Впервые клеточное строение наблюдал
английский естествоиспытатель Р. Гук в 1665 г. у
растений с помощью усовершенствованного им
микроскопа; он же ввел термин «клетка».
Английский ботаник Р. Броун в 1831 г. описал
ядро растительной клетки. Но первые шаги к
раскрытию и пониманию роли клеточного ядра
сделал немецкий ботаник М. Шлейден в 1838 г.
Немецкий зоолог Т. Шванн кроме собственных
исследований использовал данные М. Шлейде-
на, Я. Пуркине и других ученых, указав на
общий принцип клеточного строения и роста
тканевых структур животных и растений. Ему
принадлежит заслуга оформления клеточной
теории, соответствовавшей уровню развития
науки того времени (1839). В дальнейшем
клеточная теория была распространена и на
одноклеточные организмы, были сформированы
представления о ядре и цитоплазме как о
главнейших компонентах клетки. Немецкий
ученый Р. Вирхов в 1858 г. обосновал принцип
преемственности клеток путем их деления —
каждая клетка из клетки.
Все основные положения клеточной теории
сохранили значение и сейчас. В современном
виде теория содержит четыре основных вывода:
Клетка является наименьшей,
элементарной единицей живого, вне клетки нет жизни.
Этот постулат клеточной теории
распространяется как на эукариотические, так и на
прокариотические клетки, как на одноклеточные,
так и на многоклеточные организмы.
Клетки увеличиваются в числе,
размножаются, только путем деления исходной
(родительской) клетки, чему предшествует
процесс удвоения ее генетического материала
(ДНК). Следовательно, деление клетки
приводит к равномерному и равнокачественному
распределению молекул ДНК по двум новым
(но одинаковым по содержанию и по свойствам
их ДНК) клеткам. Но для того чтобы удвоить
ДНК (хромосомы) и соответственно удвоить
свою массу и размеры, а потом разделиться,
исходной клетке необходимо провести
огромную синтетическую работу: из простых веществ
создать сложные полимерные органические
молекулы. Поэтому-то клеточная теория гласит,
что клетка может происходить только от
клетки (закон Р. Вирхова). Любые другие пути
возникновения клеток науке не известны.
Клетки сходны по своим основным
свойствам и строению (гомологичны). Это
положение теории подразумевает, что такая
гомология клеток определяется общностью их
происхождения. Конечно, прокариотические клетки
устроены проще, чем эукариотические, но те и
другие имеют в принципе очень сходные пути
обмена веществ, сходные основные
структурные части (мембраны, рибосомы, сократимые
нити и др.). Поэтому есть все основания
считать, что эукариотические клетки произошли от
общих предков с прокариотическими.
Клетки эукариотических многоклеточных
организмов необычайно разнообразны как по
форме, так и по внутренней организации.
Однако все они содержат одни и те же органоиды,
у них одни и те же общие обменные процессы.
Различие же — в специализации: нервные
клетки, например, предназначены для образования
и передачи нервного сигнала, мышечные —
для создания механической тяги. У последних
сильно развита специальная система фибрилл
(нитей), укорачивание которых приводит к
сокращению мышц. В нервной клетке тоже есть
элементы сократимого аппарата, но он выра-
жен слабо. Зато в нервных клетках сильно
развита система специальных каркасных
нитчатых структур — цитоскелет, который
поддерживает многоотростчатую форму нервной
клетки, а ее плазматическая мембрана особо
специализирована для проведения
электрического сигнала.
Другими словами, сходство разных клеток
заключается в сходстве основных жизненных
процессов, которые идут на общих для всех
клеток структурах (органоидах), а различие их
определяется разной специализацией в составе
многоклеточного организма; у
одноклеточных — их приспособлением к среде обитания.
У многоклеточных эукариотических
организмов возникновение разных по свойствам
клеток — дифференцировка клеток (см.
Клеточная специализация (дифференцировка)
определяется тем, что в разных органах, в
разных клетках активированы, т. е. работают,
разные гены. Действительно, если клетка
происходит от клетки и делению ее предшествует
копирование (удвоение) генетического материала
(хромосом), то по мере роста зародыша все
клетки должны обладать одинаковым набором
генов и одинаковыми свойствами. Но по мере
развития эмбриона у него появляются
разные клеточные системы — ткани, с разными
свойствами (покровные, соединительные,
нервные, мышечные).
Чем же определяется возникновение этих
различий? Современная биология объясняет
появление клеточных различий (дифференци-
ровки) тем, что в разных специализированных
клетках активируются различные гены
(например, гены, определяющие особое развитие
сократимых структур в мышцах). В то же время
гены, обеспечивающие жизнеспособность
клеток, их общий обмен веществ, активны в
любых клетках, что и определяет сходство их
общих химических и структурных черт
организации.