Celle teori

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 17. marts 2020; checks kræver 18 redigeringer .

Celleteorien  er en af ​​de universelt anerkendte biologiske generaliseringer, der bekræfter enheden af ​​princippet om struktur og udvikling af verden af ​​planter , dyr og andre levende organismer med en cellulær struktur , hvor cellen betragtes som et enkelt strukturelt element i levende organismer.

Celleteorien er en grundlæggende teori for biologi, formuleret i midten af ​​det 19. århundrede , som gav grundlag for at forstå den levende verdens love og for udviklingen af ​​evolutionær doktrin . Matthias Schleiden og Theodor Schwann formulerede celleteorien baseret på en masse forskning om cellen (1838-1839). Rudolf Virchow supplerede den senere (1858) med den vigtigste påstand "hver celle kommer fra en anden celle."

Schleiden og Schwann, som opsummerer den tilgængelige viden om cellen, beviste, at cellen er den grundlæggende enhed i enhver organisme . Dyreceller , planter og bakterier har en lignende struktur. Senere blev disse konklusioner grundlaget for at bevise organismernes enhed. T. Schwann og M. Schleiden introducerede det grundlæggende begreb om cellen i videnskaben: der er intet liv uden for cellerne.

Celleteorien er gentagne gange blevet suppleret og redigeret.

Bestemmelser i den cellulære teori af Schleiden - Schwann

Grundlaget for celleteorien, endelig lagt af Theodor Schwann, kan formuleres som følger:

I 1855 anvendte Rudolf Virchow celleteorien på medicin og supplerede den med følgende vigtige bestemmelser:

De vigtigste bestemmelser i moderne celleteori

Yderligere bestemmelser i celleteorien

For at bringe den cellulære teori mere i overensstemmelse med dataene fra moderne cellebiologi, er listen over dens bestemmelser ofte suppleret og udvidet. I mange kilder adskiller disse yderligere bestemmelser sig, deres sæt er ret vilkårlig.

Historie

1600-tallet

1665 - Den engelske fysiker R. Hooke beskriver i sit værk "Micrography" strukturen af ​​en korkprop, på tynde sektioner, hvoraf han fandt korrekt placerede hulrum. Hooke kaldte disse hulrum "porer eller celler." Tilstedeværelsen af ​​en lignende struktur var kendt for ham i nogle andre dele af planter.

1670'erne - den italienske læge og naturforsker M. Malpighi og den engelske naturforsker N. Grew beskrev "sække eller vesikler" i forskellige planteorganer og viste den brede fordeling af cellestrukturen i planter. Celler blev afbildet i hans tegninger af den hollandske mikroskopist A. Leeuwenhoek . Han var den første til at opdage encellede organismers verden - han beskrev bakterier og protister (ciliater).

Forskerne i det 17. århundrede, som viste udbredelsen af ​​planters "cellulære struktur", satte ikke pris på betydningen af ​​opdagelsen af ​​cellen. De forestillede sig celler som hulrum i en kontinuerlig masse af plantevæv. Grew betragtede cellevægge som fibre, så han introducerede udtrykket "væv", analogt med tekstilstof. Undersøgelser af den mikroskopiske struktur af dyreorganer var af tilfældig karakter og gav ingen viden om deres cellulære struktur.

1700-tallet

I det 18. århundrede blev de første forsøg gjort på at sammenligne mikrostrukturen af ​​plante- og dyreceller. KF Wolf forsøger i sin Theory of Generation (1759) at sammenligne udviklingen af ​​den mikroskopiske struktur af planter og dyr. Ifølge Wolf udvikles embryonet i både planter og dyr fra et strukturløst stof, hvor bevægelser skaber kanaler (kar) og hulrum (celler). De kendsgerninger, som Wolff citerede, blev fejlagtigt fortolket af ham og føjede ikke ny viden til, hvad der var kendt for det syttende århundredes mikroskopister. Imidlertid foregreb hans teoretiske ideer i høj grad ideerne om fremtidens celleteori.

Første halvdel af det 19. århundrede

I den første fjerdedel af det 19. århundrede var der en betydelig uddybning af ideer om planters cellulære struktur, hvilket er forbundet med betydelige forbedringer i mikroskopets design (især skabelsen af ​​akromatiske linser ).

Link og Moldenhower fastslår, at planteceller har uafhængige vægge. Det viser sig, at cellen er en slags morfologisk isoleret struktur. I 1831 beviser G. Mol , at selv sådanne tilsyneladende ikke-cellulære strukturer af planter som akviferer udvikler sig fra celler.

F. Meyen beskriver i "Phytotomy" (1830) planteceller , som "enten er enkeltstående, således at hver celle er et særligt individ , som det findes i alger og svampe, eller danner mere højt organiserede planter, de kombineres til flere og mindre masser. Meyen understreger uafhængigheden af ​​hver celles metabolisme.

I 1831 beskriver Robert Brown kernen og antyder, at den er en permanent del af plantecellen.

The Purkinje School

I 1801 introducerede Vigia begrebet animalsk væv, men han isolerede væv på grundlag af anatomisk forberedelse og brugte ikke et mikroskop. Udviklingen af ​​ideer om den mikroskopiske struktur af dyrevæv er primært forbundet med forskningen udført af Purkinje , som grundlagde sin skole i Breslau.

Purkinje og hans elever (G. Valentin skal især bemærkes) afslørede i den første og mest generelle form den mikroskopiske struktur af væv og organer hos pattedyr (inklusive mennesker). Purkinje og Valentin sammenlignede individuelle planteceller med individuelle mikroskopiske dyrevævsstrukturer, som Purkinje oftest kaldte "frø" (for nogle dyrestrukturer blev udtrykket "celle" brugt i hans skole).

I 1837 holdt Purkinje en række foredrag i Prag. I dem berettede han om sine iagttagelser af mavekirtlernes struktur, nervesystemet osv. I tabellen vedlagt hans rapport blev der givet klare billeder af nogle celler af animalsk væv. Ikke desto mindre kunne Purkinje ikke fastslå homologien (sammenligneligheden) af planteceller og dyreceller:

  • for det første forstod han ved korn enten celler eller cellekerner;
  • for det andet blev udtrykket "celle" så forstået bogstaveligt som "et rum afgrænset af vægge."

Purkinje sammenlignede planteceller og dyre-"frø" med hensyn til analogi, ikke homologi af disse strukturer (for at forstå udtrykkene "analogi" og "homologi" i moderne forstand).

Müller-skolen og Schwanns arbejde

Den anden skole, hvor den mikroskopiske struktur af dyrevæv blev undersøgt, var Johannes Müllers laboratorium i Berlin. Müller studerede den mikroskopiske struktur af den dorsale streng (akkord); hans elev Henle offentliggjorde en undersøgelse om tarmepitel, hvori han gav en beskrivelse af dets forskellige typer og deres cellulære struktur.

Her blev de klassiske studier af Theodor Schwann udført, som lagde grundlaget for celleteorien. Schwanns arbejde var stærkt påvirket af skolen Purkinje og Henle . Schwann fandt det rigtige princip til at sammenligne planteceller og dyrenes elementære mikroskopiske strukturer. Han var i stand til at etablere homologi og bevise overensstemmelse i strukturen og væksten af ​​de elementære mikroskopiske strukturer af planter og dyr.

Betydningen af ​​kernen i Schwann-cellen var foranlediget af Matthias Schleidens forskning, som i 1838 udgav værket Materials on Phytogenese. Derfor kaldes Schleiden ofte for en medforfatter af celleteorien. Den grundlæggende idé om celleteorien - korrespondancen af ​​planteceller og de elementære strukturer af dyr - var fremmed for Schleiden. Han formulerede teorien om ny celledannelse ud fra et strukturløst stof, ifølge hvilken nucleolus først kondenserer fra den mindste granularitet, og der dannes en kerne omkring den, som er cellens tidligere (cytoblast). Denne teori var imidlertid baseret på forkerte fakta.

I 1838 udgav Schwann 3 foreløbige rapporter, og i 1839 udkom hans klassiske værk "Mikroskopiske undersøgelser af korrespondancen i strukturen og væksten af ​​dyr og planter", i selve titlen, hvis hovedidé af celleteorien er udtrykt :

  • I den første del af bogen undersøger han strukturen af ​​notokord og brusk og viser, at deres elementære strukturer - celler udvikler sig på samme måde. Yderligere beviser han, at de mikroskopiske strukturer af andre væv og organer i dyreorganismen også er celler, ganske sammenlignelige med cellerne i brusk og akkord.
  • Anden del af bogen sammenligner planteceller og dyreceller og viser deres korrespondance.
  • Den tredje del udvikler teoretiske bestemmelser og formulerer principperne for celleteori. Det var Schwanns forskning, der formaliserede celleteorien og beviste (på datidens vidensniveau) enhed af den elementære struktur af dyr og planter. Schwanns største fejl var hans mening, efter Schleiden, om muligheden for fremkomsten af ​​celler fra et strukturløst ikke-cellulært stof.

Udvikling af celleteori i anden halvdel af det 19. århundrede

Siden 1840'erne af det 19. århundrede har teorien om cellen været i centrum af al biologis opmærksomhed og har været i hastig udvikling og er blevet en uafhængig gren af ​​videnskaben - cytologi .

For den videre udvikling af den cellulære teori var dens udvidelse til protister (protozoer), der blev anerkendt som fritlevende celler, afgørende (Siebold, 1848).

På dette tidspunkt ændres ideen om cellens sammensætning. Den sekundære betydning af cellemembranen, som tidligere blev anerkendt som den mest essentielle del af cellen, er klarlagt, og vigtigheden af ​​protoplasma (cytoplasma) og cellekernen (Mol, Kohn, L. S. Tsenkovsky , Leydig , Huxley) er bragt i forgrunden , som fandt sit udtryk i definitionen af ​​cellen givet af M. Schulze i 1861:

En celle er en klump af protoplasma med en kerne indeholdt indeni.

I 1861 fremsætter Brucco en teori om cellens komplekse struktur, som han definerer som en "elementær organisme", præciserer teorien om celledannelse ud fra et strukturløst stof (cytoblastema) videreudviklet af Schleiden og Schwann. Det viste sig, at metoden til dannelse af nye celler er celledeling, som først blev undersøgt af Mole på trådformede alger. I tilbagevisningen af ​​teorien om cytoblastema på botanisk materiale spillede undersøgelserne af Negeli og N. I. Zhele en vigtig rolle.

Delingen af ​​vævsceller i dyr blev opdaget i 1841 af Remak . Det viste sig, at fragmenteringen af ​​blastomerer er en række på hinanden følgende divisioner (Bishtyuf, N. A. Kelliker). Ideen om den universelle spredning af celledeling som en måde at danne nye celler på er fastsat af R. Virchow i form af en aforisme:

"Omnis cellula ex cellula".
Hver celle fra en celle.

I udviklingen af ​​cellelære i det 19. århundrede opstår der skarpe modsætninger, som afspejler den dobbelte karakter af den cellulære teori, der udviklede sig inden for rammerne af en mekanistisk naturopfattelse. Allerede i Schwann er der et forsøg på at betragte organismen som en sum af celler. Denne tendens er især udviklet i Virchows "Cellular Pathology" (1858).

Virchows arbejde havde en tvetydig indvirkning på udviklingen af ​​cellulær videnskab:

  • Han udvidede den cellulære teori til patologiområdet, hvilket bidrog til anerkendelsen af ​​den cellulære doktrins universalitet. Virchows arbejde konsoliderede afvisningen af ​​Schleiden og Schwanns teori om cytoblastema, henledte opmærksomheden på protoplasmaet og kernen, anerkendt som de mest essentielle dele af cellen.
  • Virchow ledede udviklingen af ​​celleteori langs vejen til en rent mekanistisk fortolkning af organismen.
  • Virchow hævede celler til niveauet af et uafhængigt væsen, som et resultat af hvilket organismen ikke blev betragtet som en helhed, men blot som en sum af celler.

20. århundrede

Fra anden halvdel af det 19. århundrede fik celleteorien en mere og mere metafysisk karakter, forstærket af Ferworns Cellular Physiology, der betragtede enhver fysiologisk proces, der fandt sted i kroppen, som en simpel sum af de fysiologiske manifestationer af individuelle celler. I slutningen af ​​denne udviklingslinje af celle-teorien dukkede den mekanistiske teori om den "cellulære tilstand" op, som blandt andet blev støttet af Haeckel. Ifølge denne teori sammenlignes kroppen med staten og dens celler - med borgerne. En sådan teori var i modstrid med princippet om organismens integritet.

Den mekanistiske retning i udviklingen af ​​celleteori er blevet skarpt kritiseret. I 1860 kritiserede I. M. Sechenov Virchows idé om en celle. Senere blev den cellulære teori udsat for kritiske evalueringer af andre forfattere. De mest alvorlige og grundlæggende indvendinger blev fremsat af Hertwig, A. G. Gurvich (1904), M. Heidenhain (1907), Dobell (1911) og den tjekkiske histolog Studnichka (1929, 1934).

I 1930'erne fremsatte den sovjetiske biolog O. B. Lepeshinskaya en teori (senere fuldstændig tilbagevist), at celler kan udvikle sig fra ikke-cellulært levende stof under ontogenese .

Moderne celleteori

Moderne cellulær teori går ud fra det faktum, at den cellulære struktur er den vigtigste form for eksistens af liv, der er iboende i alle levende organismer, undtagen vira . Forbedringen af ​​den cellulære struktur var hovedretningen for evolutionær udvikling hos både planter og dyr, og cellestrukturen var fastholdt i de fleste moderne organismer.

Samtidig bør de dogmatiske og metodisk ukorrekte bestemmelser i celleteorien revurderes:

  • Den cellulære struktur er den vigtigste, men ikke den eneste form for eksistens af liv. Vira kan betragtes som ikke-cellulære livsformer. Sandt nok viser de kun tegn på levende ting (metabolisme, evnen til at reproducere osv.) inde i celler, uden for celler er virussen et komplekst kemisk stof. Ifølge de fleste videnskabsmænd, i deres oprindelse, er vira forbundet med cellen, er en del af dens genetiske materiale, "vilde" gener.
  • Det viste sig, at der er to typer celler - prokaryote (celler af bakterier og arkæbakterier), som ikke har en kerne afgrænset af membraner, og eukaryote (celler af planter, dyr, svampe og protister), der har en kerne omgivet af en dobbelt membran med nukleare porer. Der er mange andre forskelle mellem prokaryote og eukaryote celler. De fleste prokaryoter har ikke indre membranorganeller, mens de fleste eukaryoter har mitokondrier og kloroplaster. Ifølge teorien om symbiogenese er disse semi-autonome organeller efterkommere af bakterieceller. En eukaryot celle er således et system med et højere organisationsniveau; den kan ikke betragtes som fuldstændig homolog med en bakteriecelle (en bakteriecelle er homolog med en mitokondrier i en menneskelig celle). Homologien af ​​alle celler blev således reduceret til tilstedeværelsen af ​​en lukket ydre membran fra et dobbeltlag af fosfolipider (i arkæbakterier har det en anden kemisk sammensætning end i andre grupper af organismer), ribosomer og kromosomer - arveligt materiale i form af DNA-molekyler, der danner et kompleks med proteiner. Dette ophæver naturligvis ikke den fælles oprindelse for alle celler, hvilket bekræftes af fællesheden af ​​deres kemiske sammensætning.
  • Den cellulære teori betragtede organismen som en sum af celler og opløste manifestationerne af organismens liv i summen af ​​manifestationerne af livet i dens bestanddele. Dette ignorerede organismens integritet, helhedens mønstre blev erstattet af summen af ​​delene.
  • I betragtning af cellen som et universelt strukturelt element, betragtede den cellulære teori vævsceller og kønsceller, protister og blastomerer som fuldstændig homologe strukturer. Anvendeligheden af ​​begrebet en celle på protister er et diskutabelt spørgsmål inden for cellulær videnskab i den forstand, at mange komplekse multinukleerede celler af protister kan betragtes som supracellulære strukturer. I vævsceller, kønsceller, protister manifesteres en fælles cellulær organisation, udtrykt i den morfologiske isolering af karyoplasma i form af en kerne, men disse strukturer kan ikke betragtes som kvalitativt ækvivalente, idet de tager alle deres specifikke træk ud over begrebet " celle". Især er kønsceller fra dyr eller planter ikke bare celler i en flercellet organisme, men en speciel haploid generation af deres livscyklus, som har genetiske, morfologiske og nogle gange økologiske træk og er underlagt den uafhængige virkning af naturlig selektion. På samme tid har næsten alle eukaryote celler utvivlsomt en fælles oprindelse og et sæt homologe strukturer - elementer af cytoskelettet, ribosomer af den eukaryote type osv.
  • Den dogmatiske cellulære teori ignorerede specificiteten af ​​ikke-cellulære strukturer i kroppen eller anerkendte dem endda, som Virchow gjorde, som livløse. Faktisk har kroppen udover celler multinukleære supracellulære strukturer ( syncytia , symplaster ) og et kernefrit intercellulært stof, der har evnen til at metabolisere og derfor er i live. At fastslå specificiteten af ​​deres vitale manifestationer og betydning for organismen er opgaven for moderne cytologi. Samtidig vises både multinukleære strukturer og ekstracellulært stof kun fra celler. Syncytia og symplaster af flercellede organismer er produktet af fusionen af ​​de oprindelige celler, og det ekstracellulære stof er produktet af deres sekretion, det vil sige, det er dannet som et resultat af cellemetabolisme.
  • Problemet med del og helhed blev løst metafysisk af den ortodokse cellulære teori: al opmærksomhed blev overført til delene af organismen - celler eller "elementære organismer".

Organismens integritet er resultatet af naturlige, materielle forhold, der er ret tilgængelige for forskning og afsløring. Cellerne i en flercellet organisme er ikke individer, der er i stand til at eksistere uafhængigt (de såkaldte cellekulturer uden for organismen er kunstigt skabte biologiske systemer). Som regel er det kun de flercellede celler, der giver anledning til nye individer (gameter, zygoter eller sporer) og kan betragtes som separate organismer, der er i stand til at eksistere selvstændigt. Cellen kan ikke rives væk fra miljøet (som faktisk ethvert levende system). At fokusere al opmærksomhed på individuelle celler fører uundgåeligt til forening og en mekanistisk forståelse af organismen som en sum af dele.

Renset fra mekanisme og suppleret med nye data, forbliver den cellulære teori en af ​​de vigtigste biologiske generaliseringer.

Noter

  1. ↑ Den moderne version af celleteorien . Hentet 25. marts 2018. Arkiveret fra originalen 12. februar 2015.
  2. ↑ CYTOLOGI. Loven om genetisk kontinuitet. . Hentet 25. marts 2018. Arkiveret fra originalen 25. marts 2018.

Se også

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier