Введення

У сучасній науці важливу роль займають нові, молоді дисципліни, що сформувалися в самостійні розділи в останнє сторіччя і навіть пізніше. Те, що не було доступне для досліджень раніше, тепер стає доступним завдяки технічним нововведенням і сучасним науковим методам, що дозволяє регулярно отримувати нові результати. Постійно в засобах масової інформації ми чуємо повідомлення про нові відкриття в галузі біології, а конкретно генетики і цитології, ці суміжні дисципліни переживають зараз справжній розквіт, а безліч амбіційних наукових проектів постійно дають нові дані для аналізу.

Однією з нових дисциплін надзвичайно перспективних, є цитологія, наука про клітини. Сучасна цитологія - наука комплексна. Вона має найтісніші зв'язки з іншими біологічними науками, наприклад з ботанікою, зоологією, фізіологією, вченням про еволюцію органічного світу, а також з молекулярною біологією, хімією, фізикою, математикою. Цитологія - одна з відносно молодих біологічних наук, її вік близько 100 років, хоча саме поняття клітини було введено в ужиток вченими набагато раніше.

Потужним стимулом до розвитку цитології послужили розробка і вдосконалення установок, приладів та інструментів для досліджень. Електронна мікроскопія та можливості сучасних комп'ютерів поряд з хімічними методами дають всі останні роки нові матеріали для досліджень.

1. Цитологія як наука, її становлення і завдання

Цитологія (від грец. Κύτος - пузирьковідное освіту і λόγος - слово, наука) - розділ біології, наука про клітини, структурних одиницях всіх живих організмів, ставить перед собою завдання вивчення будови, властивостей, і функціонування живої клітини.

Вивчення найдрібніших структур живих організмів стало можливим лише після винаходу мікроскопа - в 17 столітті. Термін «клітка» вперше запропонував 1665 англійський натураліст Роберт Гук (1635-1703) для опису структури чарунок спостережуваного під мікроскопом зрізу пробки. Розглядаючи тонкі зрізи висушеної пробки, він виявив, що вони «складаються з безлічі коробочок». Кожну з цих коробочок Гук назвав клітиною («камерою») ». У 1674 році голландський вчений Антоні ван Левенгук встановив, що речовина, яка була всередині клітини, належним чином організовано.

Проте бурхливий розвиток цитології почалося тільки в другій половині 19 ст. у міру розвитку і удосконалення мікроскопів. У 1831 Р. Броун встановив існування в клітці ядра, але не зумів оцінити всю важливість свого відкриття. Незабаром після відкриття Броуна кілька вчених переконалися в тому, що ядро заглиблено в напіврідку протоплазму, що заповнює клітку. Спочатку основною одиницею біологічної структури вважали волокно. Проте вже на початку 19 ст. майже всі стали визнавати неодмінним елементом рослинних і тваринних тканин структуру, яку називали бульбашкою, глобул або клітиною. У 1838-1839 рр.. німецькі вчені М. Шлейден (1804-1881) і Т. Шванн (1810-1882) практично одночасно висунули ідею клітинної будови. Твердження про те, що всі тканини тварин і рослин складаються з клітин, становить сутність клітинної теорії. Шванн запропонував термін «клітинна теорія» та представив цю теорію наукової спільноти. Згідно клітинної теорії, всі рослини і тварини складаються з подібних одиниць - клітин, кожна з яких має всі властивості живого. Ця теорія стала наріжним каменем всього сучасного біологічного мислення. В кінці 19 ст. головну увагу цитологів було направлено на докладне вивчення будови клітин, процесу їх ділення та з'ясування їх ролі. Спочатку при вивченні деталей будови клітин доводилося покладатися головним чином на візуальне дослідження мертвого, а не живого матеріалу. Необхідні були методи, які дозволяли б зберігати протоплазму, не ушкоджуючи її, виготовляти досить тонкі зрізи тканини, що проходять і через клітинні компоненти, а також фарбувати зрізи, щоб виявляти деталі клітинної будови. Такі методи створювалися і вдосконалювалися протягом всієї другої половини 19 ст.

Фундаментальне значення для подальшого розвитку клітинної теорії мала концепція генетичної безперервності клітин. Спочатку ботаніки, а потім і зоологи (після того як роз'яснили суперечності у даних, отриманих при вивченні деяких патологічних процесів) визнали, що клітини виникають тільки в результаті поділу вже існуючих клітин. У 1858 Р. Вірхов сформулював закон генетичної безперервності в афоризмі «Omnis cellula e cellula» («Кожна клітина з клітини»). Коли було встановлено роль ядра в клітинному поділі, В. Флеммінг (1882) перефразував цей афоризм, проголосивши: «Omnis nucleus e nucleo» («Кожне ядро з ядра»). Одним з перших важливих відкриттів у вивченні ядра було виявлення в ньому інтенсивно забарвлюються ниток, названих хроматином. Подальші дослідження показали, що при поділі клітини ці нитки збираються в дискретні тільця - хромосоми, що число хромосом постійно для кожного виду, а в процесі клітинного ділення, або мітозу, кожна хромосома розщеплюється на дві, так що кожна клітина отримує типове для даного виду число хромосом.

Таким чином, ще до кінця 19 ст. було зроблено два важливих висновки. Одне полягало в тому, що спадковість є результат генетичної безперервності клітин, забезпечувана клітинним поділом. Інша - що існує механізм передачі спадкових ознак, який знаходиться в ядрі, а точніше - в хромосомах. Було встановлено, що завдяки суворому подовжньому розщепленню хромосом дочірні клітини отримують цілком таку ж (як якісно, ​​так і кількісно) генетичну конституцію, як початкова клітина, від якої вони відбулися.

Другий етап у розвитку цитології починається з 1900 рр.., Коли були ясно сформульовані закони спадковості, відкриті австрійським вченим Г.І. Менделем ще в 19 ст. У цей час із цитології виділяється окрема дисципліна - генетика, наука про спадковість і мінливість, що вивчає механізми спадковості й гени, як носії спадкової інформації, укладені в клітинах. Основою генетики стала хромосомна теорія спадковості - теорія, згідно якої хромосоми, укладені в ядрі клітини, є носіями генів і являють собою матеріальну основу спадковості, тобто наступність властивостей організмів в ряду поколінь визначається спадкоємністю їх хромосом.

Нові методи, особливо електронна мікроскопія, застосування радіоактивних ізотопів і високошвидкісного центрифугування, що з'явилися після 1940-х років, дозволили досягти ще більших успіхів у вивченні будови клітини. На даний момент цитологічні методи активно використовуються в селекції рослин, в медицині - наприклад, у вивченні злоякісних утворень та спадкових захворювань.