7. Клеточная теория

Клеточная теория, объединившая идеи многих ученых и постулировавшая, что клетка является основной структурной и функциональной единицей живых организмов, была впервые сформулирована 1838 г. немецким ученым Т. Шванном (1818–1882). Шванн нашел верный принцип сопоставления клеток растительных и животных организмов. Он установил, что хотя клетки животных крайне разнообразны и значительно отличаются от клеток растений, ядра во всех клетках обладают большим сходством. Если в каком-либо видимом под микроскопом образовании присутствует ядро, это образование, по мнению Шванна, можно считать клеткой. Основываясь на таком критерии, Шванн выдвинул основные положения клеточной теории:

• клетка является главной структурной единицей всех организмов (растительных и животных);

• процесс образования клеток обусловливает рост и развитие тканей и организмов.

В 1858 г. немецкий ученый Р. Вирхов (1821–1902) дополнил клеточную теорию важным положением о том, что клетка может происходить только от клетки в результате ее деления.

Со времени создания клеточной теории учение о клетке как элементарной микроскопической структуре организмов непрерывно развивалось. Для Шванна и его современников клетка оставалась преимущественно пространством, ограниченным оболочкой. Постепенно эти представления заменило понимание того, что основным субстратом является протоплазма. К концу прошлого века благодаря успехам микроскопической техники было обнаружено сложное строение клетки, описаны органоиды – части клетки, выполняющие различные функции. Применение электронной микроскопии позволило изучить тонкое строение всех структур клетки, что дополнило клеточную теорию новыми данными.

Современная клеточная теория включает следующие положения:

• клетка – основная структурно- функциональная и генетическая единица живых организмов, наименьшая единица живого;

• клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по строению, химическому составу и важнейшим проявлениям процессов жизнедеятельности;

• каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;

• клетки многоклеточных организмов специализированы: они выполняют разные функции и образуют ткани.

Клетку считают открытой элементарной живой системой. Клетка отграничена от окружающей среды клеточной мембраной, а внутри нее выделяется более плотное ядро, находящееся в полужидкой цитоплазме. Клетка обладает всеми признаками живого: самовоспроизведением, саморегуляцией, историческим развитием, информационным отражением. В клетках происходят процессы обмена веществ и превращения энергии.

Достижения цитологии (науки о клетках) связаны с применением физических и химических методов: электронного микроскопа, рентгеноструктурного анализа и других. Увеличение в сотни тысяч раз позволяет увидеть мельчайшие детали внутреннего строения клеток, а современные методы химического анализа – установить химический состав клеток.

8. Генетика

Представители любого биологического вида производят подобные себе существа. Это свойство потомков быть похожими на своих предков называется наследственностью. Однако родственные особи в большей или меньшей степени отличаются от своих родителей. Это свойство потомков называется изменчивостью. Изучением явлений наследственности и изменчивости занимается наука генетика.

Таким образом, генетика – область биологии, изучающая наследственность и изменчивость – универсальные свойства живых организмов. Наследственность и изменчивость реализуются при передаче генетической информации от родителей к потомкам.

Генетика как наука решает следующие основные задачи:

1. изучение способов хранения генетической информации у разных организмов (вирусов, бактерий, растений, животных, человека) и ее материальные носители;

2. анализ способов передачи наследственной информации от одного поколения клеток и организмов к другому;

3. выявление механизмов и закономерностей реализации генетической информации в процессе индивидуального развития;

4. изучение закономерностей и механизмов изменчивости и ее роли в приспособительных реакциях и в процессе эволюции;

5. поиск путей исправления поврежденной генетической информации.

Первый научный шаг в изучении наследственности был сделан чешским естествоиспытателем Грегором Менделем (1822–1884), который в 1866 г. опубликовал статью, заложившую основы современной генетики. Мендель показал, что наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей к потомкам в виде дискретных единиц наследственности. В 1909 г. датский биолог В.Л. Иогансен (1857–1927) назвал эти единицы генами, а в 1912 г. американский генетик Т. Г. Морган (1866–1945) показал, что они находятся в хромосомах.