§ 5. Микроскоп и изучение клетки: экскурс в историю

Вы узнаете, как благодаря изобретению и усовершенствованию мицюскопа были открыты наименьшие живые «кирпичики», из которых построены все живые существа, — клетки.

Из чего состоят растения? Из чего состоят животные? Есть ли клетки у бактерий? Что общее у растений и человека ?

Оптика — раздел физики, изучающий свет и связанные с ним явления. Приборы, работа которых ос нована на использовании свойств света, называются оптическими.

Вопрос «Из чего состоят живые тела? долгое время оставался без ответа, поскольку структуры, общие для всего живого, имеют очень малые размеры и не видны без увеличительных приборов. Ответ был найден лишь с изобретением микроскопа. Его предшественником является самый простой оптический прибор    лупа, или увеличительное

стекло (рис. 1).

Микроскоп, ставший прототипом современного (рис. 2)s был изобретён в конце XVI в. По сей день микроскоп остаётся одним из основных инструментов биологов.

Р. Гук первым ввел термин «клетка»	А. ван Левенгук открыл мир микроскопических организмов (бактерий, одноклеточных животных, водорослей и грибов)	М. Шлейден и Т. Шванн сформулировали клеточную теорию: живые организмы состоя т из клеток; клетка является наименьшей единицей живого

Один и.з первых научных наблюдений биологических объектов с помощью микроскопа были выполнены в середине XVII в. английским физиком и натуралистом Робертом Гуком (1635 1703 гг.)

В частности, на срезе пробки он увидел и зарисовал многочисленные полые камеры, напоминавшие ему пчелиные соты.

Р. Гук назвал их «клетками» (рис. 3).

В 1665 г. в книге «Микрография» этот рисунок был опубликован вместе с рядом других изображений микроскопических структур камней, различных материалов, растений и животных. Хотя «клетки» Р. Гука в действительности были лишь пустыми оболочками, этот термин впоследствии прижился.

Книга Р. Гука произвела большое впечатление на голландского натуралиста Антони ван Левенгука. С помощью микроскопа он открыл целый мир микроскопических организмов, которые назвал «ани-малькулями». Среди знаменитых «анималькуль» Левенгука (рис. 4)

— микроскопические водоросли и животные, одноклеточные микроскопические грибы — дрожжи. Левенгук также открыл клетки крови, описал мёртвые клетки кожи и строение мышц человека, детали глаза насекомых и клеточное строение корней водного растения ряски.

Р. Вирхов обосновал принцип: «Каждая клепка происходи г от другой существующей клетки»	Э. Руска разработал прототип электронного микроскопа. Нафаждён в 1936г. Нобелевской премией	Дж. Э. Паладе, А. Клод, К. де Дюв разработали структурнофункциональную модель клетки. Награждены в 1974 г. Нобелевской премией

На рубеже XVIII и XIX вв. был изобретён способ изготовления очень качественных объективов, которые при большом увеличении не искажали изображение. С помощью такого усовершенствованного объектива английский ботаник Роберт Броун в 1831 г. открыл в растительных клетках новую структуру — ядро* Тогда же биологи обратили внимание на то, что ядро находится в вязкой жидкости, которой заполнена клетка. Эта жидкость, образующая внутреннюю среду клетки, получила название цитоплазма (от греческого «цитос» — клетка и «плазма» — содержимое).

В 1838-1839 гг. ботаник Маттиас Шлейден и зоолог Теодор Шванн сформулировали четыре положения, которые составили основу предложенной ими клеточной теории:

1.    Все растения и животные состоят из клеток.

2.    Растения и животные растут в результате образования новых клеток.

3.    Клетка является наименьшей единицей живого, вне клетки жизни нет.

4.    Клетки разных организмов, в общем, имеют подобное ст роение.

Авторы клеточной теории не смогли правильно объяснить, каким образом образуются новые клетки. Ответ на этот вопрос в 1858 г. дал выдающийся немецкий учёный Рудольф Вирхов (1821-1902 гг.) Он сделал вывод, что новые клетки возникают только в результате деления уже существующих клеток. Р. Вирхову принадлежит крылатое выражение, которое с латыни переводится как: «Каждая клетка— от клетки».

Рис. 4. Некоторые «анималькули», открытые и зарисованные Левенгуком (XVII в.), и их микрофотографии, сделанные на современных оптических микроскопах (XXI в ): а — пресноводное микроскопическое одноклеточное животное (инфузория колепс); б — пресноводное микроскопическое многоклеточное животное (коловратка); в — пресноводная микроскопическая зелёная водоросль (вольвокс); г — разнообразные бактерии

С созданием клеточной теории возникла новая наука — цитология (от греческого «цитос» — клетка, вместилище, и «логос» — учение, наука), или наука о клетке.

Во второй половине XIX в. цитология развивалась стремительно, при этом оптические микроскопы постоянно совершенствовались, позволяя наблюдать структуры, размер которых составлял всего 0,2 мкм.

Это примерно в 400 раз меньше толщины человеческого волоса.

В 1931 г. в Германии физиком Эрнстом Рус кой был создан прототип электронного микроскопа. В результате поя-в и лась в оз можн ост ь у в идет ь ст ру кту р ы в тысячу раз меньше тех, которые заметны в оптический микроскоп. Благодаря электронному микроскопу (рис. 5) в 50-60-х годах XX в. в биологии произошла настоящая революция: было детально изучено внутреннее строение клетки, выявлено сходство и отличие клеток растений и животных, грибов и бактерий. Эти исследования позволили не только увидеть, как устроена клетка, но и понять, как она работает.

Микромйтр, или микрон (мкм), — единица измерения длины, равная одной миллионной доле метра.

Выводы

1 . Развитие микроскопии было необходимым условием развития биологии.

2.    Оптический микроскоп позволил увидеть клетку.

3.    Благодаря оптическому микроскопу было установлено, что клетка является наименьшей единицей живого и все живые организмы состоят из клеток.

4.    Благодаря электронному микроскопу удалось изучить внутреннее строение клетки и понять, как она работает.

Термины и понятия, которые важно знать

Клетка, цитоплазма, цитология.

Контрольные вопросы

1.    Кто первым увидел клетку?

2.    Кто открыл мир микроскопических организмов?

3.    Какие положения клеточной теории сфер м/л и рее ал и М, Ш лейден и Т. Швэнн?

Подготовьте ответы на вопросы школьников, приведённые в начале параграфа.

Для любознательных

Первые фотографии клетки под электронным микроскопом

Первый электронный микроскоп для биологических исследований был сконструирован фирмой «Siemens» и в 1944 г. установлен в Рокфеллеровском институте медицинских исследований в г. Нью-Йорк. Уже через год, в 1945 г., тремя биологами под руководством К. Р. Портера были опубликованы первые фотографии животных клеток, выполненные с помощью этого прибора. На этих фотографиях был и хорошо видны общие очертания клетки , её неоднородное содержимое, в котором различалось ядро и некоторые трубкообразные структуры — митохондрии. В 60-х годах XX в. группой учёных Рокфеллеровского института было детально изучено строение клеток животных, растений и грибов, а также некоторых микроскопических одноклеточных организмов, открытых ещё Левенгуком. В этот же период другая группа в том же институте исследовала строение удивительных объектов, которые не были видны в оптический микроскоп — вирусов, установив при этом, что вирусы не имеют клеточного строения, и, таким образом, находятся на границе между живым и неживым.

Это материал из учебника Биология 6 класс Костиков