细胞的发现过程
个人日记
细胞的发现史
发现细胞的人——罗伯特·虎克 人类在很长的时期内,都是依靠肉眼来观察世界上形形色色的事物的.但是,人眼能够看到的物体,极限只有0.1 mm.公元1世纪时,罗马学者曾谈到装有水的水晶器皿可以放大字母.16世纪中期,瑞士的一位博物学家用放大镜描述了蜗牛壳和原生动物.1610年,伽利略(G.Galilei,1564—1642)根据望远镜倒视时有放大物体的特点,制成了一台显微镜,并对昆虫进行了观察.以后,自制显微镜的人日益增多,英国物理学家罗伯特·虎克(Robter Hooke,1635—1703)就是其中的一个.
1665年,虎克从一小块清洁的软木上切下光滑的薄片.当他把它放到显微镜下观察时,似乎看到了一些小的空洞,但并不十分清楚.虎克切下的极薄的切片是白色的,他便把它的下面衬上一片黑色的木板,再用一个凸镜投光其上,于是他清楚地看到了薄片全部是多孔多洞的,像一个个蜂窝.虎克当时研究软木的目的,是为了阐明软木轻而具有弹性和疏水性等特点,结果却发现了很多的小孔或小室.虎克首先把这些小孔叫做细胞.细胞这个名词一直沿用至今.
1677~1678年,荷兰的显微镜学家雷文虎克(A.van Leeuwenhoek,1632—1723),用自制的显微镜发现浸泡胡椒的水中有许多小动物.与雷文虎克同时期从事显微镜观察研究的,还有意大利和英国科学家.他们分别对植物细胞、原生动物、细菌、红细胞等进行了观察和描述.作为早期的显微镜学家,虎克和他们记录下许多重要的观察结果,第一次在一个新的水平上揭示出一个令人难以置信的、十分复杂的生物界.
细胞学说的建立 在罗伯特·虎克用自制的显微镜观察了软木的薄片以后,在很长的一段时间里,人们都误认为细胞壁是细胞的主要部分.1671年,英国和意大利的科学家同时发现了活细胞的内部充满了黏稠的物质,他们把这种黏稠的物质叫做“黏质”,但不知道这就是细胞的主要组成部分.1831年,英国科学家发现活的植物细胞内有一个由特别稠密的物质构成的结构,他把这个结构叫做细胞核,并认为细胞核是细胞的一个组成部分.这时候,细胞质和细胞核虽然都已发现,但是,人们仍然不知道它们的重要性,还是过高地估计细胞壁的作用.直到1838年,德国科学家才指出细胞壁是细胞质和细胞核活动的产物,而不是细胞的主要组成部分.
1838~1839年,德国植物学家施莱登(M.J.Scheiden,1804—1881)和解剖学家、生理学家施旺(T.Schwann,1810—1882),通过各自的研究工作,指出细胞是动植物的基本结构和生命单位,从而建立了细胞学说.这是自1665年罗伯特·虎克发现细胞以来,人们对细胞进行的第一次理论性概括.细胞学说阐明了植物界和动物界在生命本质上的统一性,成为人们认识生物界的一次重大飞跃.
在人类发现脱氧核糖核酸(DNA)分子的30年后,有一天,一个西方人面对着伏羲女娲图突然惊讶地说不出话来:这张图上蛇尾的交缠,不正是双螺旋线的结构方式,不正是生物的基本遗传物质脱氧核糖核酸分子结构吗?这仅仅是一种巧合吗?近2000年前的人们为什么会想到用这种双螺旋线来表示人类繁衍呢?难道,中国人在远古时代,就凭直觉洞悉了生命的起源方式?或者是一种来自天宇的神喻,让中国人洞察了天机?对伏羲女娲图的重新解读让世界惊异不已,中国古老文明所蕴含的内容,再一次引起西方社会的骚动。
20世纪在科学发展史上是一个辉煌的世纪,以物理学(原子弹的研制成功)和生物学(DNA双螺旋结构的发现)的创新性成果为标志的科学成就极大地改变了世界的面貌,改变了人类的认知水平、生产方式和生活方式。20世纪也是科学史上的一个英雄世纪,一大批科学巨匠相继登场,使科学的舞台展现出前所未有的绚丽风采。
回顾20世纪科学走过的道路,从突飞猛进的科学创造,到科学与人文伦理的深度撞击,形成与人文精神交融并进的画面,最终在人类文明史上留下了不朽的光辉篇章。
DNA是由氢、氧、氮、碳与磷五种元素组成的大分子,这是容易知晓的事实。但是,DNA的具体化学结构极其复杂,人们一时搞不清楚。比如,在DNA分子中,氮元素、碳元素和磷元素具体表现为几价元素?具有很多的可能性,不是一目了然的事情。
当年,沃森与克里克两人每天进行“头脑风暴”式的讨论,推翻了一次又一次的设想,用纸片作为原子的模具,在桌面上来回拼凑DNA的化学结构图。时间过去了几个月,还是一无所获。有一天(1953年2月28日),沃森与克里克在看到了更为清晰的DNA的X-射线衍射图像之后,突发灵感,发现了碱基配对(basepair)现象,找到了解开DNA结构奥秘的关键之所在。
为此,沃森与克里克兴奋不止。他们两人立即把新的模型设计送到卡文迪许(Cavendish)实验室要求用X-射线衍射数据予以确认。在得到确认之后,1953年3月中旬,沃森与克里克两人正式对外宣布了发现DNA双螺旋化学分子结构的消息。同年4月25日,英国权威科学杂志《自然》发表了这一科学研究成果。至此,人类对生命的本质有了全新的认识。
现在,我们搞转基因研究,想用一般的光学显微镜观察DNA的双螺旋结构,使其出现在我们的视野之中,这是完全不可能的事情,因为,DNA的直径只有2个纳米,超出了一般光学显微镜的识别精度。
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