Творцы клеточной теории

Наверное, каждый из вас видел клетки, иногда узкие и длинные, иногда округлые, с ядром в центре. Трудно поверить, что немногим более ста лет назад ученые впервые услышали о существовании в клетках, в самом их центре, загадочного шарообразного тела - ядра. И тем не менее лишь в 1833 году знаменитый английский ботаник Роберт Броун, первооткрыватель хаотического теплового движения частиц (броуновского движения), приятель Ч. Дарвина, открыл существование ядра. Броун в те годы интересовался строением и развитием диковинных растений — тропических орхидей. Он делал срезы этих растений и исследовал их под микроскопом. В клетках ученый заметил какие-то странные, никем еще не описанные сферические структуры. Не раз пришлось повторять все сначала: новые растения, новые срезы, но результат один — в клетке находится какой-то шар. Броун сообщает о своей находке и называет эту клеточную структуру ядром.

Известие об открытии ядра клетки наделало много шума. Как нередко бывало в истории науки, одно открытие послужило толчком к другому.

За два года до обнаружения Броуном ядра произошло событие, не отраженное ни в одном научном аннале и тем не менее весьма значительное. В ботанику пришел человек, имя которого через несколько лет стало украшением науки. Матиас Якоб Шлейден, успешно закончивший курс юриспруденции и готовившийся стать адвокатом, вдруг забросил наряд жреца Фемиды и от судебных фолиантов обратился к микроскопу. В тот год ему исполнилось всего 27 лет. Но как ни молод был этот пока никому не известный естествоиспытатель, трезвость его мышления была удивительной. Наука тех далеких лет была наполнена схоластическими спорами и богословскими размышлениями. Сегодня никого не удивишь, если скажешь, что Шлейден боролся за то, чтобы только эксперимент служил основанием для высказывания научных гипотез. Но в те годы для такого единственно правильного вывода мало было иметь светлую голову. Нужна была завидная смелость, чтобы бросить вызов схоластике, занимавшей умы самых влиятельных мужей науки.

Тем не менее молодой ботаник Шлейден начал карьеру с вызова рутинерству и научному ханжеству. Свой лозунг он воплотил на деле. Он занялся интереснейшей проблемой — клеточной природой растений. За двести лет, что прошли со времени открытия Гука, данных о клеточном строении растений накопилось немало. В 1671 году Мальпиги обнаружил, что «мешочки», так он называл клетки, встречаются в разных органах растений. Антони Левенгук описал маленькие юркие существа, живущие в сенном отваре - инфузиуме, и назвал их инфузориями. В 1764 году Фридрих Вольф Каспар попытался, к сожалению безуспешно, показать, что сосуды растений обязаны своим возникновением клеткам. Спустя 45 лет Окен снова вернулся к этой проблеме, но тоже безрезультатно. Понадобилось еще 23 года, чтобы, наконец, Моль доказал происхождение сосудов из клеток. Над проблемами клеточного строения растений и животных трудились такие выдающиеся ученые, как Иоганн Мюллер, Пуркинье, Валентин и многие другие. И все-таки главного вывода сделано не было. Никто не мог сказать окончательного слова в пользу клеточного строения живой материи. Это сделали почти одновременно два ученых. Имя первого — Матиас Шлейден.

Ключом к открытию Шлейдена послужило открытие Броуна. Часто оболочки клеток, особенно молодых, видны в микроскоп плохо. Другое дело ядра. Их обнаружить легче, и тогда можно пойти таким путем. Сначала искать ядро, а найдя его, внимательно рассматривать окрестности, чтобы увидеть и оболочку клетки. Этим и воспользовался Шлейден. Он начал методично просматривать срез за срезом, искать ядра, затем оболочки, повторять все снова и снова на срезах разных органов и частей растений.

Здесь стоит упомянуть о втором важном моменте, обеспечившем успех Шлейдена. Самый ничтожный факт важен для юриста во время следствия. Не упустить малейшую подробность, искать во всем причинную связь, четко видеть задачу, которую надлежит решить. Этому юриста Шлейдена учили не один год. И ученье не пропало даром. Тот же прием методичного и кропотливого изучения вопроса стал надежным подспорьем молодому юристу в его совсем молодых ботанических занятиях.

И наконец, третье обстоятельство, без которого успех Шлейдена был немыслим. Какие растения брать для анализов— взрослые, вполне сформировавшиеся организмы, или молодые, еще недоразвитые растеньица? Наверное, разумнее брать уже созревшие, чтобы увидеть все, что только можно увидеть. Так большинство ученых и делало. Но это было ошибкой. В погоне за максимумом подробностей ученые теряли главное — историю развития органов и тканей. Шлейден с самого начала избрал другой путь: следить за тем, как постепенно развивается растение, как молодые, еще не дифференцированные клетки растут, изменяют свою форму и, наконец, становятся основой зрелого растения.

После пяти лет методичных изысканий Шлейден доказал, что все органы растений имеют клеточную природу. Он закончил свою работу и передал ее для опубликования в журнал «Мюллеровский архив», который редактировал выдающийся немецкий ботаник И. Мюллер. Статья называлась «К вопросу о развитии растений». Так клетка впервые заняла место, соответствующее ее значению в жизни организмов.

Вторым творцом клеточной теории был Теодор Шванн. Шлейден обосновал свою теорию для растений. Но оставались еще животные. Каково их строение? Можно ли говорить о едином для всего живого законе клеточного строения? Вопросы эти были запутанны. Правда, чешский ученый Пуркинье, изучив большое число препаратов различных органов животных, во всех нашел клетки, но тем не менее это были отдельные этюды, за которыми еще не угадывалась вся картина. Нужна была рука выдающегося мастера, который смог бы дорисовать ее. Ведь наряду с исследованиями, доказывавшими клеточное строение животных тканей, были работы, в которых это заключение оспаривалось. Делая срезы костей, зубов и ряда других органов животного, ученые никаких клеток не видели. Состояли ли они раньше из клеток? Как видоизменялись? Ответа на эти вопросы также не было.

Среди учеников И. Мюллера был молодой анатом, поражавший своим трудолюбием и целеустремленностью даже умудренных исследователей. Открытий, сделанных им всего за пять лет (а эти пять лет были одновременно и годами его обучения искусству анатома), хватило бы не на одну трудовую жизнь ученого. В двадцать пять лет Теодор Шванн сделал столько работ, одно перечисление которых займет четверть страницы. Но венцом их явилась клеточная теория строения животных тканей, ознаменовавшая окончательную победу клеточной теории.

Натолкнул Шванна на правильный путь творец клеточной теории строения растений Шлейден. Мы уже говорили, что он отдал свою статью для опубликования в журнал Мюллера. Неудивительно, что первым, кто познакомился с ней еще в оригинале, был любимый ученик Мюллера Теодор Шванн. Случилось, что Шлейден и Шванн встретились, и между ними состоялась длительная беседа. Так Шванн из первых рук узнал множество подробностей. Уже во время разговора у него зародилась мысль, что результаты Шлейдена приложимы к животным тканям, тем более что и сам Шлейден не видел принципиальной разницы в строении животных и растений. Разговор воспламенил Шванна. Его и без того необыкновенное усердие удесятерилось. Впоследствии коллеги Шванна вспоминали, что они не знали, когда он спит, когда ест. Лаборатория, микроскоп, срезы заполнили все его существование.

Шлейден дал в руки Шванну хороший компас — искать ядра клеток. Ядро было постоянной частью и животных клеток. Естественно, что Шванн в своей работе применил тот же прием — сначала искать ядра клеток, затем оболочки. Вообще надо заметить, что Шванн умело использовал все методические приемы Шлейдена, например, также следил за постепенным развитием органов.

В кратчайший срок — всего за год — Шванн закончил свой титанический труд и уже в 1839 году опубликовал результаты. После этого клеточное строение всех живых организмов стало неоспоримым. Дальнейшие исследования показали, что можно найти организмы, которые состоят из громадного числа клеток, — организмы, составленные из ограниченного количества клеток, наконец, такие, все тело которых представлено всего одной клеткой, но на этом наступает порог организации живой материи. Живых существ, не имеющих клеточного строения, в природе не существует.