Цитология и ее методология
Цитология начала свой путь развития относительно недавно, в этой статье мы обсудим клеточную теорию и методы, которые используются в цитологии для изучения клеток (методологию).
Клеточная теория
В 1665 году Роберт Гук, используя микроскоп собственного изобретения, смог различить ячеистые структуры пробки ветки бузины. Эти ячеистые структуры напомнили Роберту Гуку монашеские кельи, он ввел термин клетка (от лат. сеllа — комната, келья).
На самом деле Роберт Гук увидел не живые клетки, как он предполагал, а оставшиеся от них плотные клеточные стенки, которые и представляли собой ячеистую структуру.
В 70-х годах XVII века нидерландский натуралист Антони ван Левенгук открыл целый мир, невидимый невооруженным глазом. Он увидел в микроскопе простейшие организмы: инфузорий, сперматозоидов, а также дрожжи, бактерии, эпидермис кожи.
В течение 50 лет он отсылал результаты своих наблюдений в Лондонское королевское общество. Поначалу они были встречены со скептицизмом, но когда комиссия ученых лично во всем убедилась и подтвердила подлинность его исследований, Антони ван Левенгук был избран действительным членом Лондонского королевского общества.
В последующее время было много описаний самых разных клеток, однако обобщить накопленный материал оказалось не легкой задачей. С ней в 1839-1840 годах справились немецкий ботаник Маттиас Шлейден и немецкий зоолог Теодор Шванн.
Допустили ли Шлейден и Шванн ошибки? Да, они были. Ошибочно предположение о том, что клетка может образоваться из неклеточного вещества.
Важное дополнение в 1855 в клеточную теорию внес Рудольф Вирхов, который утверждал, что любая клетка может образоваться только путем деления материнской клетки.
XX век несомненно стал веком биологических наук: цитологии, генетики. Это произошло во многом благодаря клеточной теории.
Микроскопия
Некоторое внимание уделим направлениям в биологии, которые необходимо знать на современном этапе технического прогресса.
Биоинженерия
То есть биоинженерия занимается преимущественно технической частью. Медицинское направление в биоинженерии ищет замену органам и тканям человека, которые утратили свою функциональную активность и требуют «замены».
Биотехнология
Это разительно отличается от задач биоинженерии, хотя безусловно, эти дисциплины смежные. Все-таки в биотехнологии происходит большее вторжение в живой мир, по сути человек выступает эксплуататором, достигая с помощью животных, растений и грибов своих целей. Человек проводит искусственный отбор, отделяя особей, которые продолжат род, от других, «менее перспективных».
Представляет собой совокупность методов и технологий, которые приводят к получению рекомбинантных РНК и ДНК, выделению генов из клеток и внедрения их в другие организмы.
Изменив молекулу ДНК или РНК, человек добивается своей цели: клетка начинает синтезировать с нее белок. Он то и нужен человеку, такие продукты жизнедеятельности активно используются в медицине, к примеру, при изготовлении антибиотиков.
Представляет собой совокупность методов и технологий, используемых для конструирования новых клеток. В основе лежит идея культивирования клеток тканей вне организма.
С помощью клеточной инженерии возможно бесполое размножение ценных форм растений. Часто получаются, так называемые, гибридные клетки, которые сочетают свойства, к примеру, раковых клеток и лимфоцитов, в результате становится возможно быстрое получение антител.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
История зарождения цитологии как науки
Цитология — это наука о структуре, функциях и строении клетки, об организации живого на клеточном, субклеточном и надмолекулярном уровнях.
Цитология рассматривает химический состав, структурные компоненты клеток и их взаимодействие.
Наука о клетке появилась с изобретением и внедрением в практику микроскопа. К нему как к инструменту биологического исследования впервые было привлечено внимание исследованиями Антона Ван Левенгука (1632—1723), который с помощью примитивных систем стекол добивался большого увеличения. Он очень много занимался изучением различных микроскопических биологических объектов. Однако эти исследования не имели существенного значения в развитии собственно науки о клетке.
Впервые клетки были описаны Робертом Гуком в монографии Микрография, или описание маленьких предметов» в 1667 г. Он рассматривал тонкие срезы пробки, сердцевины бузины, тростника и других растений и сделал открытие: растительная ткань состоит из многочисленных «пузырьков» с отчетливо заметными слепками. Эти ячейки он и назвал «клеточками», сравнивая их с пчелиными сотами. Гук видел не только мертвые, но и живые растительные клетки.
В XVII в. М. Мальпиги и Н. Грью довольно подробно описали распределение клеток в растениях, но они рассматривали клетку как одну из многих структур, которые можно найти при изучении растений с помощью микроскопа.
В XVIII в. наука о клетке столкнулась с авторитетом анатома А. Галлера, защищавшего теорию о волокнистом строении организмов. Эта теория получила широкое распространение и существенно задержала прогресс представлений о клетке.
Каспер Вольф в 1759 г. уделял большое внимание клеточному строению для обоснования теории зародышевого развития организмов. Он рассматривал развитие клеточного строения применительно к растительным организмам (в меньшей степени к животным) и предложил первую «клеточную теорию».
Очень интересные мысли о тонком строении организмов высказал Л. Окен (1809). По его мнению, всякий организм животного является суммой элементарных организмов, которые, войдя в его состав, живут жизнью целого, оставаясь до какой-то степени независимыми. Они являются пузырьками с плотной оболочкой и жидким содержимым и в философском смысле могут быть названы инфузориями.
В конце XVIII — начале XIX в. появилось множество работ, посвященных клеточному строению растений, по своему построению и объектам вполне сопоставимых с исследованиями начала XX в. Они указывали на распространенность клеточного строения, но о самой клетке их авторы почти ничего не знали.
Дютроше (1824) считал, что все ткани как растений, так и животных в конечном итоге состоят из клеток. В 1833 г. Роберт Броун описал клеточное ядро и высказал гипотезу, что ядро присутствует во всех клетках. Наконец, в 1837 г. Майен подчеркнул в своих работах, что только клетки являются элементарными анатомическими единицами растений.
В 1838 г. Шлейден, изучая ядра клеток растений, обнаружил в них ядрышки. По его мнению, из ядрышек развивается ядро, а уж из него — клетка. Теория Шлейдена была совершенно неверной, но тем не менее именно она дала толчок к постановке целого ряда исследований.
В числе приверженцев теории Шлейдена был Теодор Шванн, который изучал происхождение клеток у животных. В 1839 г. в своей книге «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте растений и животных» он окончательно утвердил представление о клеточном строении как о всеобщем принципе организации. Основой всех теоретических представлений, исходя из которой Шванн доказал принципиальное сходство животных и растений, были неправильные идеи Шлейдена о генезе клеток. Шванн описал формирование клеток из ядрышек в хряще и хорде. Ничего нового в отношении происхождения клеток Шванн не внес. Так совершенно неправильное представление послужило основой для гениальных выводов, которые легли в основу клеточной теории.
Таким образом, и Шлейден, и Шванн не могут рассматриваться как безусловные основатели клеточной теории, однако только они сделали выводы, подкрепленные многочисленными, пусть и неверными, доказательствами. Основные положения Шванна относительно клеточной теории актуальны в той или иной мере до сих пор.
Огромный вклад в развитие клеточной теории внесли труды Рудольфа Вирхова. В своем основном сочинении «Целлюлярная патология как учение, основанное на физиологической и патологической гистологии» (1858) он показал, что «клетка действительно представляет собой последний морфологический элемент всего живого, и вне ее мы не должны предполагать существования нашей жизнедеятельности.
Вирхов ввел закон: всякая клетка от клетки и, таким образом, он отверг представления Шлейдена и Шванна. Он указал на то, что клетки имеют своего рода социальную организацию и существование многоклеточного организма есть продукт взаимодействия этих клеток. Однако Вирхов не отрицал и относительную самостоятельность клеток. Его же можно рассматривать как основателя учения о патологии клеток. Клеточная теория — наиболее общее, фундаментальное представление цитологии. Постулаты к неточной теории, предложенные еще в XIX в. Шванном и Шлейденом и дополненные Вирховым, гласят:
1. Клетка — минимальная структурно-функциональная единица живого. Для нее характерны основные свойства живого, в том числе: способность к воспроизведению (молекул, структур клетки, целой клетки), возбудимость и чувствительность, обмен веществ как внутри клетки, так и между клеткой и внешней средой. В одноклеточных организмах единственная клетка — это и есть целый организм. В сложно организованных многоклеточных организмах клетки специализированы и образуют ансамбли, формирующие ткани и органы. В то же время клетки относительно автономны и способны существовать (иногда весьма длительное время) вне организма.
2. Все клетки многоклеточных организмов сходны по своему строению. Несмотря на большое разнообразие структуры и функции клеток эукариот, в них имеются ядро, цитоплазма, цитолемма (цитомембрана), определенный набор органелл. Сходен и способ хранения наследственной информации в ядре (в ДНК). Таким образом, между клетками, например человека, мамонта и динозавра, небольшая разница, и все они подчинены или были подчинены строго определенным законам. Изучение многих химических веществ, в том числе ферментов, доказывает, что состав большинства из них сходен у высших млекопитающих, пресмыкающихся, земноводных и даже растений и беспозвоночных. Такие вещества еще называют эволюционно-консервативными. Часть же белков подверглась значительным изменениям в ходе эволюции, что сформировало новые функции и признаки отдельным клеткам и организму в целом.
3. Каждая новая клетка образуется из другой клетки путем деления. Все, даже самые сложные, многоклеточные организмы также формируются в результате деления исходной материнской клетки и дифференцировки. Деление клеток обеспечивает увеличение многоклеточного организма в процессе его индивидуального развития, а дифференцировка приводит к формированию специализированных органов и систем. Нарушение какой-либо из сторон этого процесса неминуемо ведет к развитию заболевания, а иногда и к гибели.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Определение и предмет изучения цитологии: общая и частная, основные направления цитологии
Определение и предмет изучения цитологии
Неотъемлемым компонентом любых живых организмов — как одноклеточных, так и многоклеточных — является клетка (одна или несколько соответственно).
Что изучает цитология?
Цитология — это наука о строении, химическом составе, размножении и процессах жизнедеятельности клеток.
Поэтому логично, что предмет цитологии — клетка многоклеточных грибов, растений, животных и одноклеточных организмов вроде одноклеточных грибов, бактерий, простейших и водорослей. То есть, цитология — наука, изучающая клетку.
В задачи цитологии входит изучить:
Исходя из этого можно сказать, что цитология, изучающая строение и функции клетки, является комплексной наукой, поскольку решение этих задач невозможно без связи с другими биологическими науками: ботаникой, зоологией, физиологией, учением об эволюции и др.
Общая и частная цитология
Общая цитология — это наука, которая изучает общие почти для всех клеток элементы, такие как строение и функции клеток, структура, процессы метаболизма, реакции на повреждения и патологические изменения, адаптация к условиям окружающей среды.
Частная цитология — это наука, изучающая особенности каждого типа клеток с учетом их специализации (характерно для многоклеточных организмов), эволюционной адаптации к внешней среде (характерно для бактерий).
Сегодня практически нет границ между цитологией как наукой о клетки и другими биологическими науками: биохимией, биологией развития, молекулярной биофизикой и биологией. Это стало возможным благодаря:
Цитология как наука экспериментальная
Что изучает наука цитология сегодня?
Из суто морфологической дисциплины цитология сегодня превратилась в дисциплину экспериментальную. Поскольку это наука, изучающая строение и функции клеток, то есть, основные принципы деятельности клетки, то, таким образом, изучает основы жизни организмов в целом.
Огромное значение цитологические исследования имеют в случаях диагностики заболеваний человека и животных.
Изучение закономерностей реактивации генов, определение местонахождения многих генов в хромосомах человека стало возможным, когда различные ученые представили свои разработки: Б. Гердон — метод пересадки ядер в клетки, Х. Харрис, Дж. Барски и Б. Эфрусси — метод соматической гибридизации клеток.
Появилась возможность стать ближе в решении различных практических задач в области медицины и народного хозяйства, в частности, вопрос создания новых сельскохозяйственных культур.
С помощью метода гибридизации клеток была создана технология получения стационарных антител гибридных клеток, которые вырабатывают специфические антитела (их еще называют моноклональными). Такие антитела используют для определения ряда теоретических вопросов в области микробиологии, иммунологии и вирусологии.
Такие клоны антител используются с целью усовершенствовать диагностику и лечение заболеваний человека.
В диагностировании отдельных наследственных заболеваний (пигментная ксеродерма, гликогеноз) и изучении их происхождения важен цитологический анализ клеток больных, особенно в результате их культивирования вне организма.
Цитологические достижения в будущем могут применяться в лечении генетических заболеваний человека, профилактике наследственной патологии, создании новых штаммов бактерий с высокой продуктивностью, повышении урожайности различных растений.
Основные направления цитологии
Для большинства ответ на вопрос какая наука изучает строение и функции клеток ясен. Но в силу того, что проблемы исследования клетки многогранны, а также специфики и разнообразия методов изучения клетки, в цитологии выделилось целых шесть направлений.
Вот эти направления:
Кроме традиционных направлений цитологии, кратко обозначенных выше, сегодня можно выделить и новые, такие как цитопатология вирусов, цитофармокология, ультраструктурная патология клеток, онкологическая цитология и др.
Как самостоятельный раздел цитология присутствует в курсах гистологии и биологии медицинских и прочих высших учебных заведений.
Как развивалось учение о клетке
Цитология — молодая биологическая наука (примерно 100 лет). Самому же термину «клетка» уже более 300 лет.
История изучения клетки связана с именами как минимум 4 ученых:
Клеточной теорией активно занимались ученые 2-ой половины 19 века. В этот период произошло открытие деления клетки, сформулировано положение об образовании каждой новой клетки от такой же начальной клетки в результате ее деления (это сделал Р. Вирхов в 1858 году).
Академику Российской Академии наук Карлу Беру принадлежит открытие яйцеклетки млекопитающих. Он же сделал вывод о том, что различные организмы начинают развиваться из одной клетки, которой является зигота. Благодаря этому открытию стало понятно, что клетка является не только единицей строения, но и единицей развития всех живых организмов.
Благодаря Р. Гуку, микроскоп прочно вошел в исследовательскую среду и научные исследования в области биологии.
Развитие цитологии напрямую связано с разработкой микроскопа, его усовершенствованием, а также с развитием гистологических методов исследования.
Все, чем занимался Р. Гук, было подтверждено и развито в 17 веке такими учеными как М. Мальпиги, Н. Грю, А. Левенгуком.
Середина 20 века с ее научно-технической революцией стала точкой бурного развития цитологии — в это время многие положения науки были пересмотрены.
Благодаря электронной микроскопии и ученым, теперь эта наука изучает строение и функции органоидов клетки, ранее известных. В связи с этим важно упомянуть некоторых ученых — К. Портера, Х. Риса, К. де Дюва, Дж. Пелейда, В. Бернхарда и др.
Изучение ультраструктуры клетки позволило поделить весь органический мир на две категории: прокариоты и эукариоты. Исследования в области молекулярной биологии показали, что у всех организмов (вирусов, в том числе) один и тот же механизм синтеза белка и генетического кода.
В ходе изучения химической организации клетки выяснилось, что ее жизнь основана на химических процессах, что у всех организмов клетки схожи своим химическим составом, что у всех клеток — однотипные основные процессы обмена веществ. Единство всего органического мира подкрепились данными о том, что химический состав клеток один и тот же.
Ответ на вопрос, какая наука изучает клетки, теперь очевиден.
ЦИТОЛОГИЯ
ЦИТОЛОГИЯ, наука о клетках – структурных и функциональных единицах почти всех живых организмов. В многоклеточном организме все сложные проявления жизни возникают в результате координированной активности составляющих его клеток. Задача цитолога – установить, как построена живая клетка и как она выполняет свои нормальные функции. Изучением клеток занимаются также патоморфологи, но их интересуют изменения, происходящие в клетках во время болезни или после смерти. Несмотря на то что учеными давно уже было накоплено немало данных о развитии и строении животных и растений, только в 1839 были сформулированы основные концепции клеточной теории и началось развитие современной цитологии.
Между бактериальными клетками и клетками всех других организмов существует одно важное различие: ядра и органеллы («маленькие органы») бактериальных клеток не окружены мембранами, и поэтому эти клетки называют прокариотическими («доядерными»); все другие клетки называют эукариотическими (с «настоящими ядрами»): их ядра и органеллы заключены в мембраны. В этой статье рассматриваются только эукариотические клетки.
Открытие клетки.
Изучение мельчайших структур живых организмов стало возможным лишь после изобретения микроскопа, т.е. после 1600. Первое описание и изображения клеток дал в 1665 английский ботаник Р.Гук: рассматривая тонкие срезы высушенной пробки, он обнаружил, что они «состоят из множества коробочек». Каждую из этих коробочек Гук назвал клеткой («камерой»). Итальянский исследователь М.Мальпиги (1674), голландский ученый А. ван Лёвенгук, а также англичанин Н.Грю (1682) вскоре привели множество данных, демонстрирующих клеточное строение растений. Однако ни один из этих наблюдателей не понял, что действительно важным веществом был наполнявший клетки студенистый материал (впоследствии названный протоплазмой), а казавшиеся им столь важными «клетки» были просто безжизненными целлюлозными коробочками, в которых содержалось это вещество. До середины 19 в. в трудах ряда ученых уже просматривались зачатки некой «клеточной теории» как общего структурного принципа. В 1831 Р.Броун установил существование в клетке ядра, но не сумел оценить всю важность своего открытия. Вскоре после открытия Броуна несколько ученых убедились в том, что ядро погружено в полужидкую протоплазму, заполняющую клетку. Первоначально основной единицей биологической структуры считали волокно. Однако уже в начале 19 в. почти все стали признавать непременным элементом растительных и животных тканей структуру, которую называли пузырьком, глобулой или клеткой.
Создание клеточной теории.
Количество прямых сведений о клетке и ее содержимом чрезвычайно возросло после 1830, когда появились усовершенствованные микроскопы. Затем в 1838–1839 произошло то, что называют «завершающим мазком мастера». Ботаник М.Шлейден и анатом Т.Шванн практически одновременно выдвинули идею клеточного строения. Шванн предложил термин «клеточная теория» и представил эту теорию научному сообществу. Согласно клеточной теории, все растения и животные состоят из сходных единиц – клеток, каждая из которых обладает всеми свойствами живого. Эта теория стала краеугольным камнем всего современного биологического мышления.
Открытие протоплазмы.
Сначала незаслуженно большое внимание уделяли стенкам клетки. Однако еще Ф.Дюжарден (1835) описал живой студень у одноклеточных организмов и червей, назвав его «саркодой» (т.е. «похожим на мясо»). Эта вязкая субстанция была, по его мнению, наделена всеми свойствами живого. Шлейден тоже обнаружил в растительных клетках мелкозернистое вещество и назвал его «растительной слизью» (1838). Спустя 8 лет Г.фон Моль воспользовался термином «протоплазма» (примененным в 1840 Я.Пуркинье для обозначения субстанции, из которой формируются зародыши животных на ранних стадиях развития) и заменил им термин «растительная слизь». В 1861 М.Шультце обнаружил, что саркода содержится также в тканях высших животных и что это вещество идентично как структурно, так и функционально т.н. протоплазме растений. Для этой «физической основы жизни», как определил ее впоследствии Т.Гексли, был принят общий термин «протоплазма». Концепция протоплазмы в свое время сыграла важную роль; однако уже давно стало ясно, что протоплазма не однородна ни по своему химическому составу, ни по структуре, и этот термин постепенно вышел из употребления. В настоящее время главными компонентами клетки обычно считают ядро, цитоплазму и клеточные органеллы. Сочетание цитоплазмы и органелл практически соответствует тому, что имели в виду первые цитологи, говоря о протоплазме.
Основные свойства живых клеток.
Изучение живых клеток пролило свет на их жизненно важные функции. Было установлено, что последние можно разбить на четыре категории: подвижность, раздражимость, метаболизм и размножение.
Подвижность проявляется в различных формах: 1) внутриклеточная циркуляция содержимого клетки; 2) перетекание, обеспечивающее перемещение клеток (например, клеток крови); 3) биение крошечных протоплазматических выростов – ресничек и жгутиков; 4) сократимость, наиболее развитая у мышечных клеток.
Раздражимость выражается в способности клеток воспринимать стимул и реагировать на него импульсом, или волной возбуждения. Эта активность выражена в наивысшей степени у нервных клеток.
Метаболизм включает все превращения вещества и энергии, протекающие в клетках.
Размножение обеспечивается способностью клетки к делению и образованию дочерних клеток. Именно способность воспроизводить самих себя и позволяет считать клетки мельчайшими единицами живого. Однако многие высокодифференцированные клетки эту способность утратили.
ЦИТОЛОГИЯ КАК НАУКА
В конце 19 в. главное внимание цитологов было направлено на подробное изучение строения клеток, процесса их деления и выяснение их роли как важнейших единиц, обеспечивающих физическую основу наследственности и процесса развития.
Развитие новых методов.
Вначале при изучении деталей строения клеток приходилось полагаться главным образом на визуальное исследование мертвого, а не живого материала. Необходимы были методы, которые позволяли бы сохранять протоплазму, не повреждая ее, изготавливать достаточно тонкие срезы ткани, проходящие и через клеточные компоненты, а также окрашивать срезы, чтобы выявлять детали клеточного строения. Такие методы создавались и совершенствовались в течение всей второй половины 19 в. Совершенствовался и сам микроскоп. К числу важных достижений в его устройстве следует отнести: осветитель, расположенный под столиком, для фокусировки пучка света; апохроматический объектив для корректировки недостатков окрашивания, искажающих изображение; иммерсионный объектив, дающий более четкое изображение и увеличение в 1000 раз и более.
Было также обнаружено, что основные красители, например гематоксилин, обладают сродством к содержимому ядра, а кислотные красители, например эозин, окрашивают цитоплазму; это наблюдение послужило основой для создания разнообразных методов контрастного или дифференциального окрашивания. Благодаря этим методам и усовершенствованным микроскопам постепенно накапливались важнейшие сведения о строении клетки, ее специализированных «органах» и различных неживых включениях, которые клетка либо сама синтезирует, либо поглощает извне и накапливает.
Закон генетической непрерывности.
Фундаментальное значение для дальнейшего развития клеточной теории имела концепция генетической непрерывности клеток. В свое время Шлейден считал, что клетки образуются в результате своего рода кристаллизации из клеточной жидкости, а Шванн в этом ошибочном направлении пошел еще дальше: по его мнению, клетки возникали из некой «бластемной» жидкости, находящейся вне клеток.
Сначала ботаники, а затем и зоологи (после того как разъяснились противоречия в данных, полученных при изучении некоторых патологических процессов) признали, что клетки возникают только в результате деления уже существующих клеток. В 1858 Р.Вирхов сформулировал закон генетической непрерывности в афоризме «Omnis cellula e cellula» («Каждая клетка из клетки»). Когда была установлена роль ядра в клеточном делении, В.Флемминг (1882) перефразировал этот афоризм, провозгласив: «Omnis nucleus e nucleo» («Каждое ядро из ядра»). Одним из первых важных открытий в изучении ядра было обнаружение в нем интенсивно окрашивающихся нитей, названных хроматином. Последующие исследования показали, что при делении клетки эти нити собираются в дискретные тельца – хромосомы, что число хромосом постоянно для каждого вида, а в процессе клеточного деления, или митоза, каждая хромосома расщепляется на две, так что каждая клетка получает типичное для данного вида число хромосом. Следовательно, афоризм Вирхова можно распространить и на хромосомы (носители наследственных признаков), поскольку каждая из них происходит от предсуществующей.
В 1865 было установлено, что мужская половая клетка (сперматозоид, или спермий) представляет собой полноценную, хотя и высокоспециализированную клетку, а спустя 10 лет О.Гертвиг проследил путь сперматозоида в процессе оплодотворения яйцеклетки. И наконец, в 1884 Э. ван Бенеден показал, что в процессе образования как сперматозоида, так и яйцеклетки происходит модифицированное клеточное деление (мейоз), в результате которого они получают по одному набору хромосом вместо двух. Таким образом, каждый зрелый сперматозоид и каждая зрелая яйцеклетка содержат лишь половинное число хромосом по сравнению с остальными клетками данного организма, и при оплодотворении происходит просто восстановление нормального числа хромосом. В итоге оплодотворенная яйцеклетка содержит по одному набору хромосом от каждого из родителей, что является основой для наследования признаков и по отцовской, и по материнской линии. Кроме того, оплодотворение стимулирует начало дробления яйцеклетки и развитие нового индивида.
Представление о том, что хромосомы сохраняют свою идентичность и поддерживают генетическую непрерывность от одного поколения клеток к другому, окончательно сформировалось в 1885 (Рабль). Вскоре было установлено, что хромосомы качественно отличаются друг от друга по своему влиянию на развитие (Т.Бовери, 1888). Начали появляться также экспериментальные данные в пользу высказанной ранее гипотезы В.Ру (1883), согласно которой даже отдельные части хромосом влияют на развитие, структуру и функционирование организма.
Таким образом, еще до конца 19 в. было сделано два важных заключения. Одно состояло в том, что наследственность есть результат генетической непрерывности клеток, обеспечиваемой клеточным делением. Другое – что существует механизм передачи наследственных признаков, который находится в ядре, а точнее – в хромосомах. Было установлено, что благодаря строгому продольному расщеплению хромосом дочерние клетки получают совершенно такую же (как качественно, так и количественно) генетическую конституцию, как исходная клетка, от которой они произошли.
Законы наследственности.
Второй этап в развитии цитологии как науки охватывает 1900–1935. Он наступил после того, как в 1900 были вторично открыты основные законы наследственности, сформулированные Г.Менделем в 1865, но не привлекшие к себе внимания и надолго преданные забвению. Цитологи, хотя и продолжали заниматься изучением физиологии клетки и такими ее органеллами, как центросома, митохондрии и аппарат Гольджи, основное внимание сосредоточили на строении хромосом и их поведении. Проводившиеся в это же время эксперименты по скрещиванию быстро увеличивали объем знаний о способах наследования, что привело к становлению современной генетики как науки. В результате возник «гибридный» раздел генетики – цитогенетика.
ДОСТИЖЕНИЯ СОВРЕМЕННОЙ ЦИТОЛОГИИ
Новые методы, особенно электронная микроскопия, применение радиоактивных изотопов и высокоскоростного центрифугирования, появившиеся после 1940-х годов, позволили достичь огромных успехов в изучении строения клетки. В разработке единой концепции физико-химических аспектов жизни цитология все больше сближается с другими биологическими дисциплинами. При этом ее классические методы, основанные на фиксации, окрашивании и изучении клеток под микроскопом, по-прежнему сохраняют практическое значение.
Цитологические методы используются, в частности, в селекции растений для определения хромосомного состава растительных клеток. Такие исследования оказывают большую помощь в планировании экспериментальных скрещиваний и оценке полученных результатов. Аналогичный цитологический анализ проводится и на клетках человека: он позволяет выявить некоторые наследственные заболевания, связанные с изменением числа и формы хромосом. Такой анализ в сочетании с биохимическими тестами используют, например, при амниоцентезе для диагностики наследственных дефектов плода. См. также ГЕНЕТИЧЕСКОЕ КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ; НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ.
Однако самое важное применение цитологических методов в медицине – это диагностика злокачественных новообразований. В раковых клетках, особенно в их ядрах, возникают специфические изменения, распознаваемые опытными патоморфологами. См. также РАК.
