Число настоящих научных исследований, проводившихся с помощью микроскопа профессиональными учеными, было в XVII и XVIII вв. очень невелико.
Первое исследование принадлежит секретарю Лондонского Королевского Общества, разностороннему ученому (физику, астроному, геологу и биологу) Роберту Гуку (1635—1703). Он был в крупной ссоре с Исааком Ньютоном, оспаривая его корпускулярную теорию света. Известно также, что он был очень некрасив и не позволял себя рисовать, поэтому-то его портрета нигде нет.
Гук был в свое время крупным ученым, физиком по специальности. Он сам переконструировал микроскоп и технически значительно его усовершенствовал. Его микроскоп состоял из трех элементов: собирательной линзы (коллектор), линзы окулярной и линзы объективной. По этому типу и строились в основном микроскопы в XVIII в. Их дальнейшие усложнения заключались во введении в окуляр и объектив дополнительных линз. Работать с этими микроскопами все же было очень трудно, так как микроскопирование требует сильного освещения. Плоское зеркало с этой целью применил только в 1716 г. оптик X. Г. Гертель из г. Галле (Германия). «Зайчик» от зеркала значительно облегчил работу, и с тех пор зеркало становится обязательной составной частью микроскопов.
Свою известную монографию «Микрография или физиологическое описание мельчайших тел, исследованных при помощи микроскопа», Гук опубликовал впервые в 1665 г. Таким образом, прошло более 50 лет с того времени, как Галилеем был сконструирован первый микроскоп, пока, наконец, появилось первое фундаментальное исследование, сделанное с помощью этого прибора.
«Микрографией» назвал Гук описание микроскопического строения различных предметов. Этот термин держался довольно долго, и микроскопистов этого периода до сих пор называют микрографами. Сам Гук изучал очень многие предметы, при этом он не ставил никакой определенной цели или задачи. В этом легко убедиться, просмотрев названия глав его книги, которые называются: о кончике острия маленькой иглы, о тонком батисте, о песке в моче, о фигурах, образуемых морозом, о семенах мака, о муравье и т. д.
В числе других предметов (наблюдение № 18) Гук изучал тонкие срезы растений, и именно ему принадлежит честь открытия клеточного строения растений. К этому мы вернемся ниже и остановимся на этих наблюдениях подробнее, поскольку они сыграли большую роль в развитии науки о тончайшем строении организмов.
Познание микроскопического строения организмов получило свое дальнейшее развитие в классических работах Марчелло Мальпиги (1628—1694) и Неемни Грю (1641—1712). Однако это направление исследований в XVIII в. не было оценено, а работ по выяснению тонкой структуры тканей растений и особенно животных было очень мало. Как мы уже указывали выше, причина заключается не в технических несовершенствах микроскопов того времени. Стоит только взять в руки микроскопы XVIII в. или начала XIX в. и посмотреть с их помощью препараты, чтобы стало ясно, как многое в них можно видеть.
Отсутствие интереса к данной проблеме должно объясняться тем, что наука XVII и XVIII вв. еще недостаточно созрела для понимания значение микроскопической структуры организмов, того, что теперь называют «клеточным уровнем организации материи».
Значительно большую роль сыграло изобретение микроскопа в разрешении проблемы самозарождения организмов, особенно сильно волновавшей умы ученых того времени. Открытие Левенгуком «наливочных анималькулей» (инфузорий) поставило вопрос об их природе и возникновении. После знаменитых работ Ладзаро Спаланцани (1729—1799), когда стала очевидной невозможность самозарождения мух, клещей, червей, мышей и т. д., возник вопрос о самозарождении микроорганизмов, а поэтому большой интерес вызывали их строение и природа. Мы не станем останавливаться на данной проблеме, ибо это выходит за рамки нашей темы — истории учения о клетке, тем более, что вопрос этот хорошо освещен в литературе. Укажем только, что окончательно он был разрешен лишь в XIX в. классическими исследованиями Луи Пастера (1822—1895), причем речь шла уже не о простейших, одноклеточных животных, а о бактериях, которые в XVIII в. вообще не были известны. Вопрос о самозарождении инфузорий отпал после того, как было показано их сложнейшее строение. Первое исследование, проведенное над «наливочными анималькулями» (инфузориями), принадлежит М. М. Тереховскому (1740—1796). Оно представляет интерес еще и в силу того, что является первым экспериментальным исследованием русского ученого на биологическую тему. М. М. Тереховский путем ряда остроумных опытов показал, что инфузории являются настоящими сложно построенными организмами микроскопической величины, поэтому вопрос об их возникновении должен решаться так же, как и в отношении всех остальных живых существ. Весьма существенно, что Тереховский резко возражал против учения Ж. Л. Л. Бюффона (1707—1788), имевшего в конце XVIII в. большую популярность. Согласно Бюффону, микроорганизмы представляют собою «органические молекулы», освобождающиеся при распаде (гниении) органической материи. Однако эта точка зрения защищалась отдельными исследователями. еще и в XIX в., в частности, натурфилософами (Лоренц Окен и др.).
В XVIII в. микроскопы производились в большом количестве. «Простые микроскопы» (лупы) с небольшими увеличениями, правда, уже широко использовались как зоологами, так и ботаниками для изучения мелких объектов, но принципиально нового это в науку не вносило. «Сложные микроскопы» для анатомических работ были излишни, пользоваться ими было трудно, так как несовершенной была не только оптическая часть, но и механическая. Во второй половине XVIII в. начали выпускаться значительно более удобные для работы микроскопы, наилучшие их типы были сконструированы в Англии Джоном Кеффом (1744—1770 гг.), позднее — Г. Адамсом. Эти микроскопы как по своей оптической конструкции, так и по механическому устройству были значительно рациональнее всех предшествовавших моделей.
Таким образом, материально-техническая база (в виде достаточно совершенного инструмента— микроскопа) была создана в XVIII в. Теоретические работы физиков дали научно обоснованный расчет оптических систем, что тогда же привело к созданию ахроматических объективов (Доллонд, 1760; Эпинус, 1784; ван Дейль, 1807). Однако биологическая наука в теоретическом отношении не могла еще освоить и обобщить фактические наблюдения, выделить из них существенное и отбросить случайное и недостоверное. В то время не было достаточного понимания наблюдаемых явлений, а поэтому отсутствовал стимул к систематическим микроскопическим исследованиям.