В предыдущих параграфах приведен целый ряд фактов, подтверждающих идею целостности организма, которую мы себе представляем, следовательно, так: организм анатомически составлен из элементарных биологических единиц — клеток, которые слагаются в более или менее сложные комплексы (системы) — ткани, характеризующиеся уже новыми свойствами.
Таким образом, как развитие каждой клетки, так и ее поведение (функция) должны направляться и обусловливаться свойствами уже живых систем разного порядка, морфологически более сложных, чем клетка.
Для того чтобы этой концепции придать конкретность, остановимся несколько подробнее на примере истории изучения такого, казалось бы, второстепенного признака, как размер клетки и ее ядра (объемы протоплазматического тела и клеточного ядра — величины прямо пропорциональные).
Впервые вопрос о величине ядра был поставлен ботаниками Саксом, Страсбургером и Амелунгом. Еще в 1893 г. ими были проделаны большие и тщательные исследования, из которых явствовало, что величина растения зависит только от числа клеток, а размер их остается постоянным. Несколько позднее это было подтверждено и на тканях животных. Так, например, Рабль (1853—1917) измерял клетки хрусталика собак очень разных размеров и нашел, что их величины одинаковы. Бовери (1904) сопоставил клетки, слущивающиеся с языка человека, причем он взял гиганта ростом в 200 см и карлика, рост которого равнялся 90 см. Размеры клеток были совершенно сходными (1904).
Закономерность эта была сформулирована впервые Дришем о 1899 г. Формулируя закон постоянства клеточных размеров, он писал: «Величина клеток столь же постоянна, как форма кристаллов». В доказательство этого закона им был проделан следующий очень убедительный опыт: он взял дробившиеся яйца морского ежа и разделил бластомеры в одном случае на стадии двух клеток в другом — четырех клеток, далее на стадии восьми и шестнадцати клеток. Из изолированных клеток-бластомеров развивались вполне нормально сформированные личинки, но соответственно меньших размеров. Дриш сопоставил величину клеток соединительной ткани как нормальных, так и всех этих экспериментально полученных личинок и мог убедиться, что их размеры во всех случаях оставались идентичными.
Однако когда подошли к данному вопросу путем вычисления средних размеров большого числа ядер и стали сопоставлять величины клеток (ядер) от животных разных возрастов, разных физиологических состояний и т. д., то довольно быстро установили, что величина клеток может отклоняться от типичной и иногда довольно значительно. В этом отношении большое внимание привлекли работы С. М. Лукьянова (1897), А. В. Арапова (1898) и особенно А. А. Березовского (1910, 1911).
Исследователей постоянно приводило в смущение также то обстоятельство, что клетки разных органов очень разнообразны по своей величине. Так, нервные клетки из коры мозжечка (клетки Пуркиня) в 1—2 тысячи раз крупнее лимфоцитов крови. Таким образом, закон постоянства клеточных размеров свидетельствовал о постоянстве величины клетки только при сравнении определенных тканей или органов, а не организма, как такового.
Этому последнему явлению было дано объяснение, исходя из способности клеток к делению. Оно принадлежит Дж. Леви, который в ряде многих исследований (1906—1925) разделил все клетки на 3 категории: клетки лабильные — легко размножающиеся в процессе роста, клетки стабильные — делящиеся с трудом и осуществляющие рост в значительной степени увеличением своих размеров и клетки неизменные — утратившие способность к размножению и растущие только путем возрастания их величины (нервные клетки и др.).
Совершенно по-иному стали понимать эту проблему после работ В. Якоби (1925—1931), который, применив элементарную вариационно-статистическую методику, показал прежде всего, что печень, например, белой мыши состоит из четырех различных размерных групп клеток, названных им клеточными классами. Самым интересным, однако, оказалось то, что величины этих четырех клеточных Классов находились по своему объему в отношении 1:2:4:8, т. е. составляли ряд геометрической прогрессии. Далее было показано, что вообще все клетки одного вида животных находятся друг с другом в тех же объемных соотношениях. Для человека наименьший размерный клеточный класс равен 36 μ3, а все остальные более крупные размеры клеток кратны этой величине и составляют ряд удвоения (геометрическая прогрессия с множителем 2). Эти данные были подтверждены очень многими исследователями на самых различных объектах, в том числе и на растениях
Данное открытие заставило пересмотреть правило постоянства клеточных размеров, и оно было формулировано уже как закон постоянства минимальных клеточных размеров. Другими словами, это можно изложить так: для каждого вида организмов характерна совершенно определенная минимально возможная величина клетки (ядра); она может быть названа квотой, ибо рост клетки идет только путем ее последовательного удвоения. Таким образом, минимальный размер клетки мы рассматриваем как величину постоянную. Однако клетка может расти, увеличивая свой объем, этот процесс обусловлен влиянием условий ее существования, в том числе и влияний клеточных систем или — в общей форме — координаций организма как целого. Все это уже обусловливает конкретные размеры клеток каждой ткани всех органов.
Само явление роста (увеличение массы протопласта) представляет собою элементарное свойство живой материи. Закон роста клеток путем удвоения их объема только лишь описывает процесс, но ничего не говорит о факторах. Можно поставить вопрос, в какой мере рост является свойством клетки как элементарной единицы и как он координируется с целостностью организма?
Мы уже отметили, что в каждом органе мы находим клетки типичных и постоянных для него размеров. Спрашивается, почему клетки не укрупняются? Потому ли, что нужны особые стимулирующие факторы, или же, наоборот, тенденция к росту есть элементарное свойство клетки, а целостная система организма оказывает на него в определенном пределе тормозящее влияние?
Уже простое рассмотрение явления изменчивости величины ядер самых разнообразных клеток позволило предположить, что, по-видимому, речь должна идти именно о сдерживающих рост факторах. Эксперимент подтвердил представление о тенденции клеток к укрупнению: клетки, перенесенные в культуру вне организма (т. е. выделенные из организма), клетки в организме после слабых отравлений (отравление вызывает ослабление именно общих координаций), клетки злокачественных опухолей (клетки, слабо реагирующие на влияние организма), клетки денервированных органов (ослабление общих влияний как следствие перерезки нервов) — все они оказываются значительно укрупненными по сравнению с нормой.
Мы несколько подробнее остановились на рассмотрении данной проблемы для того, чтобы на конкретной области цитологии показать, как переплетаются свойства клетки и свойства организма. Из приведенного примера далее следует, что анализ явлений, связанных с клеточной организацией, должен вестись таким образом, чтобы выявлять и разграничивать свойства и закономерности части и целого.