△细胞学的先行者 

谁先抓住显微镜这一新工具,谁就会取得开创性成绩。

意大利解剖学家马尔比基率先用显微镜进行解剖,由此开创了显微解剖学这一新的解剖学分支。1661年,马尔比基在显微镜下首先观察到连接微动脉和微静脉的毛细血管,从而解决了哈维发现血液循环后遗留下的一大难题。哈维用实验发现从心脏出去的动脉血和回到心脏的静脉血是相等的,因此,推断血液是循环的,从动脉出去,从静脉回来。但血液如何从动脉到静脉呢?在发明显微镜之前,肉眼是不可能看到连接动静脉间的毛细血管的。

与马尔比基同时,英国科学家胡克用显微镜观察植物的组织结构。1665年,胡克用他自制的一台复合显微镜对一植物的结构进行了观察。当他观察一种软木的组织结构时,发现其中有一些像小房间似的微小结构,胡克把这种微小结构称为植物细胞。这是生物学史上的最初的“细胞”的概念。

随后,荷兰解剖学家格拉夫在1672年用显微镜观察到鸟和兔的卵巢的滤泡;荷兰的另一个生物学家施旺麦丹在显微镜下发现了红血球;1675年到1683年间,荷兰著名解剖学家列文胡克用显微镜进行了大量的动植物机体的解剖观察,也发现了植物细胞。此外,他还在显微镜下观察到了轮虫、滴虫、细菌以及其他微性物。他的助手哈姆最先观察到了动物精液中的精子。

然而,尽管显微研究是极其重要,但18世纪生物学发展的中心是分类学,相关的研究进展不大。直到19世纪初,随着德国的自然哲学思潮的兴起,显微解剖学及与之相关的细胞学,才在德国复兴并得以发展。

在著名哲学大家莱布尼茨和康德的推动下,德国形成一种自然哲学思潮,产生了两种明显倾向的思想:第一种倾向是,莱布尼茨试图以“单子”这种既是物质实体又是精神实体的“原子”来解释物质现象与精神现象;第二种倾向是,用康德的关于天体演化学说的“星云说”,试图从发展观上探索天体、地球与生命的起源及其演化过程。

这些从神学解脱出来的分析思想,影响了谢林和奥肯为代表的“自然哲学”观念。谢林的观点是:自然界是一个有机的整体,而构成这个整体的本原与基本单位是一种主体与客体统一,即精神与物质统一的“绝对”;奥肯认为,有机体本身具有自己的基本结构单位,并在1805年提出一种由原胞和原浆组成的“粘液囊胞”的结构,是构成所有生物的基本单位。它具有两种生命;一种是它自身的,这是主要的;一种是作为有机体组成部份的生命,这是次要的。“粘液囊胞”并不随有机体的死亡而死亡,而是在机体死后可以继续存活转变为另外一种有机体的组成单位。

在当时,奥肯以自然哲学的思辨为基础的“粘液囊胞”的理论只不过是一种纯粹的猜测,并没有任何实验依据。由于奥肯本人是一个颇有影响的生物学家,所以他的这一理论激发了当时一些生物学家在有机体结构中寻找这种“粘液囊胞”的热情,使其在19世纪初的德国倍受推崇。这样显微解剖学最先在德国兴起,细胞学也随之在德国发端并发展起来。19世纪初,法国著名的生物学家特维拉努利斯在奥肯的“粘液囊胞”是一切有机体的基本单位的理论影响下,进行了大量的植物的显微解剖观察,发现植物的机体中,确实存在着奥肯所说的具有原胞原浆的“粘液囊胞”,即植物细胞。此后,他又通过对各种植物细胞的进一步观察,认识到细胞的确是植物机体的基本结构单位。

随后,德国生理学家、哥尼斯堡大学的生理学教授冯·贝尔于1827年在显微镜下发现了哺乳动物的卵细胞。这时,生物学家们结合列文胡克的助手哈姆在17世纪末发现精子,开始认识到动物的个体发育是从卵子与精子的结合成为受精卵开始的。这就引发了科学家们进行更深一层的思考:一个受精卵是如何进一步发育为胚胎和个体呢?冯·贝尔的发现推动了人们对胚胎学的研究,而胚胎学的研究反过来又激发了人们对细胞学研究的兴趣。

但是,19世纪初期的显微镜还存在着色差现象。色差现象使观察者无法看清细胞本身的结构,对观察动植物的细胞结构产生了严重的干扰。19世纪20年代,意大利人亚米齐在消色显微镜的基础上,成功地研制出了一种新的消色差显微镜。这种新的消色差显微镜可以基本消除在色差现象,使观察者能够很清楚地观察到细胞本身的结构。因此,消色差显微镜一诞生,便使细胞学得到了新的飞跃。

1831年,伦敦的一名医生布朗,用消色差显微镜观察植物细胞时,首次发现了细胞的内部结构——细胞核。不过,也许是英国并没有像德国那样重视细胞学,所以他的发现并未引起本国科学界的重视,而布朗本人也没有作进一步的理论方面的研究。

1835年,捷克人普金叶应用消色差显微镜观察母鸡的卵细胞时,发现了细胞质。这是继细胞核之后,人们对细胞内部结构的又一重要发现。细胞核与细胞质的相继发现,使人们初步弄清了细胞本身的内部基本结构,这就为细胞学说的建立奠定了实验基础。30年代末,一个较为系统的细胞学说便由德国植物学家施莱登和动物学家施旺相继建立起来。