История открытия клетки и этапы развития цитологии

История открытия клетки и этапы развития цитологии

Клеточная теория или клеточная доктрина гласит, что все организмы состоят из аналогичных организованных единиц под названием клетки. Идея была официально сформулирована в 1839 году Шлейденом и Шванном и является основой современной биологии. Этой идее предшествовали другие биологические парадигмы, такие как Теория эволюции Дарвина (1859), Теория наследственности Менделя (1865) и создание сравнительной биохимии (1940).

Первые клетки, обнаруженные в коре

В то время как изобретение телескопа открыло перед человечеством безграничный космос, создание микроскопа приоткрыло более мелкий мир, демонстрирующий, из чего состоят живые организмы. В 1665 году Роберт Гук впервые увидел и назвал клетку. Он отметил, что она похожа на ячейку или маленькое пространство. Однако Гук на самом деле исследовал под микроскопом мертвые клеточные стенки растения (коры). Первым человеком, который стал свидетелем существования живых клеток под микроскопом, был Антони ван Левенгук, который в 1674 году описал водоросли спирогиры. Тогда ван Левенгук, возможно, также увидел бактерию.

Формирование клеточной теории

В 1838 году Теодор Шванн и Маттиас Шлейден наслаждались послеобеденным кофе за разговором о клеточных исследованиях. Считается, что Шванн, услышав описание Шлейдена о клетках растения с ядром, был просто поражен сходством этих растительных клеток с клетками, которые он обнаружил в тканях животных. Оба ученных незамедлительно направились в лабораторию Шванна, чтобы посмотреть на его образцы. В следующем году Шванн опубликовал книгу о животных и растительных клетках (Шванн 1839), но в этом трактате не назывались имена других, внесших вклад в данные знания, в том числе не упоминалось и имя Шлейдена (1838). Он обобщил свои наблюдения в трех выводах о клетках:

  • клетка является единицей структуры, физиологии и организации живых организмов.
  • клетка удерживает двойное существование как отдельный элемент и строительный материал в организации организмов.
  • клетка формируется путем образования свободной ячейки, схожим с формированием кристаллов (спонтанная генерация).

Сегодня мы знаем, что первые два тезиса правильны, но третий полностью ошибочен. Правильная интерпретация образования клеток путем деления была, в конце концов, сформулирована другими учеными и официально провозглашена в знаменитом изречении Рудольфа Вирхова: «Все клетки возникают только из уже существующих клеток».

Современная клеточная теория

  • Все известные живые существа состоят из клеток.
  • Клетка является структурной и функциональной единицей всех живых организмов.
  • Все клетки образуются из уже существующих клеток путем деления (спонтанная генерация отсутствует).
  • Клетки содержат наследственную информацию, которая передается от клетки к клетке при делении.
  • Все клетки одинаковы по химическому составу.
  • Весь поток энергии жизни (метаболизм и биохимия) происходит внутри клеток.

Ввиду стремительного развития молекулярной биологии в 20 веке, многие исследования в цитологии имели место в 1950-е гг. Стало возможным поддерживать, растить и манипулировать клетками вне живых организмов. Первая постоянная клеточная линия вне живого организма была получена в 1951 году Джорджем Отто Геем и коллегами: эта клеточная линия была взята из опухоли шейки матки Генриетты Лакс, которая умерла от рака в 1951 году. Клеточная линия, которая, в конечном счете, получила название ГеЛа, стала переломным моментом в изучении клеточной биологии. Структура ДНК была значительным прорывом в молекулярной биологии.

Большой прогресс в изучении клеток в последующем десятилетии включил характеристику минимальных требований для носителей клеток и развитие стерильных методов клеточной культуры. Этому также поспособствовали предшествующие усовершенствования электронной микроскопии и более поздние достижения, такие как развитие методов трансфекции, открытие зеленого флуоресцентного белка у медуз и обнаружение малых интерферирующих РНК среди других РНК.

Хронология событий

1595 – Янсен изобретает первый сложный микроскоп.

1655 – Гук описывает клетку коры.

1674 – Левенгук открывает простейшие клетки. Девять лет спустя он обнаруживает бактерию.

1833 – Браун описывает ядро клетки в клетке орхидеи.

1838 – Шлейден и Шванн предлагают свою клеточную теорию.

1840 – Альбрехт вон Ролликер понимает, что сперматозоиды и яйцеклетки также являются клетками.

1856 – Н. Прингсхейм изучает, как сперматозоид проникает в яйцеклетку.

1858 – Рудольф Вирхов (врач, патологоанатом и антрополог) произносит свою знаменитую фразу «omnis cellula e cellula», что означает, что каждая клетка может образовываться только уже из существующей клетки.

1857 – Колликер описывает митохондрии.

1879 – Флемминг описывает поведение хромосом во время митоза.

1883 – Клетки гаплоидны, теория хромосомной наследственности.

1898 – Гольджи описывает аппарат Гольджи.

1938 – Беренс использует дифференциальное центрифугирование для отделения ядра от цитоплазмы.

1939 – Сименс выпускает первый коммерческий трансмиссионный электронный микроскоп.

1952 – Гей и коллеги получают первую постоянную клеточную линию человека.

1955 – Игл определяет пищевые потребности клеток животных в культуре.

1957 – Мезельсон, Сталь и Виноград разрабатывают градиент плотности центрифугирования хлорида цезия для разделения нуклеиновых кислот.

1965 – Хэм представляет бессывороточный носитель. Компания Cambridge Instruments выпускает первый коммерческий сканирующий электронный микроскоп.

1976 – Сато и его коллеги публикуют документы, показывающие, что разные клеточные линии требуют различного состава гормонов и различных факторов роста в сывороточной среде.

1981 – Выращены первые трансгенные мыши и дрозофилы. Получена первая эмбриональная стволовая клеточная линия мыши.

1995 – Циен определяет мутант GFP с расширенными спектральными свойствами.

1998 – Из соматических клеток клонируют мышь.

1999 – Гамильтон и Болкомб открывают малые интерферирующие РНК как пост-транскрипционное подавление экспрессии генов у растений.

Отправить