Проведем эксперимент. Возьмем две емкости и положим в них по кусочку хлеба. Затем простерилизуем оба контейнера для того, чтобы уничтожить все живые организмы. После этого оставим одну емкость закрытой, а другую откроем. Что произойдет?
В открытом контейнере начнет расти плесень, а в закрытом — нет. Этот эксперимент показывает, что в открытой емкости чужеродные клетки попадают из внешней среды и начинают активно делиться и расти, в то время как в закрытом контейнере ничего не попадает, следовательно, ничего не происходит. Это доказывает факт, что клетки не могут возникнуть из неживого материала, как это в давние времена считали ученые
Изучение клеток началось в 1665 г с Роберта Гука, английского ученого, когда он посмотрел через линзу на кусок пробки и заметил поры. В то время это было удивительно, потому что считалось, что больше никто их не видел. В своей монографии «Микрография» учёный-экспериментатор ввёл термин «клетка» для обозначения коробчатых структур. Именно с этого момента начала зарождаться клеточная теория.
1674 г. Антони ван Левенгук, голландский ученый, наблюдает и описывает живые микроорганизмы с помощью своего усовершенствованного микроскопа, предоставляя дополнительные доказательства существования клеток.
1838 г. Матиас Шлейден, немецкий ботаник, предполагает, что растения состоят из клеток, наблюдая за тканями растений и признает их структурное сходство.
1839 г. Теодор Шванн, немецкий физиолог, приходит к выводу, что ткани животных также состоят из клеток, развивая открытия Шлейдена и внося свой вклад в формулировку клеточной теории.
Постулаты клеточной теории
Формируются первых два постулата клеточной теории:
1. Все живое состоит из клеток.
2. Клетка является фундаментальной единицей структуры и организации — строительными блоками жизни.
1885 г. Рудольф Вирхов, немецкий врач, вводит концепцию клеточной патологии, утверждая, что все клетки возникают из ранее существовавших клеток, подчеркивая важность деления клеток в процессе роста и заболеваний.
Ученые формулируют третий постулат клеточной теории:
3. Все клетки происходят из ранее существовавших клеток, созданных в процессе клеточного деления.
1861 г. Эксперименты и наблюдения Луи Пастера подтверждают микробную теорию, которая еще больше укрепляет концепцию клеток как фундаментальных единиц жизни.
1931 г. Эрнст Руска и Макс Нолл разрабатывают первый электронный микроскоп, позволяющий получать изображения клеток с более высоким увеличением и разрешением.
1957 г. Марвин Мински разрабатывает конфокальную микроскопию, позволяющую визуализировать клетки и ткани с беспрецедентной детализацией и четкостью.
К этому времени формулируют четвертый постулат:
4. Поток энергии происходит внутри клеток.
1953 г. Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик предлагает структуру двойной спирали ДНК, раскрывая генетический код и революционизируя понимание клеточной наследственности.
1955 г. Джордж Палад идентифицирует и характеризует рибосомы, клеточные структуры, ответственные за синтез белка, что дает представление о клеточном механизме.
1963 г. Маргит и Сильван Насс идентифицируют митохондриальную ДНК, отдельный генетический материал внутри митохондрий, что способствует нашему пониманию производства и эволюции клеточной энергии и появляется пятый постулат:
5. Наследственная информация передается из клетки в клетку.
2009 г. Ханс Клеверс и его коллеги разрабатывают органоидные культуры, позволяющие выращивать миниатюрные органы в лаборатории и предоставляющие ценные модели для изучения развития человека, болезней и тестирования лекарств.
Появляется шестой постулат клеточной теории:
6. Все клетки имеют одинаковый основной химический состав.
2012 г. Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье разрабатывают инструмент редактирования генов CRISPR-Cas9, совершающий революцию в генной инженерии и предлагающий точный контроль над клеточной ДНК.
2013 г. Авив Регев и его коллеги являются пионерами методов секвенирования одноклеточной РНК, позволяющих анализировать экспрессию генов в отдельных клетках, что приводит к более глубокому пониманию клеточной гетерогенности.
Так что же означает клеточная теория?
Вторая основная концепция клеточной теории заключается в том, что клетки представляют собой строительные блоки живой материи и образуют основу всего живого, регулируя жизненно важные процессы. Клетки одного и того же типа схожи между собой, например, клетки двух растений папоротника идентичны. В человеческом организме насчитывается около 40 триллионов клеток. Волосы, кожа, органы и т. д. состоят из клеток. Каждая структурная часть клетки выполняет свою функцию, и клетки управляют поглощением питательных веществ, преобразованием их в энергию, удалением отходов и многими другими процессами. Существенно, что все функции нашего тела осуществляются благодаря действиям клеток!
В четвертой части клеточной теории отмечается, что во всех живых клетках энергия постоянно преобразуется из одного вида в другой. Примеры этих процессов включают фотосинтез (когда клетки растений преобразуют энергию света в химическую энергию) и клеточное дыхание (когда клетки растений и животных преобразуют глюкозу в энергию).
В пятой части речь идет о ДНК и о том факте, что она передается от родительской клетки к дочерней.
Наконец, шестая часть клеточной теории говорит о том, что все клетки состоят из одних и тех же химических веществ: воды, неорганических ионов и органических молекул.
Резюмируя все вышесказанное
Удивительно, насколько сегодня кажется очевидной клеточная теория. Любой ученик из школьного курса по биологии знает, что такое клетки и что все живые существа состоят из них. Это фундаментальный принцип биологии, настолько важный, что многие из нас воспринимают его как нечто само собой разумеющееся.
Знание того, что все живые существа состоят из клеток, позволяет понять, как организмы формируются, растут и умирают. Эта информация помогает понять, как создается новая жизнь, почему организмы принимают определенную форму, как распространяется онкология, как можно лечить заболевания и многое другое. Клетки даже помогают разгадывать фундаментальные вопросы, такие как жизнь и смерть: организм, клетки которого живы, считается живым, а организм, клетки которого мертвы, считается мертвым.
