Главная и первая атака на эту теорию последовала со стороны немецкого физиолога Каспара Фридриха Вольфа (1734 — 1794). В опубликованном в 1759 г. труде он описывал свои наблюдения за развитием растений. Он отмечал, что конус роста побега растения состоит из недифференцированных, генерализованных структур. По мере роста ткани специализируются, и самый кончик конуса наконец-то развивается в цветочную почку, в то время как другая точка роста (полностью неразличимая вначале) развивается в листовую почку. Позже он экстраполировал свои наблюдения на животный мир. Недифференцированная ткань через этапы постепенной специализации дает начало росту различных абдоминальных органов. Это и была доктрина эпигенеза, впервые названная так Уильямом Харвеем в 1651 г. в его книге по эмбриогенезу животных.
С его точки зрения, все существа, насколько бы различно они ни выглядели, на начальной стадии развиваются из сгустков живой материи и сходны по происхождению. Живые существа не могут развиваться пусть из крошечного, но уже специализированного органа или организма.
Даже полноразвитые организмы не столь различны, как может показаться при детальном изучении. Французский физиолог Мари Франсуа Ксавье Биша (1771 — 1802), работая с микроскопом, показал, что различные органы состоят из нескольких компонентов разного внешнего вида. Эти компоненты, наименованные «тканями», стали основой науки гистологии. Выяснилось, что существует ограниченное число видов тканей. (Самые жизненно важные из них в животном организме — эпителий, соединительная ткань, мускульная ткань и нервная ткань.)
Все органы состоят из каких-либо тканей. Если внешне живые организмы сильно отличаются, то ткани у них у всех одни и те же.
Как было уже упомянуто выше, еще в XVII в. Хук отметил, что пробковая ткань делится -на некие прямоугольные составляющие, которые Хук назвал клетками. Клетки были пустотелыми, поскольку пробка — мертвая ткань. Более поздние исследователи, изучая живую ткань, пришли к выводу, что и она состоит из крошечных, окруженных степками клеток.
В живой ткани клетки не пустотелые и наполнены желатиноподобной жидкостью. Эта жидкость получила свое наименование благодаря чешскому физиологу Яну Эвангелисте Пуркине (1787-1869). В 1839 г. он назвал живой эмбриональный материал, заключенный в яйце, протоплазмой, что в переводе с греческого означает «первичная». Немецкий ботаник Хуго фон Мол в следующем году ввел этот термин в общее употребление. Хотя уже было известно, что клетки тканей отнюдь не пустотелые, этот термин сохранился.
Клетки все чаще обнаруживали в различных тканях, и биологи постепенно признали их универсальность. Это решение выкристаллизовалось в 1838 г., когда немецкий ботаник Маттиас Якоб Шлейден (1804—1881) в своем труде написал, что все растения состоят из клеток и что клетка — это универсальная единица жизни; что именно из единственной клетки вырастает весь живой организм.
В следующем году немецкий физиолог Теодор Шванн (1810—1882) продолжил эту идею. Он указал, что все животные, так же как растения, состоят из клеток; что каждая клетка окружена мембраной, отделяющей ее от остального мира. Обычно Шлейден и Шванн считаются отцами клеточной теории, хотя в нее внесли вклад и другие ученые, и с их имен начинается наука цитология.
Предположение, что клетка является первичной ячейкой жизни, приведет к следующему предположению: если это так, то для того, чтобы она была живым организмом, не нужны конгломераты в виде множества клеток. Немецкий зоолог Карл Теодор Эрнст фон Зибольд (1804 — 1885) показал, что некоторые клетки и в самом деле способны к независимому существованию.
В 1845 г. Зибольд опубликовал работу по сравнительной анатомии, которая в деталях рассматривала протозоа (простейших) крошечных животных, впервые обнаруженных ван Левенгуком. Каждая клетка простейшего была окружена единой мембраной, и внутри этой клетки имелись все приспособления, необходимые для жизни. Она поглощала пищу, переваривала ее, ассимилировала и выводила отбросы. Клетка простейшего ощущала окружение и соответственно реагировала. Она росла, делилась надвое, воспроизводя себя. Конечно, клетка простейшего больше по размеру и устроена сложнее, чем клетки тканей многоклеточных организмов, — все это необходимо для автономного существования.