Відкриття клітини організму
Великий український фізіолог І. П. Павлов писав: «Науку прийнято порівнювати з будівництвом. Як тут, так і там працює багато народу, і тут і там відбувається поділ праці. Хто складає план, одні кладуть фундамент, інші зводять стіни і так далі. ». «Споруда» клітинної теорії почалася майже 350 років тому.
Отже, 1665 рік, Лондон, кабінет фізика Роберта Гука. Господар налаштовує мікроскоп власної конструкції. Професору Гуку тридцять років, він закінчив Оксфордський університет, працював асистентом у знаменитого Роберта Бойля. Дуже шкода, що до нас не дійшов жоден портрет Гука. Втім, їх взагалі не було. Вчений вважав себе негарним і відмовлявся позувати.
Гук був неординарним дослідником. Свої спроби зазирнути за горизонт людських знань він не обмежував якоюсь однією областю. Проектував будівлі, встановив на термометрі «точки відліку» - кипіння і замерзання води, винайшов повітряний насос і прилад для визначення сили вітру. Потім захопився можливостями мікроскопа. Він розглядав під стократно збільшенням все, що попадається під руку, - мурашки і блоху, піщинку і водорості. Одного разу під об'єктивом виявився шматочок пробки. Що ж побачив молодий учений? Дивну картину - правильно розташовані порожнечі, схожі на бджолині стільники. Пізніше такі ж осередки він знайшов не тільки в відмерлої рослинної тканини, але і в живій. Гук назвав їх клітинами (англ. Cells) і разом з півсотнею інших спостережень описав в книзі «Мікрографія». Однак саме це спостереження під № 18 принесло йому славу першовідкривача клітинної будови живих організмів. Славу, яка самому Гуку була не потрібна. Незабаром його захопили інші ідеї, і він більше ніколи не повертався до мікроскопа, а про клітинах і думати забув.
Зате у інших вчених відкриття Гука пробудило крайнє цікавість. Італієць Марчелло Мальпігі називав це почуття «людським сверблячкою пізнання». Він також став розглядати в мікроскоп різні частини рослин. І виявив, що ті складаються з найдрібніших трубочок, мішечків, бульбашок. Розглядав Мальпігі під мікроскопом і шматочки тканин людини і тварин. На жаль, техніка того часу була надто слабка. Тому клітинну будову тваринного організму учений так і не розпізнав.
Подальша історія відкриття продовжилася в Голландії. Антоні ван Левенгук (1632-1723) ніколи не думав, що його ім'я буде стояти в ряду великих вчених. Син промисловця і торговця з Делфта, він теж торгував сукном. Так і прожив би Левенгук непомітним комерсантом, якби не його пристрасне захоплення та цікавість. На дозвіллі він любив шліфувати скла, виготовляючи лінзи. Голландія славилася своїми оптиками, але Левенгук досяг небувалого майстерності. Його мікроскопи, що складалися лише з однієї лінзи, були набагато сильніше тих, які мали кілька збільшувальних стекол. Сам він стверджував, що сконструював 200 таких приладів, які давали збільшення до 270 разів. А адже ними було дуже важко користуватися. Ось що писав про це фізик Д. С. Різдвяний: «Ви можете собі уявити жахливе незручність цих найдрібніших лінзочек. Об'єкт впритул до лінзи, лінза впритул до ока, носа дівати нікуди ». До речі, Левенгук до останніх днів, а дожив він до 90 років, зумів зберегти гостроту зору.
Через свої лінзи натураліст побачив новий світ, про існування якого не здогадувалися навіть відчайдушні фантазери. Найбільше вразили Левенгука його мешканці - мікроорганізми. Ці найдрібніші істоти виявляли скрізь: у краплі води і грудці землі, в слині і навіть на самому Левенгук. З 1673 р докладні описи і замальовки своїх дивовижних спостережень дослідник відправляв в Лондонське королівське товариство. Але вчені мужі не поспішали йому вірити. Адже було зачеплено їх самолюбство: «неук», «профан», «мануфактурщиков», а туди ж, в науку. Левенгук тим часом невпинно посилав нові листи про свої чудові відкриття. В результаті академікам довелося визнати заслуги голландця. У 1680 р Королівське суспільство обрало його повноправним членом. Левенгук став світовою знаменитістю. Звідусіль в Делфт їхали дивитися на дивини, що відкриваються його мікроскопами. Одним з найбільш знатних гостей був український цар Петро I - великий мисливець до всього нового. Левенгук, не припиняються досліджень, численні гості тільки заважали. Цікавість і азарт підганяли першовідкривача. За 50 років спостережень Левенгук відкрив понад 200 видів мікроорганізмів і першим зумів описати структури, які, як ми тепер знаємо, є клітинами людини. Зокрема, він побачив еритроцити і сперматозоїди (по його тодішньою термінологією, «кульки» і «звірята»). Звичайно, Левенгук і гадки не мав, що це були клітини. Зате він розглянув і дуже докладно замалював будова волокна серцевого м'яза. Вражаюча спостережливість для людини з такою примітивною технікою!
Антоні ван Левенгук був, мабуть, єдиним за всю історію побудови клітинної теорії вченим без спеціальної освіти. Зате всі інші, не менш знамениті дослідники клітин вчилися в університетах і були людьми високоосвіченими. Німецький учений Каспар Фрідріх Вольф (1733-1794), наприклад, вивчав медицину в Берліні, а потім в Галле. Уже в 26 років він написав працю «Теорія зародження», за який був підданий на батьківщині різкій критиці колег. (Після цього на запрошення Харківської академії наук Вольф приїхав в Україну і залишився там до кінця життя.) Що ж нового для розвитку клітинної теорії дали дослідження Вольфа? Описуючи «бульбашки», «зернятка», «клітини», він побачив їх загальні риси у тварин і рослин. Крім того, Вольф вперше припустив, що клітини можуть мати певне значення в розвитку організму. Його праці допомогли іншим вченим правильно зрозуміти роль клітин.
Тепер добре відомо, що головна частина клітини - ядро. Вперше, до речі, описав ядро (в еритроцитах риб) Левенгук ще в 1700 р Але ні він, ні багато інших бачили ядро вчені не надавали йому особливого значення. Лише в 1825 р чеський біолог Ян Євангеліста Пуркіньє (1787-1869), досліджуючи яйцеклітину птахів, звернув увагу на ядро. «Стислий сферичний бульбашка, одягнений найтоншої оболонкою. Він. сповнений виробляє силою, чому я і назвав його "зародковий пухирець", - писав учений.
У 1837 р Пуркіньє повідомив науковому світу результати багаторічної роботи: в кожній клітині організму тварини і людини є ядро. Це була дуже важлива новина. У той час було відомо лише про наявність ядра в рослинних клітинах. До такого висновку прийшов англійський ботанік Роберт Броун (1773-1858) за кілька років до відкриття Пуркіньє. Броун, до речі, і ввів у вживання сам термін «ядро» (лат. Nucleus). А Пуркіньє, на жаль, не зміг узагальнити накопичені знання про клітини. Прекрасний експериментатор, він виявився занадто обережний у висновках.
До середини XIX в. наука нарешті впритул підійшла до того, щоб добудувати будинок під назвою «клітинна теорія». Німецькі біологи Маттіас Якоб Шлейден (1804-1881) і Теодор Шванн (1810-1882) були друзями. У їхніх долях чимало спільного, але головне, що їх об'єднувало, - «людський свербіж пізнання» і пристрасть до науки. Син лікаря, юрист за освітою, Маттіас Шлейден в 26 років вирішив круто змінити свою долю. Він знову вступив до університету - на медичний факультет і після закінчення його зайнявся фізіологією рослин. Метою його роботи було зрозуміти, як відбувається утворення клітин. Шлейден абсолютно справедливо вважав, що провідна роль у цьому процесі належить ядру. Але, описуючи виникнення клітин, учений, на жаль, помилявся. Він вважав, що кожна нова клітина розвивається всередині старої. А це, звичайно ж, не так. Крім того, Шлейден думав, що клітини тварин і рослин не мають нічого спільного. Ось, чому не він сформулював основні постулати клітинної теорії. Це зробив Теодор Шванн.
Виховуючись в дуже релігійній сім'ї, Шванн мріяв стати священнослужителем. Для того щоб краще підготуватися до духовної кар'єри, він вступив на філософський факультет Боннського університету. Але незабаром любов до природничих наук пересилила, і Шванн перейшов на медичний факультет. Після його закінчення він працював в Берлінському університеті, де вивчав будову спинний струни - основного органу нервової системи тварин із загону круглоротих (клас водних хребетних тварин, до яких відносяться міноги і міксин). Вчений відкрив оболонку нервових волокон у людини (названу пізніше шванівської). Серйозною науковою роботою Шванн займався всього п'ять років. У розквіті сил і слави він несподівано кинув дослідження, поїхав в маленьке тихе Льєж і став викладати. Релігія і наука так і не зуміли ужитися в цю чудову людину.
Зусилля виявилися не марними. Уже через два роки вийшла у світ його книга «Мікроскопічні дослідження про відповідність в структурі і зростанні тварин і рослин». У ній були викладені основні ідеї клітинної теорії. Шванн не тільки першим побачив в клітці то, що об'єднує і тварини, і рослинні організми, але і показав схожість у розвитку всіх клітин.
Рудольф Вірхов вивчав значення клітини для всього організму. Йому, який закінчив медичний факультет, особливо цікава була роль клітин при захворюваннях. Роботи Вирхова про хвороби послужили базою для нової науки - патологічної анатомії. Саме Вирхов ввів в науку про хвороби поняття клітинної патології. Але в своїх шуканнях він кілька перегнув палицю. Представляючи живий організм як «клітинне держава», Вірхов вважав клітку повноцінною особистістю. «Клітка. да, це саме особистість, притому діяльна, активна особистість, і її діяльність є. продукт явищ, пов'язаних з продовженням життя ».
Йшли роки, розвивалася техніка, з'явився електронний мікроскоп, який дає збільшення в десятки тисяч разів. Вченим вдалося розгадати чимало таємниць, ув'язнених в клітці. Було детально описано розподіл, відкриті клітинні органели, зрозумілі біохімічні процеси в клітині, нарешті, була розшифрована структура ДНК. Здавалося б, нічого нового про клітці вже не впізнати. І все ж є ще багато незрозумілого, нерозгаданого, і напевно майбутні покоління дослідників покладуть нові цеглинки в будівлю науки про клітині!