Цитология – наука о клетке

           Цитология занимает центральное положение среди биологических дисциплин. Она изучает одноклеточных животных и растительные организмы на клеточном уровне. Объектом изучения цитологии являются клетки многоклеточных животных, растений и человека.

Во все времена люди пытались проникнуть в сокровенные тайны природы, познать то, что не видно на первый взгляд. Но для ученых прошлого клеточное строение живых организмов было не таким очевидным, как для современных ученых. Не было главного прибора для изучения микроскопически малых объектов — микроскопа.

Сегодня трудно представить деятельность ученого без микроскопа. Микроскоп широко применяется в большинстве научных лабораторий. Использование этого прибора позволяет делать научные открытия. Именно благодаря микроскопу появилась цитология.

Микроскоп — оптический прибор для получения увеличенного изображения мелких объектов и их деталей, не видимых невооруженным глазом.

Принцип работы прибора основывается на оптических свойствах изогнутых поверхностей. Оказывается, эти явления были известны еще 300 лет до н. э. Евклиду, однако увеличительная способность линз не нашла практического применения в то время. Первые очки, как предполагается, были изобретены Сальвино д^,Армати в Италии в 1284 г. А в XVI в. Леонардо да Винчи понял, что малые объекты лучше изучать с помощью лупы. Первый микроскоп был создан лишь в 1590-х гг.

Захариус Янсен смонтировал две выпуклые линзы внутри одной трубки и заложил основы для создания сложных микроскопов. Фокусировка на исследуемом объекте достигалась за счет выдвижного тубуса. Увеличение микроскопа было не более чем десятикратным. В то время это был настоящий прорыв в области микроскопии!

Понадобилось еще 70 лет, чтобы обнаружить клеточное строение растений. Впервые английский учёный Роберт Гук в 1665 г. в микроскоп увидел клетку.

В 1681 г. Лондонское королевское общество обсуждало своеобразное явление. Голландец Антонии ван Левенгук описывал изумительные чудеса, которые открыл своим микроскопом в капле воды, настое перца, иле реки, дупле собственного зуба.

Это событие можно считать днем рождения цитологии — науки о клетке. Дальнейшее становление науки было неразрывно связано с совершенствованием микроскопа и техники микроскопических исследований.

Открывался новый мир, более разнообразный и бесконечно более оригинальный.

Благодаря дальнейшему усовершенствованию микроскопа было сделано много описаний и рисунков клеток. При этом техника исследования оставалась примитивной и чаще всего изучались сухие препараты.

Первоначально исследователи обнаружили в клетке лишь клеточную стенку вокруг полости. В последующие годы ученые постепенно выяснили важную роль других частей клетки. Уже в начале XIX в. представления о строении клетки сильно изменились. В ботанике утвердился взгляд на клетки как на структурные единицы.

В 1831 г. английский ботаник Роберт Броун обнаруживает в клетке ядро и считает эту структуру главной частью клетки. После этого открытия все клетки стали делить на прокариотические, то есть безъядерные, и эукариотические, имеющие ядро.

Чешский ученый Ян Пуркине открыл вязкое, коллоидное и упорядоченное вещество, которое заполняет клетку. Это вещество он назвал протоплазмой, что в переводе с греческого обозначает "первое образование". В дальнейшем появился термин цитоплазма.

     В конце XIX в. цитология стала развиваться быстрыми темпами. Важным событием стало описание постоянных частей клетки, которые называли органоидами.

       Цитология развивалась не только в области изучения строения клетки, но и в области ее физиологии.

        Выдающийся русский ученый Илья Ильич Мечников открыл явление фагоцитоза. Это важный процесс, в результате которого в клетку попадают вещества. Многие ученые изучают реакции клеток на действие различных раздражителей окружающей и внутренней среды. Подробно и основательно изучаются  клетки разных по строению организмов.

Огромную роль в развитии цитологии сыграло открытие законов генетики. Стало ясно, что процессы, протекающие в ядрах половых и соматических клеток, объясняют принципы передачи наследственной информации. Со временем изучение цитологических основ наследственности было выделено в отдельный раздел цитологии — цитогенетику.

         Современная цитология выходит на новый уровень развития. Этому способствуют электронные микроскопы, которые обеспечивают увеличение в миллионы раз и дают возможность детально рассматривать не только структуру целой клетки, но и строение органоидов.

        Кроме того, цитология стала пользоваться новыми и перспективными методами изучения. Все органоиды клетки имеют разную плотность, их разделяют на слои методом центрифугирования. Этот же метод позволяет отделить один органоид от другого.

       Появилась возможность наблюдать клетки в ультрафиолетовом свете. Метод называется флуоресцентная микроскопия и дает возможность увидеть места расположения нуклеиновых кислот, витаминов, жиров в клетке.

        С помощью новых методов ученые видят рост клеток, наблюдают за процессами, определяют действие различных веществ на клетки, получают новые гибридные клетки.

Для дальнейшего изучения клетки создаются микроманипуляторы. Это уникальные приборы, которые позволяют делать в клетку инъекции веществ или извлекать и пересаживать ядра и другие органоиды.

Успехи фундаментальной цитологии позволили сформироваться биохимии, биофизике и молекулярной биологии.

Достижения ученых используются в медицине для установления причин заболеваний человека на клеточном уровне, в сельском хозяйстве, в пищевой промышленности, в фармакологии.

Основные задачи современной цитологии сводятся к дальнейшему изучению микроскопических структур и химической организации клеток. Необходимо изучать реакции клеток на действие окружающей среды. Актуальными остаются проблемы взаимодействия клеток человека с вирусами.

Не раскрыты до конца механизмы превращения нормальных клеток в раковые. Растет число онкологических заболеваний человека, и это ставит перед учеными вопрос о поисках новых методов лечения этих болезней на клеточном уровне.

Другой важнейшей задачей цитологии является изучение стволовых клеток. Стволовые клетки являются особыми клетками человека, потому что они умеют специализированно изменяться и развиваться, как обычная клетка. Стволовые клетки могут давать начало любым клеткам организма человека. При необходимости из них можно получить  кожные, нервные, мышечные клетки и клетки крови. Стволовых клеток в нашем организме мало: у эмбриона есть одна клетка на 10 тысяч, у взрослого человека найдется одна клетка на 5–8 миллионов. Задача цитологии — научиться использовать стволовые клетки в лечении лейкозов и других онкологических заболеваний.

         В 1999 г. научный мир признал открытие эмбриональных стволовых клеток одним из важнейших событий в биологии.

          Таким образом, цитология участвует в разрешении ряда важнейших теоретических и практических проблем.

         С этой целью создана Международная организация по исследованию клетки, которая регулярно проводит цитологические конгрессы. Организация создает рабочие группы для обмена новой информацией и обсуждения проблем цитологии.