Факультет

Студентам

Посетителям

Современные представления о строении протоплазмы и клеточная теория

За последние 50—60 лет представления о строении протопласта резко изменились.

Идея необходимости допущения большой сложности строения живой материи не была конечно, поколеблена, но было совершенно очевидно, что все ранее описанные структуры — ошибки наблюдения и метода исследования. Ясно, что они могут представлять интерес только для истории науки. Интересно отметить, что не было двух научных школ, которые сходились бы в своих представлениях о тонкой структуре протопласта, каждая школа отстаивала свои взгляды. Такая ситуация всегда указывает, что спор идет не о реальном, а о воображаемом. Когда делается существенное новое, но реальное открытие, то споры быстро кончаются, если же речь идет о гипотезах и толкованиях, то единства взглядов достичь невозможно, ибо личные предвзятые взгляды ученых всегда были источником несогласия. Поэтому, если долго нет единства во мнениях, то это значит, что надо искать новый подход к разрешению проблемы.

Было показано, что любая фиксация живой клетки не может не вести к образованию артефактов, а наблюдение и изучение живой протоплазмы — дело очень нелегкое. Так, например, выяснилось, что сулема осаждает белки протоплазмы в виде грубых хлопьев, спирт и формалин — в форме округлых гранул, а осьмиевая кислота дает чрезвычайно мелкий зернистый осадок. Последняя в виде 1—2%-ных растворов остается и до сих пор лучшей из всех известных фиксирующих жидкостей, сохраняющих протопласт в состоянии, по-видимому наиболее близком к живому.

В 20—30-х годах XX в. было опубликовано много исследований над прижизненным строением протоплазмы. И. Шпек был, видимо, первым, показавшим еще в 1921 г., что в микроскопе « живая протоплазма (ее основа) должна выглядеть гомогенной, лишенной всяких структур, ибо свойственное ей строение неразличимо, поскольку оно субмикронно. По теории микроскопа Эрнста Аббе (1840—1905) (мы имеем в виду световой микроскоп), разрешающая способность микроскопа имеет предел и зависит от длины используемой световой волны. Таким образом, пользуясь лучами видимого человеческим глазом света, можно различать частички только порядка 0,2 р. Линейное увеличение объектива микроскопа не может быть поэтому выше 120 X; увеличение же, даваемое окуляром, только растягивает его, но число видимых деталей при этом не возрастает. Если пользоваться оптикой, рассчитанной для более коротковолновых лучей (ультрафиолетовые лучи), можно несколько повысить разрешающую способность, но тогда нужно уже пользоваться фотопластинкой. Однако и она недостаточна для изучения субмикронных частиц. Еще более мелкие частицы можно обнаружить, применяя так называемое «темное поле», что нередко называют ультрамикроскопией. Но и с ее помощью субмикронные частицы все же не видны.

Таким образом, стало ясно, что сложную структуру протопласта глазом в световой микроскоп увидеть нельзя. Только в самые последние годы с изобретением электронного микроскопа наши знания о строении протопласта значительно шагнули вперед, и каждый год приносит все новые и новые сведения.

Электронная микроскопия продолжает употреблять термин — «цитоплазматический матрикс»; именно его считают наиболее важной частью живой клетки. Ему приписывают гомогенную структуру, а в ней различают органоиды (митохондрии, цитоцентр и др.), рибосомы (рибонуклеиновые агрегаты), просто макромолекулы рибонуклеиновой кислоты, различные другие крупные молекулы, а также систему внутриклеточных мембран разной сложности.

Надо полагать, что еще рано писать историю развития современных взглядов на структуру протопласта, сложившихся на основе электронной микроскопии. Постоянно выясняются все новые важные детали, по-иному оцениваются обнаруженные структуры. Если еще 5—7 лет тому назад различали на электроннограммах. так называемую, эргастоплазму и ретикулум, то теперь на них смотрят как на в известной мере артефакты, и мы не можем быть уверены, что и дальше взгляды не изменятся. Коротко говоря, наши представления о строении протопласта еще далеко не «отстоялись», но важно, что ныне пределы разрешающей способности микроскопа резко повысились, и мы видим несравненно больше, чем ранее. Но живую протоплазму мы все же изучать не умеем и ныне. Электронный пучок ее убивает и не может не вызвать в ней артефактов. Приходится пользоваться фиксированным материалом, что, конечно, в первую очередь отражается на понимании тонкой структуры.

Кроме электронной микроскопии, позволившей изучать клетку при гораздо больших увеличениях, чем световая микроскопия, много интересного внесла в понимание клеточных включений еще топографическая гистохимия и, особенно, дифференциальное центрифугирование. Принципиально этот метод состоит в том, что из тканей готовят кашицу, причем все клетки разрушают, а затем эту массу (гомогенат) центрифугируют при разных скоростях. Показано, что различные структуры клетки (ядро, митохрондрии, разные гранулы) в вязком гомогенате расслаиваются и могут быть, следовательно, разделены. Это позволяет изучать их уже чисто биохимическими методами. Оказалось, что можно выделить слой мельчайших гранул — микрозом, получивших ныне название рибосом; они содержат рибонуклеиновые кислоты (РНК), но в них нет дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК), находящихся только в ядре клетки. Как показали исследования последнего времени, именно в рибосомах происходит биосинтез видоспецифических белков и в них «записан» информационный код наследственности.

Наряду с рибосомами из протоплазмы выделены также другие ранее неизвестные структуры — лизосомы. Их величина составляет всего 0,4 μ в диаметре, они содержат гидролитические ферменты, но их покрывает плотная оболочка, препятствующая поступлению в протоплазму. Если бы это случилось, эти активные ферменты разрушили бы и убили клетку. Поэтому лизосомы называют даже «мешочками самоубийства». Они были открыты лишь в 1929—1930 гг. К. де Дув, хотя их видели и раньше. Лизосомы окрашиваются на препаратах в клетках подобно митохондриям, поэтому при изучении клеток в световом микроскопе их трудно различать. Выходя из клетки или выпадая во внутриклеточные пищеварительные вакуоли, лизосомы теряют свою оболочку, освобождая ферменты и переваривая органическую пищу. Именно это явление уже описывалось ранее, но считали, что пищеварительные ферменты несут сами митохондрии. В ряде протозоологических работ, например, при изучении цитологии амеб, подобные картины наблюдали, но большинство считало это маловероятным. По этой причине сами наблюдения подвергались сомнению и были забыты. Правильно написал Гёте: «Какая мысль — разумная иль глупая — найдется, которую б никто не ведал до него» («Фауст»). История науки показывала уже много раз, что видеть — еще не значит правильно понять, а без понимания факты просматриваются, недооцениваются или толкуются произвольно.

Электронный микроскоп, фракционное центрифугирование при больших скоростях, рентгеноструктурный анализ и ряд других новых методов исследования создали возможность изучения уже молекулярной структуры клетки. Это направление в науке получило в наше время название молекулярной биологии. Она изучает форму, агрегацию и пространственное расположение молекул тех основных компонентов, которые образуют первую систему организации, которая получает новое свойство, называемое жизнью. В настоящее время мы все же еще далеки от понимания этого, несомненно, самого важного для биолога понятия, но наука о жизни к нему приближается уверенными, хотя и медленными, шагами. Представление о системности полностью опровергает виталистические взгляды и помогает найти ясный путь к пониманию возникновения нового качества за счет специфической организованности.

Современные тонкие методы исследования клетки и в первую очередь электронная микроскопия подтверждают, что свойство живого скрыто именно в его структуре, главная особенность которого состоит в том, что клетка, во-первых, сама себя питает и, во-вторых, сама себя воспроизводит, расходуя собственное вещество. Таким образом, именно клетка (разной степени сложности организации: от микрококка до оплодотворенной яйцеклетки высших многоклеточных) со своей качественно иной (чем в неорганическом мире) структурой вещества — протопласта является предельной, неделимой живой единицей, вне которой мы не знаем жизни. Очень важно, что и на современном методическом уровне подтвердился единый принцип строения как животных, так и растений. Именно клетка есть общая принципиально сходная для организмов элементарная структура.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: