細胞學說的建立者主要是兩位德國科學家施萊登（M.J.Schleiden,1804-1881)和施旺（T.Schwann,1810—1882）（圖1-1）。后人根據(jù)他們分別于1838年和1839年發(fā)表的研究結果進行整理并加以修正，綜合為以下要點：

1.細胞是一個有機體，一切動植物都由細胞發(fā)育而來，并由細胞和細胞產(chǎn)物所構成；

2.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；

3.新細胞是由老細胞分裂產(chǎn)生的。

細胞學說的內(nèi)容，現(xiàn)在看起來似乎是顯而易見的，當時卻經(jīng)歷了漫長而曲折的建立過程。

思考與討論

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）通過大量的尸體解剖研究，發(fā)表了巨著《人體構造》，揭示了

維薩里解剖工作圖

人體在器官水平的結構。法國的比夏（M.F.X.Bichat）經(jīng)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。這對于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1665年，英國科學家羅伯特?虎克（R.Hooke）用顯微鏡觀察植物的木栓組織，發(fā)現(xiàn)這些木栓組織由許多規(guī)則的小室組成，他把觀察到的圖像畫了下來，并把“小室”稱為cell—細胞。

之后，荷蘭著名磨鏡技師列文虎克（A.van Leeuwenhoek）用自制的顯微鏡，觀察到不同形態(tài)的細菌、紅細胞和精子等。意大利的馬爾比基（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(zhì)。此后，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系并沒有進行科學的歸納和概括。

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(fā)現(xiàn)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(chǎn)生。施萊登把他的研究成果告訴了動物學家施旺，施旺很感興趣并大受啟發(fā)，決意要證明植物界和動物界這“兩大有機界最本質(zhì)的聯(lián)系”。施旺主要研究了動物細胞的形成機理和個體發(fā)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(fā)育過程，都是從受精卵這個單細胞開始的。為此，他發(fā)表了研究報告《關于動植物的結構及一致性的顯微研究》。施旺還說：“現(xiàn)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(chǎn)生呢？施菜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(zhì)中像結晶那樣產(chǎn)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(qū)新細胞的形成，發(fā)現(xiàn)新細胞的產(chǎn)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(chǎn)生新細胞”。他的名言是：“所有的細胞都來源于先前存在的細胞?！边@個斷言，至今仍未被推翻。

細胞學說揭示了動物和植物的統(tǒng)一性，從而闡明了生物界的統(tǒng)一性。就像原子論之于化學一樣，細胞學說對于生物學的發(fā)展具有重大的意義。

細胞學說使人們認識到植物和動物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亙已久的壁壘，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(tǒng)一催生了生物學的問世。

細胞學說中關于細胞是生命活動基本單位的觀點，使人們認識到生物的生長、生殖、發(fā)育及各種生理現(xiàn)象的奧秘都需要到細胞中去尋找，生物學的研究隨之由器官、組織水平進入細胞水平，并為后來進入分子水平打下基礎。

細胞學說中細胞分裂產(chǎn)生新細胞的結論，不僅解釋了個體發(fā)育，也為后來生物進化論的確立埋下了伏筆。新細胞由老細胞產(chǎn)生，老細胞由更老的細胞產(chǎn)生，如此上溯，現(xiàn)代生物的細胞都是遠古生物細胞的后代，小小的細胞內(nèi)部，凝聚著數(shù)十億年基因的繼承和改變。每個細胞，每個生物，都是歷史的產(chǎn)物。被恩格斯列入19世紀自然科學三大發(fā)現(xiàn)的細胞學說和進化論，作為生物學大廈的基石，賦予生物學不同于其他自然科學的獨特韻味。

科學方法

歸納法

歸納法是指由一系列具體事實推出一般結論的思維方法。例如，從觀察到植物的花粉、胚珠、柱頭等的細胞都有細胞核，得出植物細胞都有細胞核這一結論，運用的就是歸納法。歸納法分為完全歸納法和不完全歸納法。根據(jù)部分植物細胞都有細胞核而得出植物細胞都有細胞核這一結論，實際上就是運用了不完全歸納法。如果觀察了所有類型的植物細胞，并發(fā)現(xiàn)它們都有細胞核，才得出植物細胞都有細胞核的結論，就是完全歸納法?？茖W研究中經(jīng)常運用不完全歸納法。由不完全歸納得出的結論很可能是可信的，因此可以用來預測和判斷，不過，也需要注意存在例外的可能。

細胞是基本的生命系統(tǒng)

正如施旺所說：每個細胞都相對獨立地生活著，但同時又從屬于有機體的整體功能。單細胞生物能夠獨立完成生命活動，多細胞生物依賴各種分化的細胞密切合作，共同完成一系列復雜的生命活動。例如，縮手反射就是由一系列不同的細胞共同參與完成的比較復雜的生命活動（圖1-2）。事實上，動植物以細胞代謝為基礎的各種生理活動，以細胞增殖、分化為基礎的生長發(fā)育，以細胞內(nèi)基因的傳遞和變化為基礎的遺傳與變異，等等，都說明細

胞是生命活動的基本單位，生命活動離不開細胞。

小小的細胞為什么具有如此強大的功能呢？細胞雖小，但其結構卻復雜而精巧。本書的后續(xù)章節(jié)將向你展示，細胞是一個由各種組分相互配合而組成的復雜的系統(tǒng)。細胞是有生命的，是一個生命系統(tǒng)。

在多細胞生物體內(nèi)，細胞又是構成組織的組分，組織是構成器官

的組分，器官是構成個體的組分。組織、器官、個體都是有生命活動的整體，因此是不同層次的生命系統(tǒng)。

在自然界，生物個體都不是單獨存在的，而是與其他同種和不同種的個體以及無機環(huán)境相互依賴、相互影響的。在一定的空間范圍內(nèi)，同種生物的所有個體形成一個整體——種群，不同種群相互作用形成更大的整體——群落，群落與無機環(huán)境相互作用形成更大的整體——生態(tài)系統(tǒng)，地球上所有的生態(tài)系統(tǒng)相互關聯(lián)構成更大

的整體——生物圈。可見，自然界從生物個體到生物圈，可以看作各個層次的生命系統(tǒng)（圖1-3）。

在一定的區(qū)域內(nèi)，所有的大熊貓個體形成了一個種群，所有的冷箭竹也是一個種群；在同一區(qū)域內(nèi)，大熊貓、冷箭竹和其他生物一起共同形成了一個群落；這個群落和它們所生活的無機環(huán)境相互關聯(lián)，形成了一個統(tǒng)一的整體，這就是生態(tài)系統(tǒng)。

審視各層次生命系統(tǒng)的關系，我們發(fā)現(xiàn)，無論從結構上還是功能上看，細胞這個生命系統(tǒng)都屬于最基本的層次。各層次生命系統(tǒng)的形成、維持和運轉(zhuǎn)都是以細胞為基礎的，就連生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)也不例外。因此，可以說細胞是基本的生命系統(tǒng)。本書將帶你在這個生命系統(tǒng)中暢游，了解它的組成、運轉(zhuǎn)和發(fā)展變化的規(guī)律。