Клеточная теория сформулирована немецким зоологом Т. Шван-ном (1839). Так как он активно использовал данные своего современника ботаника М. Шлейдена, последнего по праву считают соавтором клеточной теории. Исходя из предположения о гомологичности (общности происхождения) растительных и животных клеток, что доказывается одинаковым механизмом их возникновения, Т. Шванн обобщил сведения о клеточном строении различных организмов в виде теории, по которой клетки являются структурной и функциональной основой живых существ. Во 2-й половине XIX в. немецкий патолог Р. Вир-хов сделал важный вывод о том, что клетка может возникнуть лишь из уже существующей клетки. Р. Вирхов рассматривал клетку также как элементарную единицу патологии организма, считая, что в основе болезней лежат изменения на клеточном уровне.
Клеточная теория включает три положения.
Первое из них утверждает, что жизнь, какие бы сложные или простые формы она не принимала, в ее структурном, функциональном
1 Характеристика клетки как генетической единицы означает, что в основе главных форм развития живых существ — индивидуального (онтогенез) и исторического (филогенез) — лежит принцип клеточной организации.
и генетическом плане обеспечивается только клеткой. Эта роль клетки обусловлена тем, что она является биологической структурой, при помощи которой происходит извлечение из окружающей среды, превращение и использование организмами энергии и веществ. В клетке сохраняется и воплощается в процессы жизнедеятельности биологическая (генетическая, наследственная) информация — ДНК, матричный механизм репликации ДНК и синтеза белков.
Второе положение говорит о том, что в настоящих условиях единственным способом возникновения новых клеток является деление существующих клеток. В обосновании клеточной природы земной жизни тезису о единообразном способе образования клеток принадлежит особая роль. Этот тезис использовали М. Шлейден и Т. Шванн как свидетельство гомологичности клеток различных типов1. Современная биология расширила круг доказательств. Независимо от структурно-функциональных, химических и иных особенностей все клетки одинаковым образом:
• сохраняют биологическую информацию (ДНК);
• удваивают свой генетический материал с целью передачи количественно и качественно полноценной биоинформации в ряду поколений (репликация ДНК);
• используют биоинформацию для обеспечения функциональных отправлений (матричный синтез белковых молекул);
• вырабатывают и переносят энергию (АТФ);
• превращают энергию в работу.
Третье положение соотносит клетку с многоклеточными формами. Многоклеточное существо — это совокупность высоко интегрированных в систему организма клеточных ансамблей, качественно и количественно закономерно представленных в тканевых и органных структурах, объединяемых дистантными гуморальными, нервными и иммунными, а также местными (цито- и хемокины, ростовые факторы) формами регуляции и интеграции. Системе (здесь организм) свойственно наличие специфических качеств, не сводимых к свойствам элементов (здесь клетки), образующих систему. Указанные качества — результат закономерного пространственно-
1 Авторы клеточной теории, выдвигая верное положение о единообразном пути возникновения всех клеток, механизм их образования представляли неверно. М. Шлейден считал, что клетки возникают путем конденсации слизистого вещества в ядро с последующим наслоением и отграничением от окружения цитоплазмы. Т. Шванн разделял эту точку зрения.
временного взаимодействия элементов системы. В XIX в. Р. Вирхов предложил концепцию «клеточного государства», суть которой состояла в утверждении, что хотя клетка и является самостоятельным структурно-функциональным образованием, но в составе многоклеточного организма ее жизнедеятельность подчинена задачам и согласуется с активностью других клеток этого организма.
Системный характер организации, функционирования и развития свойственен не только организму, но и другим принципиальным биологическим категориям — геному и генотипу, отдельно взятой клетке, клеточной популяции (тканевая клеточная система), популяции организмов, биоценозу или экосистеме, биосфере.
Системный подход как научно-методологическое направление используется в биологических исследованиях с начала минувшего столетия и реализуется в формате научной дисциплины системной биологии. В современной науке о жизни, наряду с системной биологией, зародилось направление биология систем — systems biology (см. п. 1.1).