В XVII веке произошло великое открытие,
подарившее человечеству новый мир живой природы, - до этого никому не
известный мир микроскопических организмов. А помог сделать это открытие
обыкновенный микроскоп.
Главная часть микроскопа - отшлифованные линзы. Тонкое искусство их
шлифования было известно давно. Так, драгоценный камень смарагд заменял
лорнет римскому императору Нерону. Очки носили уже в ХII веке, а лупами
начали пользоваться в XVI веке.
Редкого совершенства в шлифовании стекол достиг голландец Антони ван
Левенгук, открывший мир, невидимый невооруженным глазом. Антони ван
Левенгук торговал сукном и галантереей. А в свободное время шлифовал
стекла. Работу эту с полным правом можно было назвать ювелирной. Ведь
стекла, выходившие из его рук, имели диаметр 3 миллиметра! Этого было
достаточно, чтобы собрать простейший однолинзовый микроскоп.
Вскоре Левенгук стал обладателем богатейшей коллекции собственного
производства: 419 линз (некоторые из горного хрусталя), 247 микроскопов
и 172 лупы. Двояковыпуклые линзы были сработаны столь мастерски, что в
простейшем микроскопе давали увеличение в… 270 раз!
Несравнимое достижение для того времени. Левенгук вначале ради
любопытства рассматривал под микроскопом все, что попадалось под руку:
то перо курицы, то крылышко бабочки. Однажды в застоявшейся воде он
увидел мир крошечных живых существ. Записи наблюдений А. Левенгук
отсылал в Королевское общество в Лондоне - единственную тогда в мире
Академию наук.
Однако далеко не всех по-настоящему заинтересовали в ХVII веке и
микроскоп, и "чудеса", увиденные в нем. Многие отнеслись н этому как к
забаве. Даже ученые. Так, великий Вольтер ехидно уверял, что микроскоп
нужен для рассматривания "пятен в собственных глазах". Карл Линней
считал микроскоп "никчемной игрушкой". Для широкой публики он
действительно был развлечением. Каких только микроскопов ни делали для
утехи: картонные, украшенные причудливой резьбой и фигурами амуров,
дешевые и дорогие, но почти всегда с плохими линзами
- ведь для простого времяпрепровождения
это значения не имело.
Но истинных любителей и ученых не смутили непонимание, скептицизм и
насмешки.
Первые блестящие успехи в применении микроскопа связаны с именем
английского ученого Роберта Гука. Гук усовершенствовал микроскоп,
изобретенный голландцами Гансом и Захарием Янсенами. Просматривая
тонкие срезы пробки при увеличении в 30 раз, он увидел, что те состоят
из многочисленных ячеек. Эти ячейки Гук в 1665 году
назвал клетками. На самом деле это были стенки отмерших клеток.
А два столетия спустя немецкий натуралист, анатом и физиолог Теодор
Шванн, случайно узнав из разговора с соотечественником профессором
ботаники Маттиасом Шлейденом о его теории клеточного строения растений,
заметил, что и у животных наблюдается нечто схожее. После года
напряженного труда, в 1839 году, обобщив данные многих исследований, Т.
Шванн опубликовал свою научную работу "Микроскопические исследования о
соответствии в структуре и росте животных и растений". Так была создана
клеточная теория строения организмов, имеющая для биологов такое же
огромное значение, как молекулярная и атомная теории для химиков и
физиков. В чем же она заключалась?
Как стало известно, тела всех растений и животных состоят из клеток.
Клетка - наименьшая частица, наделенная жизнью и всеми свойствами
целого организма. Она не только воспроизводит сама себя, но и создает
ткани, которые образуют скелет и внешнюю защитную оболочку организма.
Из клеток как основного элемента жизни состоят самые разнообразные виды
растений. Развиваются они в каждом случае по уникальному плану, что и
приводит к созданию либо иглы сосны, либо листа злака, либо шляпки
гриба.
По своей структуре клетки низших и высших растений и животных очень
схожи. Удивительно, как много заключено в этой отдельной
микроскопической единице жизни! Совершенствование оптических
микроскопов, развитие биохимических методов анализа позволяют увидеть
классический портрет растительной клетки. Каждая растительная клетка
имеет ядро. Обнаружил его еще в 1831 году шотландский ботаник Роберт
Броун, наблюдая под микроскопом клетки орхидеи.
Сегодня известно, что
ядро содержит хромосомы - сложные нити, построенные из
дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), соединенной с белком, и
рибонуклеиновой кислоты (РНК). Все содержимое ядра окружено оболочкой -
двойной мембраной. Ядро контролирует жизнь и рост клеток. В
таинственных молекулах ДНК предопределена жизнь клетки и,
следовательно, всего растения.
Ядро погружено в сложную коллоидную систему - цитоплазму. Большая часть
ее состоит из воды, а сухое вещество представлено в основном белками. В
состав цитоплазмы входят многие структурные образования - органеллы.
Митохондрии - округлые или нитевидные, или палочковидные образования -
это своего рода энергетические станции клетки, где происходит
расщепление углеводов, жирных кислот и аминокислот с высвобождением
энергии. Энергия запасается в молекулах аденозинтрифосфата, или
сокращенно АТФ. Заключенная в особых (мaкроэргических) связях АТФ, она
обеспечивает жизнедеятельность клетки. В живых клетках митохондрии
находятся в непрерывном движении, постоянно изгибаются и скручиваются,
перемещаясь с током цитоплазмы.
Самые крупные органеллы - это пластиды. Для клеток стебля и особенно
листьев характерны зеленые пластиды - хлоропласты. Они содержат зеленый
пигмент - удивительные молекулы хлорофилла, незаменимые при
фотосинтезе. К пластидам относятся хромопласты, придающие окраску,
например моркови и томатам, яблоку и апельсину, разнообразным лепесткам
цветов и так далее. Хромопласты различны по окраске - от желтого до
темно-красного. Есть и бесцветные пластиды - лейкопласты - источники
запасов крахмала.
Особенность растительной клетки - наличие многих вакуолей - мелких
мешочков, наполненных водой с растворенными веществами - клеточным
соком. В зрелой клетке все они сливаются, образуя большую вакуоль,
которая располагается в центре, оттесняя к оболочке клетки ядро и
цитоплазму. Клеточная стенка или оболочка предохраняет клетку от
разрыва, который возможен из-за гидростатического давления,
развивающегося внутри клетки. Благодаря своему уникальному строению
клеточная стенка способна растягиваться и расти. В ее основе -
переплетенные микро- и макрофибриллы целлюлозы.
Длинные неразветвленные
макромолекулы целлюлозы, или клетчатки, (С6Н10О5)
не встречаются в
свободном виде. 100 макромолекул объединены в мицеллу, 20 мицелл - в
микрофибриллу, а 250 микрофибрилл составляют макрофибриллу. Микро- и
макрофибриллы погружены в желеобразную массу - матрикс, состоящую из
гемицеллюлозы, пектиновых веществ, белка и воды. К сожалению,
химическая природа взаимодействий между полимерами клеточной стенки до
сих пор изучена слабо. Пектиновые вещества склеивают соседние клетки в
тканях растений с помощью межклетных пластинок. Интересно, что
пектиновые вещества, переходя в растворимую форму, превращают при
созревании сочные плоды в мягкие.
По мере старения клетки и всего растения клеточная стенка подвергается
химическим превращениям. Потеря эластичности и проницаемости, так
называемое одревеснение, связана с отложением особого вещества -
лигнина. Лигнин делает стенку твердой. Поэтому деревья, у которых
центральная часть одревеснела, могут достигать большой высоты.
Отложение суберина и воска в клеточной стенке вызывает опробковение и
полную потерю проницаемости, что приводит к отмиранию клетки.
В XVII веке произошло великое открытие,
подарившее человечеству новый мир живой природы, - до этого никому не
известный мир микроскопических организмов. А помог сделать это открытие
обыкновенный микроскоп. 
