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施莱登施旺是兄弟吗,世界科技全景百卷书

西奥多·施旺生于德国诺伊斯,是著名的生理学家,被誉为细胞学说的创立者之一。他曾在维尔茨堡和柏林大学学习,发现了胃蛋白酶、酵母菌有机属性,也是末梢神经系统中许旺氏细胞的发现者,“新陈代谢”这个术语也是施旺创造的,故而被认为是现代组织学的创始人。1882年,施旺在德国科隆逝世,恩格斯称他的细胞学说是19世纪最重大的发现之一。人物生平图片 1施旺 施旺(Schwann , Theodor 1810-1882 ),德国生理学家,细胞学说的创立者之一,普遍被认为是现代组织学(研究动植物组织结构)的创始人。初为德国生理学家Johannes Peter Muller的助教,后担任解剖学教授。1836年发现胃蛋白酶。他最重要的贡献是1839年发表的《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》,在文中地指出动物和植物都是由细胞构成的。 1810年12月7日生于诺伊斯,1882年11月1日殁于科隆。德国生理学家。 施旺受教于波恩,维尔茨堡和柏林大学,1834年在柏林大学取得医学博士学位。从1834年起他和约翰内斯·米勒(Johannes Peter Muller)一起工作,直到1838年他移居比利时。他先在卢万大学(1838—1847)后在列日任解剖学教授直到去世。施莱登施旺是兄弟吗 施莱登施旺不是兄弟。 施旺生于诺伊斯,是德国生理学家,细胞学说的创立者之一。施莱登生于汉堡,是德国植物学家,细胞学说的创始人之一。 施旺比施莱登小六岁,与施莱登的外向性格比较,施旺属于完全不同的类型,他对外部纷纷扰扰的实际缺乏兴趣,他性格懦弱且缺乏足够的自信。图片 2施旺 1837年施旺与施莱登的相遇,使细胞学说扩展到了动物界。施旺后来回忆说:“一天,当我和施莱登一起用餐时,这位著名的植物学家向我指出,细胞核在植物细胞的发生中起着重要的作用。我立刻想起曾在脊索细胞中看见过同样的‘器官’。在这一瞬间,我领悟到,如果我能够成功地证明,脊索细胞中的细胞起着在植物细胞的发生中所起的相同作用,这个发现将是极其重要的”。施旺细胞学说 他首先选用的材料是动物的脊索细胞和软骨细胞,因为它们的结构与植物的细胞壁相似。他如愿地观察到了细胞核。此后,他又研究了许多其他种类的动物细胞。在当时的条件下,观察动物细胞远比观察植物细胞要困难得多,因为动物细胞有些非常小,通常都很透明,不宜观察。尽管如此,施旺还是证明了在众多动物的组织形态中,都有细胞核的身影。 1839年施旺在《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》一文中,提出了他从动物科学的角度得出的细胞学说:细胞是构成动物的基本单位,动物细胞的基本构成大体相同,虽然不同动物细胞的作用不见得相同,但各种细胞的发生是相似的。动物和植物一样,也是由细胞组成的;植物细胞和动物细胞一样,都含有细胞膜、细胞内含物和细胞核。 细胞学说是1838~1839年间由德国的植物学家施莱登(Schleiden)和动物学家施旺所提出,直到1858年才较完善。它是关于生物有机体组成的学说,主要内容有: 1 细胞是有机体, 一切动植物都是由单细胞发育而来, 即生物是由细胞和细胞的产物所构成; 2 所有细胞在结构和组成上基本相似; 3 新细胞是由已存在的细胞分裂而来; 4 生物的疾病是因为其细胞机能失常。 5.细胞是生物体结构和功能的基本单位。 6.生物体是通过细胞的活动来反映其功能的。 7.细胞是一个相对独立的单位,既有他自己的生命,有对于其他细胞共同组成的整体的生命起作用。 8 新的细胞可以由老的细胞产生。人物评价图片 3施旺 尽管施旺获得这些功绩,他的发酵研究结果受到了当时化学权威人士如尤斯图·冯·李比希(Jus-tus von Liebig)和弗里德里希·维勒(Friedrich Wohler)的粗暴批评。特别是在这两人1830年发表了一篇恶毒攻击的文章后,施旺感到不可能在德国继续工作了。他在比利时谨慎地履行着自己的专业职责,并发明了一些有益于采矿业的设备。然而他对生理学所做的最杰出的贡献实际上已终止了,直到19世纪60年代巴斯德的研究结果公之于众后,才证明了施旺的正确。

4.1.2细胞学说的主要内容

  古罗马医生盖伦,在医术和医学上有杰出的成就,但是他关于心脏血液运动的看法是不正确的。他认为血液是从右心室通过心脏中隔流入左心室的,并在体内消耗干净,用想像中的各种“灵气”来解释生命现象。

施莱登认为,新细胞是从老细胞的核内产生出来的;施旺则认为,新细胞是从老细胞核外的有机物质的晶体化过程中产生出来的。他们提出这个理论后不久,这一问题被德国著名显微解剖学家冯·莫尔发现的细胞的有丝分裂这一新的实验事实所修正。

19世纪20、30年代,有些学者提出“小球”可能是植物或动植物的基本结构。其中法国生理学家H.J.迪特罗谢曾明确指出所有动植物的组织和器官都由小球构成。但是他所指的小球比较含糊,有时是细胞,有时是细胞核,也有时甚至是早期显微镜缺陷所造成的衍射圈。与此同时,有些学者开始采用消色差显微镜。1831年,英国植物学家R.布朗在兰科植物叶片表皮细胞中发现了细胞核。1835~1837年,捷克生物学家J.E.浦肯野及其学生G.G.瓦伦廷对构成动物某些组织的“小球”进行描述,并提到与植物细胞有相似性。

  1875年,德国植物学家斯特拉斯伯格在其出版的 《细胞组成和细胞分裂》中,非常清楚地阐明了植物细胞分裂时发生的复杂过程。在1879年,德国的弗莱明用染色方法发现了细胞核内的“染色质”以及细胞的有丝分裂。第二年,他又发现了染色体的纵向分裂。

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德国动物学家 T.A.H.施万于 1837年10月,获悉M.J.施莱登的研究成果而受到启发,认识到从细胞核入手对论证植物细胞与动物细胞的一致性有重要意义。他于1839年出版《动植物的结构和生长一致性的显微研究》,提出了细胞学说。他通过对蝌蚪脊索细胞和不同动物软骨细胞的研究,阐述了动物细胞与植物细胞的相似性。他把动物的永久性组织分为5类,分别研究了血细胞,指甲、腱、骨、齿、肌肉、神经等,证明它们都是有核的细胞或是细胞分化的产物。他接受M.J.施莱登的观点,并发展为细胞可由细胞内或细胞间的一种无结构物质即细胞形成质(cytoblastema)产生。他根据研究结果提出一切动物和植物都是由细胞组成的,有机体的各种基本组成都有一个共同的发育原则,即细胞形成的原则,并认为细胞是生命的基本单位。一切有机体都从单个细胞开始生命活动,并随着其他细胞的形成,不断发育成长。他还明确指出细胞有两类现象,一类是塑造现象,与细胞由分子组成有关;另一类是代谢现象,与细胞本身组成成分或周围的细胞形成质中发生的化学变化有关。

  已经深夜4点了,斯巴兰兹尼把最后的几个瓶子捞出来,放在一边。这时,他才感到饥饿难耐,便恋恋不舍地离开实验室。

施莱登(1804.4.5-1881.6.23)德国植物学家,细胞学说的创始人之一。生于汉堡,卒于法兰克福。

18世纪末、19世纪初,德国诗人、自然科学家 J.W.von歌德认为有机界的多样性是从物质的神圣统一性与第一原理衍生出来的,即由共同的原型所组成。德国自然哲学家、生物学家L.奥肯根据自然哲学思想与不确切的观察,提出由球状小泡发展成的纤毛虫是构成生命的共同单位。学者们寻找动植物原型的思想对细胞学说的提出有一定影响。

  关于细胞形成的机制,施旺同意施莱登关于细胞从无结构的成胞原浆中通过结晶而自由形成的思想。

1824~1827年在海德堡学习法律,并在汉堡作过律师。因对植物学有浓厚兴趣而攻习植物学,于1831年毕业于耶拿大学。1850年任耶拿大学植物学教授。1838年,他发表了著名的《植物发生论》一文。“细胞学说”被恩格斯誉为19世纪自然科学三大发现之一,对生物科学的发展起了巨大的促进作用。

注意:细胞学说不但是关于有机体构造的学说,也是关于有机体生长发育的学说。

  当然,细胞学说在建立之初不是十全十美的。

在建立细胞学说时,虽然施莱登和施旺已经具有当时发现的细胞内部结构这一实验基础,但他们更多地是依靠他们在自然哲学思潮的引导下所作的理论方面的探索。因此,学说中的某些基本内容,例如细胞本身的形成问题,在当时他们并未获得充分的实验证据。

“一切有机体实际上是按同样的规律形成和生长的,因而这些规律处处应该被同一些力量所制约”。许旺细胞学说的建立,使生物世界有机结构多样性的统一,从哲学推断走向自然科学论证。细胞学说和进化论奠定了生物科学基础。细胞学说被公认为是19世纪自然科学的重大发现之一。

  微生物作为生物的一大类,和植物、动物并列,共同组成生物界。

细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性,以及在进化上的共同起源。这一学说的建立地推动了 生物学 的发展,并为辩证唯物论提供了重要的 自然科学 依据。 恩格斯 曾把细胞学说誉为19世纪最重大的发现之一。而他的创始人就是施莱登,施莱登是一个怎么样的人?除了细胞学他还有什么研究成果?接下来我们就一起走进这为伟人。

4.1.1细胞学说建立的背景

  1835年,捷克生物学家普金叶观察到母鸡卵中的胚核,即细胞核。他指出,动物的组织,在胚胎中是由紧密裹在一起的细胞质块组成,这些细胞质块与植物很类似。

施莱登也认识到细胞核的重要性,并观察到细胞核与细胞分裂有关。他还描述过细胞中活跃的物质运动,即现在所说的原生质川流运动。他是首先接受达尔文进化论的德国生物学家之一。

1883年,施莱登提出了一个关于细胞的生命特征、细胞的生理过程以及细胞的生理地位的理论,它标志着第一个较为系统的细胞学说的建立。在细胞的生命特征方面,施莱登继承和发展了奥肯在19世纪初提出的细胞的“两重生命论”的理论。施莱登认为,细胞的基本生命特征是它的生命的两重性:即细胞具有主要生命特征——自己的生命的同时,还具有作为整个机体的组织结构的生命特征。在细胞的生理过程方面,施莱登提出了新细胞是从旧细胞产生出来的理论。他认为细胞核是产生新细胞的母体;一个新细胞起源于一个老细胞的核,接着便成为老细胞的球体中的一个裂片,然后分离出来又形成一个独立而完整的新细胞:一代代的新细胞就这样不断从老细胞中产生出来。在细胞的生理地位方面,施莱登提出:细胞是一切植物机体生命的基本单位,是一切植物体借以生存和生长的根本实体。尽管施莱登的细胞学说中还含有较明显的自然哲学的思辨成份,但是其基本内容是以当时的实验为基础的。正因为如此,施莱登的细胞学说发表之后,即为当时德国不少生物学家所接受,而且一些生理学家和胚胎学家还将施莱登的细胞学说作为生理学和胚胎学的理论基础。

  当尼达姆看到这篇论文时,开始也感到惊奇。维护自己的观点和面子的心理驱使他去寻找新论点,来证明无生源说。

尽管施莱登的细胞学说中还含有较明显的自然哲学的思辨成份,但是其基本内容是以当时的实验为基础的。正因为如此,施莱登的细胞学说发表之后,即为当时德国不少生物学家所接受,而且一些生理学家和胚胎学家还将施莱登的细胞学说作为生理学和胚胎学的理论基础。

通过对多种动物组织的研究,施旺把施莱登学说扩展到了动物界。他指出,植物的外部形态虽然极其多样,但都是由同一种东西,即细胞组成的。外部形态比植物更加多样的动物机体,也是由细胞构成,这些细胞又都是按照同样的规律形成和生长的。生命的共性是细胞。在细胞学说建立以前,人们对生物的研究,无论是分类学还是解剖学,都是机械的、独立的。细胞学说的确立就象原子论对化学和物理学一样,首次揭示了生命运动的本质。恩格斯给了细胞学说极高的评价,把它与进化论、能量守恒与转化定律一起称作他那个时代的三大发现。

  斯巴兰兹尼于1729年生于意大利,从小喜欢小动物,经常和蚂蚱、甲虫等作伴。中学毕业后考入波洛尼亚大学,开始微生物学的研究。当时,人们普遍认为生命可以自发产生,就连有位博物学家也说:“怀疑甲虫、蚂蚁产自牛粪,就是怀疑理性、感官和经验。”他还说埃及田野的老鼠是由尼罗河的淤泥生出来的。

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德国另一个青年解剖学家施旺,把施莱登的细胞学说从植物学扩展到动物学,并进而建立起统一的细胞学说。施旺是德国卢万大学的解剖学教授,在研究细胞学之前,曾从事胚胎学和比较解剖学的研究,跟从德国著名生理学家弥勒学习生理学。弥勒极为重视施莱登的细胞学说,他试图证实动物机体的基本单位同样是细胞。在30年代中期,受到德国自然哲学思潮的影响,特别是在当时风起的胚胎个体发育学与细胞学的热流的冲击下,施旺即开始关注细胞学的进展。当弥勒要他重视施莱登的理论时,他马上投入到对施莱登的细胞学的研究中。施旺力图在研究细胞学的同时,将其与有机体的胚胎发育史和个体发育史结合起来。1839年,他从细胞的形成机理与生命的发育过程两方面,进一步地完善了由施莱登建立起来的细胞学说。在细胞的形成机理方面,施旺认为:细胞形成靠两种力量起作用,一种是有机细胞的代谢力,通过新陈代谢把细胞间的物质转化为适合于细胞形成的物质;一种是有机细胞的吸引力,通过浓缩和沉淀细胞间的物质而形成细胞。这两种内在的力量使细胞具有生命,并使它在机体里具有自立性。

  这篇论文分为二部分。第一部分描述了在蝌蚪体内脊索和各种不同来源的软骨的结构和生长;第二部分指出了各种不同的动物构成基础都是细胞;第三部分详细阐明了细胞理论。

1839年,他从细胞的形成机理与生命的发育过程两方面,进一步地完善了由施莱登建立起来的细胞学说。发表了《动植物结构和生长相似性的显微研究》,把施莱登的细胞学说成功地引入动物学,建立起了生物学中统一的细胞学说。

德国耶拿大学的施莱登教授,早年就曾对植物生理学和植物解剖学进行过较为深入的探讨。受到自然哲学思潮的影响,他开始研究植物的个体发育。施莱登认为:对植物个体发育这一植物学新领域的研究,将得到更多更深植物生理方面的认识,因此,它比研究传统的植物分类学更为重要。在这种思想的指导下,施莱登十分重视研究细胞在个体发育中的作用。他认真地研究了布朗的观察报告,并通过植物解剖观察,他得到的发现与布朗的完全一致。

  哈维巧妙地进行了这样的计算。人的心脏容血量约2英两,每当心脏收缩时,会把这些血液压入动脉;而当心脏放松时,又有同样多的血液从静脉重新流入心脏。如果心脏每分钟跳动 72次,那么人的心脏在 1小时内的排血量就有 2×72×60= 8640英两,大约等于人体体重的 倍。3

4.3 施旺与细胞学的建立

  当然,这些是奥肯的猜测,没有实验依据。

在生命的发育过程方面,施旺认为:“无论有机体的基本部份怎样不同,总有一个普遍的发育原则,这个原则便是细胞的形成。”施旺所提出的这个普遍发育原则,实际上包括两个方面的发育:一是个体本身的发育,一是细胞本身的发育。施旺认为:一切动物的个体生命发育过程,都从受精卵这个单细胞开始的,无论这些卵细胞是大如鸡蛋还是小于哺乳动物的卵,在本质上都是一致的;一切动物都是从单一细胞开始自己的个体发育史。就细胞本身的发育而言,他认为个体生命形成之后,在个体生命内仍然进行着从老细胞内发育出新细胞的过程,并以此构成个体生命的基础和条件。

  1665年,英国科学家胡克在显微镜下观察软木塞片,发现木片上布满了许多蜂窝状的小格子,他把这些小格子叫细胞。

许莱登(Schleiden,德)和许旺(Schwann,德)先后发表两篇论文:《论植物发生》;《动植物结构和生长相似性的显微研究》。

  施旺研究细胞学的特点,是力图把细胞学说和有机体的发育研究或胚胎研究联系起来。在自己多年研究的基础上,1839年,施旺发表了《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》这篇著名论文。

1834~1839年是他在科研工作中最富创新的年代。他研究消化过程,发现了胃中与消化有关的物质──胃蛋白酶。这是从动物组织提取的第一个酶。他设计了实验来测计荷载相同重量的肌肉受到相同刺激时收缩长度的变化,并对收缩强度与刺激强度进行比较借助物理方法显示生理功能,为生理学研究开辟了新的定量途径。他通过实验认识到酒精发酵与酵母的代谢有关,有机物的腐烂是由于活的有机体的代谢的结果。并且首先使用“代谢作用”(metabolism)一词。他的重大贡献是1839年发表的《动植物结构和生长一致性的显微研究》。他受植物学家M.J.施莱登的影响,认为脊索细胞与植物细胞有相似性,并认为细胞是各种组织的基本单位,所以有不同形状都是由于细胞分化的结果。因此,基本单位虽然在生理上完全不同,却可能是根据同一法则发育出来的。他和施莱登共同奠定细胞学说的基础。但是他也接受了施莱登的错误观点,认为细胞是在基质内通过结晶的过程形成的。1839年后,由于发酵的见解而受到当时权威人士的攻击,使他的处境十分困难,长期处于忧虑和抑郁状态。后来L.巴斯德的实验才证明他的见解是正确的。1839~1848年他在卢万大学任生理学教授,发展了胆导管的实验方法,研究胆汁在消化中的作用,认为在消化道中不能没有胆汁。1848年在列日大学任生理学教授并兼任解剖学、胚胎学教授。在这个日益兴旺的工业区他还发展了一系列煤矿用的排水和急救设备。直到1879年他退休之前,依然讲授生理学。他在中年以后有越来越明显的宗教倾向。

  施旺认为,在细胞形成中有两种力量起着作用。一种力量是有机细胞的代谢力,它把细胞间物质转变为适合细胞形成的物质;另一种力量是有机细胞的吸引力,它使细胞间物质发生浓缩和沉淀而形成细胞。正是这两种力量,使细胞本身具有生命,并使它在有机体中具有自主性。

施莱登认为细胞核是由细胞中所含的粘液状物质结晶形成的。当细胞核长到一定大小时,在其周围就会形成小泡,这个小泡在母细胞中长大到一定程度,就从母细胞中分离出去,成为一个新的细胞。施莱登的好朋友、动物学家施旺受施莱登的研究结果的启发,意识到假如能证明细胞核在动物细胞中起相同作用,那意义将极其重要。

  很显然,这样多的血液既不可能于1小时内在动脉末端消耗干净,也不可能从静脉始端重新制造出来。

1839年德国解剖学教授施旺把施莱登的见解扩大到动物界。他在《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》论文中提出了动物和植物都是由细胞组成的学说。他认为,有机体的基本部分不管怎样不同,总有一个普遍发育的原则,这个原则便是细胞形成。

  他发现只煮几分钟的瓶子中,用火熔合封口的瓶子里的汤汁不见小动物,而用木塞封口的瓶子里却看到了蹦跳的小动物。

4.1.3细胞学说的科学意义

  动植物细胞的发现和组织学的发展,为细胞学说的建立打下了基础。到30年代末,德国的施莱登和施旺建立了细胞学说。

17世纪中显微镜应用于生物学研究,人们可以观察到单细胞的微生物,也可以观察到多细胞动、植物的细胞构造。先是看到木栓的一个个“小室”结构,称之为“细胞”;后来又进一步观察了各种植物和动物的活细胞结构。

  奥肯认为,脊椎节是一般动物原型结构的基本单位。他在1805年进一步提出,一切生物都含有一种叫“原浆”的物质,它是地球演变过程中从大海里的无机物中产生的,由于表面不断加厚,逐渐形成极小的球状小泡,即“原胞”。

明确提出细胞是植物体和动物体结构的基本单位。此后,经过多位研究者的丰富和发展,细胞学说渐趋成熟,包括以下要点:细胞是所有动植物的基本结构单位。每个细胞相对独立,一个生物体内各细胞之间协同配合。新细胞由老细胞繁殖产生。

  但是,生命是从哪里来的呢?这是人们在认识生命过程中最早提出来的一个问题。围绕这个问题,形成两种观点,一是无生源说,一是有生源说。

4.2 施莱登与细胞学说的建立

  这个流派认为,有机世界是由一些具有某些共同性的基本单位构成的。谢林认为,自然界是一个有机的整体,构成这个整体的最高本原和基本单位是同一的。歌德认为,叶子是各种不同植物的典型单位结构。

1838年德国植物学家M.J.施莱登发表《植物发生论》,提出只有最低等的植物,如某些藻类和真菌是由一个单细胞组成的。高等植物则是各具特色的、独立的单体即细胞的集合体;因而认为细胞是组成植物的基本生命单位。他还认为细胞的生命现象有两重性:一方面细胞是独立的,只与自身生长有关;另一方面又是附属的,是构成植物整体的一个组成部分。他研究植物的个体发育、发展了R.布朗关于细胞核的看法,认为核与细胞的产生有密切关系,并把它称为细胞形成核(cytoblast)。他描述了先由粘液颗粒长成细胞形成核,再在其表面出现小囊,逐步形成细胞的过程。他认为所有显花植物都具有共同的细胞形成规律。

  尼达姆终于找到了原因,兴奋地给斯巴兰兹尼写信说:“你的实验看起来好像是成功的,但只能骗别人,而骗不了我。由于你长时间地烧煮,大大损伤了生长力,当然在汤汁里生不出小动物来。如果你不损伤生长力,那么肯定能生出小动物来。”

施旺回去后立即开始新的研究。动物细胞的观察比植物细胞困难得多,动物细胞有些很小,通常十分透明,而且形态变化多端,互相之间的差异似乎比相似还要突出。施旺发现细胞核是他阐明动物细胞性质的关键。无论肌肉细胞、神经细胞、骨细胞中都有细胞核。他提出,有无细胞核是判别有无细胞存在的最重要的根据。

  荷兰的列文虎克,几乎与胡克同时运用显微镜发现了细胞。他观察了水滴、毛发、种子等大量物体。1674年,他在显微镜下发现了红血球。 1683年,他观察到细菌。

细胞学说主张生物是由细胞组成的,细胞是生物的基本结构、功能单位和发育基础。细胞学说的形成经过几百年的研究,渐臻完备。16世纪末、17世纪初,显微镜问世后,为探索生物的微观结构提供了有效手段。17世纪中叶,英国人胡克首先观察到植物细胞。同时代的荷兰人列文虎克、意大利人马尔比基也相继看到植物细胞。然而都没有认识到细胞是植物界独立的、活的结构单位。19世纪初,德国植物学家特雷维拉努斯和莫尔阐明细胞是植物的结构单位,称细胞内含物为原生质。

  18世纪,意大利博物学家斯巴兰兹尼,通过实验沉重地打击了非生源说。

施莱登,Matthias Jakob Schleiden (1804~1881)德国植物学家,细胞学说的创始人之一。1804年4月5日生于汉堡,1881年6月23日卒于美因河畔法兰克福。早年在海德堡学习法律(1824~1827),并在汉堡作过律师。因对植物学有浓厚兴趣而攻习植物学,于1831年毕业于耶拿大学。1850年任耶拿大学植物学教授。当时植物学界流行的研究是形态分类学,而他则通过研究植物显微镜下的结构来描述和命名新种。自17世纪R.胡克把在显微镜下看到的木栓薄片中的小室称为“细胞”以来,不少学者对许多动、植物的显微结构都进行过描述,但并未引出规律性的概念。施莱登根据他多年在显微镜下观察植物组织结构的结果,认为在任何植物体中,细胞是结构的基本成分;低等植物由单个细胞构成,高等植物则由许多细胞组成。1838年,他发表了著名的《植物发生论》一文,提出了上述观点。该文刊登在1838年出版的《米勒氏解剖学和生理学文集》上。德国动物学家T.A.H.施万将此概念扩展到动物界,从而形成了所有植物和动物均由细胞构成这一科学概念即“细胞学说”,并首次载于1839年发表的施万所著的《动物和植物的结构与生长的一致性的显微研究》一文中。“细胞学说”被恩格斯誉为19世纪自然科学三大发现之一,对生物科学的发展起了巨大的促进作用。施莱登也认识到细胞核的重要性,并观察到细胞核与细胞分裂有关。他还描述过细胞中活跃的物质运动,即现在所说的原生质川流运动。他是首先接受达尔文进化论的德国生物学家之一。

  雷迪断定,腐肉表面的蛆虫是外面的苍蝇排卵所致,不是由腐肉直接产生的。

在建立细胞学说时,虽然施莱登和施旺已经具有当时发现的细胞内部结构这一实验基础,但他们更多地是依靠他们在自然哲学思潮的引导下所作的理论方面的探索。因此,学说中的某些基本内容,例如细胞本身的形成问题,在当时他们并未获得充分的实验证据。施莱登认为,新细胞是从老细胞的核内产生出来的;施旺则认为,新细胞是从老细胞核外的有机物质的晶体化过程中产生出来的。他们提出这个理论后不久,这一问题被德国著名显微解剖学家冯·莫尔发现的细胞的有丝分裂这一新的实验事实所修正。

  奥肯说,这种原胞是构成所有生物机体的基本单位,它有两种生命,一是它自己的生命,一是作为有机体组成部分的生命。由于它有自己的生命,所以当它们暂时所属的生物体死亡后,它们仍然继续生存着,形成另一个生物体的组成部分。

施旺,Theodor Ambrose Hubert Schwann (1810~1882),德国动物学家和生理学家。1810年12月 7日生于诺伊斯,1882年1月11日卒于科隆。他开创了现代组织学并是细胞学说的创立人之一。他受教育于波恩、维尔茨堡和柏林大学,1834年获博士学位生涯后,成为生理学家J.P.弥勒的助教。

  无生源说认为,生命物体能从非生命物体中自发产生,如腐草化萤,滞水孳蚊。

施莱登(Matthias Jakob Schleiden 1804.04.05-1881.06.23)德国植物学家,细胞学说的创始人之一。生于汉堡,卒于法兰克福。1824~1827年在海德堡学习法律,并在汉堡作过律师。因对植物学有浓厚兴趣而攻习植物学,于1831年毕业于耶拿大学。1850年任耶拿大学植物学教授。当时植物学界流行的研究是形态分类学,而他则通过研究植物显微镜下的结构来描述和命名新种。自17世纪胡克把在显微镜下看到的木栓薄片中的小室称为“细胞”以来不少学者对许多动,植物的显微结构都进行过描述,但并未引出规律性的概念。施莱登根据他多年在显微镜下观察植物组织结构的结果,认为在任何植物体中,细胞是结构的基本成分;低等植物由单个细胞构成,高等植物则由许多细胞组成。1838年,他发表了著名的《植物发生论》一文,提出了上述观点。该文刊登在1838年出版的《米勒氏解剖学和生理学文集》上。德国动物学家施万将此概念扩展到动物界,从而形成了所有植物和动物均由细胞构成这一科学概念即“细胞学说”,并首次载于1839年发表的施万所著的《动物和植物的结构与生长的一致性的显微研究》一文中。“细胞学说”被恩格斯誉为19世纪自然科学三大发现之一,对生物科学的发展起了巨大的促进作用。施莱登也认识到细胞核的重要性,并观察到细胞核与细胞分裂有关。他还描述过细胞中活跃的物质运动,即现在所说的原生质川流运动。他是首先接受达尔文进化论的德国生物学家之一。

  有生源说和无生源说

施莱登和施旺奠定了细胞学说的基础。细胞学说后来经过许多生物学家补充修改,日趋完善。大体内容是:生物都是由细胞和细胞的产物所构成,所有细胞在结构和组成上是相似的,各自执行特定的功能,并能独立存活,生命过程是有共同性的;生物体通过其细胞的活动,而反映其功能;新细胞是由已存在的细胞一分;为二形成的,各种细胞有它发生、发展过程;生物病害是其细胞新陈代谢和代谢失常所致。

  他向世界宣布:一切生物都有母体,不可能无缘无故地生长出来,蜜蜂繁殖蜜蜂,甲虫繁殖甲虫,细菌只能由细菌繁殖出来。

施旺的认识相当正确和深刻,1839年,他发表了《动植物结构和生长相似性的显微研究》,把施莱登的细胞学说成功地引入动物学,建立起了生物学中统一的细胞学说。法国医学家毕夏把人体组织划分为硬骨、软骨、肌肉等二十一种类型,并试图找出各种组织之间的生理和病理关系。施旺以毕夏的组织分类学为借鉴,把人体细胞划分为血液细胞、皮肤细胞、骨质细胞、纤维细胞、神经和肌肉细胞五种不同的类型,并试图找出各种细胞之间的生理关系。施旺所作的这些努力,对后来瑞士生物学家柯立克创立细胞生理学以及德国医学家微耳和创立细胞病理学起到了直接的先驱作用。

  尼达姆最后又郑重地宣称:“正是靠这个生长力,亚当的肋骨,才能长成夏娃。”

到了19世纪30年代初,布朗观察到植物细胞大都有核。普金叶还观察了鸡胚。莫尔和耐格里提出植物和动物细胞的原生质基本上是一致的,至此,对细胞有了一个基本概念。1838年德国植物学家施莱登在他的“植物发生论”中,提出植物结构的细胞说,他认为细胞是一切植物结构的基本单位,是一切植物借以发展的实体;最简单的植物是由一个细胞构成的,大多数植物是由多个细胞组成的;植物细胞的形成是一个新细胞起源于一个老细胞的核,最初形成老细胞的球体的一个裂片,然后分离出来自成的一个完整的细胞。

  斯巴兰兹尼认为,只煮几分钟的瓶中汤汁出现小动物,是因为这些小动物的生命力能经得起几分钟的热力,它仍然能在种子的母体中进行繁殖,而经大火长时间煎熬后的液体就什么也生不出来了。

细胞学说是由德国生物学家施莱登(1804-1881)和施旺(1814-1882)确立的。施莱登性格暴躁激烈,但却能力过人。他早年攻读法律,并当过律师,在28岁时他开始在哥廷根大学学习植物学和医学。于是,历史上多了一个杰出的生物学家。施莱登不喜欢哲学上的推理,要求一切结论都要根据实验和观察得出,包括用显微镜来观察肉眼看不见的东西。布朗发现细胞核的工作给了施莱登很大启发。他总结了实验资料,提出了细胞核是植物细胞中普遍存在的构造。他认为无论多么复杂的植物,都是由细胞组成的,每个细胞是最小的活的单位,一方面是独立的,进行自身发展生活,另一方面,是附属的,作为植物整体的一个组成而生活。既然细胞是生物结构和功能的基本单位,那么细胞的起源就是生命科学中的一个关键问题。

  显微镜的发明,使人的眼睛能够洞察入微。

  过了几天,斯巴兰兹尼来到实验室,用显微镜逐一观察每个瓶子里的汤汁。

  施旺指出,动物细胞在所有方面都与植物细胞相似,“细胞是有机体,动植物体都是这些有机体的集合物,它们按照一定的法则而排列在动植物体内”,细胞是所有有机体构造和发育的基础,这就推倒了分割动植物界的巨大屏障,为动物和植物之间架设起一座桥梁。

  生物学是研究生命运动的科学,它与人类的生存和生活有着密切的关系。由于生命运动是自然界中最复杂、最高级的物质运动形式,由于自然界中生物种类的异常繁多、不同物种之间又存在极大的差别,所以古代没有形成真正科学而系统的生物学。

  斯巴兰兹尼胜利了!

  特雷维拉努斯在对植物进行大量的显微解剖中,发现在植物的机体内,确实存在奥肯所说的那种“原胞”,也就是植物细胞。通过对各种植物细胞的不断观察,他认识到细胞确实是植物机体的基本结构单位。

  塞尔维特已接近发现血液循环,但还没等他继续研究下去,他就因触犯教义而被活活烧死。

  德国植物学家冯·莫尔在显微镜下对细胞的形成和发育过程进行了长期的观察,发现新细胞的形成过程,是伴随着老细胞的分裂来完成的。

  到了19世纪,在科学家提出细胞学说以前,哲学家先认识到细胞对生物的重要性。

  一天,斯巴兰兹尼在报纸上看到一条消息,说的是英国一个叫尼达姆的神父,用显微镜看到一些小动物,从羊肉汁里奇妙地生殖出来,轰动了学术界。

  列文虎克不但观察了植物细胞,还观察了滴虫、轮虫等动物细胞和单细胞生物,并且生动地描绘了它们的形状,在英国皇家学会引起了巨大的影响。

  实际上,微生物大都处在动物和植物还没有分化的阶段,或者兼有两者的特征,而两者特征又都不典型。我们一般把肉眼难以看见的小动物,比如细菌,称为微生物。

  从哈维发现血液循环到建立细胞学说,经历了200多年时间。这一方面是由于需要新的研究工具,就是显微镜的发明和改进;另一方面是由于生命现象太复杂、大奥秘的特点所决定的。

  在世界各国的大多数早期文化中,都有神造人和天地生万物的神话传说。这是早期人类对自然现象的无知和对灾难的无法躲避而产生的臆想。

  根据这个实验结果,斯巴兰兹尼写成一篇出色的论文发表在1768年的学术杂志上,引起强烈的反响。

  西班牙医生塞尔维特在1553年出版的《基督教的复兴》中,认为血液从右心室流入肺部,经过空气净化后,鲜红的血液又从肺部流入左心室,形成循环,即小循环。

  当然,胡克发现的并不是细胞,他看到的不过是细胞的空架子——细胞壁。

  在显微解剖中,科学家们所用的显微镜都有一定的色差现象,因此,他们无法看清细胞的纤细结构。到20年代,意大利的阿米西等人制成了改进的消色差显微镜,使人们得以观察到细胞的详细情况。

  意大利医学教授维萨里在1543年出版了解剖学巨著《人体结构》,指出人的心脏的中膈很厚,并由肌肉组成,血液不可能通过中膈从右心室流入左心室。

  在欧洲,医学一直是一门主要学科。然而,在医学界,古罗马时代留传下来的盖伦学说,一直占据统治地位。

  施莱登认为,研究个体植物的生长,比研究植物分类和植物的宏观构造更有意义,因为在植物的个体发育的研究中,将会对植物生理和它的本性有更多更深的认识。

  哈维死后,在1660年,意大利人马尔比基用显微镜看到了青蛙肺部的毛细血管。1688年,荷兰人列文虎克在青蛙的脚里看到了血液通过毛细血管的实际循环过程。

  因此,血液必然通过某种途径形成一个循环。哈维第一次把血液循环的动因归结为心脏肌肉的机械收缩。

  斯巴兰兹尼根本不相信这么回事,小动物决不会从羊肉汁里生出来。他想,可能是尼达姆在做实验时,装羊肉汁的瓶子没有把盖子盖上,或者是加热的时间还不够而造成的。

  较早认识到细胞是植物的结构单位的,是德国植物学家特雷维拉努斯和冯·莫尔。

  细胞学说的建立,对于唯物辩证法的自然观的形成,也起到了直接的推动作用。

  为什么在斯巴兰兹尼长时间烧煮后的汤汁里,找不到小动物了呢?尼达姆思考着。突然,他想到,一定是长时间的烧煮损伤了生长力,甚至烧死了生长力,因此,汤汁才生长不出小动物来。

  施莱登于1804年出生在德国,在海德堡大学法律系毕业后,从事律师工作。但由于工作不顺利,对生活失去信心,而开枪自杀,侥幸未死,然而额头上留下了永久纪念的疤痕。

  几天后,斯巴兰兹尼检验实验结果。当他用显微镜观察煮过几小时的瓶中汤汁时,什么也看不见,根本没有尼达姆所说的那些小动物。当他再观察只煮过几分钟的瓶中汤汁时,竟惊奇地看到许多小动物在蹦跳游戏。

  当时已经知道两种血管,就是动脉和静脉。盖伦认为血液在静脉一端被制造出来,在动脉的一端被消耗干净。

  关于植物细胞的形成,他特别重视布朗发现的细胞核,认为一个新细胞起源于一个老细胞核。他还具体阐述了细胞的形成机制:首先从成胞原浆中结晶出核仁,核仁生长形成细胞核,然后再形成细胞膜,最后成为细胞;老的细胞破碎后,其中每一个碎片都可以形成一个独立而又完整的新细胞。

  细胞学说使全部生物学发生革命。恩格斯说:“发现细胞是这样一个单位,整个植物和动物体都是从他的繁殖和分化中发育起来的。由于这一发现,我们不仅知道一切高等有机体都是按照一个共同规律发育和生长的,而且通过细胞的变异能力指出了使有机体能改变自己的物种并从而能实现一个比个体发育更高的发育的道路。”

  有生源说认为,物种都是由以往生物繁殖而来的,原始生命是一切后来生命的渊源。

  这样,在无生源说和有生源说的论争中,无生源说认为生物是自发产生的,有生源说认为生物是由以往生物繁殖而来的,两者斗争激烈。但有生源说根本没有回答生命是怎样来的,只是说明了生命来自生命,因此,还不能给无生源说以致命的打击。

  斯巴兰兹尼苦苦思索。有一天,他偶尔翻到了雷迪所写的小册子,立即被小册子的实验吸引住了,顾不得深更半夜,立即重做了雷迪的实验,并得到了相同的结果。

  胡克和列文虎克等人,在显微镜下观察过细胞,并积累了丰富的资料。但他们都不是专攻生物学的,因此,虽然看见了细胞,但是没有理解它的重要性,特别是没有认识到细胞在生物体结构中的重要性。

  冯·莫尔在对植物的显微解剖中,与特雷维拉努斯几乎同时发现了植物细胞,也提出了细胞是植物的基本结构单位的思想。

  1837年10月,施莱登把他对细胞研究未发表的成果告诉了他的好友施旺,这对36岁的施旺很有启发。

  他认为细胞是一切植物中普遍存在的最基本的活的单位,各种各样的器官组织和独立个体都是由细胞组成的。细胞是一个独立自主的单位,具有两种生命特征,一个生命是它自己的,这是主要的;另一个生命是属于有组织植物结构的部分,这是次要的。两个生命过程都是“形成力量”的表现,这种力量充满整个自然界构成活的生物。

  哈维描述了静脉血液流到右心室,然后进入肺里,在肺里变成鲜红的血液后流回左心室,从左心室进入动脉血管流遍全身,再流到静脉后回到右心室,完成一个循环过程。

  斯巴兰兹尼看完信后,觉得尼达姆说的有一定道理,难道是自己错了吗?不!生物是不会自发地生长出来的,他坚信这一点。斯巴兰兹尼喜欢用事实说话,他又投入到紧张的研究中,寻求实验依据。

  科学仪器帮助人们发现了动脉血流向静脉的毛细血管,完全证实了哈维关于血液循环的发现。

  甚至有人认为,把破烂衣布加上杂粮等物品放在阴暗人稀处,只要“处方精确”,过一段时间就能产生“人造小矮人”。还有人认为,把小牛打死后埋在地下,露出双角,过一段时间把角锯掉,就能从角里飞出蜜蜂。

  然而,塞尔维特关于血液循环的观点却被哈维继承和发展了。1628年,哈维出版了《心血运动论》,指出了血液在整个人体内不断循环即大循环的理论,用简洁的语言阐明了血液循环学说,使生理学成为一门独立的科学。

  雷迪的实验第一次动摇了非生源说。

  在预成论和渐成论的争论中,渐成论的代表人物贝尔,已经向人们表明,生物机体都来自一个未分化的胚层,那么这种胚层又是由什么构成的呢?

  这一分裂过程是,老细胞的细胞核首先分裂为两个细胞核,然后整个老细胞再分裂为两个新细胞。这就是细胞的有丝分裂过程。

  说干就干。他把几种不同的种子分别放进烧瓶里,并把瓶口封死,然后用大火熬,其中一部分瓶子只煮几分钟,而另一部分瓶子则煮几小时。

  施莱登的细胞学说仅限于植物界,把细胞学说扩大到动物界,建立统一的细胞学说的是德国生理解剖学家施旺。

  但是,由于奥肯是一位比较有影响的生物学家,他的猜测激起了其他生物学家的热情,试图在有机体结构中寻找这种“原胞”,于是对有机体进行显微解剖,终于导致了细胞学说的产生。

  在德国,自莱布尼茨和康德后,逐渐形成一种自然哲学思潮,试图探索宇宙及生命的起源和演化过程。

  血液循环理论是随着医学的发展而建立起来的。

  从19世纪70年代以后,随着显微技术、切片设备技术和细胞染色技术的发展,人们对细胞内及核内的构造有了更多的了解。

  莫尔在1839年底发表了这一研究成果。

  哈维是怎样发现血液循环的呢?

  过一段时期,他发现两块鲜肉都已腐败,无罩容器内的腐肉长有蛆虫,而有罩容器内的腐肉却没有蛆虫。

  施旺认为:“有机体的基本部分不管怎样不同,总有一个普遍的发育原则,这个原则便是细胞的形成。”一切动物的受精卵都是一个单细胞,无论这些细胞大如鸡蛋或者小如哺乳动物的卵,都是一样的。一切有机体都是以单一细胞开始有牛命,并以其他细胞的形成而发育着。

  在这种思潮的影响下,德国在19世纪初逐渐形成了以哲学家谢林和生物学家奥肯为代表的“自然哲学”流派。

  此后,瑞士的格耐里、德国的莱迪希、雷马克等人,相继发现了细胞的分裂过程,证实了莫尔的重要发现,从而否定了关于细胞自由形成的观点。

  要回答这个问题,就必须深入研究它的微观结构。正是在寻找比组织更深层次的有机体结构单位的过程中,细胞学说建立和发展起来了。

  这是对细胞内部结构的首次发现。布朗在同年发表了关于这个发现的论文。

  这个实验使斯巴兰兹尼非常兴奋,紧接着,他又去证明微生物也有母体,而不能自发地产生。

  预成论和渐成论所争论的是生物个体发育问题。

  斯巴兰兹尼非常兴奋,这是驳斥尼达姆的最好证据。用木塞封口的瓶子里由于有空气进入,才使汤汁生出小动物,这说明空气里也有微生物。

  “有了这个发现,有机的有生命的自然产物的研究——比较解剖学、生理学、胚胎学——才获得了巩固的基础。机体产生、成长和构造的秘密被揭开了;从前不可理解的奇迹,现在已经表现了一个过程,这个过程是依照一切多细胞的机体本质上所共同的规律进行的。”

  因此,恩格斯把细胞学说、进化论、能量守恒和转化定律一道誉为 19世纪的三大科学成就。

  在17世纪中期,意大利医生雷迪首先对无生源说提出怀疑。

  究其原因,一方面是显微镜还比较粗糙,使观察者无法看清细胞本身的结构;另一方面是在生物学的发展中,研究群体的分类学逐渐成为生物学发展的中心。因此,在18世纪,对生物个体的研究相对削弱,没有取得什么进展。

  施莱登和施旺关于细胞形成机制的解释,特别是关于细胞自由形成的见解还缺乏严格的实验根据。

  他是首先用实验的方法来研究自然发生问题的学者。他把一块鲜肉分成两份,分别放入两个洁净的容器内,一个容器口上加上牛皮罩,另一个容器敞口。

  我国古代的荀子说:“积土成山,风雨兴焉;积水成渊,蚊龙生焉。”由此可见,这个蛟龙是自然产生的。类似这种自然产生说,如汗液生虱、腐肉生蛆等,中外古代都很盛行。

  生命深层的物质

  可是,斯巴兰兹尼认为,生命不可能自发产生,有生命的动物包括微生物在内,一定都有母体,就像每个人都有母亲一样。

  植物和动物细胞的发现

  血液循环的发现

  1831年,英国植物学家布朗用这种消色差显微镜,在观察显花植物的细胞时,发现每一个细胞中都有一个细胞核。

  “我要亲自做这个实验,揭开这个秘密。”斯巴兰兹尼自言自语。

  在对植物进行大量显微解剖的研究中,施莱登对细胞有了比较深刻的认识。1838年,他发表了《植物发生论》一文,建立了第一个较为系统的细胞学说。

  这样,细胞学说从19世纪30年代到80年代,经过许多人的努力而逐渐得到了完善。

  尼达姆一时哑口无言。

  这样,在19世纪30年代末,生物学中的统一的细胞学说就建立起来了。

  哈维的正确理论也遭到传统观念的强烈反对。他们提出:动脉血是通过什么途径流入静脉的呢?

  伤愈后,施莱登放弃律师工作,转攻植物学和医学,获得博士学位,被聘为耶拿大学植物学教授。

  这里着重探讨细胞学说的建立。

  怎样证明自己的想法呢?

  细胞学说的建立,使人们对生命现象的本质开始有所了解,神创论显得荒谬和多余了,无生源说和预成论也不攻自破。

  他又把几种不同的种子放进不同的瓶子里,灌满清水。这一次,他把一部分瓶子的瓶口用火熔合封死,另一部分瓶口只用木塞塞住。再把两种不同封口的瓶子分别分为两组,第一组只烧煮几分钟,第二组则烧煮几小时。

  近代生物学的突出成就,是建立了细胞学说和生物进化论。

  他在1837年,又发现了神经细胞的核和树突以及小脑皮层的烧瓶形大细胞,并依据观察结果,描述了有机体的构成。

  随着近代科学的兴起,对生物的观察和实验研究也加强了,初步形成两条研究路线:一是以林耐为代表,着重研究群体,主要运用观察和分类的方法;一条是以哈维为代表,着重研究个体,主要运用解剖和实验的方法。

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