Для демонстрации важности индивидуальных клеток можно использовать многоклеточные организмы. Русский биолог Карл Эрнст фон Байер (1792-1876) в 1827 г. открыл внутри граафова фолликула человеческую яйцеклетку и продолжил изучать процесс пути ее развития в живое существо — зародыш.
Затем он опубликовал двухтомный труд по этой теме, который и стал началом и фундаментом науки эмбриологии (изучения зародышей). Он возродил теорию Вольфа по эпигенезу (в свое время совершенно проигнорированную), более детализированно показав, что развивающееся яйцо имеет несколько слоев ткани, каждый из которых поначалу не дифференцирован, но из каждого слоя развиваются специализированные органы. Эти слои он назвал зародышевыми.
Было решено, что таких слоев три, и в 1845 г. немецкий физиолог Роберт Ремак (1815 — 1865) дал им названия, которыми оперируют по сегодняшний день. Это эктодерма (от греческого «наружная кожа»), мезодерма («средняя кожа») и эндодерма («внутренняя кожа»).
Швейцарский физиолог Рудольф Альберт фон Келликер (1817-1905) указал в 1840-х годах, что яйцеклетка и сперматозоид — это индивидуальные клетки. (Позже немецкий зоолог Карл Гегенбар (1826— 1903) продемонстрировал, что даже крупные яйца птиц — это всего лишь клетка.) Слияние яйцеклетки и' сперматозоида формирует оплодотворенное яйцо, которое, как показал Келликер, все еще является отдельной клеткой. Это слияние, или оплодотворение, — начало развития эмбриона. Хотя биологи к середине XIX в. сформулировали понятие оплодотворения, в деталях оно не было описано. Лишь в 1879 г. швейцарский зоолог Германн Фоль наблюдал оплодотворение икры у рыб.
К 1861 г. Келликер опубликовал учебник по эмбриологии, в котором работа Байера интерпретировалась в свете клеточной теории. Каждый многоклеточный организм начинает свою жизнь как одноклеточный — оплодотворенное яйцо. По мере многократного деления оплодотворенного яйца получающиеся клетки не сильно отличаются от первоначальной. Однако постепенно они дифференцируются настолько, что начинают напоминать структуры взрослого организма. Это эпигенез, редуцированный до клеточных форм.
Концепция единства жизни постепенно укреплялась. Вряд ли можно было бы обнаружить различие между оплодотворенной яйцеклеткой человека, жирафа и макрели, но по мере развития эмбриона они постепенно нарастают. Небольшие структуры в эмбрионе, поначалу едва различимые, могут развиться в одном случае в крыло, в другом случае — в руку, в третьем — в лапу, в четвертом — в плавник. Байер весьма наглядно доказал, что взаимосвязи между животными можно проследить в сравнении эмбрионов разных животных. Поэтому Байер но праву считается основоположником сравнительной эмбриологии.
Меняясь от вида к виду, через процесс клеточного развития, шло эволюционное развитие животного и растительного миров. Байер показал, что ранние позвоночные эмбрионы обладали нотохордой. Такой структурой характеризуются рыбоподобные примитивные существа. Впервые их описал в 1860-х годах русский зоолог Александр Ковалевский (1840-1901).
У позвоночных хорду заменил позвоночник. Тем не менее, даже временное наличие хорды доказывает родственность современных позвоночных животным, описанным Ковалевским. Можно проследить взаимосвязь современных позвоночных, включая человека, с древними хордовыми и их происхождение от общего примитивного предка.
От развития нескольких различных областей — сравнительной анатомии, палеонтологии, биохимии, гистологии, цитологии и эмбриологии — исходила в середине XIX в. настоятельная необходимость единой эволюционной теории. Требовалось выработать удовлетворительный механизм эволюции.
Глава 6 Эволюция
Ученым, который открыл научному миру эволюционный механизм, был английский натуралист Чарлз Роберт Дарвин (1809—1882), внук Эразма Дарвина, упомянутого выше.
В молодости Дарвин пытался изучать медицину, а позже подумывал о посвящении в церковный сан; однако ни в том, ни в другом не преуспел. Его единственной страстью было естествознание, натуральная история — увлечение, которое переросло в глубокий научный интерес. В 1831 г. он отправился на корабле «Бигль» в кругосветное плавание с научной экспедицией, где ему было предложено место натуралиста.
Это путешествие заняло пять лет, и, хотя во время плавания Дарвин испытывал приступы страшной морской болезни, кругосветка сделала из него гениального натуралиста. В истории биологии, благодаря ему, путешествие на «Бигле» также стало самой знаменитой исследовательской экспедицией.