第7章 施莱登与植物细胞

今天我们都知道植物体是由细胞构成的，但这一结论的得出并非那么容易。自17世纪英国大科学家胡克把在显微镜下看到的木栓薄片中的小室，并称之为“细胞”以来，不少学者对许多动、植物的显微结构都进行过描述，但并未引出规律性的概念。19世纪40年代，德国植物学家施莱登在总结前人大量研究的事实材料和设想的基础上，通过归纳，提出了一个关于细胞的生命特征、生理过程以及生理地位的理论，它标志着第一个较为系统的细胞学说的建立。

施莱登于1804年4月5日出生于德国汉堡的一个医生家庭。中学毕业后，施莱登在海德堡大学攻读法律学并获得博士学位。之后，他回到家乡汉堡从事法庭律师工作。1831年，施莱登放弃了律师职业，开始学习医学，而后又对植物学发生了浓厚的兴趣，从而又进入柏林大学学习植物学，开始了对自然科学的研究。那时，施莱登的叔父，一位著名的植物生理学家赫克尔和另一位植物学家布朗正好都在柏林逗留，他们两人都很关心施莱登，希望他在植物胚胎学方面进行深入研究，这对施莱登一生的科学活动产生了决定性影响。

1837年，施莱登完成了他的第一篇论文《论显花植物胚株的发育史》。他认为，只有对植物发育史进行研究才能获得对植物正确的认识，也只有这样，才能揭示植物内在的规律性。施莱登猛烈抨击了林奈的信徒们的那些陈腐的系统植物学，反对他们只是单纯地从事植物的采集、分类、鉴定、命名，而忽视对植物结构、功能、受精、发育和生活史的考察与研究。他把植物学重新定义为一种综合性的科学，其中应包括植物化学和植物生理学。

1838年，在布朗的影响下，施莱登从事植物细胞的形成和作用的研究，这是他对细胞学说进行的初步探索。同年，他发表了他的代表作《植物发生论》，在这个基础上，施莱登提出了植物细胞学说。在《植物发生论》一文中，他引用了布朗关于细胞核是细胞的组成部分的观点。施莱登通过对早期花粉细胞、胚株和柱头组织的观察，发现这些胚胎细胞中都有细胞核。他进一步研究了细胞核在细胞发育中的作用，认识到细胞核对细胞的形成和发育起着重要作用。施莱登把注意力集中在细胞核的功能和作用上来，这使他走上了正确的研究轨道。不久，他认为细胞核是植物细胞中普遍存在的基本结构。在此基础上，他进行了理论概括，提出了植物细胞学说。

施莱登的植物细胞学说认为：无论多么复杂的植物体都是由细胞构成的，细胞是植物体的基本单位。最简单的植物是由一个细胞构成的，多数复杂的植物是由细胞和细胞的变态构成的。施莱登认为，在复杂的植物体内，细胞的生命现象有两重性：一是独立性，即细胞具有独立维持自身生长和发育的重要特性；二是附属性，即细胞属于植物整体的一个组成部分，这是次要的特性。

1838年10月，在一次聚会上，施莱登把未公开发表的《植物发生论》中有关植物细胞结构的情况和细胞核在细胞发育中的重要作用的基本知识告诉了好朋友——德国动物学家施旺，施旺很感兴趣并大受启发，为其最终创立细胞学说奠定了基础。实际上，施莱登已经把他的细胞学说的范围从植物界扩大到了动物界。

1840年，施莱登被任命为耶拿大学植物学副教授。1842年，他出版了植物学教科书《植物学概论》，从1845年第二版开始又加上了一个副标题“作为归纳科学的植物学”。在这本书中，他提出了一些新的生物学方法论。他主张植物学研究必须利用显微镜进行仔细观察并进行生理学实验，观察和实验是生物科学研究的工作基础，多利用归纳的方法和因果分析的方法，才能有效地揭示科学内在的规律性。施莱登的这本教科书在整体结构上基本上是全新的，他从植物中物质元素的研究写起，接着用很大篇幅介绍植物细胞学说，然后论述形态学和组织学。不少评论者认为，施莱登的这本教科书充满生气并富于新思想，是植物学进展的一个转折点。这本教材激发了人们的热情并吸引着年轻人投身于植物学研究。这是施莱登在植物学研究上的一个重要贡献。

1848年，施莱登写出了《植物及其生活》。这是一本科普性读物，内容简单、有趣，使更多的人获得了植物学知识。这本小册子广泛流传，是人们最喜欢的科普性读物之一，他也因此成为那个时代最成功的科普工作者之一。

恩格斯高度评价了细胞学说，把它与能量守恒和转化定律、生物进化论合称为19世纪自然科学的三大发现。现在我们已经知道，绝大多数植物的细胞直径一般为10～100微米，必须在显微镜下才能看到。也有少数植物的细胞较大，肉眼就可以分辨出来，如番茄果肉、西瓜瓤的细胞，直径可达1毫米；苎麻茎中的纤维细胞，最长可达55厘米。当我们了解这些植物细胞知识的时候，不应该忘记施莱登和施旺共同建立的细胞学说。

智慧人生

如果把每一个重大发现比喻成一条大河，那它的存在是那些涓涓细流汇聚的结果。施莱登建立细胞学说的故事告诉我们，科学的发现不是偶然的，一方面需要积累丰富的知识，另一方面要有敏锐的观察力和一丝不苟的精神，同时还需要注意借鉴前人的经验。