细胞生物学的发展阶段

在列文·虎克之后，许多学者对不同的生物体进行了观察。1838年，德国植物学家施莱登（M.J.Schleiden）发表了《植物发生论》，指出“所有植物体都是由细胞及其产物组成的”。1839年，德国动物学家施旺（M.J.Schwann）发表了《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》，指出“所有动物体都是由细胞组成的”。关于动物和植物这一相似观点的发表，标志着细胞学说（cell theory）的正式形成。

细胞学说的提出和应用，将当时的生物学研究从宏观水平和大体水平逐渐引入微观水平，特别是在19世纪下半叶，多种显微镜相关技术如油镜的使用，显微镜标本制备中的切片、固定和染色等技术的发展，使细胞的许多内部结构在一个相当短的时期内被先后发现，而且许多相关知识和技术一直被沿用至今。例如，1831年，罗伯特·布朗（Robert Brown）在观察了植物细胞内的不透明斑点后，第一次提出了“细胞核”的概念；1839年，浦肯野（J.E.Purkinje）把填满细胞的胶状液体命名为原生质；1841年，雷马克（Remark）发现了鸡胚细胞的直接分裂；1894年，高尔基（Golgi）发现了高尔基复合体，同年线粒体也被正式命名；1892年，德国胚胎学家和细胞学家奥斯卡·赫特维希（Oskar Hertwig）在《细胞和组织》一文中提出“各种生命现象都建立在细胞的基础上”。至此，细胞的概念有了进一步发展，细胞学说的具体内容可以概括为：①细胞是所有生物体的形态和功能的基本单位。②生物体的特性决定于构成生物体的各个细胞。③地球上现存的细胞均来自已有的细胞，用以保持遗传物质的连续性。④细胞是生命体的最小单位。(https://www.daowen.com)

20世纪40年代，随着生物化学、微生物学与遗传学的相互渗透和结合，分子生物学开始萌芽。1953年，沃森（Watson）和克里克（Crick）用X射线衍射法发现了DNA分子的双螺旋结构模型，这一划时代的成就奠定了分子生物学的基础。1956年，科恩伯格（Kornberg）从大肠杆菌提取液中获得了DNA聚合酶，并以大肠杆菌的DNA单链片段为引物，在离体条件下第一次成功合成了DNA片段的互补链。1958年，梅塞尔森（Meselson）等利用放射性同位素与梯度离心法分析了DNA的复制过程，证明了DNA复制是半保留复制，同年克里克创立了遗传信息传递的中心法则（central dogma）。以上分子生物学的新成就、新概念、新技术逐步渗入到细胞学的各个领域，基因的结构、表达及表达的调控、基因产物如何控制细胞的活动也有了越来越多的阐明。细胞内信号转导（signal transduction）、物质在细胞内的转运、细胞增殖（cell proliferation）的调控以及细胞衰老（cell aging）与死亡机制相关知识的不断积累，使有关细胞的研究进入了新的时代，人们开始从分子水平、亚细胞水平和细胞整体水平结合来研究生物个体的生命活动，如生长、发育、分化、遗传、变异、代谢等。

综上所述，细胞生物学主要经历了以下四个发展阶段：①显微生物学时代（1665—1830年）。显微生物学时代是细胞发现以及细胞知识的积累阶段，人们通过对大量动植物的显微观察，逐渐意识到不同的生物都是由形形色色的细胞所构成的。②细胞学说的诞生阶段（1830—1930年）。细胞学说的诞生确立了细胞（真核细胞）是多细胞生物的结构和生命活动的基本单位，开辟了一个新的研究领域，在显微水平研究细胞的结构与功能是这一时期的主要研究内容。③电镜技术的发展应用阶段（1930—1970年）。电镜技术的发展应用使人们开始对细胞的亚显微结构有了一定的认识，细胞学因此发展为细胞生物学。在电镜技术发展应用阶段的40年间，人们不仅发现了细胞的各类超微结构，还认识了线粒体、叶绿体等多种细胞器的基本结构和功能，同时，分子生物学、分子遗传学的快速发展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（gene expression）的调控机制等基本问题，这些成果极大地促进了细胞生物学的发展。④分子细胞生物学时代（1970年至今）。随着基因重组技术的出现，细胞生物学与分子生物学的结合越来越紧密，细胞内分子结构及其在生命活动中的作用成为细胞生物学研究的主要内容之一。