Итальянский врач, один из основоположников микроскопической анатомии, поскольку он первый применил микроскоп 180-и кратного увеличения для изучения строения мозга, сетчатки, нервов, селезёнки, почек человека. Описал микростроение тканей растений и человека.

«Спустя четыре года после смерти Гарвея , то есть в 1661 году, Мальпиги опубликовал результаты наблюдений над строением лёгкого, и впервые дал описание капиллярных кровеносных сосудов, соединяющих артерии с венами. Таким образом, была раскрыта последняя тайна системы кровообращения.

Мальпиги пользовался микроскопом, поэтому обнаружил то, чего не мог видеть Гарвей.

В упомянутом труде Мальпиги подробно описал строение лёгкого, указав, что оно состоит из бесчисленного количества мелких пузырьков, опутанных сетью капиллярных кровеносных сосудов.

Однако он не мог установить, в чём заключается роль лёгких в организме животного и человека. Но он категорически опроверг теорию Галена об охлаждении крови; однако высказанное им мнение, что кровь в лёгких перемешивается, тоже не соответствовало действительности.

Открытие капиллярных кровеносных сосудов и описание строения лёгких не единственная заслуга Мальпиги.

Он дал подробное описание строения почек, где обнаружил клубочки, названные впоследствии по имени учёного мальпигиевыми тельцами; кроме того, Мальпиги описал строение кожи, селезенки и других органов и тканей.

Но никто не бывает пророком в своей отчизне. Так получилось и с Мальпиги. Высказанные им теории вызвали в ученом мире Италии волну возмущения: ведь Мальпиги осмелился опровергать освящённую традицией науку Галена , а это грозило истинной революцией в медицине.

В Болонье, где Мальпиги в течение 28 лет преподавал на медицинском факультете, он не сумел противостоять нападкам, вынужден был оставить город и переехать в Мессину, где надеялся спокойно продолжать свои исследования. Однако Мальпиги сильно разочаровался, потому что его и здесь настигла ненависть конкурентов.

Спустя четыре года он вернулся в Болонью. Как раз в это время знаменитая Британская Академия Наук выбрала Мальпиги своим членом. Но профессорский корпус Болонского университета не принял этот факт к сведению. Против Мальпиги не прекращалась злостная кампания. Иногда дело доходило до настоящего скандала.

Однажды некий противник Мальпиги ворвался в аудиторию, в которой Мальпиги читал лекции, и обратился к студентам с требованием покинуть аудиторию, потому что, дескать, теории Мальпиги вздорны, а сам Мальпиги - старый дурак. Другой раз банда замаскированных хулиганов, под предводительством двух знакомых Мальпиги коллег-профессоров, которых он распознал несмотря на маски, напала на дом Мальпиги, разгромила обстановку и побила хозяина, не взирая на то, что ему исполнился уже 61 год.

Это окончательно истощило терпение Мальпиги. Он отказался от чтения лекций, вторично уехал из Болоньи, поселился в Риме, где вскоре был назначен личным врачом римского папы. В этой должности Мальпиги спокойно работал до самой смерти, последовавшей в 1694 году».

Гжегож Федоровский, Шеренга великих медиков, Варшава, «Наша Ксенгария», 1975 г., с. 46-47.

Большинство результатов исследований Марчелло Мальпиги публиковались в журнале

Пропаганда Гуком микроскопа и обнаруженные им факты сделали свое дело.

Два его современника уже систематически изучают микроскопическое и выявляют клеточную структуру в различных органах растений. Одновременность их работ, из-за которой между ними возник даже спор о приоритете, служит показателем того, что потребность в применении микроскопа для изучения растений достаточно назрела и ценность нового инструмента для научных исследований уже не подлежала сомнению.

Марчелло Мальпиги (Marcello Malpighi, 1628-1694) - итальянский ученый, один из самых замечательных естествоиспытателей XVII в. - представил в декабре 1671 г. в Лондонское королевское общество первую часть своего сочинения, озаглавленного «Представление об анатомии растений» (Anatomes plantarum idea). Этот труд является одной из первых работ, где микроскоп нашел применение для систематического изучения определенной биологической проблемы. Успех применения нового инструмента был блестящим.

Мальпиги представлял собой тип ученого-энциклопедиста, характерный для начального периода развития естествознания. В круг его интересов входят практическая медицина, анатомия, зоология, ботаника. Вместе с тем для Мальпиги на первом месте стоят факты, это - ученый, работающий индуктивным методом Бэкона и не торопящийся обобщать полученные данные.

Италия, где родился и работал Мальпиги, была в XVII в. страной передовой науки, с многочисленными университетами и академиями. Медицина находилась в то время в зачаточном состоянии. Врачебная практика не опиралась на рациональные основания, а покоилась на грубой эмпирии и традиционных, в большинстве фантастических учениях, не основанных на данных анатомии и физиологии. Мальпиги посчастливилось иметь учителей, которые не удовлетворялись этой схоластической медициной, основанной на авторитетах. Один из его учителей, Массари, организовал «Анатомический хор», где принимал деятельное участие молодой Мальпиги. Здесь он получил научное воспитание и вкус к самостоятельным исследованиям.

Вскоре после окончания университета и получения степени доктора медицины Мальпиги становится профессором в Болонье, а затем в Пизе и Мессине. Начиная с 1662 г., в продолжение последующих пяти лет Мальпиги занимается систематическим исследованием строения растений. Не ограничиваясь изучением особенностей, доступных невооруженному глазу, Мальпиги занимается изучением микроскопического строения различных органов растений.

Какой инструмент употреблял Мальпиги в своих исследованиях - неясно. Мёбиус (1937) предполагает, что это был инструмент, изготовленный Дивини.

Упомянутое его сочинение, как и более поздняя работа «Анатомия растений» (1672-1675), закладывает основы этой области ботаники и справедливо относится к классическому научному литературному наследству. Описывая строение различных частей растений (листьев, коры, древесины и т. д.), Мальпиги отмечает, что они состоят из микроскопических мешочков и трубок. Он не употребляет гуковского термина «клетка» и говорит о мешочках, или пузырьках (utriculi, sacculi), обозначая этим названием то же, что Гук описал под названием клеток. Как показывают таблицы с рисунками, приложенные к сочинениям Мальпиги, он отчетливо видел клеточное строение в различных частях растений. Тем не менее обобщений из сделанных наблюдений Мальпиги не делает, и факты, касающиеся клеточного строения растений, остаются разрозненными и несистематизированными.

Мальпиги много занимался и микроскопическим исследованием органов животных и человека. До сих пор ряд гистологических структур носит его имя. Но элементарная структура тканей животного организма осталась нераспознанной Мальпиги. Микроскопы того времени, а главное отсутствие рациональных методов подготовки органов для микроскопического исследования, не давали возможности видеть клетки или хотя бы наметить какую-то общность в микроскопическом строении органов, животных.

То же относится и к эмбриологии. Как и Гарвей, Мальпиги является одним из первых эмбриологов; в 1672 г. выходит его трактат о развитии цыпленка, которое он изучал, применяя микроскоп. Но и здесь нет никаких наблюдений об элементарных структурах развивающегося зародыша, что, впрочем, вполне понятно, так как увидеть эмбриональные клетки еще труднее, чем клетки тканей сформированного организма.

Подводя итог, мы можем сказать: Мальпиги видел клетки, но он не видел клеточного строения растений. Н. А. Холодковский (1923) прав, отмечая в биографии Мальпиги, что последний «был деятельным и талантливым пионером в области гистологии, эмбриологии и ботаники, но его скорее можно назвать предтечей, чем основателем этих научных дисциплин».

Славу пионера в области анатомии растений у Мальпиги оспаривал его современник, английский ученый Неемия Грю (Nehemiah Grew, 1641-1712). Грю начал свою деятельность в качестве практического врача. С 1667 г. он становится секретарем Лондонского королевского общества, которому в 1671 г., почти одновременно с Мальпиги, представляет свое сочинение «Начала анатомии растений».

Мальпиги и Грю были во многом противоположными фигурами. Грю свои занятия наукой обосновывал в первую очередь ортодоксальными мотивами - постижением дела творца; Мальпиги открыто говорил, что желание исследовать есть субъективный импульс, который он называет человеческим зудом познания. Мёбиус (1937) считает, что Мальпиги был гениальнее, но Грю тщательнее и углубленнее интересовался предметом исследования. С этим мнением нужно согласиться Г В отличие от Мальпиги с его энциклопедическими интересами, Грю в основном занимается анатомией растений.

Независимо от Мальпиги, Грю открывает в растениях клетки и сосуды, описывая их даже подробнее, чем первый. Для обозначения клеток он употребляет тот же термин «мешочки», «пузырьки», и под этим названием клетки фигурируют почти до начала XIX в. По мнению Грю, «пузырьки» паренхимы органов растения замкнуты, стенки их не пронизаны порами. Грю сравнивает клеточное строение паренхимы с пивной пеной. И снова - это так характерно для биологии рассматриваемого столетия - никаких обобщений, касающихся строения растений из «пузырьков», Грю не делает, хотя он видел их повсюду, что можно заключить из многочисленных и прекрасно исполненных рисунков, приложенных к его сочинениям. Однако по сравнению с Гуком у Грю сделан решительный шаг вперед, так как он показывает, что «поры» (т. е. клетки) свойственны всем органам растений.

Грю впервые вводит в биологию термин «ткань», играющий столь важную роль в современной морфологии. Однако понятие ткани у Грю значило лишь, что структуру растений он представлял себе наподобие плетения текстильной ткани, как переплет тонких волокон, идущих вдоль и поперек и образующих тонко-петлистую сеть. Эти волоконца связывают в одно целое мешочки, волокна и сосуды растений. На такое представление Грю навели мелкие оборванные волокна, которые он наблюдал при препаровке растений.

Сравнивая сочинения по анатомии растений Мальпиги и Грю, почти одновременно представленные в Лондонское королевское общество, Сакс (J. Sachs, 1875), автор превосходной истории ботаники, отмечает, что сочинение Мальпиги было скорее гениально сделанным наброском, где автор устанавливал лишь основы строения растений; наоборот, произведение Грю являлось руководством, заботливо проработанным во всех деталях. Для истории клеточной теории труды Грю имели значение прежде всего как сочинение, будившее мысль о наличии у различных растений и в различных их органах какой-то общей тонкой структуры. Но, конечно, и Грю был далек от мысли, что мешочки, которые он наблюдал, имеют значение самостоятельной элементарной анатомической единицы. Как и Гук и Мальпиги, Грю видел клеточное строение растений, описывал его и изображал на своих превосходных иллюстрациях, но и он не понимал этого строения и, по существу, не знал клетки.

Публикация статьи произведена при поддержке компании «Химлабо». Компания «Химлабо» предлагает по выгодной цене приобрести высококачественное школьное оборудование разработки ведущих отечественных специалистов. Богатый ассортимент предлагаемого оборудования включает в себя лабораторные комплекты по физике и наборы посуды и принадлежностей для опытов по химии и биологии. Вся предлагаемая продукция сертифицирована и соответствует самым строгим стандартам качества. Узнать больше о предложении компании «Химлабо» можно по адресу http://www.himlabo.ru/

Открытие клетки относится к тому периоду в истории человечества, когда наука впервые решилась сбросить с себя звание Ancillae theologiae (служанка богословия) и когда экспериментальное естествознание, отвечая запросам своего времени, предъявило права на звание Dominae omnium scientiarum (госпожа над всеми науками). Это была эпоха господства идеи Фрэнсиса Бэкона (1561–1626) о победе человека над природой, о победе, которой можно добиться не путем логических ухищрений и словесных формулировок, а путем опыта и наблюдения.

Воодушевленная этой идеей небольшая группа людей начиная с 1645 г. стала собираться по вечерам в разных кварталах Лондона на частных квартирах. Люди эти раскуривали трубки и при свете масляных ламп обсуждали устав нового задуманного ими общества. Это были профессора двух английских университетов, закрывшихся из-за междоусобной войны, и просто любители искусства и естественных экспериментов, ставших модными со времен Галилея во Флоренции и Ф.Бэкона в Англии.

Время было тревожное. И хотя на этих собраниях не велось никаких политических бесед и обсуждались только эксперименты из различных областей физики, химии, механики и наук о живой природе, приходилось соблюдать строгую конспирацию. Один из инициаторов создания общества, физик Р.Бойль (1627–1691), стал называть новую организацию «коллегией невидимых».

В 1660 г. был разработан устав и создано общество для борьбы с метафизикой и схоластикой, взявшее своим девизом изречение «Не клянись словами никакого учителя», или, в двух словах, «Ничего на слово». Тем самым члены общества заявляли, что в своей деятельности они не будут, как схоласты, полагаться на авторитеты вроде Аристотеля или отцов и учителей церкви, а будут признавать только свидетельство научного опыта.

В 1662 г. ряд членов «коллегии невидимых», став влиятельными людьми при дворе Карла II, добились утверждения королевским указом устава и нового названия коллегии – Лондонское Королевское общество. Пополнив свой состав «совершенно свободными и ничем не занятыми джентльменами», т.е. людьми состоятельными, общество получило средства для печатания наиболее важных трудов в виде отдельных книг.

В числе первых напечатанных книг была одна, заслуживающая нашего особого внимания. Это произведение ученика Бойля, великого мастера естественных экспериментов Роберта Гука (1635–1703), ставшего членом Лондонского Королевского общества в 1663 г. Гук был изобретателем и конструктором самых разнообразных приборов, в том числе и микроскопа улучшенной конструкции.

В течение нескольких лет он с увлечением рассматривал через этот микроскоп различные мелкие предметы, в числе которых ему однажды попалась обыкновенная бутылочная пробка. Рассматривая тонкий срез пробки, сделанный острым ножом, Роберт Гук был поражен сложной структурой вещества пробки, обнаружившейся при увеличении. Он увидел красивый узор из массы ячеек, напоминающих пчелиные соты.

Зная, что пробка представляет собой продукт растительного происхождения, Гук стал изучать под микроскопом такие же тонкие срезы ветвей и стеблей различных растений. Первым растением, попавшим ему под руку, была бузина. На тонком срезе ее сердцевины Гук опять увидел картину, очень напоминавшую ячеистую поверхность пчелиных сот. Целые ряды мелких ячеек были отделены одна от другой тонкими перегородками. Эти ячейки он назвал клетками (сеllula ).

Вот как описывает Гук в книге «Micrographia» (1665) историю своего открытия.

«Я взял кусочек светлой хорошей пробки и перочинным ножом, острым как бритва, срезал кусок ее прочь и получил, таким образом, совершенно гладкую поверхность. Когда я затем тщательно исследовал ее с помощью микроскопа, она показалась мне слегка пористою. Я не мог, однако, с полной уверенностью распознать, были ли это действительно поры, а тем менее – определить их форму. Но на основании рыхлости и упругости пробки я, конечно, не мог еще сделать заключение о том удивительном строении ее ткани, какое обнаружилось при дальнейшем прилежном изучении. Тем же перочинным ножом я срезал с гладкой поверхности пробки чрезвычайно тонкую пластинку. Положив ее на черное предметное стекло – так как это была белая пробка – и осветив ее сверху при помощи плоско-выпуклой стеклянной линзы, я мог чрезвычайно ясно рассмотреть, что вся она пронизана отверстиями и порами, совершенно как медовые соты, только отверстия были менее правильны; сходство с сотами увеличивалось еще следующими особенностями: во-первых, пробковые поры содержали относительно очень мало плотного вещества по сравнению с пустыми пространствами, заключавшимися внутри их. Так что эти стенки – если можно мне так назвать их – или перегородки этих пор, по отношению к самим порам были приблизительно так же тонки, как восковые перегородки медовых ячеек (которые состоят из шестигранных клеточек) по отношению к самим ячейкам. Далее, поры, или клеточки, пробки были не очень глубоки, но многочисленны. Посредством особых промежуточных перегородок длинные поры подразделялись на ряды мелких, связанных между собой клеток. Открытие этих клеток, как мне кажется, дало мне возможность выяснить настоящую и понятную причину особенностей вещества пробки. Эти образования были первыми микроскопическими порами, которые я видел и которые вообще кем-либо были найдены, так как ни у одного писателя, ни у одного исследователя я не встретил какого-либо упоминания о них.

Я сосчитал поры в различных рядах и нашел, что ряды приблизительно в 50–60 этих узеньких клеток умещаются обыкновенно на протяжении 1/18 дюйма (1,44 мм), откуда я заключил, что приблизительно 1100 или немного более 1000 уместятся по длине 1 дюйма, в 1 кв. дюйме – более 1 млн, или 1 166 400, и свыше 1200 млн, или 1259 млн, – в 1 куб. дюйме. Это могло бы казаться невероятным, если бы микроскоп не убеждал нас в этом. Поры эти, – говорю я, – столь малы, что атомы, о которых думал Эпикур, все же были бы слишком велики, чтобы пройти через них. Ткань пробки не представляет чего-либо особенного; исследуя под микроскопом, я нашел, что и сердцевина бузины или почти всякого иного дерева, внутренняя ткань или сердцевина полых стеблей различных других растений, как, например, укропа, моркови, репы и т.д., в большинстве случаев имеет подобного же рода ткань, какую я только что указал в пробке».

Так впервые была обнаружена растительная клетка. Но в голове Гука роились идеи других изобретений (пружинные часы, усовершенствованные компасы и т.д.), и он передал дальнейшее ведение микроскопических исследований члену Королевского общества Неемии Грю (1641–1712). В противоположность Гуку Грю был человеком крайне постоянным и, посвятив все последующие годы своей жизни микроскопическому изучению растений, открыл в их внутреннем строении много нового. Результаты своих исследований он изложил в опубликованном в 1682 г. четырехтомном трактате «Анатомия растений с изложением философской истории растительного мира и несколько других докладов, прочитанных перед Королевским обществом».

Не останавливаясь на описании бесчисленных наблюдений Грю, приведем его общие выводы. В теле растений он различал плотные и рыхлые ткани: последним он, согласно терминологии Теофраста, дал название «паренхимы». Паренхима, по мнению Грю, «весьма сходна в строении с пеной пива или с пеной яичного белка, являясь, по-видимому, жидким образованием» . Совершенно иную картину в описаниях Грю представляли плотные ткани стеблей и ветвей: «Здесь ясно бросается в глаза наличие вертикальной и горизонтальной систем, сплетение которых дает некоторое подобие кружева» .

Вот как Грю описывает эти плотные ткани: «Наиболее верным и близким сравнением, которое мы могли бы теперь привести для выяснения сущности строения тела растения, могло бы быть сопоставление с куском тонкого кружева, сплетаемого женскими руками на коклюшечной подушке; действительно, и сердцевина, и ее лучики в паренхиме коры представляют прекрасную картину тончайшего кружева. Волокна сердцевины располагаются в горизонтальной плоскости, как основа в кружевной ткани, ограничивая отдельные пузырьки сердцевины и коры совершенно так же, как в кружеве нити оплетают ячеи; сердцевинные лучи построены без пузырьков ила с очень мелкими, наподобие плотных частей кружева или полотна…

…Затем все деревянистые и воздушные сосуды располагаются перпендикулярно к горизонтальным волокнам всех указанных выше паренхиматических частей: совершенно так же в кружеве на подушке относятся к плетению придерживающие его булавки. Стоит лишь представить себе булавки в виде трубочек и значительно увеличенными в длине, а работу над плетением кружева, повторяемой много тысяч раз в одном и том же направлении увеличения его толщины или высоты, сообразно высоте растения, и мы получим картину общего строения не только какой-либо ветви, но и всякой другой части растения в его развитии от семени до семени».

В то же время, что и Грю, микроскопическим изучением строения растений стал заниматься итальянский натуралист Марчелло Мальпиги (1628–1694). Он обратился к ботанике, разуверившись в возможности сразу понять всю сложность строения тела животных. Следуя классической традиции подразделения всех тел природы на животный, растительный и минеральный миры, он признает, что должен был бы начать с изучения последнего, но «всей жизни не хватило бы для этого».

Главной заслугой Мальпиги является точная классификация элементов внутренней структуры растений. Он различает в теле растений пузырьки, или мешочки, часто наполненные жидкостью и окруженные плотной оболочкой; волокна, чрезвычайно мелкие и различимые только под микроскопом; сосуды. Особое внимание Мальпиги привлекают так называемые спиральные сосуды, которые он называет трахеями, приравнивая их к дыхательным трубкам (трахеям) насекомых. Каждая из этих групп структурных элементов, говорит Мальпиги, «объединяется в растении в отдельные однородные по структуре части тела растения» , которые он называет «тканями».

Слово «ткань» подчеркивало сходство внутреннего строения растений со структурой льняных и шерстяных тканей. В признании этого сходства Мальпиги вполне соглашался с Грю.

Работая совершенно самостоятельно, оба исследователя пришли к весьма сходным результатам. Они произвели первое в истории науки систематическое исследование внутренней структуры растений, поэтому им вполне заслуженно присвоено звание «отцов» микроскопической анатомии растений. Приблизительно в одно и то же время оба исследователя представили свои доклады Лондонскому Королевскому обществу, и для их слушания было назначено одно общее заседание. Этот день, 29 декабря 1671 г., может считаться днем рождения анатомии растений.

Последующий XVIII в. стал эпохой иных запросов к естествознанию. Хозяйственная жизнь периода освоения колониальных районов настоятельно требовала от ботаники приведения в порядок того хаоса в названиях растений, который образовался из-за притока из захватываемых заокеанских стран все новых и новых видов растительного сырья. Поэтому внимание натуралистов сосредоточилось на создании рациональной системы классификации растительного мира. Изучение микроструктуры растительного организма отодвинулось на задний план.

На протяжении всего XVIII в. не было работ, подобных исследованиям Мальпиги и Грю. В некотором роде исключением стала работа Каспара Воль фа «Теория генерации» (1759). Часть этого труда была посвящена вопросу о развитии растений. Сама постановка проблемы генезиса растительных тканей была большим шагом вперед. Но разрешена она в этой работе была скорее умозрительно, чем путем точных наблюдений.

К.Вольф ошибочно считал, что растущая часть стебля, листа и корня состоит из гомогенной желатинообразной массы, в которой новые клетки возникают, «как пузырьки газа в поднимающемся при брожении тесте». Со временем эти пузырьки увеличиваются в объеме и числе, что и вызывает внешний эффект роста.

Эта теория, несмотря на чрезвычайно малую обоснованность, просуществовала довольно долго, и следы ее мы видим еще и на протяжении всей первой половины XIX в.

Начало XIX в. ознаменовалось целым рядом интересных ботанических работ, посвященных клетке. Три из них следует признать особо важными.

1. Открытие Л.Тревиранусом (1779–1864) способа образования сосудов из вертикальных рядов клеток, поперечные перегородки между которыми растворяются и исчезают, и весь вертикальный ряд клеток таким образом превращается в один полый сосуд.

2. Открытие Д.Мольденгауером (1766–1827) метода так называемой мацерации тканей путем обработки их горячей азотной кислотой и другими химическими реагентами, растворяющими межклеточное вещество, в результате чего вся ткань распадается на отдельные составлявшие ее клетки.

3. Открытие Р.Броуном (1773–1858) ядра клетки (1831), заставившее исследователей начать присматриваться к содержимому клетки. Прежде их исключительное внимание было обращено только на ее оболочку.

Так, к 1830-м гг. выяснилось, что классификация Грю и Мальпиги, подразделявшая все внутренние структурные элементы растительного организма на три группы образований – пузырьки, волокна и сосуды, – не отвечает действительности. Волокна и сосуды оказались также клеточными образованиями, паренхима перестала быть «кружевом» Грю, или «пивной пеной», она под действием кислот распалась на отдельные клетки, а значит, и сам термин «ткань» стал очень условным.

Ткани растений на самом деле оказались совсем не похожими на льняные и шерстяные ткани или кружева, связанные из отдельных тяжей и нитей. Этот зрительный эффект возникал благодаря плотному соединению стенок смежных клеток, каждая из которых на самом деле была достаточно индивидуальной, связанной с соседними клетками растворимым межклеточным веществом. Все образования в организме растения сводились к основной форме – клетке. Клетка стала единственным элементом внутренней структуры растений. Такие выводы прозвучали в работах П.Тюрпена (1775–1840), писавшего в 1828 г.: «Растение есть сложная индивидуальность; это – в некотором роде агрегат, состоящий из массы частных индивидуальностей, более мелких и более простых. Каждый из пузырьков сферической формы или становящийся иногда от взаимного давления гексаэдрическим, из которых составлена клеточная ткань, живет, растет и размножается, нисколько не заботясь о том, что делает его сосед: это, следовательно, самостоятельный жизненный центр в процессах роста и размножения, это – ячеистая индивидуальность, ассоциация которой с большим числом подобных же индивидуальностей и составляет наибольшую часть массы, из коей образована сложная индивидуальность дерева».

Приблизительно к таким же выводам, но в отношении структуры животного организма, пришел в начале XIX в. и натурфилософ Л.Окен (1779–1851), полагавший, что «все тело животных состоит из маленьких составных частей, называемых инфузориями» . Но взгляд этот, казавшийся не вполне обоснованным, не оставил заметного следа в науке того времени. Наконец, идею единства клеточной структуры для мира животных и растений высказал в 1837 г. чешский физиолог Я.Пуркинье (1787–1869). Он отметил соответствие зернистой (клеточной) структуры органов животных ясному расчленению на клетки тела растений.

Таким образом, к концу 30-х гг. XIX в., когда на арену истории науки выступили творцы клеточной теории М.Шлейден (1804–1881) и Т.Шванн (1810–1882), представления о клеточной структуре организмов растительного и животного мира были не только подготовлены, но в значительной своей части и разработаны.

В чем же тогда заключается историческая роль основателей клеточной теории?

В работах Шлейдена «Материалы к развитию растений» и Шванна «Микроскопические исследования над единством структуры и роста у животных и растений» впервые показано и доказано не только то, что все живое состоит из клеток, но и самое главное, что все живое во всем его многообразии происходит (развивается) из клетки. Ни Вольфу, ни Пуркинье не удалось разгадать этой истины, и они оба представляли себе процесс развития клеток как появление пузырьков в недифференцированной живой массе, подобной тесту.

Но и Шлейден, конечно, ошибался во многом. Например, о содержимом клеток он имел недостаточные и неправильные представления. Он думал, что клеточное ядро находится между листками двойной клеточной оболочки, и не мог разобраться в веществе, находящемся внутри клетки. Наблюдая цитоплазму, он не понял, что она-то, собственно, и является субстратом жизненных явлений. Он считал ее камедью и допускал возникновение в ней слизистых зерен, превращающихся в ядрышки и клеточные ядра – цитобласты, вокруг которых должна будто бы возникнуть новая клетка. Шлейден проглядел или игнорировал имевшиеся уже в то время в науке указания на процессы, связанные с делением клеток.

От конкретных форм, в которых и Шлейден, и Шванн представляли себе процесс развития растений и животных, в настоящее время мало что осталось. Но основная идея клеточного учения в формулировке Шлейдена и Шванна, что «все живые существа ведут свое происхождение от одной клетки, и на ранней стадии своего развития зародыш состоит действительно только из клетки», и поныне сохранила свою силу.

Основным недостатком учения Шлейдена и Шванна было чрезмерное внимание к клеточной оболочке и игнорирование живого содержимого клетки (Шванн видел оболочки животных клеток даже там, где их не было).

Важность живого содержимого клетки, названного протоплазмой, впервые разъяснил Гуго Моль (1805–1872) в статье «О движении соков внутри клеток», вышедшей в свет в 1846 г.

«При ряде наблюдений по истории развития растительных клеток, которые я произвел минувшим летом, и результаты которых, если они будут подтверждены последующими наблюдениями, я намерен опубликовать позднее, я обратил внимание на явления, обнаруживаемые азотсодержащими составными частями клеточного содержимого... Так как эта вязкая жидкость появляется везде, где должны образоваться клетки, предшествуя первым плотным образованиям, обозначающим место развития будущих клеток, мы должны признать, что она же дает материал для образования ядра и первичной клеточной оболочки, причем эти образования не только стоят с ней в теснейшей связи по положению, но обнаруживают одинаковую реакцию на йод. Так как с обособлением участков этой вязкой жидкости начинается процесс возникновения новых клеток, то представляется вполне правильным для обозначения этого вещества воспользоваться наименованием, имеющим отношение к его физиологической функции, и я предлагаю для этого слово протоплазма.

…Чем старше клетка, тем больше увеличиваются в ней, по сравнению с массой протоплазмы, наполненные водянистым соком полости. Вследствие этого упомянутые полости сливаются между собой, и вязкая жидкость вместо сплошных перегородок образует лишь более или менее толстые нити, которые расходятся от массы, окружающей ядро, наподобие атмосферы, по направлению к клеточной стенке, перегибаются здесь, соединяются с другими нитями, тянущимися в обратном направлении, и таким путем образуют более или менее густо разветвляющуюся анастомозирующую сеть… Когда протоплазма образует подобные нити, то почти всегда можно наблюдать движение соков».

После этого исследования, отнявшего у клеточной оболочки растительной клетки ее внутренний слой, оказавшийся живым слоем протоплазмы, содержащим и ядро клетки, очевидно, должны были измениться и взгляды на процесс размножения клеток, который Шлейден представлял себе как «процесс, совершающийся внутри оболочки клетки».

Правильными представлениями о процессе размножения клеток мы обязаны ботанику Ф.Унгеру (1800–1870), наблюдавшему в 1841 г. процесс деления клеток в молодых нарастающих органах растения, а также образцовым исследованиям процессов роста (главным образом у низших растений), предпринятым К.Негели (1817–1891). В 1842–1844 гг. Негели изложил результаты своих работ в статье «Клеточные ядра, образование и рост клеток у растений»:

«Для растений имеет силу следующий закон: нормальное образование клеток происходит только внутри клеток… Содержимое материнской клетки делится на две или большее число частей. Около каждой из этих частей образуется оболочка.

…На основании многочисленных исследований над водорослями, грибами, хвощами, сосудистыми тайнобрачными и явнобрачными растениями я считаю себя вправе установить как общий закон, что здесь, в материнской клетке, образуются две дочерние клетки, или, другими словами, одна клетка делится на две. Противоположные мнения и утверждения я считаю ошибочными».

Весьма сложные процессы равномерного распределения ядерного вещества, наблюдаемые при делении клеток у высших растений, ускользнули от внимания первых исследователей, и честь этого замечательного открытия (1874), нередко ошибочно приписываемого немецким ученым Э.Страсбургеру и В.Флеммингу, принадлежит русскому ученому И.Д. Чистякову (1843–1876). История этого забытого в научной литературе открытия заслуживает того, чтобы на ней мы остановились подробнее.

Молодой русский ботаник Иван Дорофеевич Чистяков, выбившийся из нищеты, но из-за постоянных лишений «заработавший» к тридцати годам чахотку, посвятил свои последние годы разгадке роли ядра в процессе деления клетки. Не щадя сил, он месяцами просиживал над микроскопом, изучая процесс развития спор хвощей и плаунов.

Замечательная картина раскрылась перед ним. Материнские клетки спор перед созреванием начинали усиленно делиться. При этом контуры ядра клетки исчезали, а вещество, заключенное в клеточном ядре и названное позднее хроматином (по способности сильно окрашиваться анилиновыми красками), претерпевало ряд сложных изменений: сначала оно свертывалось в клубок, напоминающий клубок ниток, затем свернутая клубком нить разбивалась на отдельные червеобразно или подковообразно согнутые отрезки; эти отрезки плоским слоем в виде пояса собирались посредине делящейся клетки. Здесь каждая подковка хроматинового вещества аккуратно по длине расщеплялась на две подковки, которые и расходились к противоположным концам клетки. Затем происходило сворачивание обеих разошедшихся групп подковок в клубки, и на двух противоположных концах делящейся клетки образовывалось сначала по клубку, а затем по новому дочернему ядру. Наконец, посредине клетки возникала перегородка, и материнская клетка оказывалась разделившейся на две дочерние клетки.

Превозмогая болезнь, Чистяков много раз повторяет свои наблюдения. Слабеющей рукой делает он записи в тетрадь и зарисовки увиденного. В 1871 г. в типографии А.И. Мамонтова он издает свой труд «История развития спорангиев и спор высших тайнобрачных пыльников и пыльцы явнобрачных: анатомико-физиологическое исследование», а затем публикует свое открытие в 1874 и 1875 гг. в европейских ботанических журналах на итальянском и немецком языках, и оно становится достоянием всего ученого мира. Известный немецкий ученый Э.Страсбургер (1844–1912) понял, что его русский коллега разгадал загадку, над которой столько лет бился он сам. Это аккуратное расщепление подковок хроматинового вещества, которое предшествует делению клетки, это расхождение расщепившихся половинок к противоположным концам клетки Страсбургер истолковал как процесс, с которым связана наследственная передача дочерним клеткам особенностей материнской клетки. Страсбургер, оценивший громадное значение описанного Чистяковым факта, пытался приписать себе приоритет этого открытия, но печатные работы Чистякова сохранили за последним честь первенства. Впрочем, и эта честь, и денежная помощь, и отправка для лечения в Италию – все оказалось сильно запоздавшим, и через год после публикации работ на 34-м году жизни Чистяков умер.

В.Флемминг (1843–1905) только в 1878 г., через четыре года после Чистякова, произвел точные наблюдения открытого русским ученым явления, детально описал его и назвал кариокинезом. Флеммингу принадлежала и идея назвать ядерное вещество, претерпевающее изменения в процессе кариокинеза, хроматином.

Исследования Чистякова продолжил другой русский ученый – В.И. Беляев (1855–1911), избравший объектом своих наблюдений клетки пыльцы голосеменных растений. Он открыл явление так называемого редукционного деления, которое имеет место при созревании мужских и женских половых клеток и заключается в том, что число хромосом в каждой из созревающих половых клеток становится вдвое меньше, чем число хромосом в других клетках тела растения. Таким образом, в каждой из зрелых половых клеток, и мужской, и женской, к моменту созревания сохраняется лишь половинное число хромосом. В процессе оплодотворения при слиянии двух клеток, мужской и женской, вновь получается нормальное число хромосом, которое материнская клетка передает всем образующимся из нее клеткам тела нового растения.

Открытие Беляева стало одним из основных аргументов в обосновании учения о связи хромосом с процессом наследственной передачи особенностей родительских клеток дочерним. Попарное соединение при оплодотворении хромосом мужской и женской половых клеток наглядно объясняло, почему потомки соединяют в себе наследственные особенности обоих родителей. В свете учения о редукционном делении и о хромосомах стали понятны многие неясные до того времени явления, сопровождающие передачу по наследству прирожденных свойств и признаков у растений и животных.

Экспериментальное выяснение роли ядра в клетке было впервые проведено в 1890-х гг. русским ботаником И.И. Герасимовым (1867–1920). Экспериментируя с водорослью спирогирой, он получал безъядерные и двуядерные клетки. Клетки без ядра не могли существовать долго, наличие двух ядер вызывало усиленное развитие и деление клеток.

Славу русских исследователей-цитологов продолжили и донесли до наших дней работы С.Г. Навашина (1857–1930) и его многочисленных учеников. Работы Навашина стали новой эпохой в изучении клеточного ядра. Им сделан ряд крупных открытий, например открытие спутников хромосом.

В 1870-е гг. появился ряд псевдонаучных теорий – возникла тенденция к превращению учения о клетке в теорию структурных элементов взрослого организма. Большое распространение получило грубое механистическое толкование, согласно которому клетки – это «отдельные, не зависимые друг от друга кирпичики», из которых слагается «сложная архитектура растения». Так считал, например, Рудольф Вирхов (1821–1902), выдающийся немецкий патолог.

Видный ботаник и микробиолог Ф.Кон (1828–1898) в своем двухтомном труде «Растение» одну из глав назвал «Государство клеток». В ней он приравнивал сучья дерева к провинциям, листья – к общинам, а клетки – к личностям отдельных граждан. Прорастание, цветение и плодоношение он трактовал как государственные функции, а вегетативное размножение – как возникновение автономных колоний.

Еще дальше по пути подобных аналогий пошел известный немецкий физиолог М.Ферворн (1863–1921), приравнявший «государственное клеточное устройство» растительного организма к республике, в противоположность «более высокой организации животных» с их центральной нервной системой, напоминавшей милые его сердцу «черты монархического клеточного устройства». Ферворн считал, что всю физиологию можно свести к физиологии клетки, и пытался все сложные физиологические процессы у многоклеточных живых существ объяснять простым суммированием того, что можно наблюдать у амеб и инфузорий.

Все эти теории грубо схематизировали строение организма, пытались свести все происходящие в нем жизненные явления к простой арифметической сумме жизней отдельных частиц – «клеточных индивидуальностей». Естественной реакцией на крайности механицизма и вульгаризации в области учения о клетке стали выступления отдельных ученых, доказывавших неправильность абсолютизации роли клетки в организме и невозможность сведения жизни организма как целого к сумме жизней составляющих его отдельных клеток.

Крупнейшим поворотным событием в науке явилось открытие в 1877 г. русским ученым И.Н. Горожанкиным (1848–1904) плазмодесм, или тонких нитей протоплазмы, соединяющих через поры содержимое соседних клеток. Плазмодесмы как бы связывают содержимое отдельных клеток растительной ткани в одно целое. Это важное открытие побудило ряд европейских ученых, в частности немецкого ученого М.Гейденгайна , высказать соображения о том, что «понятие живого вещества гораздо шире понятия клетки и во всяком случае не совпадает с ним» (1912). Гейденгайн признал живым и межклеточное вещество.

Если механисты – последователи Р.Вирхова – изображали организм сложносоставным, то критики клеточной теории в пылу полемики ударились в другую крайность и пытались представить его простым, подобно сплошному плазмодию. При этом игнорировалось то обстоятельство, что многоклеточный организм развивается из одной клетки путем деления, повторяя тысячелетние этапы эволюции органического мира.

Любопытно в связи с оппозиционными высказываниями «антицеллюляристов», считавшимися одно время ультрареволюционными, привести историческую справку.

Самые ранние выступления противников клеточной теории в России были проникнуты явно реакционным духом. В 1901 г. на Х съезде русских естествоиспытателей и врачей с речью выступил товарищ министра народного просвещения Лукьянов, который ранее заведовал кафедрой патологической анатомии в одном из высших учебных заведений и считался специалистом в области гистологии. Свою речь на съезде он начал с вопроса о живом межклеточном веществе, наличие которого якобы опровергает клеточную теорию; закончил же ее указанием на «непостижимость тайн жизни» и призывом к союзу науки с религией. Профессор Петербургского университета В.Шимкевич, сидевший за столом президиума съезда, по окончании этой речи демонстративно встал и перекрестился, сказав вслух: «Миром Господу помолимся».

Основным в учении о клетке, следуя завету Шлейдена и Шванна, теперь считают генетическую сторону и рассматривают клетку как биологическую единицу размножения и дифференциации разнообразных тканей организма. Новая концепция учения о клетке обогатилась громадной суммой новых, добытых наукой данных. Однако и теперь, так же как более 100 лет назад, учение о клетке является отправным пунктом при изучении всякого организма, в том числе и организма растений.

Марчелло Мальпиги (Болонья 10 марта 1628 -- Лацио 29 ноября 1694) -- итальянский биолог и врач.

Один из основоположников микроскопической анатомии растений и животных, проводил исследования в области гистологии, эмбриологии и сравнительной анатомии.

Член Лондонского королевского общества (с 1668).

В 17 лет поступил в Болонский университет, окончил в 1653, получив степень доктора медицины.

В 1656 занял должность профессора в этом университете.

Вскоре стал профессором теоретической медицины Пизанского университета и на три года переехал в Пизу. В Пизе познакомился с Джованни Борелли, оказавшим большое влияние на взгляды Мальпиги. Борелли развивал идеи ятрофизики, рассматривавшей физиологические и анатомические явления с точки зрения механики.

В 1659 Мальпиги вернулся в Болонью, с 1662 по 1666 был профессором университета в Мессине, затем был вынужден возвратиться обратно в Болонский университет, где преподавал практическую медицину до 1691.

В 1691 папа Иннокентий XII пригласил Мальпиги в Рим в качестве лечащего врача. Преподавал медицину в Папском колледже.

Исследования

Большинство результатов исследований Мальпиги публиковались в журнале Лондонского королевского общества. Первая статья была опубликована в 1661.

В 1667 редактор журнала Лондонского королевского общества Генри Ольденбург предложил Мальпиги вести регулярную переписку. Год спустя Мальпиги стал членом Лондонского королевского общества.

В своих исследованиях Мальпиги одним из первых использовал микроскоп, дававший увеличение до 180 раз. Впервые наблюдал капилляры в лёгких и открыл связь между артериями и венами, что не удалось Уильяму Гарвею, описавшему большой и малый круги кровообращения.

Исследуя строение шелковичного червя, открыл трахеи -- органы дыхания членистоногих в виде маленьких воздухоносных трубочек, пронизывающих тело насекомого. Наблюдал почечные канальца, заложив первые представления о мочеиспускании.

Иллюстрация из книги Мальпиги

Анатомия растений, 1671. Таблица

Установил наличие восходящего и нисходящего токов веществ в растениях и высказал догадку о роли листьев как органов питания растений.

Описал лимфатические тельца селезёнки, выделительные органы паукообразных многоножек и насекомых, ростковый слой XIX.кожи, кровяные тельца, альвеолы лёгких, вкусовые сосочки языка, кишечные крипты и др.

С помощью микроскопа обнаружил органы на стадиях развития цыплёнка, на которых ранее не удавалось видеть сформированные части зародыша. Развитие зародыша Мальпиги рассматривал с точки зрения идей преформизма, полагая, что зародыш уже находится в сформированном состоянии в яйце, а во время развития происходит лишь увеличение частей уже сформированного организма.

Помимо анатомических исследований, Мальпиги изучал строение растений. Результаты своих исследований он опубликовал в двухтомном труде «Анатомия растений» (1671, опубликовано в 1675--1679 годах) -- самое исчерпывающее на то время микроскопическое исследование анатомии растений. Здесь он описал клеточное строение растений (клетки -- «мешочки» и «пузырьки») и выделил тип тканей -- волокна. Его труд, вместе с трудом Неемии Грю, служил в течение более 100 лет единственным источником познаний об анатомии растений.

Именем Мальпиги названы некоторые открытые им органы и структуры: мальпигиевы тельца (в почках и селезёнке),мальпигиев слой (в коже), мальпигиевы сосуды (у паукообразных, многоножек и насекомых). В растительном царстве в честь него назван род Malpighia Plum. ex L., от названия которого образованы названия таксонов более высокого ранга -- подсемейства Malpighioideae,семейства Malpighiaceae и порядка Malpighiales.