Шлейден открытия в биологии. Клеточная теория Шлейдена и Шванна,ее значение для развития биологии

(5 апреля 1804, Гамбург - 23 июня 1881, Франкфурт-на-Майне) - немецкий биолог. Основные направления научных исследований - цитология и эмбриология растений. Его научные достижения способствовали созданию клеточной теории.

В 1827 году закончил Гейдельбергский университет. В 1839-1862 гг. - профессор ботаники (Йенский университет), с 1850 года стал директором ботанического сада в этом университете. В 1863-1864 гг. - профессор антропологии (Дерптский университет).

В 1842-1843 гг. в труде «Основы научной ботаники» Шлейден, используя индуктивный метод, подверг критике натурфилософские и узкосистематические аспекты в работах современников. Считается реформатором ботаники.

Основные труды Шлейдена - по эмбриологии и анатомии растений. Шлейден использовал и обосновывал онтогенетический способ изучения морфологии растений и был его активным пропагандистом.

Работы Шлейдена сыграли важную роль при создании клеточной теории. Шлейден считался одним из предшественников и сторонников дарвинизма.

Исследования Шлейдена способствовали созданию Т. Шванном клеточной теории. Известны работы Шлейдена о развитии и дифференцировке клеточных структур высших растений. В 1842 он впервые обнаружил ядрышки в ядре.

Согласно современным представлениям, конкретные исследования Шлейдена содержали ряд ошибок: в частности, Шлейден считал, что клетки могут зарождаться из бесструктурного вещества, а зародыш растения - развиваться из пыльцевой трубки.

В родном городе он окончил гимназию, а в 1824 г. поступил на юридический факультет Гейдельбергского университета, намереваясь посвятить себя адвокатской деятельности. Несмотря на то, что учебу закончил с отличием, юристом он не стал.

Затем в Геттингенском университете Шлейден изучал философию и медицину. В конце концов, он заинтересовался биологическими науками, посвятив себя физиологии и ботанике. Первый труд о растениях он опубликовал в возрасте 33 лет.

В 1837 Шлейден предложил новую теорию образования растительных клеток, основанную на представлении о решающей роли в этом процессе клеточного ядра. Он полагал, что новая клетка как бы выдувается из ядра и затем покрывается клеточной стенкой. Несмотря на свою ошибочность, эта теория имела положительное значение, т.к. привлекла внимание исследователей к изучению строения клетки и ядра.

Именно тогда совместно с зоологом Теодором Шванном Шлейден занялся микроскопическими исследованиями, которые привели ученых к разработке клеточной теории строения организмов.

В 1839 г. в Иенском университете Шлейден получил степень доктора философии.

Степень доктора медицины он получил в 1843 г. в Тюбингенском университете, а с 1863 г. состоял профессором фитохимии (науки о химических процессах в живых растениях) и антропологии в Дерпте, а также вел научную работу в Дрездене, Висбадене и Франкфурте.

С 1840 по 1862 г. был профессором ботаники в Йене, в 1863 г. был приглашен читать антропологию и растительную химию в Дерпте, но уже в 1864 г. отказался от этой должности и жил большей частью в Дрездене и Висбадене. Блестяще и многосторонне образованный, превосходно владевший пером, беспощадный в критике и полемике, кантианец Шлейден восстал против господствовавших тогда в ботанике направлений, узкого систематически-номенклатурного и спекулятивного, натурфилософского. Представителей 1-го направления он называл собирателями сена и не меньше критиковал ни на чем не основанные фантазии натурфилософов. Шлейден требует, чтобы ботаника стояла на той же высоте, как физика и химия, метод ее должен быть индуктивный, с натурфилософскими измышлениями она не должна иметь ничего общего; в основание морфологии растений должно быть положено изучение истории развития форм и органов, их генезиса и метаморфоз, а не простое перечисление органов явнобрачных растений; естественная система растений будет правильно понята лишь тогда, когда будут изучаться не только высшие растения, но и, главным образом, низшие (водоросли и грибы). Обе эти идеи Шлейдена быстро распространились среди ботаников и принесли благотворнейшие результаты. Шлейден - один из главнейших ботанических реформаторов и основателей новой (научной) ботаники. В своих трудах он блестяще опроверг старое направление и представил для ботаники столько задач, что их можно было решить не одному человеку, а целому поколению наблюдателей и мыслителей. Способности Шлейдена, как писателя, содействовали успеху его популярных сочинений, некоторые из которых выдержали несколько изданий и были переведены на русский язык: "Die Pflanze und Ihr Leben" (1 изд., Лейпциг, 1847; русский перевод "Растение и его жизнь"); "Studien" (русский перевод "Этюды", 1860); "Das meer" (русский перевод "Море", 1867); "Für Baum und Wald" (1870, русский перевод "Дерево и лес"); "Die Rose" (1873); "Das Salz" (1875) и т. д.

Будучи прогрессивным ученым, Шлейден принимал активное участие в общественной жизни. Он опубликовал много научно-популярных работ. Известны работы Шлейдена о развитии и дифференцировке клеточных структур высших растений. В 1842 он впервые обнаружил ядрышки в ядре. Среди наиболее известных трудов ученого - книга «Основы ботаники» («Grundzge der Botanik», 1842-1843), ознаменовавшая собой появление современной научной ботаники. Именно Шлейден, благодаря своим открытиям в области физиологии растений, положил начало дискуссии между биологами, продолжавшейся свыше 20 лет.
Ученые не хотели признавать справедливость взглядов Шлейдена. В качестве аргумента против представленных им фактов был выдвинут упрек, что его прежние работы по ботанике содержали ошибки и не давали убедительных доказательств теоретических обобщений. Шлейден опубликовал ряд трудов по физиологии и анатомии растений. В книге «Данные о фитогенезе» в разделе о происхождении растений Шлейден представил свою теорию возникновения потомства клеток из материнской клетки. Работа Шлейдена подтолкнула Теодора Шванна заняться длительными и тщательными микроскопическими исследованиями, которые доказали единство клеточного строения всего органического мира. Труд ученого под заглавием «Растение и его жизнь» был опубликован в 1850 г. в Лейпциге.

Главный труд Шлейдена «Основы научной ботаники в двух томах» был опубликован в 1842-1843 г. в Лейпциге и оказал огромное влияние на реформу морфологии растений на основе онтогенеза. Онтогенез различает в развитии отдельного организма три периода:
образование половых клеток, т.е. доэмбриональный период, ограничивающийся образованием яйцеклеток и сперматозоидов;
эмбриональный период – от начала деления яйцеклетки до рождения индивида;
послеродовой период – от рождения индивида до его смерти.
В конце своей жизни Шлейден оставил ботанику и занялся антропологией, т.е. наукой о различиях во внешнем виде, строении и деятельности организмов отдельных человеческих групп во времени и пространстве.

Российскому физиологу Ивану Павлову принадлежит сравнение науки со стройкой, где знания, как кирпичики, создают фундамент системы. Так и клеточную теорию с ее основателями - Шлейденом и Шванном - разделяют множество натуралистов и ученых, их последователей. Один из творцов теории клеточного строения организмов Р. Вирхов однажды сказал: «Шванн стоял на плечах Шлейдена». Именно о совместном труде этих двух учёных и пойдёт речь в статье. О клеточной теории Шлейдена и Шванна.

Матиас Якоб Шлейден

В возрасте двадцати шести лет юный юрист Матиас Шлейден (1804-1881) решил изменить свою жизнь, чем совсем не порадовал семью. Бросив адвокатскую практику, он переводится на медицинский факультет Гейдельбергского университета. А уже в 35 лет становится профессором кафедры ботаники и физиологии растений Йенского университета. Свою задачу Шлейден видел в разгадке механизма размножения клеток. В своих работах он верно выделил главенство ядра в процессах размножения, но не видел сходства в строении клеток растений и животных.

В статье «К вопросу о растениях» (1844) он доказывает общность в строении всех независимо от места их расположения. Рецензию к его статье пишет немецкий физиолог Иоганн Мюллер, ассистентом которого в тот период был Теодор Шванн.

Несостоявшийся священник

Теодор Шванн (1810-1882) учился на философском факультете Боннского университета, так как считал именно это направление наиболее близким к своей мечте - стать священником. Однако интерес к естествознанию был настолько силен, что окончил Теодор университет уже на факультете медицинском. упомянутого И. Мюллера, за пять лет он совершил открытий столько, что хватило бы на нескольких ученых. Это и обнаружение в желудочном соке пепсина, и оболочки нервных волокон. Именно он доказал непосредственное участие дрожжевых грибов в процессе брожения.

Соратники

Научное сообщество тогдашней Германии не было слишком большим. Поэтому встреча немецких ученых Шлейдена и Шванна была предрешена. Состоялась она в кафе в один из обеденных перерывов, в 1838 году. Будущие соратники обсуждали свои работы. Матиас Шлейден с Теодором Шванном поделился своей находкой распознавания клеток по ядрам. Повторив опыты Шлейдена, Шванн изучает клетки животного происхождения. Они много общаются и становятся друзьями. И уже через год появляется совместный труд «Микроскопические исследования о сходстве в строении и развитии элементарных единиц животного и растительного происхождения», который и сделал Шлейдена и Шванна основателями учения о клетке, ее строении и жизнедеятельности.

Теория о клеточном строении

Главный постулат, который отражали работы Шванна и Шлейдена,- это то, что жизнь находится в клетке всех живых организмов. Работы еще одного немца - патологоанатома Рудольфа Вирхова - в 1858 году окончательно вносят ясность в Именно он дополнил работы Шлейдена и Шванна новым постулатом. «Всякая клетка от клетки»,- поставил он точку в вопросах самозарождения жизни. многие считают соавтором, и некоторые источники употребляют высказывание "клеточная теория Шванна, Шлейдена и Вирхова".

Современное учение о клетке

Сто восемьдесят лет, прошедшие с того момента, добавили экспериментальных и теоретических знаний о живых существах, но основой так и осталась клеточная теория Шлейдена и Шванна, основные постулаты которой следующие:

Точка бифуркации

Теория немецких ученых Матиаса Шлейдена и Теодора Шванна стала переломным моментом в развитии науки. Все отрасли знаний - гистология, цитология, молекулярная биология, анатомия патологий, физиология, биохимия, эмбриология, эволюционное учение и многие другие - получили мощный толчок в развитии. Теория, дающая новое понимание во взаимодействиях внутри живой системы, открыла новые горизонты для ученых, которые тут же ими воспользовались. Россиянин И. Чистяков (1874) и польско-немецкий биолог Э. Страсбургер (1875) раскрывают механизм митотического (бесполого) деления клеток. Следуют открытие хромосом в ядре и их роли в наследственности и изменчивости организмов, расшифровка процесса репликации и трансляции ДНК и ее роли в биосинтезе белка, энергетического и пластического обмена в рибосомах, гаметогенеза и образования зиготы.

Все эти открытия кирпичиками входят в здание науки о клетке как структурной единице и основе всего живого на планете Земля. Отрасли знаний, фундамент которой был заложен открытиями друзей и соратников, каковыми были немецкие ученые Шлейден и Шванн. Сегодня на вооружении биологов электронные микроскопы с разрешаемостью в десятки и сотни раз и сложнейший инструментарий, методы радиационного маркирования и изотопного облучения, технологии генного моделирования и искусственная эмбриология, но клетка все еще остается самой загадочной структурой жизни. Все новые и новые открытия о ее структуре и жизнедеятельности приближают научный мир к крыше этого здания, но никто не предскажет, закончится ли его строительство и когда. А пока здание не достроено, и все мы ждём новых открытий.

В середине XIX века была сформирована клеточная теория Шванна и Шлейдена. Немецкие биологи доказали, что клетка является основой живого организма, а вне клетки жизнь существовать не может.

История

Открытие клетки в 1665 году Робертом Гуком положило начало изучению микромира. В 1670-е годы натуралисты Марчелло Мальпиги и Неемия Грю описали найденные в растениях «мешочки или пузырьки».

Нидерландский натуралист Антони ван Левенгук проектировал и усовершенствовал микроскопы и, начиная с 1673 года, публиковал зарисовки простейших, бактерий, сперматозоидов, эритроцитов.

Микроскопы XVII-XVIII веков могли дать только общее представление о клетке. Однако этого было достаточно, чтобы заложить основу новой науки - цитологии.

Дальнейшая история изучения клетки связана с развитием не только биологических наук, но и новых технологий, помогавших подробно изучать строение и поведение клетки. Настоящее признание цитологии произошло в начале XIX века.
Несколько значимых дат на пути формирования клеточной теории:

• 1825 год - физиолог Ян Пуркине обнаруживает ядро в курином яйце;
• 1828 год - биолог Карл Бэр открыл и описал яйцеклетку человека как источник развития новой жизни;
• 1830 год - ботаник Франц Мейен описывает клетку как обособленную структуру, в которой протекает обмен веществ;
• 1831 год - ботаник Роберт Броун подробно описал ядро и установил, что оно является обязательной частью любой клетки;
• 1838 год - ботаник Маттиас Шлейден выявил, что все растительные ткани состоят из клеток;
• 1839 год - биолог Теодор Шванн установил, что организмы состоят из клеток, которые схожи по строению;
• 1855 год - врач Рудольф Вирхов определил, что клетки делятся.

Автором клеточной теории считается Шванн. Под влиянием работ Шлейдена (поэтому он считается соавтором) сформулировал основные положения клеточной теории, которые справедливы до сих пор. К концу XIX века были открыты митоз и мейоз, а клеточная теория, получившая научное признание, была дополнена.

ТОП-2 статьи которые читают вместе с этой

Рис. 1. Теодор Шванн.

Несмотря на то, что Шлейден - вдохновитель Шванна, он выдвинул ошибочную теорию о том, что новая клетка появляется из ядра. Также Шлейден не признавал соответствия растительных и животных клеток.

Положения

Главное положение клеточной теории - все живые существа состоят из похожих клеток. С развитием науки положения Шванна дополнились, и сформировалась современная клеточная теория:

• клетки - морфологическая и функциональная единица строения организмов (исключение - вирусы);
• все клетки сходны (гомологичны) по строению и химическому составу;
• клетки способны к метаболизму и саморегуляции за счёт работы органоидов;
• клетки делятся исключительно делением;
• клетки многоклеточных организмов специализированы по выполняемым функциям и объединены в ткани и органы.

Рис. 2. Клетки растений, бактерий, животных.

Вирусы относятся к неклеточной форме жизни. Однако свойства живых организмов проявляются после проникновения в клетку.

Значение

Положения клеточной теории имеют большое значение для эволюционного учения. Клетка, как структурная единица всего живого, объединяет биосферу и подтверждает единое происхождение живых существ.

Значение создания клеточной теории важно для развития медицины, селекции, генетики и образования новых наук:

• биохимии;
• молекулярной биологии;
• биофизики;
• биоэтики;
• биоинформатики.

Современные методы цитологии позволяют рассматривать срез ресничек простейших, следить за процессами, происходящими в клетке, создавать модели органелл и молекул.

4.5 . Всего получено оценок: 164.

Появление в научной среде в середине XIX века клеточной теории, авторами которой являлись Шлейден и Шванн, стало настоящей революцией в развитии всех без исключения направлений биологии.

Еще один творец клеточной теории, Р. Вирхов, известен таким афоризмом: «Шванн стоял на плечах Шлейдена». Великий русский физиолог Иван Павлов, имя которого известно всем, сравнивал науку со стройкой, где все взаимосвязано и для всего имеются свои предшествующие события. «Постройку» клеточной теории разделяют с официальными авторами все ученые-предшественники. На чьих же плечах стояли они?

Начало

Создание теории о клетке началось около 350 лет назад. Известный английский ученый Роберт Гук в 1665 году изобрел прибор, который назвал микроскопом. Игрушка так его занимала, что он рассматривал все, что попадалось под руку. Результатом его увлечения стала книга «Микрография». Гук написал ее, после чего увлеченно начал заниматься совсем другими исследованиями, а про свой микроскоп совсем забыл.

Но именно запись в его книге под №18 (он описал ячейки обычной пробки и назвал их клетками - англ. cells) прославила его как первооткрывателя клеточного строения всего живого.

Роберт Гук забросил увлечение микроскопом, но его подхватили ученые с мировыми именами - Марчелло Мальпиги, Антони ван Левенгук, Каспар Фридрих Вольф, Ян Эвангелиста Пуркинье, Роберт Броун и другие.

Усовершенствованная модель микроскопа дает возможность французу Шарлю-Франсуа Бриссо де Мирбелю сделать вывод, что все растения образованы из специализированных клеток, объединенных в ткани. А Жан Батист Ламарк переносит идею о тканном строении и на организмы животного происхождения.

Маттиас Шлейден

Маттиас Якоб Шлейден (1804-1881) в двадцать шесть лет обрадовал семью тем, что бросил перспективную адвокатскую практику и пошел учиться на медицинский факультет того же Геттинского университета, в котором получил образование юриста.

Сделал он это не зря - в 35 лет Маттиас Шлейден становится профессором Йенского университета, изучает ботанику и физиологию растений. Его цель - узнать, как образуются новые клетки. В своих работах он правильно определил главенство ядра в образовании новых клеток, но заблуждался на счет механизмах процесса и отсутствия сходства клеток растений и животных.

После пяти лет трудов он пишет статью под названием «К вопросу о растениях», доказывая клеточное строение всех частей растений. Рецензентом статьи, кстати, был физиолог Иоганн Мюллер, ассистентом которого в то время трудится будущий автор клеточной теории Т. Шванн.

Теодор Шванн

Шванн (1810-1882) с детства мечтал стать священником. В Боннский университет он пошел учиться на философа, выбрав эту специализацию как более близкую к будущей карьере священнослужителя.

Но юношеский интерес к наукам естественным победил. Теодор Шванн окончил университет на медицинском факультете. Всего пять лет он проработал ассистентом физиолога И. Мюллера, но за эти годы он сделал такое количество открытий, что хватило бы нескольким ученым. Достаточно сказать, что в желудочном соке он обнаружил пепсин, в нервных окончаниях - специфическую оболочку волокна. Начинающий исследователь заново открыл дрожжевые грибы и доказал их причастность к процессам брожения.

Друзья и соратники

Научный мир Германии того времени не мог не познакомить будущих соратников. Оба вспоминали встречу за ланчем в маленьком ресторанчике в 1838 году. Шлейден и Шванн непринужденно обсуждали текущие дела. Шлейден рассказал о наличии ядер в клетках растений и его способе рассмотреть клетки с помощью микроскопического оборудования.

Это сообщение перевернуло жизнь обоих - Шлейден и Шванн становятся друзьями и много общаются. Уже через год упорного изучения животных клеток появляется труд «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений»(1839). Теодор Шванн сумел увидеть сходство в строении и развитии элементарных единиц животного и растительного происхождения. А главный вывод - жизнь находится в клетке!

Именно этот постулат вошел в биологию как клеточная теория Шлейдена и Шванна.

Революция в биологии

Как и фундамент постройки, открытие клеточной теории Шлейдена и Шванна запустило цепную реакцию открытий. Гистология, цитология, патологическая анатомия, физиология, биохимия, эмбриология, эволюционные учения - все науки начали активно развиваться, обнаруживая новые механизмы взаимодействия в живой системе. Немец, как Шлейден и Шванн, основатель патанатомии Рудольф Вирхов в 1858 году дополняет теорию положением «Всякая клетка от клетки» (на латинском - Omnis cellula е cellula).

А россиянин И. Чистяков (1874) и поляк Э. Стразбургер (1875) открывают митотическое (вегетативное, не половое) деление клеток.

Из всех этих открытий, как из кирпичиков, строится клеточная теория Шванна и Шлейдена, основные постулаты которой неизменны и сегодня.

Современная клеточная теория

Хотя за сто восемьдесят лет с того времени, когда Шлейден и Шванн формулировали свои постулаты, получены экспериментальные и теоретические знания, заметно расширившие границы познаний о клетке, основные положения теории почти такие же и выглядят вкратце следующим образом:

• Единицей всего живого является клетка - самообновляющаяся, саморегулирующаяся и самовоспроизводящаяся (тезис единства происхождения всех живых организмов).
• Все организмы на планете имеют схожее строение клеток, химический состав и процессы жизнедеятельности (тезис гомологичности, единства происхождения всего живого на планете).
• Клетка - это система биополимеров, способная воспроизводить себе подобное из не подобного себе (тезис основного свойства жизни как определяющего фактора).
• Самовоспроизведение клеток осуществляется путем деления материнской (тезис наследственности и преемственности).
• Многоклеточные организмы формируются из специализированных клеток, образующих ткани, органы, системы, которые находятся в тесной взаимосвязи и взаимной регуляции (тезис организма как системы с тесными межклеточными, гуморальными, нервными взаимосвязями).
• Клетки морфологически и функционально разнообразны и приобретают специализацию в многоклеточных организмах в результате дифференциации (тезис о тотипотентности, о генетической равнозначности клеток многоклеточной системы).

Окончание "строительства"

Прошли годы, в арсенале биологов появился электронный микроскоп, исследователи подробно изучили митоз и мейоз клеток, строение и роль органелл, биохимию клетки и даже расшифровали ДНК-молекулу. Немецкие ученые Шлейден и Шванн вместе со своей теорией стали опорой и фундаментом для последующих открытий. Но совершенно точно можно сказать, что система знаний о клетке еще не окончена. И каждое новое открытие, кирпичик к кирпичику, продвигает человечество к познанию организации всего живого на нашей планете.