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科普:顯微鏡的發現與細胞學說的提出

9月
25
2018

2018年9月25日21時 今日科學 新華網

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當你第一次用顯微鏡觀察到細胞時,是否充滿好奇與興奮?它讓我們看到了肉眼看不見的微小生物,形形色色的細胞,甚至細胞中的葉綠體。

早期的顯微鏡相當於一個放大鏡,放大倍數約為10倍人們用它觀察到了跳蚤等小昆蟲。

1665年,英國學者羅伯特・胡克利用自製的顯微鏡(放大倍數提升到40-140倍)第一次描述了植物細胞。他用顯微鏡觀察了軟木(櫟樹皮)的薄切片。胡克將他有關細胞的描述發表於其著作《顯微圖譜》一書中。

羅伯特・胡克使用的顯微鏡和他觀察到的「細胞」(焦博君 繪)

此後不久,列文虎克用設計較好的顯微鏡,觀察到了許多動物的活細胞和原生動物。此後的170多年裡,人們對細胞的研究沒有太多實質性的進展。

顯微鏡(焦博君 繪)

1838年,德國植物學家施萊提出細胞是構成生物體的基本單位。1839年,德國動物學家施旺受到施萊登的啟發,觀察了大量的動物,發現所有動物也是由細胞構成的。由於當時人們對動物結構的理解遠遠落後於植物,所以這成為了生物學領域的一項重大進展。

施旺細胞的細胞學說中所重點論述的關於細胞生成的原理,幾乎與施萊登的觀點一脈相承,他們都將細胞形成看作與無機物的結晶完全相同的過程。然而,他們對於細胞來源的觀點卻不完成正確。

直到1858年,德國病理學家魏爾肖提出:所有的細胞只產生於已有的細胞,魏爾肖關於細胞起源的描述對細胞學說做出了重要補充,至此,經典的細胞學說理論完成了,其主要內容包括:細胞是一個有機體,一切動植物都由細胞發育而來,並由細胞和細胞產物所構成;細胞是一個相對獨立的單位,既有它自己的生命,又對與其它細胞共同組成的整體的生命起作用;新細胞可以從老細胞中產生。

從第一次在顯微鏡下觀察到細胞到細胞學說的建立,經歷了漫長的探索和研究。細胞學說的提出對生物學的發展具有重大意義,它不僅論證了生物體在進化上的共同起源,也揭示了生物體在結構上的統一性。隨著現代技術的發展,科學家發明了形形色色的顯微鏡,比如螢光顯微鏡、倒置顯微鏡、電子顯微鏡。顯微鏡技術不斷完善,也使得細胞學迎來了輝煌的發展。人們現在可以通過顯微鏡觀察細胞內部的超微結構,如細胞器、細胞膜、細胞骨架等。科學與技術是相互促進的,相信在未來,隨著顯微鏡技術的進一步完善,人們對細胞結構與功能的研究將會有更多新發現。

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