細胞學說

1.細胞是一個有機體，一切動植物都是由細胞發育而來，並由細胞和細胞產物所構成。注意：不可描述成“一切生物都是由細胞和細胞產物構成”，因為病毒並不是細胞構成，1886年，在荷蘭工作的德國人麥爾(Mayer)把患有花葉病的煙草植株的葉片加水研碎，取其汁液濾去細胞后注射到健康煙草的葉脈中，能引起花葉病，證明這種病是不是由細胞類生物引起的。通過對葉子和土壤的分析，麥爾指出煙草花葉病是由病毒引起的。

2.所有細胞在結構和組成上基本相似；

3.新細胞是由已存在的細胞分裂而來；

4.生物的疾病是因為其細胞機能失常。

5.細胞是生物體結構和功能的基本單位。

6.生物體是通過細胞的活動來反映其功能的。

7.細胞是一個相對獨立的單位，既有它自己的生命，又對與其他細胞共同組成的整體生命起作用。

⑴揭示了動物和植物的統一性，從而闡明了生物界的統一性。

⑵揭示了生物間存在著一定的親緣關係，闡明了現代生物的細胞都是遠古生物細胞的後代，小小的細胞內部，凝聚著數十億年基因的繼承和改變。

(3)使人們意識到植物界和動物界有著共同的結構基礎，從而在思想觀念上打破了在植物學和動物學之間橫亘已久的壁壘，也促使積累已久的解剖學、生理學、胚胎學等學科獲得了共同的基礎，這些學科的融通和統一催生了生物學的問世。

(4)標誌著生物學研究進入細胞水平——細胞是生命活動的基本單位，極大地促進了生物學的研究過程，細胞分裂產生新細胞的結論不僅解釋了個體發育，也為後來達爾文生物進化論、自然選擇學說的確立奠定了基礎。

1665年英國科學家羅伯特·胡克（Robert Hooke，1635－1703），使用誕生不久的顯微鏡觀察軟木塞切片，首次發現蜂窩狀的植物細胞，並且在他的著作《顯微圖譜》（Micrographia）描述。但是當時細胞並沒有被認為是植物世界的獨立的、活的結構單位。

1677年安東尼·范·列文虎克首次描述了昆蟲、狗和人的精子，1684年也準確地描述了紅細胞，證明馬爾皮基推測的毛細血管層是真實存在的。

17世紀中期，馬爾切羅·馬爾皮基（Marcello Malpighi）用顯微鏡研究人體的微細結構，發現了腎小球、腎小管、紅細胞、毛細血管網等。觀察到血液通過毛細血管網，從而證實了哈維的學說。還比較研究了不同植物的顯微解剖，發現動、植物結構有相似之處。

1759年C·F·沃爾夫在《發生論》一書中已清楚地描述了組成動、植物胚胎的“小球”和“小泡”，但還不了解其意義和起源的方式。

在18世紀的德國，自然哲學非常盛行。這個體系的內容之一是描述他們認為是組成有機世界多樣性的典型單位。歌德認為葉子是各種不同植物的典型單位結構，而L.奧肯(L.Orkin)則主張脊椎節是一般動物原型結構的基本單位。奧肯還進一步認為有機體由粘液囊泡或活的單位所組成，並在它們暫時所屬的有機體死亡後繼續生存著，形成另一個生物的一部分。18世紀末的比夏反覆研究已解剖了的屍體，將研究水平深入到器官，但由於當時人們的觀點思路，沒有深入到細胞層次。在19世紀早期，這樣一種觀點相當流行，並且同對動植物結構的顯微鏡觀察結合在一起。

在19世紀初期，植物解剖的研究復活了，德國植物學家特雷維拉努斯和馮·莫爾認識到細胞是植物的結構單位。19世紀20年代，義大利的亞米齊和其他人製成了改進的消色差顯微鏡，使人們得以觀察到有機細胞的詳細情況。一個倫敦醫生羅伯特·布朗於1831年觀察到植物細胞一般具有一個核，不過他對自己的發現並不怎樣重視。捷克人浦肯野用顯微鏡觀察了一個母雞卵中的胚核，並指出動物的組織，在胚胎中是由緊密裹在一起的細胞質塊所組成，這些細胞質塊與植物的組織很類似。

1833年英國植物學家R·布朗(Robert Brown)在植物細胞內發現了細胞核；接著又有人在動物細胞內發現了核仁。到19世紀30年代，已有人注意到植物界和動物界在結構上存在某種一致性，它們都是由細胞組成的，並且對單細胞生物的構造和生活也有了相當多的認識。

細胞學說是關於細胞是動物和植物結構和生命活動的基本單位的學說。德國生物學家馬蒂亞斯·雅各布·施萊登(Matthias Jakob Schleiden，1804－1881)在1838年在前人研究成果的基礎上提出：細胞是一切植物的基本構造；細胞不僅本身是獨立的生命，並且是植物體生命的一部分，並維繫著整個植物體的生命。第二年，也就是1839年，泰奧多爾·施旺(Theodor Schwann，1810－1882)受到施萊登的啟發，結合自身的動物細胞研究成果，提出“所有動物也是由細胞組成的”對施萊登提出的“所有的植物都是由細胞組成的”的觀點進行了補充，把細胞說擴大到動物界，提出一切動物組織均由細胞組成，從而建立了生物學中統一的細胞學說。這就是《細胞學說》(Cell theory)的基礎。把細胞作為生命的一般單位，以及作為動植物界生命現象的共同基礎的這種概念立即受到了普遍的接受。

19世紀40年代許多研究者糾正了他們其中的一些錯誤觀點，特別是植物學家耐格里和霍夫邁斯特以及動物學家克里克爾、萊迪希和羅伯特·雷馬克，他們證明新細胞是靠分裂形成的，細胞核先在母細胞內分裂為二，然後是母細胞分裂為兩個子細胞，1858年，德國病理學家魯道夫·魏爾肖(Rudolf Virchow，1821－1902)作出了另一個重要的論斷（一說魏爾肖剽竊雷馬克的研究成果）：所有的細胞都必定來自已存在的活細胞。這個理論的提出徹底否定了傳統的生命自然發生說的觀點，至此，以上的研究結果共同形成了比較完備的細胞學說。

高中2019版教材細胞學說建立的歷程

1.從人體的解剖和觀察入手——從器官到組織

人體是怎樣構成的？這個問題首先引起了解剖學家的注意。1543年，比利時的維薩里（A.Vesalius）通過大量的屍體解剖研究，發表了巨著《人體構造》，揭示了人體在器官水平的結構。法國的比夏（M.F.X.Bichat）經過對器官的解剖觀察，指出器官由低一層次的結構——組織構成。這對於人類認識生物個體的結構層次非常重要。

2.顯微觀察資料的積累——認識細胞

16徠65年，英國科學家羅伯特·胡克（R.Hooke）用顯微鏡觀察植物的木栓組織，發現這些木栓組織由許多規則的小室組成，他把觀察到的圖像畫了下來，並把“小室”稱為cell——細胞。

之後，荷蘭著名磨鏡技師列文虎克(A.van Leeuwenhoek)用自製的顯微鏡，觀察到不同形態的細菌、紅細胞和精子等。義大利的馬爾比基（M. Malpighi）用顯微鏡廣泛觀察了動植物的微細結構，如細胞壁和細胞質。此後，雖然觀察細胞所獲得的資料不斷增加，積累了較豐富的材料，但是，在長達170多年的歷史中，人們對細胞及其與生物體的關係並沒有進行科學的歸納和概括。

[注] 此處有羅伯特·胡克（1635.7.18－1703.3.3）與列文虎克（1632.10.24－1723.08.26）兩位科學家，在中國普通高中生物課程中，有時羅伯特·胡克被譯作“虎克”。

3.科學觀察和歸納概括的結合——形成理論

植物學家施萊登通過對花粉、胚珠和柱頭組織的觀察，發現這些組織都是由細胞構成的，而且細胞中都有細胞核。在此基礎上，他進行了理論概括，提出了植物細胞學說，即植物體都是由細胞構成的，細胞是植物體的基本單位，新細胞從老細胞中產生。施萊登把他的研究成果告訴了動物學家施旺，施旺很感興趣並大受啟發，決意要證明植物界和動物界這“兩大有機界最本質的聯繫”。施旺主要研究了動物細胞的形成機理和個體發育過程，他認為：動物體也是由細胞構成的，一切動物的個體發育過程，都是從受精卵這個單細胞開始的。為此，他發表了研究報告《關於動植物的結構和生長一致性的顯微研究》。施旺還說：“現在，我們已推倒了分隔動植物界的巨大屏障。”

4.細胞學說在修正中前進

新細胞如何由老細胞產生呢？施萊登認為新細胞是從老細胞的細胞核中長出來的，或者是在老細胞的細胞質中像結晶那樣產生的。施萊登的朋友耐格里（K. Nageli）用顯微鏡觀察了多種植物分生區新細胞的形成，發現新細胞的產生原來是細胞分裂的結果。還有些學者觀察了動物受精卵的分裂。在此基礎上，1858年，德國的魏爾肖（R.L.C. Virchow）總結出“細胞通過分裂產生新細胞”。他的名言是：“所有的細胞都來源於先前存在的細胞。”這個斷言，至今仍未被推翻。

在十九世紀以前許多學者的工作都著眼於細胞的顯微結構方面，從事形態上的描述，而對各種有機體中出現細胞的意義一直沒有作出理論的概括，包括拉馬克、莫爾、杜托息等都對細胞有所研究，正是有這些人的基礎，直到1838年德國植物學家施萊登 (Matthias Jakob Schleiden) 、1839年德國動物學家施旺 (Theodor Schwann)才能 提出：一切動植物都是由細胞構成的，細胞是一切動植物的基本單位。這一學說即“細胞學說(Cell Theory)”，在 19 世紀已有不少科學家的工作對細胞學說的創立做出了很大的貢獻，如：

1. Jean-Baptiste de Lamark (1744~1829)，獲得性遺傳理論的創始人，法國退伍陸軍中尉，50 歲成為巴黎動物學教授，1809年他認為只有具有細胞的機體，才有生命。"It has been recognized for a long time that the membranes which form the envelopes of the brain, of the nerves, of vessels, of all kinds of glands, of viscera, of muscles and their fibers, and even the skin of the body are in general the productions of cellular tissue. But no one, so far as I know, has yet perceived that cellular tissue is the general matrix of all organization and that without this tissue no living body would be able to exist, nor could it have been formed." (被長時間公認的是，組成大腦、神經、血管、各類腺體、內臟、肌肉及肌肉纖維、甚至於身體皮膚上的膜大體上都是由細胞組成的組織（自然地）分泌產生。但是根據我的認知，沒有人尚且注意到由細胞組成的組織是所有組織（指生命系統）的普遍的基體，並且如果沒有這樣的（由細胞組成的）組織（存在），就沒有生命體可能存在，也不會有（生命體）被組成。)

2. Charles Brisseau Milbel (1776~1854)，法國植物學家，1802 年認為植物的每一部分都有細胞存在。"The plant is wholly formed of a continuous cellular membranous tissue. Plants are made up of cells, all parts of which are in continuity and formed one and the same membranous tissue." (植物完全地被一個由細胞組成的遍布性的膜組織所組成。植物由細胞所組成，（植物的）所有部分都是具有連續性的並且是都由同一個膜組織所組成。)

3. Henri Dutrochet (1776~1847)，法國生理學家，1824年進一步描述了細胞的原理。"All organic tissues are actually globular cells of exceeding smallness, which appear to be united only by simple adhesive forces; thus all tissues, all animal (and plant) organs, are actually only a cellular tissue variously modified. This uniformity of finer structure proves that organs actually differ among themselves merely in the nature of the substances contained in the vesicular cells of which they are composed.” (所有器官的組織（不指生態系統）實際上都是非常微小的球狀細胞，（它們）似乎只是被簡單的黏著力結合，因此所有的組織，所有的動（植）物器官，事實上只是被一個由細胞組成的組織以各種方式調整而成。這種更加細微的構造的統一證明了（一種）器官不同於在器官範圍內的其他（種類）器官，實質僅僅在於由被包括在所組成的（動植物細胞的）泡囊狀的細胞的物質的基本特徵的不同。)

4. Matthias Jakob Schleiden (1804~1881)，德國植物學教授，1838年發表“植物發生論”(Beiträge zur Phytogenesis)，認為無論怎樣複雜的植物都有形形色色的細胞構成。他認識到了 Robert Brown 發現細胞核的重要意義，這一點 Brown 本人並未做到，他試圖重建細胞發育的過程，為此他聰明地選擇了胚胎細胞作為他研究的起點，他還在細胞中發現了核仁。

5. Theodor Schwann (1810~1882)，德國解剖學教授，一開始就研究 Schleiden 的細胞形成學說，他完全接受了這個學說，並把它擴展為所有生命現象的起源和基礎的一般理論。他把 Schleiden 在植物中的發現應用到動物中去，並於 1838 年提出了“細胞學說” (Cell Theory) 這個術語；1839 年發表了“關於動植物結構和生長一致性的顯微研究”，因此細胞學說的創立被認為歸功於 Schleiden 和 Schwann 兩個人，而且年份也被定到 1839 年。

Schwann提出：(1) 有機體是由細胞構成的；(2) 細胞是構成有機體的基本單位。

Schwann原文：每個細胞都相對獨立的生活著，但同時又從屬於有機體的整體功能。

6.Rudolf Ludwig Karl Virchow(1821-1902)，德國病理學家，1858年，出版了《細胞病理學》，提出“一切細胞來源於細胞” (Omnis cellula e cellula) 的著名論斷，表達出：細胞只能來源於細胞。細胞是一個相對獨立的單位。