细胞,1664年

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自从有人类以来,人们就一直想弄清楚世界万物的由来和构成,尤其是各种生物体的构成。对于生命体的构成,人们的说法千奇百怪。歌德认为叶子是各种不同植物的典型单位结构,而奥肯则主张脊椎节是一般动物原型结构的基本单位。虽然列文虎克的显微镜的发明使得人类看到了微观世界,但因为显微镜的倍数不够,焦点只能聚集在狭长的形状上,人们很难使用显微镜聚集观察到更细微的事物。

胡克的300倍显微镜

目录

细胞的发现

1660年英国物理学家罗伯特.胡克因在皇家学会(英国早期的科学组织)工作,便开始了一系列显微镜的研究。1662年,他帮助设计了一台300倍的显微镜。在显微镜的帮助下,他使用显微镜观察干燥的软木薄片。他发现,软木薄片由很多小室组成,它们紧紧地排列在一起,呈不规则状。胡克称这些小室为细胞,这个词来源于拉丁语,意思是像监狱中成排的小室。

罗伯特胡克

因为软木已经干枯,这些细胞都是空的。胡克猜想,如果软木不干燥,这些细胞中应该充满液体----他的猜想是正确的。细胞这个词就这样保存下来了。这一发现激励了生物学家,整个生物领域转移到对细胞结构和细胞功能的研究上。

在19世纪初期,人们更加关注植物解剖的研究,德国植物学家特雷维拉努斯和冯莫尔认识到细胞时植物的结构单位。

19世纪20年代,意大利的亚米奇和其他人制成了改进的消色差显微镜,使人们得以观察到有机细胞的详细情况。

1831年,伦敦医生罗伯特布朗观察到植物细胞一般具有一个核,可惜的是他没有重视。

1835年,捷克人普金叶用显微镜观察了一个母鸡卵中的胚核,于是他指出动物的组织在胚胎中是由紧密裹在一起的细胞质块所组成的,这些细胞质块与植物的组织很类似。

细胞学说的建立

终于,耶拿大学的植物学教授马提阿斯.施莱登根据这些观察于1838年宣布,细胞是一切植物结构的基本活的单位和一切植物借以发展的根本实体的学说。

施莱登

1839年,卢万大雪的解剖学教授泰奥多尔.施旺把细胞学说扩大到动物界。于是,细胞学说正式被提出,人们开始认为“一切动物和植物都是由细胞组成的。”这也是为什么我们的中学生物学课本把施莱登和施旺看成是细胞学说的创始人。

细胞学说的意义

细胞学说的建立,具有重要的意义,它明确了植物和动物之间的统一性,有力地推动了生物学的发展。因此,细胞学说、进化论和能量守恒及转换定律被人们称为19世纪自然科学三大发现。直到电子显微镜的出现,细胞的结构更是一目了然,这位医学界做出了非常巨大的贡献!尤其是研究疾病生理、药物治疗作用等方面具有让人叹为观止的作用。而这一切,都起源于列文虎克的光学显微镜。1669年,列文虎克给英国皇家学会写报告,宣布他看到了“大量难以相信的极小的活泼的物体”,他将这些东西称为“微动物”。所以列文虎克可以说是微生物学的鼻祖,但由于条件所限等原因,他没有发现细胞。科学是一步一步发展起来的,正如牛顿所说,站在巨人的肩膀上搞科学才能更上一层楼。需要一代又一代的科学家努力,才能一步一步地攀上科学的高峰。

到底谁先发现细胞

到底是罗伯特胡克,还是列文虎克先发现细胞,现在还真不好说。一般认为是罗伯特胡克,因为绝大部分教科书都是这样认为的。中文的胡克和虎克有时候容易搞混乱,我们用英文来表示其名字的话就不容易出错。

与罗伯特胡克生活在同一时代的荷兰人列文虎克(Antoni Van Leeuwenhoek 1632~1723)在对生物的显微观察方面做出了巨大贡献。Leeuwenhoek的出身、家境和学历远不及Hooke,他在布店中当过学徒,1671年才开始了科学技术生涯,是年他已近40岁。可是他刻苦钻研,自强不息,掌握了一手磨制优质透镜的绝技。最初他磨制透镜的目的是检验布匹的质量,后来他进一步把磨制的透镜装配成了显微镜,对许多物体进行了观察。同时他又认真阅读了当时的一些重要生物学著作,为他进行生物标本的研究奠定了基础。他利用显微镜在液体标本中发现了许多微生物,他认为他所观察到的那些能动的物体是小动物。1673年(Hooke发表《Micrographia》专著后的8年),他把所观察到的结果写信报告给了英国皇家学会,他的报告在学会中引起了轰动,因为这是第一次观察到了过去谁也没有看到过的微小生物。此后,他又陆续把观察到的结果不断向皇家学会报告,先后共写了30几封信。这些信实际上就是Leeuwenhoek的学术论文,报告了他的许多重大发现,如细菌、原生动物、轮虫和性细胞等。他还测量了一些细胞的大小,如红细胞为7.2μm;细菌为2~3μm。他认为能动的精子不是动物,而是精液中的正常成分。40余年中,他观察了节肢动物、软体动物、鱼类、两栖类、鸟类和哺乳动物(包括人)的精子。他在研究动物和植物生殖活动方面也做出了突出贡献。由此可见,Leeuwenhoek是一位名符其实的卓越的生物学家。他虽然没有使用cell一词,然而他确实首先观察到了完整的活细胞。由于Leeuwenhoek所报告的都是一些重大发现,英国皇家学会把他的信件全部由荷兰文译成了英文,并汇编成了论文集,冠名为《Phiosophical Transaction》(《哲学汇报(1673~1724)》。他所观察到的细菌红细胞、精子都是游离的活细胞,因此之故把细胞的发现归功于Leeuwenhoek,他是当之无愧的。鉴于Leeuwenhoek在生物学研究中做出的卓越贡献,1680年他当选为英国皇家学会会员;1699年获得了巴黎科学院通讯院士的荣誉称号。

1985年出版的中学《生物》教科书中就明确写道:“细胞是英国物理学家罗伯特·虎克于1665年发现的。”1996年出版的《生物》中学教科书第一册虽没有写得像1985年版的那样明确,但仍认为:他(指罗伯特胡克)给这些“小房间”取名叫做细胞。中国内高等学校教材也大都肯定是Hooke首先发现细胞。作者在《分子细胞生物学》一书中把Hooke在1665年发表的软木显微结构图中的小孔看作是细胞学史上的第一个细胞模式图。在《中国大百科全书·生物学》分册的细胞学部分中也肯定了:“1665年英国物理学家R.胡克发现细胞。”国外有的书刊也把Hooke看作是细胞的发现者。

Hooke和A.Leeuwenhoek都是17世纪下半叶在学术上贡献卓著的学者。我们不是要评价两位学者的学术贡献大小,而只是想就谁首先发现细胞的问题做出客观的评说,以期今后在教学中能对此问题有一个准确的介绍。有部分学者认为,根据两位学者(罗伯特胡克及列文虎克)报道的研究结果来看,首先发现细胞的应当是Leeuwenhoek,而Hooke的发现则为后人进一步研究生物体的细胞结构起了启迪作用。

细胞图示


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