Растительные клетки были впервые описаны Робертом Гуком. К своему труду «Микрография» (1665) он приложил большое количество таблиц с прекрасно выполненными рисунками.
Никакого общего плана исследования у Гука не было; в дальнейшем к микроскопическим наблюдениям он больше не возвращался.
В истории науки сыграла огромную роль гл. XVII «Микрографии», озаглавленная «О схематизме или строении пробки и о клетках и порах в некоторых других рыхлых телах». Изучая тонкие срезы через пробку, Гук поставил себе прежде всего определенную узкую задачу: он стремился узнать, чем объясняется легкость пробочной ткани, ее эластичность, упругость и неспособность впитывать воду. На срезах пробки Гук под микроскопом обнаружил, что она имеет весьма своеобразное строение и состоит из вполне замкнутых пузырьков, или ячеек (cellula), которые и были переведены термином «клетка». Еще Гук сделал первую попытку подсчитать количество клеток в определенном объеме пробки. В одном кубическом дюйме (24 мм) их оказалось 125 712 000. Гук писал: «это могло бы казаться невероятным, если бы в этом не убеждал нас микроскоп с очевидной наглядностью».
Следовательно, Гук представлял себе пробку, построенную из большого числа вполне изолированных, разделенных плотной (но очень тонкой) стенкой ячеек. А отсюда уже становилось понятным, почему пробка так мало весит и почему она легко поддается сжатию; этим же объясняется и ее водонепроницаемость.
Итак, задача была разрешена, но Гук пошел дальше. Он сам ставил вопрос о том, насколько широко распространено ячеистое строение, не является ли оно «схемой», распространяющейся на все органы растений.
С этой целью он изучал срезы стеблей различных живых растений и обнаружил в них аналогичные ячейки, разграниченные перегородками. Отличие этих ячеек-клеток от клеточных ячеек пробки состояло в том, что они не были пусты, а оказались заполненными, по его предположению, «питательным соком», который, как допускал Гук, перетекает из одной клетки в другую, хотя необходимых для этого пор в стенках ячеек он не видел.
Самым существенным в исследованиях Гука является то, что им сделаны также выводы общего характера. Гук сформулировал представление о клетке, как о ячейке, точнее как о пузырьке, полностью замкнутом со всех сторон. Соседние пузырьки, как он считал, разделены одной общей перегородкой. Затем Гук установил факт широкого распространения клеточного строения растительных тканей.
Именно эти два основных вывода и определили направление дальнейших исследований в этой области.
Уже в 1671 г. в Лондонское Королевское Общество поступили два доклада о микроскопическом строении растений. Это были исследования итальянца Марчелло Мальпиги и англичанина Неемия Грю. Оба эти исследователя (они работали совершенно независимо друг от друга) изучили большое количество объектов и дали изумительные по точности описания и рисунки. Любопытно, что их сочинения носят почти одинаковое заглавие, а именно: «Анатомия растений», хотя один писал по латыни, а другой на английском языке. Под анатомией растений они понимали изучение ячеистого (клеточного) строения различных органов растений, описанием которого они систематически и занимались.
Прежде всего отметим, что оба эти исследователя пришли к одному и тому же выводу относительно всеобщности построения растительной ткани из пузырьков. Грю сравнивал их с пеной в кружке пива. Само название «ткань» введено впервые в употребление Грю. Он считал, что растительная масса по своей структуре напоминает ткани одежды. Далее ими было обосновано положение, что все органы растительного организма всегда имеют определенное, типичное для них строение.
После исследований Гука, Мальпиги и Грю, которые были в свое время широко известны, сам факт существования клеток-ячеек в растительных тканях не вызывал сомнений. О клетках упоминали различные авторы, но должного значения им не придавалось, и они рассматривались как одна из структур, которая (наряду с трубочками и сосудами) обнаруживается при изучении растительных тканей под микроскопом.
Следует еще добавить, что несколько позднее (в XVIII в.) получил широкое распространение взгляд швейцарского физиолога и поэта Альбрехта Галлера (1708—1777), который защищал теорию волокнистого строения организмов. Сам он пришел к ней в основном умозрительным путем, но многие исследователи подтверждали ее прямыми наблюдениями. Тот же Феликс Фонтана, который высказал приводимые выше глубокие мысли относительно условной ценности микроскопических наблюдений, уверял, что он видел эти волоконца решительно везде. Некоторые исследователи описывали волоконца даже в камнях. В значительной степени все это оказалось фантазией, во всяком случае нитчатые структуры различных тел между собой не могут быть сравниваемы, а сходство, если оно даже иногда и имеет место, является чисто внешним.
В своих исследованиях Мальпиги одним из первых использовал микроскоп, дававший увеличение до 180 раз. Впервые наблюдал капилляры в лёгких и открыл связь между артериями и венами, что не удалось Уильяму Гарвею, описавшему большой и малый круги кровообращения.
Исследуя строение шелковичного червя, открыл трахеи — органы дыхания членистоногих в виде маленьких воздухоносных трубочек, пронизывающих тело насекомого. Наблюдал почечные канальцы, заложив первые представления о мочеиспускании.
Установил наличие восходящего и нисходящего токов веществ в растениях и высказал догадку о роли листьев как органов питания растений.
Описал лимфатические тельца селезёнки, выделительные органы паукообразных, многоножек и насекомых, ростковый слой кожи, кровяные тельца, альвеолы лёгких, вкусовые сосочки языка, кишечные крипты и др.
С помощью микроскопа обнаружил органы на стадиях развития цыплёнка, на которых ранее не удавалось видеть сформированные части зародыша. Развитие зародыша Мальпиги рассматривал с точки зрения идей преформизма, полагая, что зародыш уже находится в сформированном состоянии в яйце, а во время развития происходит лишь увеличение частей уже сформированного организма.
Написал двухтомный труд «Анатомия растений» (1671, опубликован в 1675—1679 годах) — самое исчерпывающее на то время микроскопическое исследование анатомии растений. Здесь он описал клеточное строение растений (клетки — «мешочки» и «пузырьки») и выделил тип тканей — волокна. Его труд, вместе с трудом Неемии Грю, служил в течение более 100 лет единственным источником познаний об анатомии растений.
Именем Мальпиги названы некоторые открытые им органы и структуры: мальпигиевы тельца (в почках и селезёнке), мальпигиев слой (в коже), мальпигиевы сосуды (у паукообразных, многоножек и насекомых). В растительном царстве в честь него назван род Malpighia Plum. ex L., от названия которого образованы названия таксонов более высокого ранга — подсемейства Malpighioideae, семейства Malpighiaceae и порядка Malpighiales.
Грю Основные достижения
Основные работы посвящены вопросам строения и пола растений. Наряду с М. Мальпиги был основоположником анатомии растений. Впервые описал устьица, радиальное расположение ксилемы в корнях, морфологию сосудистой ткани в виде плотного образования в центре стебля молодого растения и процесс формирования полого цилиндра в старых стеблях. Ввел термин «сравнительная анатомия», ввёл в ботанику понятия «ткань» и «паренхима». Изучая строение цветков, пришёл к выводу, что они являются органами оплодотворения у растений.
В труде «Анатомия растений» (The Anatomy of Plants, 1682) описал микроскопическое строение корня, стебля, листьев, плодов, семян и т. п. Развивал мысль о единстве микроскопического строения различных органов, которое сводил к трём элементам: «пузырьки» (клетки), волокна, трубочки. Считал цветки органами полового размножения растений. Идея называть тычинку с пыльцой мужским органом растений, а пестик — женским, высказанная Неемией Грю в «The Anatomy of Plants», была подсказана ему хирургом Томасом Миллингтоном.
В 1695 году впервые выделил из воды минерального источника в Эпсоме вещество, получившее название «эпсомская соль» — гептагидрат сульфата магния, известный также как английская соль, горькая соль, магнезия.