Основные клеточные структуры

Устройство и работу клетки можно пытаться понять по-разному. Как и все в окружающем нас мире, клетки состоят из атомов и молекул. Поэтому можно было бы стремиться к познанию закономерностей, управляющих взаимодействием атомов. Но, к сожалению, клетка битком набита атомами. И никакая, даже самая современнейшая физика не может справиться с таким громадным скоплением взаимодействующих атомов, какое есть внутри клеток. Несомненно, что в будущем наши сегодняшние знания оденутся в наряд сложнейших формул. И возможно, ученые тех лет будут удивляться, как это мы с вами не могли понять таких стройных, таких изящных формул, которые так просто, так естественно описывают открытые в наши дни морфологические закономерности. Но сегодня, увы, мы беспомощны в описании жизни клетки на языке атомной физики.

Волей-неволей приходится подняться на ступеньку выше атомов, к молекулам. Они много сложнее атомов, особенно молекулы живых клеток, но зато с ними уже научились обращаться лучше, чем с атомами. Химики могут выделить отдельные молекулы из клеток, определить их строение; биохимики уже почти два столетия изучают жизнь клетки, процессы, совершающиеся в живой клетке. В дальнейшем нам все время придется обращаться к фактам, добытым биохимиками, пока же отметим одно. Если сто лет назад биохимики самым безжалостным образом разрушали клетку, пытаясь проникнуть внутрь ее химической лаборатории, то в наши дни все их помыслы направлены на то, как бы проникнуть внутрь клетки, не разрушая ее.

Подобно тому как атомы составляют молекулы, так и молекулы составляют надмолекулярные структуры. Можно изучать жизнь клетки не с точки зрения атомов или молекул, а с точки зрения клеточных структур. Видимо, сделать это проще всего. И тем не менее такой оптимизм преждевременен. Мы ни разу еще не говорили об истинных размерах клеток и ее частей. А размеры эти чрезвычайно малы. Когда удалось взвесить яйцеклетку, оказалось, что ее вес составляет 0,00001 г, а сперматозоид весит всего 0,000000001 г, то есть в 10 тысяч раз меньше. Хотя по сравнению со спермием яйцеклетка огромна, на наш, человеческий, масштаб обе клетки ничтожно малы. Поэтому не удивительно, что, пока не был изобретен электронный микроскоп и пока ученые не научились приготовлять препараты клеток, пригодные для рассматривания в электронном микроскопе, до тех пор клетка выглядела как оптически пустая система. Все, что можно было разглядеть в обычный световой микроскоп, были: оболочка клеток, ядро, протоплазма и крупные внутриклеточные структуры — органеллы.

Строение клетки, видимой в световом микроскопе

В начале XIX века внимание исследователей все больше привлекает внутренняя часть клетки, ограниченная оболочкой, то, что первоначально назвали клеточным соком. Популярная вначале оболочка стала терять свое преувеличенное значение, и ученые утвердились в мнении, что решающую роль в жизненных процессах играет протоплазма. В 1892 году Оскар Гертвиг провозгласил, что «клетка является скоплением живого вещества, или протоплазмы, четко ограниченным в пространстве и содержащим ядро и клеточную оболочку».

История науки о клетке показывает, как параллельно с улучшением приборов для биологических исследований шло изменение основных биологических концепций. Первые микроскопы — и основное внимание обращено на оболочки клеток. Стоило улучшить микроскопы настолько, чтобы начали вырисовываться пока неясные очертания протоплазмы, и появляются первые сомнения относительно важности оболочек. Чем дальше, тем большее внимание обращается на протоплазму. Но все в мире переменчиво. Как только наука собрала факты о роли ядра, так и общепринятые взгляды претерпели изменение. На первый план выступило ядро.