CHƯƠNG V : HÓA HỌC CỦA TẾ BÀO
I . CHẤT KHÍ VÀ SỰ SỐNG
Nhà nghiên cứu tự nhiên học người Pháp là Rơne Anthony Reomuya (1683 - 1758 ) đã tìm ra con đường để giải quyết vấn đề này. Ông cho một miếng thịt vào trong một ống kim loại nhỏ bịt kín hai đầu bằng lưới sắt => cho chim Kiền kiền nuốt cái ống đó => Ống này giữ cho thịt khỏi bị cọ xát có tính chất lý học, còn lưới sắt không ngăn cản dạ dày chảy vào ống. Thông thường chim Kiền kiền thảy thức ăn không tiêu ra ngoài, lần nó thải cái ống sắt và thịt ở trong ống đã bị tiêu hóa một phần.
Ví du û2: Ông đặt bọt bể vào trong ống kim loại. Sau khi ống này qua dạ dày, ông lấy bọt bể ra và vắt lấy dịch dạ dày. Trộn dịch này vào thịt. Thịt bị tan dần.
=> Người ta đi đến một kết luận: tiêu hóa là một quá trình hóa học. Như vậy vai trò của của hóa học trong quá trình sống được chứng minh một cách triệt để.
Năm 1727, nhà thực vật kiêm hóa học Anh Stephen Heles (1677- 1761) một trong những người theo hướng thực nghiệm sinh học đã viết cuốn sách nêu những thí nghiệm về sự thay đổi nhịp điệu sinh trưởng của thực vật và áp suất của các chất dịch. Trên thực tế người ta có thể công nhận Heles là người sáng lập ra sinh lý học thực vật. Khi nghiên cứu thực nghiệm các chất khí khác nhau Heles đầu tiên đã xác nhận các chất khí (khí carbonic - CO2 ) theo cách nào đó đã tham gia vào quá trình dinh dưỡng của thực vật. Chính vì vậy, ông đã thay đổi quan niệm: mô thực vật chỉ hình thành từ nước như Van Henmon đã xác định.
Nhà hoá học Anh là Joseph Priestley ( 1733 -- 1804 ) đã hoàn thành bước tiếp theo vào nữa thế kỷ sau Năm 1774, ông đã phát hiện ra oxy. Ông nhận thấy oxy dùng để thở, làm tăng hoạt tính động của động vật và thực vật, có khả năng tăng hàm lượng oxy trong không khí.
Nhà nghiên cứu tự nhiên kiêm thầy thuốc HàLan là Jan Ingenhousz (1730 -- 1799) đã khẳng định rằng thực vật sử dụng khí carbonic và hình thành oxy chỉ xảy ra ngoài sáng.
Nhà hóa học vĩ đại Pháp tiêu biểu cho thế kỷ đó là Anthony Lorance Lavoisier (1743 -- 1794) đã nêu ý nghĩa to lớn của những đo đạc chính xác trong hóa học và ông đã dùng những đo đạc đó làm nền tảng cho lý thuyết về sự cháy - các hợp chất hóa học cháy với oxy có trong không khí.
Lavoisier đã thử áp dụng hóa học mới vài sinh học. Ngọn nến cháy phải cần đến oxy và thải khí carbonic -- CO2, được tạo thành bằng con đường kết hợp carbon của nến cháy với oxy của không khí, ngọn nến bị tắt dưới cái chụp thủy tinh khi tất cả hoặc gần cả lượng oxy dưới cái chụp ấy bị tiêu thụ hết. Cũng như trường hợp đó, con chuột sẽ ngạt thở và chết khi sử dụng hết khí oxy và thải khí carbonic ( CO2 được tạo thành do carbonic trong mô chuột kết hợp với oxy trong không khí). Như vậy thực vật hấp thụ O2 và thải CO2 . Bằng cách đó giữ được sự cân bằng hóa học trong khí quyển là 21% oxy và 0,03% khí carbonic.
Trên cơ sở những sự kiện ấy, Lavoisier giả thiết hô hấp là một dạng cháy. Ngoài ra trong các thí nghiệm của Lavoisier: ngọn nến và con chuột khi sử dụng một lượng oxy nhất định đã thải ra một nhiệt lượng tương ứng. Kỹ thuật cân đo trong những thí nghiệm ấy cho phép thu được những kết quả gần đúng, nhưng dù sao chúng cũng chúng cũng khẳng định những quan điểm khoa học Lavoisier.
Ðiều đó đã cũng cố mạnh mẽ quan niệm duy vật về sự sống vì nó chứng minh ở vật sống và vật không sống chỉ xảy ra quá trình hóa học duy nhất, lẽ tất nhiên chỉ có một số quy luật điều khiển chúng mà thôi
Năm 1807, nhà vật lý học kiêm thầy thuốc Anh là Thomas Yang (1773 -- 1829) đề nghị gọi hiện tượng mà kết quả của hiện tượng đó sinh ra công bằng thuật ngữ Năng lượng. Ðến năm thứ 40 của thế kỷ XIX, ít nhất có một nhà Bác học Anh là June (1818 ---1889) đã tìm ra định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Theo định luật này thì: một dạng năng lượng này có thể chuyển biến thành một dạng năng lượng khác, nhưng lúc đó tổng số năng lượng không giảm và cũng không tăng.
Sự kiện động vật không thể tồn tại nếu không thường xuyên nhận được năng lượng từ thức ăn tự do, nó đã chỉ rõ rằng các quá trình sống không thể tạo ra được năng lượng từ cái hư vô. Thực vật không sử dụng thức ăn và hít thở như động vật được, nhưng mặt khác chúng không thể tồn tại nếu không tiếp nhận năng lượng ánh sáng theo chu kỳ.
Maie khẳng định là nguồn gốc của các dạng năng lượng khác nhau trên trái đất là do mặt trời phát ra ánh sáng và nhiệt. Ðó cũng chính là nguồn năng lượng cần thiết cho thực vật, cần thiết đối với động vật (tất nhiên đối với con người).
Khả năng áp dụng định luật bảo toàn năng lượng đối với thiên nhiên hữu sinh và thiên nhiên vô sinh chỉ được hoàn toàn xác nhận vào nữa thế kỷ XIX.
II . CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ
Năm 1827, thầy thuốc người Anh là William Porount (1785 -- 1850) lần đầu tiên các chất hữu cơ thành ba nhóm. Ngày nay chúng ta gọi các nhóm chất đó là gluxit ( chất đường), lipit ( chất mỡ ), protit ( chất đạm). Gluxit ( đường, tinh bột, xenluloza... ) cũng như lipit chỉ cấu tạo từ carbon, hydro và oxy, còn lipit rất nghèo oxy. Ngoài ra, khác với lipit, nhiều gluxit hòa tan được trong nước. Protit là chất phức tạp nhất, dễ bị phá hủy nhất và đặc trưng nhất cho sự sống. Ngoài thành phần carbon, hydro và oxy, protit còn chứa nitơ và lưu huỳnh. Chất đạm (protit hòa tan trong nước lạnh, bị đóng cục và thậm chí không hòa tan khi bị đun nhẹ.
Lúc đầu, người ta gọi protit là Albumin, và albumin - lòng trắng trứng , là chất protit được nhiều người biết hơn cả. Năm 1838 nhà hoá học Hàlan Jera John Munde (1802 -- 1880) đã gọi albumin là protein - chất quan trọng số một. Các nhà sinh lực luận đã đặt hy vọng đặt biệt vào chính phân tử Protit.
Nhưng các thành tựu của hóa học hữu cơ đã tạo điều kiện cho quan điểm tiến hóa luận phát triển.
Người ta khẳng định rằng mọi sinh vật được cấu tạo từ một số loại chất hữu cơ -- gluxit, lipit, protit, và mặc dù có sự khác biệt giữa các loài với nhau, song sự sai khác đó chỉ mang đặc tính thứ yếu. Cây dừa và con bò sữa hết sức khác nhau, nhưng người ta hầu như không phân biệt được mỡ của quả dừa với mỡ của sữa bò.
Ði xa hơn nữa các nhà hóa học ở giữa thế kỷ XIX hiểu rõ ràng gluxit, lipit và protit, có cấu trúc rất phức tạp và trong quá trình tiêu hóa thức ăn, các chất đó đã bị phân giải thành các viên gạch tương đối đơn giản. Ở mọi loài sinh vật, những viên gạch đó đều giống nhau, và chỉ khác nhau về cách kết hợp. Một sinh vật này có thể sử dụng thức ăn khác hẳn thức ăn của các sinh vật khác (ví dụ: người ăn tôm hùm, còn bò sữa thì ăn cỏ), nhưng cả hai trường hợp, thức ăn đều bị phân chia thành những viên gạch như nhau mà cơ thể sinh vật có thể hấp thụ được; sau khi hấp thụ, sinh vật sắp xếp lại những viên gạch ấy thành các chất phức tạp riêng cho mình.
Nhưng bởi vì sự sống xuất phát từ quan điểm hóa học là thống nhất trong mọi biểu hiện đa dạng bề ngoài của sinh vật, cho nên những biến đổi tiến hóa từ loài này thành loài khác, về thực chất, chỉ động chạm đến chi tiết chứ không đòi hỏi sự xây dựng lại về cơ bản. Bản thân luận điểm đó đã chứng minh cho học thuyết tiến hóa.
III . MÔ VÀ PHÔI
Nhà sinh lý học người Nga, viện sĩ Caspa Fridrikh Volf (1733 - 1794) đã mở đầu trận tấn công quyết định chống lại học thuyết tiến thành luận. Trong luận văn tiến sĩ ( 1759 ) của mình, Volf đã mô tả tỉ mĩ sự phát triển của hoa và lá cây. Ông nhận xét rằng chồi mầm, tức là điểm sinh trưởng, do những cấu trúc chưa phân hóa đồng nhất hợp thành. Nhưng khi sinh trưởng thì các mô ấy phân hóa, một số thành hoa, một số khác thành lá. Tiếp đó ông đã mở rộng kết luận đó sang cả phạm vi động vật. Ông vạch rõ rằng: những mô chưa phân hóa của phôi trứng gà dần dần sẽ chuyển thành các cơ quan nội tạng.
Lý luận phát triển do Volf nêu lên được gọi là thuyết biểu sinh (William Harvey đã dùng danh từ này từ năm 1651).
Nhà động vật học Pháp là Etien Jofrua Xanh I ler (1772 - 1844) đã bổ sung bằng những bằng chứng cho thuyết biểu sinh. Khi tạo điều kiện không bình thường với sự phát triển của phôi gà, ông đã thu được một con gà quái hình. Ðó là những thí nghiệm đặt nền móng cho phôi sinh học thực nghiệm.
Nhờ đó nhà phôi sinh học người Ðức là Wilhelm Roux (1850 -- 1924) và những cộng sự dựa trên sự nghiên cứu phát triển cá thể của nhiều loài động vật đã chứng minh rằng tất cả những biến đổi xảy ra trong sự phát triển phôi là do kết quả của những tác động bên trong và bên ngoài.
Ngay cả những sinh vật đã phát triển đầy đủ cũng không khác nhau đến mức thoạt nhìn ta đã có thể phân biệt và nhận ra được. Trong những năm cuối đời ngắn ngủi, thậm chí thiếu cả kính hiển vi, thầy thuốc người Pháp là Mari France Xavie Bichat (1771 -- 1802) đã phát hiện ra rằng các cơ quan khác nhau được cấu tạo từ nhiều yếu tố hợp phần không giống nhau về hình dạng. Ông đã gọi những yếu tố thành phần này là mô và như vậy ông đã đặt nền tảng cho mô học (tổ chức học ) -- khoa học nghiên cứu về mô
Sau đó các nhà khoa học, nghiên cứu mô sống dưới kính hiển vi, đã phát hiện ra mô sống cũng có cấu tạo bằng các yếu tố cực nhỏ có thành (vách) bao bọc. Nhưng bên trong các mô sống các yếu tố đó chứa đầy chất đông sền sệt mà nhà sinh lý học Tiệp Khắc là Jean Purkinje ( 1787 -- 1869) gọi là chất nguyên sinh vào năm 1839 (dịch từ chữ Hylạp: protos).
Nhà thực vật học người Ðức là Hugo Fonbon (1805 -- 1852) đã dùng danh từ này để gọi cho bất kỳ chất nào cấu tạo nên mô, còn các yếu tố của mô sống vẫn được gọi là các tế bào. Sau đó không bao lâu các nhà sinh học đã đã khám phá ra là tế bào dứt khoát có ở tất cả các mô sống.
Năm 1838, nhà thực vật học Ðức là Matthias Jakop Schleiden (1804 -- 1881) đã cho rằng tất cả thực vật đều có cấu tạo tế bào và tế bào là đơn vị cấu trúc chủ yếu của sự sống. Là yếu tố nhỏ nhất cấu tạo nên một cơ thể hoàn chỉnh.
Ðến năm sau, nhà sinh lý học Ðức Theodor Schwann (1810 -- 1881) đã mở rộng và bổ sung nhận định đó. Ông đi đến kết luận là đối với động vật và thực vật chỉ vốn có một quy luật duy nhất là cấu tạo từ các tế bào, từng tế bào có màng bao bọc cách biệt với thế giới bên ngoài, và những mô khác nhau do Bisa mô tả được cấu tạo từ những tế bào chuyên hóa đặc biệt. Ng