第八章
細胞學說
在細胞研究上,首先建立功勳的是德國植物學家施萊登(1804—1881年),他用顯微鏡觀察各種植物的表皮,發現無論是木本植物還是草本植物,都是由虎克命名的細胞構成的。當時,施旺的這難道是偶然的巧合嗎?他又開始研究植物的根、莖、葉和花。但是這些部分放在鏡下卻是烏黑一片,施萊登百思不得其解。一天,他發瘋似地揮動刀片切割起來,以發泄心中的怨氣。突然,幾個幾乎透亮的薄片定住了他的眼睛。放到顯微鏡下一看,啊,植物的嫩莖也是由一個一個細胞構成的。接著,他進行大量觀察,畫出大量細胞圖譜,終於得出細胞是構成植物體基本單位的結論,並把研究結果寫進《植物發生論》和《植物學概論》等書中。
還有一個德國的動物學家施旺(1810—1882年),他在顯微鏡下發現了奇異的動物細胞世界:球形的血細胞,纖維狀的肌肉細胞……施旺記錄著,描畫著,隻用三年時間,就得出了結論:動物體也是由細胞構成的。一本劃時代的著作《關於動植物的結構和生長的一致性的顯微研究》轟動了科學界。
施萊登和施旺創立的細胞學說被恩格斯譽為19世紀三大發現之一。它開辟了生物學發展的新階段,為達爾文進化論奠定了微觀物質基礎。今天,對細胞內部結構及其功能的深入研究,又促進了生命科學的發展。
細胞的形態
自然界的生物,都是由細胞構成的。細胞是生命的基本單位。當你吃西瓜時,可以看到果肉上許多發亮的小圓球,這是成熟西瓜的果肉細胞團,因為一個個細胞鬆散開來,所以吃起來很爽口。
絕大多數植物細胞,直徑一般為10—100μ(μ=1/1000毫米);動物的細胞更小,一般隻有10μ左右;細菌隻有一個細胞,比動物細胞還要小。細胞這麼小,所以隻能在顯微鏡下才能看到。
生物界裏也有很大的細胞。如苧麻的韌皮纖維細胞長達55厘米,可以用來紡織;未受精的鴕鳥蛋,也是一個細胞,算上各種附屬物,直徑可達10厘米。
細胞的形態也不一樣,這種差別是與細胞的功能相適應的。洋蔥的表皮細胞是扁平狀的,細胞與細胞之間非常緊密,沒有空隙,有保護內部細胞的功能。植物的根毛,是根毛區的某些表皮細胞的外壁向外突出形成的一條又細又長的毛狀物,這樣可以擴大細胞同環境的接觸麵積,有利於吸取水和無機鹽。果肉的細胞,壁薄、體積較大,有貯存營養的功能。
根、莖和葉脈裏的導管,最初是長筒狀細胞,後來細胞壁加厚,細胞質和細胞核逐漸分解,隻剩下加厚的細胞壁,最後上下細胞相連接,成為相通的長管,水和無機鹽可以在導管裏暢行無阻。篩管細胞,也是長筒狀,上下相鄰的兩個細胞的壁形成篩板,篩板上有小孔叫篩孔,上下細胞借孔相連,有輸導有機物的功能。
動物胃壁上的平滑肌細胞是長梭形的,收縮時可以變短。神經細胞是多角星形,有許多樹狀突起和一個非常長的軸突,能很快地傳導刺激所引起的興奮。紅細胞是圓餅狀的,白細胞形狀則不規則。
細胞的結構
20世紀30年代以前,人們用光學顯微鏡觀察細胞時,隻能把細胞放大幾百倍到一千倍,它所看到的細胞稱為細胞的顯微結構。如果觀察人的口腔粘膜細胞,可以看到細胞膜、細胞質和細胞核三個部分。