177｜细胞学说：构成生物的基本单位是什么？

施莱登和施旺提出了细胞学说，医学界对人体的认识达到了细胞层次。

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我是孙轶飞，欢迎来到《医学文明300讲》。

昨天我们讲到，在显微镜技术进步的背景下，罗伯特·布朗命名并描述了细胞核。那紧接着，下一步就是细胞学说的提出了。

细胞学说认为，不管动物还是植物，它们进行生命活动的基本单位都是细胞。“基本单位”这四个字的分量很重，因为这意味着从细胞学说提出开始，科学界对生命的理解达到了更深入的层次。

对于医学而言更是如此，只有在细胞学说的基础上，对疾病的认识才能深入到本质，因为很多疾病都是在细胞层面发生的。

那细胞学说是怎么被提出的呢？今天我们就来了解一下施莱登（Matthias Jakob Schleiden，1804-1881）和施旺（Theodor Schwann，1810-1882）提出细胞学说的故事。

施莱登：从法律转向医学与植物学

先来认识一下施莱登。

1804 年，施莱登出生于德国汉堡，他的父亲是一位著名医生，因此施莱登在童年时期衣食无忧，接受了很好的教育。

20岁的时候，施莱登进入汉堡大学学习法律，并在1827年得到了法律博士学位，后来又开办了自己的律师事务所。

乍一看他的人生顺风顺水，然而他的法律事业其实很失败，根本没挣到什么钱。

在情绪极度低落的情况下，施莱登曾经用一把枪抵住自己的脑袋，并扣动了扳机。然而施莱登的自杀失败了，他被救了回来。

从此以后，施莱登决定重新开始自己的生活。他去往哥廷根大学学医，并取得了医学博士学位。

本来他也有可能成为一名医生，但是他后来去柏林大学求学期间，遇到了两位植物学家，其中一位是我们昨天讲到的罗伯特·布朗，而另一位则是施莱登的叔叔霍克尔（Johann Horkel，1769 - 1846）。

在布朗和霍克尔的影响下，施莱登决定专心研究植物学。

除此以外，还有一位伟大的科学家深深地影响了施莱登，他就是创立柏林学派的约翰内斯·穆勒。我们前面讲过，施莱登在穆勒的实验室工作过一段时间。

穆勒非常重视对自然界的观察，也特别强调显微镜的重要性，这一点对施莱登产生了很深的影响。

从植物分类转向微观结构

从植物学的创始人林奈开始，植物学家就非常热衷于分类学研究。而施莱登认为分类学研究有两个问题：

• 第一，分类学方法过于片面，不利于生物学发展；
• 第二，分类研究流于表面，不能揭示植物内部运转的秘密。

实际上分类学研究方法对植物学有很大价值，施莱登的认识并不完全正确。但他的看法也确实在十九世纪给植物学开辟出了新方向，那就是应该用显微镜去观察植物的内部结构。

这样一来，施莱登渐渐取得了跟分类学家们不一样的成就。分类学家关注不同植物之间的差别，从而将它们分门别类；而施莱登使用显微镜观察植物的微观结构，结果发现了不同植物之间的共性。

他发现不管是什么植物，都是由细胞组成的。这在十九世纪绝对是里程碑式的发现。

1838年，施莱登公布了自己的研究成果，他认为：所有的植物都是由细胞构成的，每一个细胞都在为整体服务。那么问题来了，这个理论也适用于动物吗？

施旺：追随穆勒研究动物细胞

这个问题就要抛给施旺了，接下来我们聊聊施旺对动物细胞的研究。

还是先简单介绍一下施旺。1810年，施旺出生于法国诺伊斯，在他5岁的时候，诺伊斯成为了德国领土。以至于今天我们提到施旺时，通常把他当做德国人。

1829年，施旺来到了波恩大学学医。此时约翰内斯·穆勒正在波恩大学当老师，施旺成为了穆勒的学生。两年以后，施旺又去了维尔茨堡大学学习临床医学。看起来他也要成为一名临床医生。

然而他的命运也发生了转折。1833年，施旺来到柏林大学继续学习。巧的是，穆勒此时也到了柏林大学。

施旺对穆勒相当敬重，于是他在毕业后获得行医资格的情况下，放弃了高收入的医生职业，选择继续跟随老师进行科学研究。

在1834年到1839年间，施旺担任穆勒的助手，跟他一起进行了一系列研究，也有了不少成果。

比如施旺发现在神经细胞周围，有一种独特的细胞，负责支撑和保护神经细胞。这种细胞直到今天依然被称为“施旺细胞”。

观察动物细胞及其共同结构

与施莱登不同的是，施旺主要研究动物细胞，这比研究植物细胞难度更高。

因为植物细胞有细胞壁这种特殊的结构，能让植物细胞得到良好的支撑，在显微镜下观察起来就更清晰，而且很多植物细胞是有颜色的。但动物细胞却往往是透明的，观察起来更加困难。

既然动物细胞观察困难，施旺就只能更加努力，他要尽可能地找到动物细胞中容易被观察到的特点。

然后他发现，动物细胞虽然可以分为很多种类，但它们有一个共同的特点，那就是其中都有一种深色的斑点。你应该猜到了，施旺这是观察到了动物细胞的细胞核。

施旺一开始并不知道细胞核的重要性，但很快他意识到，似乎所有的细胞都有细胞核这个结构。

这个看法其实不完全正确，比如血液中的红细胞就没有细胞核。但这不影响施旺正确地指出：动物也都是由细胞构成的。

于是在1839年，也就是施莱登提出自己观点之后的第2年，施旺提出：不管动物还是植物都是由细胞构成的。而这正是细胞学说的基本概念。

交流与合作促成细胞学说

这个时候你可能有一个问题，施莱登和施旺都受约翰内斯·穆勒的影响，他们发表自己观点的时间也非常接近，那他们之间有合作吗？或者说他们的观点有没有相互影响？

事实上，施莱登和施旺是很好的朋友。在好几年的时间里，他们两个都在穆勒的实验室工作，而且经常互相交流自己在工作中的心得。

受施莱登的影响，施旺购买了放大倍数更高的显微镜，终于清楚地看到了动物细胞里的细胞核。

而且他进一步发现，动物细胞和植物细胞的结构很相似。它们都有一层细胞膜包裹在外面，中间有液体状的细胞质，而细胞核则漂浮在细胞质中。

今天学界比较流行的一种说法是，在1837年10月的一个傍晚，施莱登和施旺一起吃晚饭的时候，又开始交流彼此的研究成果。

这番交流让他们两人意识到，把他们的研究成果结合起来，将会有了不起的发现。于是，施莱登和施旺通力合作，提出了细胞学说，这项荣誉可以同时归功于他们两个人。

细胞学说的三项主要意义

那么细胞学说提出的意义是什么呢？主要有这么几点：

• 第一，它重新定义了动物和植物之间的关系。从亚里士多德开始，科学家们一直认为动物和植物是截然不同的两种东西。在几千年的时间里，人们认为它们之间没有共同的特性。而细胞学说告诉人们，动物和植物都是由细胞构成的，它们都属于生物的范畴。细胞学说因此成为了整个生物学研究的基础理论。
• 第二，在细胞学说的影响下，医学界开始从细胞层面探究疾病的本质。医学家们逐渐认识到，很多疾病的发生、发展源于细胞的异常结构或功能。比如今天我们知道，癌症源于细胞不受控制的异常分裂，而很多免疫缺陷疾病则源自免疫细胞的功能异常。
• 第三，细胞学说还推动了微生物学的进展。正是在细胞学说的基础上，法国科学家巴斯德和德国科学家科赫提出了病原体理论，认为传染病的原理是各种微生物入侵宿主细胞，导致疾病发生。我们后面会详细讲述这部分历史。

关于细胞学说的意义，我们只讲了主要的三点。但实际上它的影响远不止于此。作为一种基础理论，细胞学说奠定了整个现代医学的框架，是现代医学在病因学、诊断学、治疗等等几乎每一个细分领域的基础。因此怎么强调它的重要性都不为过。

原学说的三条内容与后续修正

现在我们已经知道了细胞学说提出的过程以及它的意义。那么施莱登和施旺提出的细胞学说的内容是什么呢？

• 第一，所有动植物都是由细胞发育而来。
• 第二，每一个细胞都是一个相对独立的单位，它既有属于自己的生命，又和其他细胞共同组成一个整体。
• 第三，新细胞是从老细胞的细胞质中生成而来的，它们二者之间存在某种主次关系。

这其中的前两条没有问题，但第3条是错的。我们初中生物课本里写的是：所有的细胞都来自于原本已存在的细胞。也就是说现代细胞生物学认为，所有的细胞都是由已经存在的细胞分裂而来的，而不是凭空生成的。

施莱登和施旺提出的细胞学说并不完美。好在没过多长时间，错误观点就得到了修正。我们的课程马上就会讲到细胞学说如何得到完善，而这同样和穆勒的学生关系密切。

总结

在十九世纪的柏林大学，约翰内斯·穆勒用自己的研究方法影响了一大批年轻的科学家，施莱登和施旺都在他的影响下很重视对自然界的观察，而且特别强调使用显微镜进行科学研究。

在十九世纪三十年代，施莱登和施旺共同提出了细胞学说。这一学说成为了医学和生物学界的基础理论。

思考题

你觉得在今天的医学研究中，细胞学说还重要吗？欢迎你在评论区留言，把知识分享给我。

好啦，今天的内容就到这里，明天见！