Клетка и организм

Около 300 лет назад научились делать микроскопы, которые увеличивали изображение невидимых предметов в 100-120 раз. Английский ученый Гук при помощи микроскопа сделал открытие. Он взял кусочек обыкновенной пробки, вырезал из него тонкую, как папиросная бумага, пластинку и рассмотрел ее под микроскопом. Картина получилась совершенно неожиданная: пластинка пробки выглядела, как пчелиные соты, - она состояла из множества тесно стоящих одна подле другой ячеек. Гук назвал их клеточками, и с того времени это название утвердилось в науке.

Это было великое открытие. До Гука никто ничего подобного не видел. Ему первому посчастливилось взглянуть в тот новый мир, куда взор человека до этого еще не проникал. Ему первому удалось узнать, что строение организмов гораздо сложнее, чем это представляется невооруженному глазу человека.

Толчок был дан. Мысль ученых заработала в новом направлении. Два выдающихся натуралиста XVII века - итальянец Мальпиги и англичанин Грю - сделали новое открытие. Исследуя под микроскопом стебли, листья, почки и плоды растений, ученые заметили, что в них встречаются в огромном количестве те самые "ячейки", или "клеточки", о которых говорил Гук. Кроме клеточек, наполненных веществом, похожим на сырой яичный белок, они нашли в стебле и листьях множество простых и спиральных трубочек, а также волокон, свидетельствующих о сложности строения растений.

В XVIII веке внимание ученых перешло от растений к животным. Но важнейшие открытия на этом поприще были сделаны выдающимися учеными XIX века, среди них были Шванн, И. Мюллер, Вирхов и др^*.

^*(Изучение клетки стало быстро развиваться благодаря усовершенствованию микроскопов. Микроскоп Адамса увеличивал изображение предметов уже от 300 до 1000 раз (XVIII век), а в микроскопе Шика увеличение размеров клеток доходило до 2400 раз. Теперь же благодаря электронному микроскопу можно видеть чрезвычайно сложное строение внутренних частиц клетки (органоидов) размером в два-три миллионных миллиметра. В электронном микроскопе в отличие от обычных оптических микроскопов используются для освещения рассматриваемых объектов не световые лучи, а электронные волны, то есть электроны, образующиеся в специальной электронной "пушке" и направляемые на рассматриваемый предмет через особые отверстия.- Прим. сост.)

Им удалось наглядно доказать, что различные органы у животных и человека так же, как и у растений, построены из многих тысяч, миллионов, а иногда и миллиардов разнообразных по форме клеток, измеряемых десятыми, сотыми и даже тысячными долями миллиметра.

Эти же ученые, а за ними и другие натуралисты пришли к выводу, что каждая клеточка обладает всеми характерными свойствами живого организма - принимает и перерабатывает пищу, удаляет ненужные ей вещества, растет, размножается, наделена чувствительностью и выполняет определенную работу.

Итак, плавающая в пруду крошечная ряска и многовековой дуб, комар и кит, шимпанзе и человек - словом, каждый организм, представляя собой нечто целое и единое, есть в то же время и нечто сложное, составное; ибо в нем сосредоточено множество строительных единиц, исполняющих ту или иную работу в жизни этого сложного организма.

Возьмем для примера человека. У него есть кожа, кости, хрящи, сухожилия, мускулы, мозг, печень и т. д. Обратимся к микроскопу и рассмотрим с его помощью тоненькие, прозрачные срезы перечисленных органов и тканей (рис. 1, 2). Перед вами откроются удивительные картины. Дайте простор своему воображению - оно нужно ведь не только поэту, по и ученому! Объедините все эти картины в одно целое, и вы увидите, как сложно устроен наш организм, какая кипучая, разносторонняя деятельность идет в нем.

Рис. 1. Микроскопическое строение животной (а) и растительной (б) ткани. Внутри клеток видны ядра

Вот стройные ряды чешуйчатых роговых клеточек: они образуют нежный тонкий слой, который покрывает снаружи все наше тело и защищает его от вредных влияний окружающей среды. Под ним лежат слои других кожных клеток, еще глубже расположены жировые и мускульные клетки - то длинные в виде волокон, то короткие, похожие на веретено. Легко возбудимые, исполненные физической мощи, они несут разнообразную службу: приводят в действие наши органы движения, осуществляют механическую работу желудка и кишок, сжимают и расширяют при дыхании грудную клетку, выгоняют из сердца кровь, направляя ее по сети кровеносных сосудов во все концы нашего тела.

Рис. 2. Перемычки (плазмодесмы), соединяющие в организме клетки

А разве кровь не является вместилищем огромного количества клеточек, именуемых "кровяными шариками"? Одни из них - красные - насыщаются в легких кислородом и доставляют этот живительный газ всем остальным строительным элементам нашего тела, а другие - белые - являются чем-то вроде стражи, которая защищает наш организм от болезнетворных бактерий.

А вот многомиллионная рать костных и хрящевых клеток (рис. 3 и 4). Их назначение - дать прочную опору человеческому телу; они образуют скелет, который держит на себе мускулатуру и внутренние части тела. Однако весь этот фундамент рухнул бы немедленно, если бы отдельные части его не были скреплены связками, состоящими из соединительной ткани, которая, в свою очередь, сложена из клеточек и волоконец. Эту ткань можно найти в каждом органе, в любой его части.

Рис. 3. Костная ткань. Костные клетки (черного цвета) соединяются канальцами

Рис. 4. Клетки хрящевой ткани

Тысячи клеточек образуют различные железы, которые выделяют соки для переработки пищи: слюну, желчь, желудочный или кишечный сок. На внутренних стенках кишечника выстроены правильными рядами цилиндрические эпителиальные клетки (рис. 5), которые всасывают из кишечника питательные соки и направляют их по особым сосудам сначала в сердце, а затем по кровеносным сосудам к остальным группам клеток всего нашего организма.

Рис. 5. Эпителиальные клетки слизистой оболочки кишечника (а), поглощающие питательные соки

В легких, на внутренних стенках дыхательных путей, расположены рядами особые клетки, имеющие на свободном конце подвижные реснички: это клеточки реснитчатого эпителия (рис. 6). Их в шутку называют то "клетками-санитарами", то "клетками-метельщиками", потому что они удаляют из дыхательных путей вместе с мокротой попавшую сюда из воздуха пыль.

Рис. 6. Реснитчатый эпителий: а - реснички; б - клетки с ядрами

Невозможно в небольшом очерке перечислить все группы клеток, исполняющих ту или иную специальную работу в нашем организме. Но об одной группе клеток нельзя умолчать их роль в жизни человека очень важна. Это нервно-мозговые клетки (рис. 7). Они управляют работой всех остальных групп клеток - видоизменяют, регулируют, контролируют и объединяют деятельность различных наших органов в соответствии с потребностями всего организма и сообразно влияниям, идущим от окружающей его среды. Не забывайте, что вся умственная деятельность человека прочно и неразрывно связана с работой этих клеток: благодаря им мы знаем с помощью органов чувств, что делается во внешнем мире, они воспринимают "впечатления", из которых слагаются все наши ощущения, представления и понятия...

Рис. 7. Нервная клетка мозга (а), связанная с нервным волокном (б)

Сложное строение имеет не только человеческое тело, но и подавляющее большинство животных и растений. Есть, однако, в живой природе чрезвычайно важная закономерность, проявляющаяся у всех живых существ. Она также была открыта и доказана благодаря микроскопу в начале прошлого столетия. Знаменитый ученый Карл фон-Бэр установил, что каждый организм - будь это тщедушный с виду гриб или величественная индийская смоковница, под густолиственной кроной которой может свободно укрыться от непогоды целый караван, ничтожная по величине букашка или тридцатиметровый кит - начинает свою жизнь всего лишь из одной единственной микроскопической клеточки. Эта клеточка - оплодотворенное яйцо, или, как называют его иначе, яйцевая клетка. Она последовательно дробится, образует новые клетки, из которых и слагаются постепенно различные ткани будущего сложного организма - костная, хрящевая, мускульная и т. д.

Яйцо лягушки - это клетка из которой получается лягушонок. Оно дробится на 2, 4, 16 и более клеток, то есть из одной клетки постепенно возникают десятки, сотни, тысячи новых клеток. Все они связаны вместе и образуют целое "клеточное государство".

Благодаря микроскопу наука сделала еще одно великое завоевание. Приблизительно в то время, когда Гук открыл клетку, голландец Левенгук выпустил в свет книгу под заглавием: "Тайны природы, открытые при помощи микроскопа". Одна из этих "тайн" заключалась в следующем: рассматривая под микроскопом каплю гниющей воды, Левенгук нашел в ней множество "крошечных созданий, отличавшихся чрезвычайной подвижностью". Теперь нам известно, что это инфузории и бактерии. Мы отлично знаем, что эти простейшие одноклеточные организмы встречаются всюду - в воде, воздухе, почве, на поверхности и внутри тела животных и человека. Но во времена Левенгука его замечательное открытие казалось каким-то чудом. Перед человеком развернулся совершенно новый, неведомый дотоле мир. Границы жизни раздвинулись далеко за пределы того, что видел раньше человек.

Благодаря микроскопу людям удалось установить, что на земле существует богатый формами мир микроскопических организмов, каждый из которых представляет собой одну клетку,- отсюда и название их: одноклеточные организмы; что все растения и животные сложены из миллионов, а зачастую и миллиардов клеток, образующих различные ткани и органы, поэтому растения и животные принято называть многоклеточными; что каждый многоклеточный организм, как бы сложно ни был он построен, начинает свое существование в виде одной единственной клетки, заключающей в себе живое вещество, очень сложное по составу и строению.

С того времени, как все это стало известно, наука о жизни вступила на новый путь, под знамя нового учения о клетке. Оно дало человечеству много ценных теоретических и практических знаний. Энгельс, упоминая о "трех великих открытиях", поднявших естествознание на высокую ступень развития, называет в числе их и открытие клетки. Только вместе с этим открытием стало твердо на ноги исследование органических, живых форм природы. Покров тайны, окутывавший строение организмов, а также процесс их возникновения и роста, был сорван. Непонятное до сих пор чудо предстало в виде процесса, который происходит по одинаковому для всех многоклеточных организмов закону.

Учение о клетке объединило оба царства живой природы. Мир животных и растений предстал пред взором человека как нечто единое и в то же время многообразное по форме и по деятельности. До последнего времени многие ученые смотрели на клетку - ту, что живет самостоятельно, и ту, что входит в состав многоклеточного организма,- как на простейший, элементарный организм. Эти же ученые сравнивали многоклеточный организм с человеческим обществом и называли каждый такой организм "клеточным государством".

Конечно, такие одноклеточные существа, как грибок пивных дрожжей, амеба, инфузория, могут быть названы элементарными организмами. Каждая из этих клеток живет как более или менее независимый организм. Несколько иначе обстоит дело с клетками многоклеточного организма, например с нервными, мускульными, печеночными и т. д. Каждая из них не может жить отдельно от организма. Правда, она обладает всеми основными признаками жизни - дышит, питается, растет и т. д. Но эти свойства проявляются у нее лишь тогда, когда связь ее с остальными клетками не нарушена, так как работа ее тесно сплелась с работой всех остальных клеточных групп многоклеточного организма.

Организм, как целое, оказывает воздействие на каждую группу составляющих его клеток и даже на каждую отдельную клетку и сам, в свою очередь, находится в зависимости от жизнедеятельности отдельных органов, тканей и клеток. Тут очевидна постоянная взаимозависимость между всем организмом и его частями. В итоге этих часто чрезвычайно сложных взаимоотношений и взаимодействий развертывается жизнь многоклеточного организма. Вот почему на вопрос о том, можно ли клетку многоклеточного существа считать одноклеточным организмом, следует отвечать отрицательно. А если это так, то с еще меньшим основанием мы можем отождествлять многоклеточное растение или животное с человеческим обществом. Тут - качественная разница. О ней не надо забывать. Если не всякую клетку можно назвать полноценным организмом; если даже многоклеточный организм является чем-то качественно новым по сравнению с организмом одноклеточным, то ни в коем случае нельзя поставить знак равенства между государством и организмом. Организм - понятие, имеющее отношение к науке о жизни, и неправильно ставить знак равенства между биологическими законами и такими явлениями общественного развития, как государство.