история становления гистологии как науки

Глава 2

Глава 2

ИСТОРИЯ ГИСТОЛОГИИ,ЦИТОЛОГИИ ДО XIX ВЕКА

2.1.Развитие оптики в XVII веке

ипервая микроскопия

Самые ранние известные примеры изобретения увеличи- тельной трубы, которые объединяют две или более линз вме- сте в тубусе, появились в Европе около 1620 года [80]. Первый настоящий изобретатель такого прототипа микроскопа не- известен, на этот счет имеются две доминирующие теории. Согласно первой, голландский мастер оптики Ганс Мартенс и его сын Захариас Янссен, жившие в городе Мидделбург, в 1590 году разместили две двояковыпуклые линзы на концах металлического цилиндра, что позволило увидеть изображе- ние при просмотре в него с увеличением в диапазоне от 3 до 5 раз (рис. 5) [102]. Согласно второй теории, первый прото- тип микроскопа был изобретен их соседом и конкурентом по ремесленному мастерству Гансом Липперсгеем, запатенто- вавшего первый в мире телескоп в 1608 году [101].

Как бы то ни было, это открытие стало основой для даль- нейших усовершенствований в оптике и в 1609 году ита- льянский ученый Галилео Галилей, используя указанный прототип, заменил одну из двояковыпуклых линз на двоя- ковогнутую, а также сделал тубус выдвижным, что позволи- ло достичь увеличения изображения до 9 раз и сделало воз- можным использовать прототип как подзорную трубу или телескоп [53].

10

История гистологии,цитологии до XIX века

Рис. 5. Первый в мире прототип микроскопа. Мартенс и Янссен, 1590 год, Мидделбург, Нидерланды

Галилейустановилсвойприборнатреногуи,по-видимому, рассматривал в него различные мелкие предметы. Он назвал его «оккиолино» (итал. occhiolino — маленький глаз), которое предложил переименовать в микроскоп (греч. mikros — мел- кий, skopos — видеть) по аналогии с уже известным словом «телескоп» его друг, врач при папском дворе Джованни Фабер в 1625 году [53]. Изобретение «оккиолино» предраспо- ложило дальнейшее развитие как телескопической техники, что внесло определяющий вклад в развитие астрономии, так и микроскопической техники (рис. 6).

Благодаря изобретению треноги впоследствии француз- ский философ-естествоиспытатель Рене Декарт в своей ра- боте Dioptrique (рус. — диоптрии), опубликованной в 1637 году, описывает еще один прототип микроскопа [57]. В нем Декарт впервые располагает однаковогнутое светоотражаю- щее зеркало под рассматриваемым предметом и концентри- рует на этом зеркале свет от свечи.

Спустя почти четверть века, в 1664 году, английский фи- зик Роберт Гук создал первый в мире настоящий микроскоп,

11

Глава 2

представляющий собой усовершенствованную увеличитель- ную трубу Галилея [57]. Первый микроскоп представлял из себя тубус с множеством линз, установленный на штативе с наклонным механизмом (рис.7).Для обеспечения качествен- ного освещения Гук разработал специальную масляную лам- пу и стеклянный шар,заполненный водой: это позволило до- стичь увеличения до 30 раз.

В 1665 году Гук публикует работу «Микрография», в кото- рой собирает свои гравюры микромира (рис. 8). В этом труде он описывает строение блох, мух и иных мелких животных, а

12

История гистологии,цитологии до XIX века

также рассказывает о множестве пузырьковидных ячеек, на- блюдаемых им в коре пробкового дерева (рис. 9), сердцевине бузины и окаменелойдревесине [59].Сравнивая их с сотами в пчелиных ульях,Гук называет их cellulae (лат.ячейки,от греч. kytos — полость, ячея), впервые вводя в термин «клетка» [49].

В современном понимании структуры, названные Гуком «клетками», на самом деле являются клеточными стенками, относящимися к элементам проводящей ткани растений — ксилеме.

Независимо от Гука другие микроскописты делали похо- жие описания. Так, в 1661 году итальянский биолог и врач Марчелло Мальпиги наблюдал за капиллярной сетью в лег- ких лягушки [51]. Позже он впервые опишет гистологическое строение альвеол [104] и исследует иные органы животных.

13

Глава 2

Помимо животных, Мальпиги занимался описанием микро- структурного строения растений, вводя понятия sacculus (лат. мешочек) и utriculus (лат. маточка), впервые выделяя в качестве термина ксилему (греч. xylon — древесина) [104] и в целом давая подробное систематическое описание строения различных частей растений [12].

В 1674 году голландец Антони ван Левенгук улучшает микроскоп за счёт полировки и шлифовки линз, доводя уве- личение до 270–300 раз, что позволило впервые увидеть ми- кроорганизмы [12]. Параллельно работая торговцем тканями в Делфте, Нидерланды, он решает заняться микроскопией, увидев однажды микроскоп во время поездки в Амстердам в 1648году[79].МикроскопЛевенгукабылкрайнепростипред- ставлял собой пластинку,в центре которой была установлена линза, дающая увеличение в 270 крат (рис. 10). Несмотря на свою простоту, конструкция микроскопа Левенгука обеспе- чивала высокое качество линз, что позволило ему впервые увидеть множество микроорганизмов, а также детали раз- личных макрообъектов. Наблюдателю нужно было смотреть через линзу на образец, закреплённый с другой стороны, че- рез который проходил свет от окна или свечи [49].

Рис. 10. Микроскоп Антони ван Левенгука, 1674 год

14

История гистологии,цитологии до XIX века

Увеличение в 270 крат стало революционным для своего времени, поскольку имеющиеся на тот момент микроскопы, зачастую сделанные по образцам микроскопа Роберта Гука, позволяли рассмотреть объекты под максимальным увеличе- нием в 50 раз.После Левенгука втечение последующих почти двухсот лет, до 1850-х годов, не было большого прогресса в микроскопической технологии [79].

Левенгук впервые в истории описал сперматозоиды чело- века, эритроциты, дрожжи, простейших, поперечную исчер- ченность скелетной мышечной ткани и др. Он также впер- вые в истории описал бактерии (в 1676 году) и ввел термин animalcules (лат.animal —животное,culum —мелкий) для обо- значения организмов,наблюдаемых им в дождевой воде [41].

ВтожевремявАнглииботаникиврачНеемия Грюпубли- кует свою обширную «Анатомию растений» (1682 год),содер- жащую обстоятельное описание морфологии стебля, корня, цветка, а также пыльцы, что заложило начало современной гистологии растений [76]. Грю впервые употребляет термин паренхима (греч. parenchyma — мякоть), описывая строение листа лопуха, и сводит всю видимую микроскопически рас- тительную массу к одному понятию «ткань» (англ. tissue), по- скольку она напоминала по своей структуре ткань одежды

[12].

Р. Гук, М. Мальпиги, А. в. Левенгук и Н. Грю внесли фун- даментальный вклад в становление клеточной биологии как науки,сконструировав (Р.Гук) и значительно усовершенство- вав (А. в. Левенгук) микроскопы, а также создав множество терминов, которые до сих пор используются для описания клеточного и тканевого уровней организации жизни.

2.2.Клеточная биология в XVIII веке

ВXVIII веке совершаются первые попытки сопоставления структуры растительной и животной клеток — в диссертации

Каспара Фридриха Вольфа Theoria generationis (рус. Теория зарождения), вышедшей в свет в 1759 году. В ней Вольф на-

15

Глава 2

учно обосновывает концепцию эпигенеза, согласно которой всякое развитие начинается не со свернутых органов или ми- ниатюрных организмов, а с неоформленной «массы микро- скопических глобул, в котором движение этих глобул создает каналы (сосуды) и пустоты (клетки)» [7]. Данные выводы, с одной стороны,произвели удар по господствовавшей до того

концепции преформизма Жана Батисты Ламарка (соглас-

но которой предполагалось наличие готовых «свернутых» структур в половых клетках по матрёшечному принципу),но, с другой, эти выводы были ошибочно истолкованы Вольфом и не прибавили новых знаний к тому, что было известно до того времени о клетке микроскопистам XVII века [42].

Тем не менее теоретические представления Вольфа в зна- чительной мере предвосхитили идеи будущей клеточной те- ории, но в остальном, как вопросы преформизма и эпигене- за (окончательно спор между преформизмом и эпигенезом завершит Карл Эрнст фон (Максимович) Бэр в начале XIX

века сказав, что «развитие есть преформированный эпиге- нез» [11]. Также Бэр будет первым, кто введет в России пре- подавание гистологии и эмбриологии как предмета — в Ме- дико-хирургической академии Санкт-Петербурга в 1841 году [12]), так и иные открытия Вольфа (например, первое описа- ние мезонефрального (Вольфова) протока) являются в пер- вую очередь вопросом изучения истории биологии развития (эмбриологии), что не входит в цель данной работы.

Вместе с тем, как пишет Ю.И. Афанасьев: «случайный ха- рактер открытий,(относительное.—Прим.авт.) несовершен- ство микроскопов, метафизическое мировоззрение (базисом отхода от которого являются достижения немецкой класси- ческой философии Гегеля и развившийся на основании этого немецкий материализм XIX века.—Прим.авт.) не позволили в течение 100 лет (по сути, на протяжении всего XVIII века.— Прим. авт.) сделать существенные шаги вперед в познании закономерности строения животных и растений» [10].

16

История гистологии, цитологии в XIX веке

Глава 3 ИСТОРИЯ ГИСТОЛОГИИ,ЦИТОЛОГИИ

ВXIX ВЕКЕ

3.1.Первая половина XIX века

3.1.1. Предшествие клеточной теории

Ю.И. Афанасьев, рассказывая историю гистологии и цито- логии в начале XIX века, пишет, что «параллельно с развити- ем клеточной биологии складывались представления о том, что клетки в составе организма образуют системы более вы- сокого порядка — ткани» [10]. В 1801 году французский ана- том Мари Франсуа Ксавье Биша издает свой труд «Общая анатомия» (рис.11),в котором впервые в истории предлагает классификацию тканей, выделяя 21 ткань тела человека [86]. Термин «ткань», впервые употребленный Неемией Грю (см. выше), отныне обретает основу своего современного зна- чения, поскольку Биша своими выводами проводит «мост» между взглядом на причину болезней в органной патологии (взглядом на основу болезней в органах) Джованни Батиста Морганьи, господствовавшей в течение XVIII века, и взгля- дом на причину болезней в патологии клетки Рудольфа Вир-

хова (см. ниже) [83].

В 1804 году Генрих Фридрих Линк и его наставник Карл Асмунд Рудольфи были награждены премией Королевско- го научного общества в Геттингене, Германия, за «решение проблемы природы клеток» в виде открытия ими «двойной линии, разделяющей соседние клетки в сердцевине», что оз-

17

Глава 3

Рис. 11. Обложка «Общей анатомии» Мари Биша, 1801 год

начало, что они первыми показали наличие у клеток незави- симых клеточных стенок [70]. Еще более интересными стали эмпирические данные Якоба Пауля Молденхауэра, который в своей монографии 1812 года описывает процесс мацерации растительных тканей при длительном погружении их в сла- богипотонический раствор, в результате чего им были полу- чены отдельные клетки, каждая из которых была в собствен- ной мембране [42].

Ученик Мари Биша, профессор Боннского университета (Германия) Карл Майер, в 1819 году первым вводит в на- учный оборот термин «гистология» (от греч. (h)istos — ткань,

18

История гистологии, цитологии в XIX веке

logos — наука) в изданном им труде «О гистологии и новом подразделении тканей человеческого тела» [10].

Говоря о развитии микроскопии, британский оптик Джозеф Джексон Листер, отец основоположника антисептики ДжозефаЛистера,в1825годуонразрабатываетновуюмодель микроскопа (рис. 12), помещая в него линзу (схема 1) — изме- няя расстояние между линзами тубуса таким образом, чтобы полученная составная линза корректировала аберрации [71].

Схема 1. Сравнение простой и ахроматической линз

Рис. 12. Ахроматический микроскоп Джозефа Джексона Листера, модель 1826 года. Музей науки,Лондон, Великобритания.

19