Шлейден передал её для опубликования в журнал «Мюллеровский архив», который редактировал немецкий ботаник И.Мюллер. Статья называлась «К воп¬росу о развитии растений».
В 1842—1843 гг. в своём главном труде «Основы научной ботаники» Шлейден, используя индуктивный метод, подверг критике натурфилософские и узкосистематические аспекты в работах современников. Этот труд 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 — от начала деления яйцеклетки до рождения индивида; послеродовой — от рождения индивида до его смерти. В 1842 г. он впервые обнаружил ядрышки в ядре.
Шлейден требует, чтобы ботаника стояла на той же высоте, как физика и химия, метод её 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 Шлейден быстро распространились среди ботаников и принесли благотворнейшие результаты.
Шлейден считается реформатором ботаники. 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.
Основные труды Шлейдена — по эмбриологии и анатомии растений.
Шлейден использовал и обосновывал онтогенетический способ изучения морфологии растений и был его активным пропагандистом.
Работы Шлейдена сыграли важную роль при создании клеточной теории.
Шлейден считался одним из предшественников и сторонников дарвинизма.
Согласно современным представлениям, конкретные исследования Шлейдена содержали ряд ошибок: в частности, Шлейден считал, что клетки могут зарождаться из бесструктурного вещества, а зародыш растения — развиваться из пыльцевой трубки. «…всякая клетка зарождается из протоплазмы другой клетки, но одни клетки… рождаются путем кариокинетического деле¬ния, а другие образуются из протоплазмы без деления самой клетки, вну¬три её», – писал Шлейден (1838).
У Шлейдена не было изобретательской жилки, он пользовался только общеизвестными методиками обработки препаратов. Бросив профессуру, он целиком посвятил себя литературной работе и прославился как писатель - популяризатор. Его книги "Растение" и "Море" привели в биологию большое число будущих учёных.
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 учёного под заглавием "Растение и его жизнь" был опубликован в 1850 г. в Лейпциге и оказал значительное влияние на развитие ботаники.
Нападавший на натурфилософов и гегельянцев, последователь Канта, Шлейден подверг впоследствии суровой критике и материализм (1863).
В конце жизни он оставил ботанику и занялся антропологией, т.е. наукой о различиях во внешнем виде, строении и деятельности организмов отдельных человеческих групп во времени и пространстве.
Шлейден был автором нескольких научно-популярных книг (некоторые из них были переведены на русский язык) и сборников стихов.
Умер Шлейден 23 июня 1881 г. во Франкфурте на Майне.
Именем Шлейдена названы: Шлайденплац — площадь в берлинском районе Фридрихсхайн,астероид (37584) Schleiden,медаль Шлейдена вручаемая Германской академий естествоиспытателей «Леопольдина».
Шванн и Шлейден ошибочно полагали, что клетки образуются из некого «неклеточного вещества». Эта идея впоследствии была опровергнута другим известным немецким биологом Р. Вирховым, который доказал, что «всякая клетка может происходить исключительно из другой клетки», подобно тому как растение может происходить только от другого растения, и животное только от другого животного. Это положение стало также одним из важных частей клеточной теории.
Идеи Шванна, Шлейдена, Вирхова и других создателей и авторов этой теории, хотя и были передовыми и революционными как для своего времени, тем не менее, сейчас им уже почти два века, и с тех пор развитие науки в этом направлении продвинулось ещё дальше. (Известен афоризмР. Вирхова: «Шванн стоял на плечах Шлейдена».)
Современная версия клеточной теории добавляет несколько других принципов к оригиналу, постулированному Шлейденом и Шванном: клетка обладает наследственной информацией (ДНК), которая передается от клетки к клетке во время размножения; все клетки имеют практически одинаковый химический состав и метаболическую активность; все основные химические и физиологические функции клетки выполняются внутри самой клетки; и клеточная активность зависит от активности структур внутри клетки, таких как органеллы или ядра.
Вполне возможно, что в будущем клеточная теория получит ещё большее развитие, учёными биологами будут найдены новые не известные ранее складовые части клетки, будут открыты новые механизмы её работы, ведь клетка хранит в себе ещё немало тайн и загадок. А наиболее интересная загадка, которую хранит в себе клетка – это проблема её старения (и впоследствии умирания), и если учёным удастся её решить, хотя бы частично, как знать, насколько смогла бы увеличиться продолжительность человеческой жизни.
