Пересмотрен ряд положений и дав новое обоснование клеточной теории, Рудольф Вирхов поставил в центре внимания биологических концепций клетку с гораздо большей определенностью, чем это имело место у предшествующих ученых.
Клетка в его представлении является не только морфологической (анатомической), но и физиологической единицей, имеющей преемственное развитие. В соответствии с этим понятно, что центр тяжести микроскопических исследований оказался направленным на изучение природы и свойств клетки, а это вызывало, естественно, как пересмотр самого определения клетки, так и вообще потребовало большего уточнения представлений о природе последней. Вместе с тем состояние биологических знаний того времени повлекло необходимость рассмотрения проблемы в эволюционном аспекте. Все это явилось основным содержанием гистологической науки в 60— 80-х гг. прошлого века.
Новое определение клетки было дано в 1861 г. протистологом и неврогистологом Максом Шультце (1825—1874), который по существу стремился обосновать всеобщность принципа клеточной организации для всех органов животных. Не менее яркое определение клетки в особенно убедительной форме было дано венским физиологом и гистологом Эрнстом Брюкке (1819—1892) в том же 1861 г. Именно исследования этих двух ученых и определили все дальнейшее развитие науки того периода.
Работа Шультце называлась «О мышечных тельцах и о том, что следует называть клеткой». Работа эта носила теоретический характер и почти не содержала нового фактического материала. В этом исследовании автор исходил из рассмотрения конкретного факта многоядерности мышечного волокна. Поскольку само явление многоядерности расходилось с представлениями того времени о природе клетки, он стремился дать новую, более общую трактовку сущности этого понятия.
Напомним, что при доказательстве единства в клеточной организации растений и животных много было потрачено труда для обнаружения клеточных оболочек животных клеток. Считалось, что именно оболочка является наиболее характерной структурной особенностью клетки. Эта проблема занимала даже таких крупных исследователей, как Рейхерт (1811—1885) и Ремак. Последний, например, доказывал наличие оболочки на бластомерах дробящихся яиц, которые он для этой цели обрабатывал смесью спирта, древесного уксуса и медного купороса, после чего ему удавалось легко сдирать оболочки, и таким образом, доказывать их наличие.
Объект Шультце — волокно поперечно-полосатой мышцы — уже давно привлекал внимание гистологов, ибо в нем классическую клеточную структуру обнаружить, конечно, нельзя. Надо сказать, что и до сих пор продолжается спор о том, как следует называть волокно поперечно-полосатой мышцы. Одни полагают, что их следует считать симпластом, или синцитием, т. е. соклетием, а другие рассматривают его как своеобразную высокоспециализированную многоядерную клетку. Для того, чтобы дать клеточную трактовку мышечному волокну, Шультце пришлось решительно пересмотреть господствовавшее представление о клетке, как о пузыревидном образовании с обязательным наличием оболочки. Поэтому свое исследование он начинает с постановки вопроса о том, что же является в клетке наиболее существенным.
Чтобы ответить на такой вопрос, Шультце изучает эмбриональные клетки и констатирует, что для них особенно характерно наличие ядра — почти гомогенного, округлого, сравнительно плотного тела, расположенного в центре клетки. Ядро окружено так называемой клеточной субстанцией — тягучей, полужидкой протоплазмой, содержащей много зернышек белковой и жировой природы. Сама протоплазма состоит из прозрачной основной массы, а гетерогенный ее характер является результатом накопления в ней разнообразных включений. Однако самый наружный слой протоплазмы состоит сплошь из гомогенной субстанции. В результате всего изложенного Шультце пришел к выводу, что протоплазма представляет собой шаровидный комочек и эта ее форма сохраняется благодаря свойственной ей консистенции. Исходя из этих данных, он дает свое известное определение клетки, вошедшее во все старые учебники: «клетка является комочком протоплазмы, внутри которого лежит ядро. Клетка характеризуется полноценностью жизненных отправлений, субстратом которых является преимущественно протоплазма. Однако также и ядро играет значительную, хотя все же до сих пор неизвестную роль».
Таким образом, мы видим, что из данного определения клетки исчезло упоминание об оболочке, и именно на это обстоятельство Шультце особенно обращает внимание, заявляя, что клетка представляет собой комочек протоплазмы с ядром, а наличие оболочки не обязательно.
Но кроме того, что Шультце четко формулировал новое определение клетки, он изложил его в очень убедительной для того времени форме. Далее будет показано все его преимущество перед старым определением и представлением о структуре клетки. Таким образом, весьма существенным моментом в обосновании представлений Шультце о строении клетки является доказательство отсутствия оболочки, но в этом отношении он, образно говоря, впадает и другую крайность. Некоторые его утверждения (например, об отсутствии оболочки у яйцеклеток животных) просто ошибочны.
Весьма интересно отметить, что Шультце уделял много внимания слиянию клеток. Он полагал, например, что соединительнотканные клетки сливаются друг с другом своим наружным гомогенным слоем, а затем этот гомогенный слой постепенно увеличивается в объеме. Позднее в этом бесструктурном веществе образуются каким-то образом фибриллы, и таким путем возникает межуточное вещество соединительной ткани, которое представляет собой, следовательно, продукт разрастания эктоплазмы клетки. Однако клетки при этом не уничтожаются, поскольку вокруг каждого ядра остается небольшое количество прилежащей к нему зернистой протоплазмы (эндоплазма). Интересно отметить, что современные взгляды на развитие межуточного вещества и волокон в нем очень близки к представлениям Шультце. Этому ныне даны убедительные доказательства, особенно советскими гистологами А. А. Заварзиным, А. В. Румянцевым и др.
Отрицая обязательность наличия клеточной оболочки, Шультце писал, что протоплазма клетки является достаточно густой и вязкой, чтобы обеспечить свою морфологическую самостоятельность. Далее он специально останавливается на значении анастомозов (межклеточных протоплазматических перемычек). Он либо отрицал их, либо категорически оспаривал мнение, что наличие связи между клетками наносит ущерб самостоятельности в их жизнедеятельности. Этот взгляд также неоднократно подтверждался в настоящее время. Однако все уже давно забыли, что это утверждал еще Шультце.
Физиологическое оправдание анастомозов Шультце видит в необходимости поддержания быстрого и активного обмена веществ, поскольку клетки (особенно клетки соединительной ткани) часто разделены большим количеством непроницаемого или плохо проницаемого межуточного вещества. Следует признать, что Шультце предвосхитил проблему транспорта веществ внутри тканей и что до сих пор еще никто лучше его не выразил этой мысли. Экспериментальные работы последних десятилетий как нельзя лучше подтвердили, что даже наличие широких связей между клетками нисколько не свидетельствует о потере ими их самостоятельности. Метод тканевых культур показал, например, что в целом ряде случаев клетки легко входят в связь с другими клетками, но так же легко могут и отделяться. Показано, что перетекания протоплазмы из клетки в клетку не происходит, и циркуляция протоплазматических токов идет лишь в очень ограниченных участках, не выходя за пределы протоплазматического тела данной клетки.
Все это говорит против правомерности применения термина «синцитий» для клеток, связанных в сети, если, конечно, не придавать этому термину иного смысла, чем это общепринято. Возвращаясь к вопросу о клеточной организации мышечного волокна, Шультце дает последнему следующее толкование. Каждое ядро с прилежащей к нему протоплазмой он рассматривает как отдельную клетку, что находится в соответствии с его определением клетки как комочка протоплазмы с ядром. Фибриллярную структуру, занимающую основную массу волокна, он истолковывает (как и в соединительной ткани) в форме своего рода межуточного вещества, возникшего в периферическом слое протоплазмы. Далее он указывает, что все, даже самые крупные мышечные волокна возникают из отдельных хорошо ограниченных одноядерных миобластов (эмбриональных мышечных клеток). Отсутствие резких границ (мембран) между ядрами с окружающей их саркоплазмой (протоплазмой) в данном случае не представляется Шультце существенным.
Итак, представления Шультце о клетке еще более подчеркнули индивидуальность клетки. Они находились в полном соответствии со взглядом, который развивал Брюкке о клетках, как об элементарных организмах. Если Шультце обосновал морфологическое единство клетки, то Брюкке подкрепил эту идею с физиологической стороны.