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细胞学说的建立者(细胞学说的意义揭示了什么和什么 )

自人类进入文明社会以来,无数先贤都一直在思考世界万物的由来和构成,特别是对各种生命体的研究一直都没有停止过。1663年英国科学家罗伯特胡克(没错,就是发现物理学胡克定律的那位大神),用自制的复合显微镜观察一块软木薄片的结构,发现它们看上去像一间间长方形的小房间(实际上看到的是细胞壁),就把它命名为细胞(cell),至今仍被使用。之后虽然不少学者对许多动,植物的显微结构都进行过描述,但并未引出规律性的概念。

罗伯特胡克自制的符合显微镜

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施莱登是19世纪德国著名的植物学家,细胞学说的奠基人之一。出生于德国汉堡的一个医生家庭。先在海德堡学习法律,并在汉堡作过律师。但律师的工作让他暴躁、焦虑,他决定放弃这个令他苦恼的律师职业。于1833年进入哥廷根大学学习医学,而后又对植物学发生了浓厚的兴趣,从而又进入柏林大学学习植物学,开始了对自然科学的研究。那时,施莱登的叔父,一位著名的植物生理学家赫克尔和发现“布朗运动”的罗伯特·布朗正好都在柏林逗留,他们两人都很关心施莱登,希望他在植物胚胎学方面进行深入研究,这对施莱登一生的科学活动起了决定性影响。

施莱登(Matthias Jakob Schleiden 1804.04.05-1881.06.23)

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由于不满同时代植物学家的过分强调分类学,他更热心于用显微镜研究植物的结构。根据他多年显微镜下观察植物组织结构的结果,施莱登认为在任何植物体中,细胞是结构的基本成分;低等植物由单个细胞构成,高等植物则由许多细胞组成。在复杂的植物体内,细胞的生命现象有两重性:一是独立性,即细胞具有独立维持自身生长和发育的重要特性;二是附属性,即细胞属于植物整体的一个组成部分,这是次要的特性,细胞生命现象的这种两重属性是自然界“成形力量”的表现。对植物个体发育这一植物学新领域的研究,将得到更多更深植物生理方面的认识,因此,它比研究传统的植物分类学更为重要。在这种思想的指导下,施莱登十分重视研究细胞在个体发育中的作用。他认真地研究了布朗的观察报告,并通过植物解剖观察,他得到的发现与布朗的完全一致。于是他接受了布朗关于细胞核是细胞的组成部分的观点,通过对早期花粉细胞、胚株和柱头组织的观察,发现这些胚胎细胞中都有细胞核,施莱登进一步研究了细胞核在细胞发育中的作用,认识到细胞核对细胞的形成和发育起着重要作用。施莱登的注意力逐渐集中在细胞核的功能和作用上来,使他走上了正确的研究轨道。不久,他提出细胞核是植物细胞中普遍存在的基本结构,在此基础上,他进行了理论概括,于1838年他发表了代表作《植物发生论》,在书中施莱登提出了一个关于细胞的生命特征、细胞的生理过程以及细胞的生理地位的理论,它标志着第一个较为系统的细胞学说的建立。该学说的提出是以实验为基础的,正因为如此,施莱登的细胞学说发表之后,立即为当时德国不少生物学家所接受,而且一些生理学家和胚胎学家还将施莱登的细胞学说作为生理学和胚胎学的理论基础。

施旺(Schwann , Theodor 1810-1882 )

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同样是在柏林,1837年施旺与施莱登的相遇,使细胞学说扩展到了动物界。施旺是德国卢万大学的解剖学教授(医学术语“新陈代谢”的创造者),与施莱登的外向性格比较,施旺属于完全不同的类型,他对外部纷纷扰扰的实际缺乏兴趣,他性格懦弱且缺乏足够的自信。施旺比施莱登小六岁,是一位金匠的儿子。从少年时代起,内向的性格使施旺对宗教产生了强烈的兴趣。16岁时,他辞别故乡,进入位于科隆的耶稣教会学院学习宗教。在学院中,施旺接触了关于人与自然的奇特现象的描述,他觉得自然界和人类的发展体现了一个自身逐渐完美的过程。为了论证这个规律,施旺离开教会学院,到大学中去学习医学,并最终取得了医学博士学位。在研究细胞学之前,施旺曾从事胚胎学和比较解剖学的研究,师从德国著名生理学家弥勒学习生理学。弥勒极为重视施莱登的细胞学说,他试图证实动物机体的基本单位同样是细胞。施旺后来回忆说:“一天,当我和施莱登一起用餐时,这位著名的植物学家向我指出,细胞核在植物细胞的发生中起着重要的作用。我立刻想起曾在脊索细胞中看见过同样的‘器官’。在这一瞬间,我领悟到,如果我能够成功地证明,脊索细胞中的细胞起着在植物细胞的发生中所起的相同作用,这个发现将是极其重要的”。用餐结束后,施旺立刻着手证明动物细胞中细胞核的存在。他首先选用的材料是动物的脊索细胞和软骨细胞,因为它们的结构与植物的细胞壁相似。他如愿地观察到了细胞核。此后,他又研究了许多其他种类的动物细胞。在当时的条件下,观察动物细胞远比观察植物细胞要困难得多,因为动物细胞有些非常小,通常都很透明,不宜观察。尽管如此,施旺还是证明了在众多动物的组织形态中,都有细胞核的身影。施旺力图在研究细胞学的同时,将其与有机体的胚胎发育史和个体发育史结合起来。1839年,他从细胞的形成机理与生命的发育过程两方面,进一步地完善了由施莱登建立起来的细胞学说。

细胞学说

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法国医学家毕夏把人体组织划分为硬骨、软骨、肌肉等二十一种类型,并试图找出各种组织之间的生理和病理关系。施旺以毕夏的组织分类学为借鉴,把人体细胞划分为血液细胞、皮肤细胞、骨质细胞、纤维细胞、神经和肌肉细胞五种不同的类型,并试图找出各种细胞之间的生理关系。施旺所作的这些努力,对后来瑞士生物学家柯立克创立细胞生理学以及德国医学家微耳和创立细胞病理学起到了直接的先驱作用。

在建立细胞学说时,虽然施莱登和施旺已经具有当时发现的细胞内部结构这一实验基础,但细胞本身的形成问题,他们并未获得充分的实验证据。施莱登认为,新细胞是从老细胞的核内产生出来的;施旺则认为,新细胞是从老细胞核外的有机物质的晶体化过程中产生出来的。他们提出这个理论后不久,这一问题被德国著名显微解剖学家冯·莫尔发现的细胞的有丝分裂这一新的实验事实所修正。

德国植物学家冯•莫尔在显微镜下对细胞的形成和发育过程进行了长期的观察,发现新细胞的形成过程,是伴随着老细胞的分裂来完成的。此后,瑞士的格耐里、德国的莱迪希、雷马克等人,相继发现了细胞的分裂过程,证实了莫尔的重要发现,从而否定了关于细胞自由形成的观点。从19世纪70年代以后,随着显微技术、切片设备技术和细胞染色技术的发展,人们对细胞内及核内的构造有了更多的了解。1875年,德国植物学家斯特拉斯伯格在其出版的 《细胞组成和细胞分裂》中,非常清楚地阐明了植物细胞分裂时发生的复杂过程。在1879年,德国的弗莱明用染色方法发现了细胞核内的“染色质”以及细胞的有丝分裂。第二年,他又发现了染色体的纵向分裂。这样,细胞学说从19世纪30年代到80年代,经过许多人的努力才逐渐得到完善。

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