Уровни организации живого. Клеточная теория

1.      Молекулярный, или молекулярно-генетический, является самым первым, начальным, его изучает молекулярная биология.

2.      Клеточный уровень представляет собой клетку с ее свойствами (обмен веществ, раздражимость и т. д.).

3.      Тканевой уровень охватывает системы клеток — ткани.

4.      Органный уровень объединяет органы, образованные из тканей.

5.      Организменный уровень включает в себя все системы органов одного организма.

6.      Популяционно-видовой уровень является надорганизменным и охватывает группы особей: популяции, виды.

7.      Экосистемный уровень объединяет популяции и виды в состав экосистем.

8.      Биосферный уровень — самый сложный, в его состав входят все экосистемы.

Клетка

1.      В настоящее время на планете существуют два надцарства — прокариоты (безъядерные цианобактерии, эубактерии, археи) и эукариоты (ядерные).

2.      Прокариоты имеют размер 1–5 мкм (1 микрометр = 0,001 миллиметра). Размер одноклеточных эукариот варьируется в диапазоне от 10 до 100 мкм, хотя встречаются и более мелкие экземпляры. На сегодняшний день самыми большими одноклеточными признаны ксенофиофоры, которые достигают 10 и более сантиметров в диаметре.

3.      В одну «среднюю» клетку эукариот помещается более тысячи бактерий.

4.      Внутри бактерии можно разместить тысячи вирусов, каждый из которых имеет диаметр от 20 до 300 нм (1 нанометр = 0,000001 миллиметра).

5.      Клетки многообразны по форме и строению. Например, яйцеклетка страуса имеет диаметр 10 сантиметров. Малярийный плазмодий настолько мал, 5 мкм, что паразитирует в эритроците человека. Нервные клетки имеют отростки — дендриты и аксоны, причем аксоны могут достигать длины более 1 метра.

История изучения клетки

1.      История создания первого микроскопа, то есть системы линз, через которые стало возможным увидеть микроорганизмы, запутана. Это открытие приписывается двум жителям голландского города Мидделбурга, Захарию Янсену и его отцу Хансу, которые якобы в 1590 году изготовили несколько простых микроскопов. Впрочем, эти сведения до сих пор оспариваются исследователями. Вероятно, над созданием микроскопа работал и Галилео Галилей.

2.      Увеличительные возможности нового прибора очень заинтересовали английского естествоиспытателя Роберта Гука. Он, изучая срез пробки и сердцевины бузины, увидел ячейки, похожие на пчелиные соты — клеточные оболочки. Гук решил, живое вещество представлено именно клеточными стенками, а внутри них пусто. Несмотря на это заблуждение, термином «клетка» (введенном в 1665 году) наука обязана именно Роберту Гуку.

3.      Голландец Антони ван Левенгук не был профессиональным ученым, но все свободное время посвящал изготовлению линз и приборов из них. К 1674 году он добился такого качества линз, что увидел простейших, дрожжи, чуть позже разглядел бактерии, эритроциты, строение мышечных волокон и многое другое. Его микроскопы показывали бактериальные клетки при увеличении в 270 раз! С 1695 года начали выходить публикации об открытиях Антони ван Левенгука.

4.      В 1827 году российский ученый Карл Бэр дал описание яйцеклетки млекопитающих и сделал вывод о развитии организмов из одной клетки.

5.      В 1831 году английский ботаник Роберт Браун открыл ядро в растительной клетке.

6.      Ян Пуркинье, чешский физиологи и анатом, доказал в 1830-е годы, что клетки внутри не пустые, а заполнены желеобразным веществом — протоплазмой. Также он (возможно, раньше Брауна) утверждал о том, что все клетки содержат ядра.

7.      Немецкие ботаник Маттиас Шлейден и физиолог Теодор Шванн на основе уже накопившихся научных фактов создали клеточную теорию. Шлейден занимался цитологией и эмбриологией растений, изучал роль ядра в клетке; также Шлейден и Шванн в 1839 году открыли ядрышко.

Итак, в 1839 году, после изучения данных, полученных Шлейденом, Теодор Шванн в книге «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» предложил следующие положения клеточной теории.

1.      Организмы состоят из клеток, образованием и ростом которых управляют одни и те же законы.

2.      Клеткообразование — общий принцип развития для элементарных частей организма.

3.      Ткани состоят из клеток. Клетка есть индивидуум, самостоятельное образование. Клетки взаимодействуют так, что возникает гармоничное целое.

4.      В клетках все процессы могут быть сведены к следующим:

• возникновение новых клеток;
• увеличение размеров клеток;
• превращение клеточного содержимого и утолщение клеточной стенки.

В этой первой клеточной теории была допущена значительная ошибка — клетки, по Шлейдену и Шванну, образуются из первичного неклеточного вещества. В 1850-е годы немецкий врач Рудольф Вирхов внес важнейшее уточнение в клеточную теорию — «всякая клетка происходит из другой клетки».

Современные представления о клетке намного более обширны. Их смысл сводится к тому, что клетка представляет собой целостную систему, является элементарной единицей, все клетки близки по строению и химическому составу, дифференцированы.

Главные положения современной клеточной теории

1.      Клетка — элементарная структурно-функциональная единица организма, основа его строения, жизнедеятельности, размножения и развития.

2.      Клетки всех организмов похожи по строению и химическому составу.

3.      Новые молодые клетки рождаются только путем деления уже существующих клеток.

4.      Рост и развитие многоклеточного организма являются следствие роста и развития одной или нескольких исходных клеток.

5.      Клетки многоклеточных организмов дифференцированы по строению и функциям, объединяются в различные ткани, органы и, на высшем уровне, системы органов.

6.      Наличие клеток позволяет утверждать о единстве происхождения всего живого.