Структура клетки является одним из самых веских доказательств глубокой эволюционной связи между всеми формами жизни на Земле. Как когда-то Жоффруа Сент-Илер заметил общее между такими, казалось бы, несхожими придатками тела, как крыло птицы и рука человека, так и микробиологи, по мере усовершенствования методов анализа, выявили удивительное сходство в структуре клеток самых разных организмов. Удивительное единообразие структуры, функции и даже генетического строения клеток доказывает их происхождение из единого источника.
На Земле существует лишь два типа клеток: прокариотические (от лат. pro – перед, вместо и греч. karyon – ядро, доядерные) и эукариотические (содержащие «истинное ядро») к летки. Самые простые организмы – это одноклеточные прокариоты (безъядерные клетки). Все многоклеточные организмы (растения, животные, грибы) относятся к эукариотам. Любой многоклеточный организм напоминает колонию клеток, каждая из которых запрограммирована на выполнение определенной задачи и зависит от функционирования других клеток. В человеческом организме клеток так много, что их точное число трудно установить. Некоторые считают, что их около 100 трлн, однако большинство специалистов склоняется к тому, что их число составляет одну треть этой величины.
Первым человеком, увидевшим живую клетку, был Антони ван Левенгук, хотя иногда первенство отдают его современнику Роберту Гуку. В книге «Микрография» Гук описал микроскопические структуры, которые он обнаружил в кусочке древесной коры. На самом деле, это были не клетки, а остатки клеточных стенок, состоявших из целлюлозы и лигнина. Гук назвал эти структуры клетками (cell, производное от лат. cella – маленькая комната). Таким образом, клетки получили свое название от той части клетки, которую проще всего было разглядеть с помощью первых микроскопов, а именно от защитной оболочки, названной позднее клеточной стенкой.
На самом базовом уровне клетка состоит всего из нескольких основных элементов. Однако эти элементы соединены между собой невероятно сложным образом и формируют динамичный функциональный аппарат, состоящий главным образом из белков. Известно несколько десятков тысяч типов белков, и каждый из них играет специфическую роль в функционировании клетки. Практически все функции живой клетки (дыхание, питание, рост, размножение) осуществляются белками или при участии белков.
В каком-то смысле ученые считали цитоплазму (вязкий раствор белков и нуклеиновых кислот, окруженный клеточной мембраной) современным аналогом протоплазмы – загадочной сущности живого организма, наделяющей его всеми специфическими свойствами. Наиболее важной частью цитоплазмы считались белки. В первой половине XX в. многие исследователи склонялись к мысли, что белки являются также и носителями генетической информации. Ключевая роль белков в метаболизме клеток была очевидна, но постепенно некоторые ученые начали сомневаться относительно их роли в передаче наследственной информации.
