Развитие цитологии в первой половине XX века

К концу XIX и началу XX в. относится появление первых больших литературных сводок о клетке и ее роли в основных жизненных процессах. Это капитальный труд И. Деляжа «Структура протоплазмы, теории наследственности и важнейшие проблемы общей биологии» (1895), книга Э. Вильсона «Клетка и ее роль в развитии и наследственности» (1896), содержащая богатый цитологический материал, а также монографии А. Г. Гурвича «Морфология и биология клетки» (1904) и М. Гейденгайна «Плазма и клетка» (1907).

Однако именно к концу XIX в. относится пробуждение интереса к клетке как самостоятельной единице, имеющей общебиологическое значение, так как, с одной стороны, обнаружилось, что клетки обладают рядом общих свойств независимо от их происхождения, а с другой стороны, выяснилось, что разные клетки в зависимости от выполняемой ими функции имеют неодинаковые строение и свойства. К углубленному изучению клетки, ее внутренних структур побуждали, в частности, интересы зарождавшейся генетики, искавшей конкретный материальный субстрат наследственности.

Хромосомная теория наследственности

Огромное влияние на развитие цитологии оказало переоткрытие законов Менделя на рубеже XIX и XX веков. В 1900 г. независимо друг от друга, трое ботаников, К. Корренс в Германии, Г. де Фриз в Голландии и Э. Чермак в Австрии обнаружили в своих опытах закономерности, открытые ранее Менделем. Натолкнувшись на его работу, они вновь опубликовали ее в 1901 г. Эта публикация вызвала глубокий интерес к количественным закономерностям наследственности. К тому времени ученые уже обнаружили материальные структуры, роль и поведение которых, могли быть однозначно связаны с менделевскими закономерностями. Такую связь усмотрели в самом начале века 1903 г. В. Сэттон — молодой сотрудник известного американского цитолога Э. Вильсона. Каждая клетка имеет фиксированное число пар хромосом. Они способны передавать физические характеристики от клетки к клетке, поскольку при каждом клеточном делении число хромосом аккуратно сохраняется; каждая хромосома реплицируется для того, чтобы сформировать новую клетку. Гипотетические представления Менделя о наследственных факторах, о наличии одинарного набора факторов в гаметах и двойного — в зиготах получили обоснование в исследованиях хромосом. Т. Бовери (1902) представил доказательства в пользу участия хромосом в процессах наследственной передачи, показав, что нормальное развитие морского ежа возможно только при наличии всех хромосом. Указанием на тот, факт, что именно хромосомы наиболее вероятные переносчики наследственной информации, Сэттон и Бовери положили начало новому направлению генетики — хромосомной теории наследственности.

Рис.4.4.4. Рисунок Томаса Моргана, объясняющий кроссинговер хромосом при мейозе

Окончательно роль хромосом, как материальных носителей наследственности была доказана в 1911 году американцем Томасом Хантом Морганом. Морган работал с плодовыми мушками дрозофилами. Его наблюдения за кроссинговером при мейозе клеток дрозофилы, доказали, что те самые частицы наследственности, существование которых было предположено Грегором Менделем и которые Иогансен назвал генами (от греческого слова, означающего «дающий жизнь кому-то»), находятся в хромосомах. (Рис. 4.4.4). В то время индивидуальный ген, не мог быть увиден и зафиксирован; однако ученые работали с ним. Морган также сформулировал концепцию о линейном расположении единиц наследственности в хромосомах.