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主要内容

细胞简介

细胞,和它的发现历史,以及细胞理论的发展。

介绍

闭上你的眼睛,想象一堵砖墙,这堵墙的基本积木是什么?当然是一块块砖头。就像砖墙一样,你的身体是由基本的积木组成的,而这些基本积木就是细胞。
幸运的是,你的细胞比砖头有趣得多。(就像你,毫无疑问,比砖墙有趣得多!) 砖通常是方形的,就像所有其他砖块一样,而细胞可以有许多形状 -- 圆形、方形、纺锤形和星形。砖头一般都留在原地,而许多类型的细胞会愉快地从一个地方迁移到另一个地方。如果你把一块砖切成两半,你只会看到更多的砖,而如果你把一个细胞格切成两半 -- 这是很麻烦的,考虑到它们是多么的微小 -- 你会发现一个复杂而美丽的细分化结构,帮助细胞履行其功能。是的,细胞是积木,但它们是世界上最惊人的积木!
细胞在你的体内扮演了大量不同的角色。例如,上皮细胞作为皮肤的一部分,保护身体的外表面,并覆盖皮肤内的器官和体腔。骨细胞建立骨骼,为身体提供支撑。免疫系统的细胞与入侵的细菌作斗争。血液和血细胞在去除二氧化碳的同时,为全身携带营养和氧气。这些细胞类型中的每一种都在身体的生长、发育和日常维护中发挥着至关重要的作用。
然而,尽管所有生物的细胞 -- 甚至是人类、洋葱和细菌等不同的生物,如下面从左到右的图片所示 -- 都有相同的基本特征。我们将在接下来的文章中进一步探讨这些问题。在这里,我们将快速查看细胞理论和细胞最初是如何被发现的。
人类、洋葱和细菌细胞的显微图像
图片来源: 修改自 "引入:图1" 作者 OpenStax College, Biology, CC BY 3.0; a: Ed Uthman, MD 修改; b: Umberto Salvagnin 修改; c: Anthony D'Onofrio, William H. Fowle, Eric J. Stewart, and Kim Lewis of the Lewis Lab at Northeastern University 修改; 比例尺数据来源自Matt Russell

细胞学说

现在看来很明显,我们和其他生物是由细胞组成的。然而在16世纪之前,这一点都不明显;原因很简单,没有人近距离亲眼看到过细胞。要区分一块组织中的单个细胞或液体样本中的单个细菌,需要相对功率较高的显微镜,这些仪器用于放大过小的物体。有关当今生物学中如何使用显微镜的更多信息, 请查看关于 显微镜的文章。
第一个将细胞作为微观结构来观察的人是英国科学家罗伯特·胡克。事实上,他就是给细胞起名字的人。在他的书 显微镜下,他用 "细胞" 这个词来指他通过一个简单的 microscopestart superscript, 1, end superscript 观察死软木塞组织时看到的类似盒子的结构。他选择细胞作为名字,因为这些盒子让他想起了修道院的隔间,也就是僧人睡觉的简单房间squared
然而,胡克观察到的细胞是在已死亡的组织中,实际上是真正细胞死亡后留下的细胞壁。第一个观察活着的、移动的细胞的人是荷兰店主、镜片工匠安东·范·莱文霍克。1670年左右,在胡克的书的启发下,他开始组装自己更强大的 microscopescubed。有了这些,他就能观察到活的单细胞生物 -- 如细菌 -- 和精子细胞,他统称为动物细胞。
尽管发现细胞存在,科学家们花了相当长的时间才意识到它们不仅仅是一个奇怪的单个例子,而是所有植物、动物和其他生物的基本组成部分。事实上,直到19世纪30年代,植物学家马蒂亚斯·施莱登和动物学家西奥多·施旺提出了一个革命性的想法:植物和动物的所有不同部分都是由细胞组成的,细胞可以从其他细胞中产生start superscript, 4, end superscript
德国科学家鲁道夫·维尔乔后来补充了这一理论。他说所有细胞都必须来自其他细胞 -- 而不仅仅是在适当的情况下可以这样形成start superscript, 5, end superscript。然而,他似乎是盗取了波兰科学家罗伯特·雷马克的想法start superscript, 6, end superscript
所有这些早期思想家的理论都被总结在细胞学说当中:
  1. 所有生物都是由一个或多个细胞构成的。
  2. 细胞是生命的基本单位。
  3. 新的细胞来自于已存在的细胞。
这看起来很不错,但你可能会疑惑:如果细胞来自细胞,那么第一个细胞又是从哪儿来的呢?我们会在之后关于生命起源的文章中讨论这个令人费解的问题。