细胞学说的发展

细胞学说的发展

读书而不思考，等于吃饭而不消化。

——波尔克

细胞生物学是利用物理学和化学技术，以及分子生物学的方法、概念，在细胞水平上研究生命活动的科学，其本质问题是遗传与发育的问题。

20世纪50年代以来，关于细胞的超显微结构的研究，使人们对于光学显微镜下看不到的精细结构有了明确的认识。分子生物学、分子遗传学以原核生物为材料取得的成就，使人们了解到遗传密码、中心法则以及原核生物中基因表达的调节与控制等基本问题，这些都直接促进了细胞生物学的发展。

细胞生物学虽说是一个比较年轻的学科，从学术思想上却可以追溯到较早的年代。1863年德国胚胎学家鲁就阐述过关于遗传和发育的设想。他假定受精卵中包含着所有的遗传物质，后者在卵裂时不是平均地分配到子细胞中，这种不同质的分裂决定子细胞及其后代的命运。

德国动物学家魏斯曼发展了这种想法，提出了种质学说，认为裂球的不均等分裂导致了细胞的分化。虽然这些见解已证明是错误的，但可以看出细胞生物学所要解抉的问题在那时已被提出来了。

微生物

以后威尔逊1927年在他的《细胞——在发育和遗传中》的巨著中明确指出：细胞是生命活动的基本单位，发育和遗传这些生命现象应当在细胞上研究。1934年，美国遗传学家和胚胎学家摩尔根在遗传学取得巨大成就之后，在企图融合发育与遗传的《胚胎学与遗传学》一书中就曾设想通过细胞将胚胎各部分发育和进化的统一起来。

但在摩尔根的年代，由于细胞学和其他相邻学科还未发生密切的联系，或者说其他学科尚未能在细胞水平上开展关于发育和遗传的研究，所以细胞生物学只能在20世纪50年代之后，各方面的条件逐渐成熟了，才得以蓬勃发展。

细胞生物学的基本内容：

细胞生物学与其说是一个学科，倒不如说它是一个领域。这可以从两个方面来理解：一是它的核心问题的性质——把发育与遗传在细胞水平结合起来，这就不局限于一个学科的范围。二是它和许多学科都有交叉，甚至界限难分。

例如，就研究材料而言，单细胞的原生动物既是最简单的动物，也是最复杂的细胞，因为它们集许多功能于一身。但是这类研究也可以列入原生动物学的范畴。其次，就研究的问题而言，免疫性是细胞的重要功能之一，细胞免疫应属细胞生物学的范畴，但这也是免疫学的基本问题。

由于广泛的学科交叉，细胞生物学虽然范围广阔，却不能像有些学科那样再划分一些分支学科。如果要把它的内容再适当地划分，可以首先分为两个方面：一是研究细胞的各种组分的结构和功能，这应是进一步研究的基础，例如基因组和基因表达、染色质和染色体、各种细胞器、细胞的表面膜和膜系、细胞骨架、细胞外间质等等；其次是根据研究细胞的哪些生命活动划分，例如细胞分裂、生长、运动、兴奋性、分化、衰老与病变等，研究细胞在这些过程中的变化，产生这些过程的机制等。

当然这仅是人为地划分，这些方面都不是各自孤立的，而是相互有关连的，一定要把细胞作为一个整体看待，一定要把生命过程和细胞组分的结构和功能联系起来。

既然细胞生物学的主要任务是把发育和遗传联系起来，细胞分化这个问题的重要性就不言而喻。因为就整个有机体而言，遗传特点不仅显示在长成的个体，而是在整个生命过程不断地显示出来。而细胞的分化也就是显示遗传特征的过程。

缤纷耀眼的肾结石

一个经常被引用的例子是红细胞中血红素的转换。人类胚胎早期的红细胞中首先出现胚期血红素，后来逐渐被胎儿期血红素所代替，胎儿三个月之后，后者又被成体型血红素所代替。关于这些血红素已经有很多研究例如它们各自由那些肚链组成，这些肚链在个体发育中交互出现的情况，它们各自的氨基酸组成和排列顺序，各个肽链的基因位点，以至基因的结构都已比较清楚，工作可以说是相当深入了。

但是，追根到底有些问题依然没有得到明确的解答，甚至没有解答——这也适用于关于其他细胞的终末分化的研究。

实现了终末分化的细胞，已经失去了转变为其他细胞类型的潜能，只能向一个方面分化。例如红细胞，虽然发生血红素的转换，但不能转变为其他类型的正常细胞，与胚胎细胞相比，它们的情况要简单些，因为胚胎细胞在尚未获得决定的时候是具有广泛潜能的。拿中胚层细胞来说，它们既可以分化为肌细胞，也可以分化为前肾细胞、血细胞、间质细胞等。

细胞生物学的研究往往乐于使用培养的细胞，它的优点是可以提供足够量的细胞做生化分析，并且只有一种细胞，材料比较单一，分析结果方便。但是对于某些方面的研究则有不足之处，因为细胞在任何一个有机体里都是处于一个社会之中，和别的细胞不同程度地混杂在一起，在其生命活动中不可能不受到相邻的其他细胞的影响，甚至是相邻的同类细胞的影响，其处境要比培养的细胞复杂得多。因此为了研究在一个细胞群中细胞与细胞间的相互关系，细胞社会学被提了出来。

卵细胞和精子

细胞社会学的内容相当广泛，包括不同细胞或相同细胞的相互识别，细胞的聚集与粘连、细胞间的交通和信息交流，细胞与细胞外间质的相互影响，甚至还可包括细胞群中组织分化模式的形成。有些方面已经积累了一些资料，从细胞社会学的角度有目的地深入下去一定会提供更系统的，有用的信息。由于细胞社会学是以细胞群体为对象，而且有些问题也是发育生物学需要了解的，发展下去很可能它会成为细胞生物学与发育生物学之间的桥梁。

展望细胞生物学的研究，除了关于各细胞组分的结构与功能，以及对各种生命现象的研究还要继续深入外。研究是什么原因使得基因能够有序地选择性地表达，可能会成为今后重点研究的问题。此外细胞社会学也会越来越受到重视。