В первой половине XIX в. шло дальнейшее накопление знаний об образовании в развитии генеративных органов растения, оплодотворении, развитии и строении зародыша. Центральными же по-прежнему оставались проблемы пола и оплодотворения, без окончательного разрешения которых не могло быть и речи об оформлении эмбриологии растений в самостоятельную научную дисциплину. В конце XVIII — начале XIX в. факт существования пола у растений продолжал оспариваться, хотя оснований к этому уже не было. Экспериментальные данные многих гибридизаторов, а также исследования Кельрейтера, Гедвига и Шпренгеля, с несомненностью доказали наличие пола у растений. Тем не менее, в первые десятилетия XIX в. многие немецкие ботаники повели энергичную борьбу с учением о поле растений, которое, по их мнению, противоречило понятиям высокой нравственности. Одним из первых в этом направлении выступил в 1812 г. профессор Гейдельбергского университета Ф. Шельвер. На основании чисто умозрительных рассуждений он отвергал выводы работ Камерариуса, Кельрейтера и Шпренгеля и доказывал, что половые различия существуют лишь у животных, но не у растений, а пыльца действует на растительный организм, как «смертоносный яд», угнетающий его вегетативную функцию. Спустя восемь лет его взгляды поддержал А. Геншель.

Антинаучность доводов и рассуждений Шельвера и Геншеля была очевидной, но, тем не менее, их труды встретили сочувственный прием у довольно значительной части ботаников. С нападками на идею пола у растений выступили Вильбранд, Видлер, Неес фон Эзенбек, Эндлихер и др. Даже создатель учения о метаморфозе растений, великий немецкий поэт и мыслитель Вольфганг Гёте высказал сомнение относительно существования мужского и женского пола в мире растений (1820). Уместно отметить, что большинство русских ботаников в то время поддерживало учение о поле у растений, но это не могло повлиять на его противников.

Проблема пола и оплодотворения растений была поставлена под удар; ей грозила перспектива на долгие годы задержаться в своем развитии. Иллюстрацией состояния работ по этой проблеме может служить тот факт, что на конкурс, объявленный в 1819 г. Прусской Академией наук, на тему: «Может ли происходить гибридное оплодотворение в растительном царстве?», была представлена всего одна работа, признанная к тому же неудовлетворительной. Позднее аналогичный конкурс объявила Голландская Академия наук.

Утвердительный ответ пришел из небольшого немецкого городка Кальв. Его дал Карл Фридрих Гертнер — сын известного ботаника Иосифа Гертнера, автора классических работ о строении плодов и семян. Медик по образованию, К. Гертнер еще в молодые годы под влиянием Кельрейтера увлекся ботаникой и посвятил ей немало лет вдохновенного творческого труда. Однако условия для работы по изучению генеративной сферы растений в Германии тех лет были настолько сложны, что исследования Гертнера долгое время оставались неизвестными широкому кругу ученых. Лишь на склоне жизни Гертнер смог опубликовать две большие монографии (в 1844 и 1849 гг.) — итог длительного труда по выяснению полового процесса у растений. Он подтвердил взгляды Кельрейтера на пол у растений и подверг основательной критике сочинения Шельвера и Геншеля. Гертнер рассмотрел строение цветка и значение его отдельных органов, описал способы перенесения пыльцы на рыльце пестика, указал на роль насекомых в этом процессе и привел результаты своих многочисленных опытов по скрещиванию растений.

Работы К. Гертнера получили широкую известность. Они неоспоримо доказали наличие пола у растений и окончательно убедили, что без пыльцы не может происходить оплодотворение и последующее образование плодов. Но вопрос о том, каким образом осуществляется акт оплодотворения и возникает зародыш, оставался открытым, и в этой области долгое время удерживались ошибочные воззрения.

Для правильного решения вопроса о сущности оплодотворения у растений необходимы были исследования на микроскопическом уровне. Поэтому интенсивное накопление научных данных по эмбриологии растений стало возможным лишь в 30-х годах XIX в. под влиянием общих успехов естествознания и усовершенствования микроскопа. Первую тропу к истине проложил не ботаник и даже не биолог, а математик, астроном и оптик итальянец Джованни Батиста Амичи. Наряду с конструированием оптических инструментов и телескопов, столь необходимых для астрономических исследований, Амичи занимался также и изготовлением микроскопов. Созданные им микроскопы всегда пользовались в кругу естественников доброй славой. Качество их Амичи обычно проверял на различных биологических препаратах, среди которых нередко бывали и ботанические. Однажды под объективом его микроскопа оказалось опыленное пыльцой рыльце пестика портулака (Porlulaca oleracea).

Внимательно рассматривая пыльцевое зерно, приставшее к рыльцу портулака, Амичи заметил, что оно вдруг лопнуло, образовало трубку, которая стала расти и внедрилась затем в ткань рыльца. Все увиденное под микроскопом так сильно заинтересовало ученого, что он решил заняться ботаникой, изучить специальную литературу и выяснить, какова же дальнейшая судьба пыльцевой трубки. О своем открытии Амичи сообщил в 1823 г. на страницах журнала Моденского научного общества.

Открытие пыльцевой трубки вызвало большой интерес у ботаников, и многие из них занялись детальным изучением генеративной сферы растения. Так, молодой французский ученый Адольф Броньяр, просмотрев под микроскопом значительное число опыленных пестиков, подтвердил в 1827 г. наблюдения Амичи и констатировал образование пыльцевых трубок у ряда растений. Броньяр установил, что образование пыльцевых трубок — явление, обычное у растений. Отчетливо наблюдая прорастание пыльцы на рыльце пестика, ученый, однако, не смог выяснить, что же происходит с пыльцевой трубкой после ее образования. Умозрительным путем он пришел к ложному заключению, что пыльцевая трубка, внедрившись в ткань рыльца, лопается, выделившееся при этом оплодотворяющее вещество следует по проводящей ткани столбика к завязи, доходит до зародышевого мешка, под влиянием этого оплодотворяющего вещества в верхней части зародышевого мешка образуется эмбриональный пузырек, который затем превращается в зародыш. В этих ошибочных представлениях Броньяра содержалась и некоторая доля истины. Соответствовали действительности данные относительно строения и развития пестика и семяпочки. Он правильно описал в семяпочке зародышевый мешок; можно думать, что видел в нем яйцеклетку, но не понял этого; установил наличие в столбике особой рыхлой проводящей ткани.

Почти одновременно с Броньяром, изучением строения семяпочки на представителях орхидных и ласточниковых занимался его английский коллега Роберт Броун. Он осуществил ряд ценных микроскопических наблюдений, сохраняющих свое значение еще и сегодня. Ученый показал, что семяпочка состоит из ядра — нуцеллуса и двух покровов — интегументов, которые не смыкаются на вершине и образуют отверстие — микропиле. Р. Броун интересовался также процессом прорастания пыльцы на рыльце пестика и ростом пыльцевых трубок, но получить каких-либо новых фактических данных не смог. Он ограничился, как оказалось в дальнейшем, совершенно правильным предположением, что пыльцевые трубки дорастают до семяпочки и через микропиле входят в нее.

Тем временем в Италии продолжал интенсивно работать Амичи. Используя более совершенные микроскопы и проведя большую серию исследований на многочисленных растительных объектах, он подтвердил свои прежние наблюдения и смог, наконец, проследить за ростом и прохождением пыльцевой трубки по всей длине столбика. Более того, ему удалось увидеть вхождение трубки через микропиле в семяпочку. Таким образом, ошибочность представления Броньяра о том, что пыльцевая трубка лопается в тканях рыльца, была доказана. О результатах своих исследований Амичи письмом сообщил в Париж известному ботанику Мирбелю. Отрывки из этого письма были опубликованы в 1830 г.

Прошло всего лишь несколько лет, и эмбриология растений, несмотря на ряд очевидных успехов — открытие пыльцевой трубки, данные о строении семяпочки и зародышевого мешка, — была вновь заведена в тупик. Среди ботаников разгорелась широкая дискуссия, которая нанесла немалый вред эмбриологии растений. В центре дискуссии был вопрос о возникновении зародыша у растений. Начал дискуссию Иоганн Горкель. В 1836 г. он напечатал статью, в которой доказывал, что зародыш развивается из кончика пыльцевой трубки.

Утверждение Горкеля не было новым. Мысль, что зародыш возникает из пыльцевого зерна, высказывалась еще в начале XVIII в. (Морлэнд, Буркгард). В поддержку Горкеля выступил широко известный немецкий исследователь, один из основателей учения о клетке, основоположник онтогенетического метода в ботанике Маттиас Шлейден. В 1837 г. он предложил довольно своеобразную теорию оплодотворения у растений, совершенно исказившую уже сложившиеся к тому времени правильные представления о поле у растений. Он собрал огромный фактический материал и подтвердил наблюдения Амичи, опубликованные в 1830 г., что пыльцевая трубка проходит от рыльца по столбику пестика до семяпочки и входит в нее через микропиле. Но в трактовке вопроса о дальнейшей судьбе пыльцевой трубки он из-за ошибки в наблюдении занял противоположные Амичи позиции.

Согласно Шлейдену, кончик пыльцевой трубки, пройдя через оболочку зародышевого мешка, превращается в зародышевый пузырек, который после ряда делений образует зародыш. Зародышевому мешку в этой теории отводилась лишь роль своеобразного инкубатора, дающего развивающемуся из кончика пыльцевой трубки зародышу необходимые питательные вещества, а оплодотворения, как такового, по сути дела и не происходило. Таким образом, Шлейден в противовес уже укоренившимся в ботанике понятиям считал, что тычинка — это женский половой орган цветка, а пестик — мужской.

В ботанических кругах Европы Шлейден благодаря своим большим научным заслугам пользовался громкой славой, его очень ценили, с мнением его считались. Поэтому воззрения Шлейдена на оплодотворение у растений, вопреки очевидности, нашли многочисленных последователей в различных странах мира. Видлер, Валентин, Грифис, Дееке, Кранц, Шахт, Эндлихер, Унгер и другие безоговорочно приняли ложную концепцию Шлейдена и начали ее активно пропагандировать. Особо ревностным приверженцем нового учения оказался Герман Шахт, очень деятельный и трудолюбивый исследователь, доставивший ботанике много ценных фактических данных, но из-за узости научного кругозора допустивший немало ошибок в своих теоретических построениях. В то время он был ассистентом Шлейдена в Йенском университете и стал одним из главных действующих лиц спора. Шахт неоднократно публиковал свои сочинения, иллюстрированные массой рисунков, изображавших развитие зародыша из кончика пыльцевой трубки. Вся эта группа ученых получила название «поллинистов» (от слова «поллен» — пыльца), или «горкелианцев», по имени Иоганна Горкеля.

Некоторые из поллинистов, Видлер и Валентин, дошли до крайности и стали открыто утверждать, что пола у растений вообще не существует, в чем и состоит главное отличие растений от животных. Эту же точку зрения развивал в своих работах и Шлейден. Он сравнивал пылинки цветковых растений со спорами низших, или, как тогда говорили, тайнобрачных растений и, исходя из этого, заявлял, что у растительных организмов существует лишь бесполое размножение.

Таким образом, к концу 30-х годов прошлого века в ботанике опять была возвращена к жизни, казалось бы, уже полностью разбитая неопровержимыми фактическими данными ложная идея, отрицавшая наличие пола у растений.

Возрождение этой идеи, равно как и появление новой теории Шлейдена об оплодотворении у растений, было, по образному выражению русского ботаника А.Н. Бекетова, «сигналом к всеобщему бою». Не все ботаники пошли вслед за Шлейденом и Горкелем. Ряд видных исследователей, среди которых были Амичи, Гартиг, Мейен, Моль, Карл Мюллер, Гофмейстер и другие, с неменьшим, чем поллинисты пылом, доказывали справедливость прежнего учения об оплодотворении и распределении полов у растений.

Немецкий ученый Теодор Гартиг в 1838 г. привел интересные данные относительно зародышевого пузырька, впервые правильно названного им яйцом (яйцеклеткой). Он считал, что именно к яйцеклетке пыльцевая трубка доставляет оплодотворяющее вещество и из нее после оплодотворения развивается зародыш. Шлейден подверг работу своего соотечественника резкой критике.

С особым энтузиазмом защищал свою точку зрения на вопрос возникновения зародыша у растений Амичи. Он изучал теперь не только пыльцевую трубку, но и семяпочку. В 1842 г. с трибуны четвертого съезда итальянских натуралистов в Падуе он выступил с сообщением о новом открытии. В результате исследований семяпочки на тыкве Амичи установил, что в верхней, обращенной к микропиле, части зародышевого мешка, еще до того как в него проникнет пыльцевая трубка, уже имеются одна или две маленькие клетки. Эти клетки Амичи назвал зародышевыми пузырьками. Одна из этих клеток, оплодотворенная пыльцевой трубкой, по его словам, и развивается в зародыш. Это новое открытие вызвало еще более резкие нападки Шлейдена. Он довольно неуважительно отозвался о работах итальянского исследователя и продолжал настаивать на достоверности своей теории оплодотворения у растений.

Поллинисты обвинили своих противников — защитников истинного оплодотворения у растений — в преформизме, в чем более всего, конечно, были повинны сами. Свои обвинения они основывали на утверждении Амичи и его сторонников, что зародышевый пузырек — яйцеклетка — предсуществует в зародышевом мешке еще до акта оплодотворения.

Наряду с изучением семяпочки, внимание ученых в эти годы было направлено и на исследование строения и развития мужской генеративной сферы высших растений. Тщательное микроскопическое исследование пылинок в живом состоянии проводил ботаник Ф. Мейен. Он обнаружил в экзине — наружной оболочке пылинок — наличие пор и выяснил их роль в процессе прорастания пыльцы. Кроме того, он наблюдал и описал, правда, не поняв этого, генеративную и вегетативную клетки пыльцы Trillium, Fritillaria и Tulipa.

В Германии в 1842 г. важную работу по изучению развития пыльцы выполнил известный ботаник Карл Негели. Он детализировал строение стенки пыльника, проследил за делением клеток пыльцы, исследовал развитие пылинок из материнской клетки, в пылинке установил наличие двух ядер и клеток неравной величины, т. е. обнаружил генеративные и вегетативные ядра и клетки.

В России в дискуссию включился Н.И. Железнов. Как и многие из его современников, он не смог разобраться в истине и в некоторой степени явился сторонником взглядов Шлейдена. Он так же, как и немецкий ботаник, уклонился к мысли, что зародыш возникает из кончика пыльцевой трубки. Разделив этот взгляд Шлейдена, Железнов, тем не менее, резко разошелся с ним по вопросу о распределении полов у растений. Он был твердо убежден в наличии половых различий у растений и считал, что тычинка с пыльцой — это мужской орган растения, а семяпочка — женский. Железнов последовательно отстаивал эти воззрения. В 1840 и 1842 гг. он привел убедительные экспериментальные доказательства в пользу правильных представлений о распределении полов у растений и тем самым способствовал восстановлению истины в этом кардинальном вопросе биологии. Железнов внес ценный вклад в эмбриологию растений еще и тем, что первым в России и одним из первых в Западной Европе приступил к исследованию строения цветка в процессе его онтогенеза. Он изучил развитие пылинок из материнских клеток пыльцы, описал тетрады пылинок, выяснил черты сходства и различия в развитии пылинок у голосеменных и покрытосеменных растений, разобрался в закономерностях развития семяпочки у хвойных и традесканции.

Несколько позже, в 1846 г, с опровержением взглядов Шлейдена на развитие зародыша из конца пыльцевой трубки на основании собственных эмбриологических исследований хвойных выступил известный русский ботаник Л.С. Ценковский.

Полемика с поллинистами продолжалась на протяжении двух десятилетий. Проблема пола и оплодотворения у растений стала темой дня и считалась особенно важной в ботанике.

В 1847 г. Амичи нанес второй существенный удар по теории Шлейдена и Горкеля. Путем детального микроскопического изучения семяпочки орхидеи (очень хорошего демонстративного объекта) он окончательно доказал, что зародышевый пузырек — яйцеклетка существует в зародышевом мешке еще до проникновения в него пыльцевой трубки. Этот-то пузырек после оплодотворения, осуществляемого с помощью пыльцевой трубки, и превращается в зародыш. Вскоре данные Амичи на другом объекте — ятрышнике — подтвердил профессор Тюбингенского университета Гуго Моль.

Окончательный разгром поллинистов наступил с выходом на арену борьбы талантливого немецкого исследователя Вильгельма Гофмейстера.

В 1847 г. на страницах широкоизвестного немецкого ботанического журнала «Botanische Zeitung» он опубликовал статью, в которой весьма решительно высказался против воззрений Шлейдена на пол и способ образования зародыша у растений. Со стороны Гофмейстера это был довольно смелый шаг. Опровергнуть взгляды признанного авторитета, «властителя дум» многих ботаников — Шлейдена, отважился не ученый-специалист, а всего лишь скромный любитель растений, не имевший даже университетского образования. Начальное образование Гофмейстер получил в реальном училище, а его «университетом» был книжный и нотный магазин отца в Лейпциге, работать в котором он стал еще совсем юным. Интерес к природе и миру растений в нем возбудил отец, имевший небольшой ботанический сад и гербарий. К серьезным занятиям ботаникой его привело знакомство с знаменитым учебником Шлейдена «Основы научной ботаники», в котором содержался призыв к изучению мира растений на основе онтогенетического метода. Гофмейстер последовал этому призыву, и изучение истории развития растительных организмов сделал целью своей жизни.

Свой творческий путь Гофмейстер начал с эмбриологии растений. Он заинтересовался той острой полемикой, которая велась тогда вокруг вопроса оплодотворения и возникновения зародыша у растений. Острый критический ум и природная пытливость дали возможность начинающему ученому усомниться в правильности концепции Шлейдена на пол и образование зародыша у растений. Гофмейстер задумал собственными исследованиями выяснить вопрос о происхождении зародыша. Он ознакомился с трудами Амичи, Гуго фон Моля, Мейена и других, засел за микроскоп и провел серию наблюдений по изучению оплодотворения у ослинниковых. Гофмейстер подтвердил данные Амичи и нашел, что у ослинниковых, как у тыквы и орхидных, зародыш возникает из клетки зародышевого мешка — зародышевого пузырька — под влиянием оплодотворяющего действия пыльцевой трубки. Зародышевый пузырек при этом находится внутри зародышевого мешка еще до внедрения пыльцевой трубки. Таким образом, на примере ослинниковых Гофмейстер показал ложность представлений Шлейдена о возникновении зародыша из кончика пыльцевой трубки.

Несмотря на столь убедительные доказательства, поллинисты не хотели признать себя побежденными, и теория Шлейдена продолжала широко распространяться.

Проблема пола и образования зародыша у растений стала настолько актуальной в ботанике, что на нее обратили внимание некоторые научные общества и академии. Королевский Нидерландский институт в 1847 г. объявил конкурс на данную тему. Из представленных на конкурс рукописей, как это ни странно теперь, премией был увенчан труд Шахта, наиболее строгого последователя Шлейдена, содержащий ошибочные взгляды на сущность полового процесса у растений. В этой монографии, богато иллюстрированной и изданной в Амстердаме в 1850 г., Шахт с еще большей убежденностью, чем прежде, продолжал защищать неправильную точку зрения Горкеля и Шлейдена на возникновение зародыша из кончика пыльцевой трубки и возводил эту точку зрения в степень неопровержимой истины. Тем временем количество фактических доказательств, опровергающих это воззрение, быстро увеличивалось.

Взгляды Амичи и Гофмейстера относительно оплодотворяющей роли пыльцевой трубки разделил в 1849 г. известный французский ботаник Луи Тюлан, поддерживавший ранее идеи Шлейдена. Однако он по-прежнему не соглашался с мнением, что возникновение зародышевого пузырька предшествует вхождению пыльцевой трубки в зародышевый мешок.

За первой эмбриологической работой Гофмейстера быстро последовала вторая еще более обстоятельная, насыщенная обширным фактическим материалом. Исключительные способности, неистощимое трудолюбие, умение с помощью одной лишь обыкновенной бритвы приготовлять тончайшие микроскопические препараты позволили ученому за очень короткий срок — всего два года — изучить половой процесс у 38 видов растений, относящихся к 19 родам. В 1849 г. на основании полученного материала Гофмейстер опубликовал исследование «Происхождение зародыша явнобрачных растений», в котором полностью опроверг учение поллинистов и дал наиболее полное для своего времени представление об оплодотворении и, развитии зародыша у растений. Он описал развитие семяпочки и установил существование различных типов ее. Выяснил строение зародышевого мешка, проследил за образованием яйцевого аппарата и видел вторичное ядро зародышевого мешка. Гофмейстер обнаружил, что в зародышевом мешке на противоположных концах его к моменту оплодотворения имеются две группы клеток, каждая из которых состоит из трех клеток. Одна из трех клеток, расположенных в верхней части зародышевого мешка, является зародышевым пузырьком, т. е., на современном языке, яйцеклеткой. Из нее после оплодотворения, по мнению Гофмейстера, и развивается зародыш. Две другие клетки он назвал клетками-сестрами и отметил, что по мере развития зародыша они обычно исчезают.

Согласно Гофмейстеру, три клетки, расположенные на другом, противоположном пыльцевходу, нижнем конце зародышевого мешка — антиподы, принимают участие в переработке питательных веществ для развивающегося зародыша. Эту точку зрения немецкого ученого развивают и некоторые из современных эмбриологов (Поддубная-Арнольди, 1964).

Гофмейстер не обошел вниманием и мужские генеративные органы растений и проследил за развитием пыльников и пыльцы, описал их строение. Он наблюдал прорастание пылинки на рыльце пестика в пыльцевую трубку и отметил, что ее содержимое состоит из смеси мелких зернышек с более крупными телами. Гофмейстер полагал, что пыльцевая трубка дорастает до зародышевого мешка, но войти в него из-за довольно плотной оболочки мешка не может и лишь прикладывается к ней или же вместе с оболочкой мешка вдавливается внутрь его полости. В силу этого содержимое пыльцевой трубки, по его представлениям, проникает в зародышевый мешок путем диффузии через оболочку трубки и оболочку зародышевого мешка.

Гофмейстер интересовался судьбой яйцеклетки и после ее оплодотворения. Он установил, что в результате первого деления оплодотворенной яйцеклетки — зиготы — возникают зачаток зародыша и зачаток подвеска. Наблюдая за дальнейшим развитием зародыша, Гофмейстер впервые выделил его первую фазу — появление недифференцированного многоклеточного шаровидного образования, названного им предзародышем. Этот термин употребляется некоторыми ботаниками еще и сегодня. Гофмейстер обратил внимание и на эндосперм, или, как он его называл, питающую зародыш ткань — белок. Он исследовал его строение и развитие и впервые сумел различить два типа эндосперма — ядерный и клеточный.

Работа Гофмейстера благодаря обилию содержащихся в ней новых данных о строении и функциях генеративных органов покрытосеменных растений, благодаря ясности, внесенной ею в вопросы оплодотворения и развития зародыша, обратила на себя внимание всего ученого мира. Взгляды Гофмейстера на возникновение зародыша вскоре были подтверждены другими ботаниками в Германии, Англии, Франции. Спор с поллинистами теперь казалось был окончательно разрешен. Однако Шлейден с прежним упорством при активной поддержке Шахта настаивал на достоверности своего учения о поле и возникновении зародыша у растений. При этом в качестве главного доказательства собственной правоты он выдвигал аналогию между пылинкой покрытосеменных и спорой мхов и некоторых папоротникообразных, или, как их тогда называли, высших тайнобрачных. Недостаточно высокий уровень развития эмбриологии покрытосеменных и полное отсутствие научных данных в области эмбриологии архегонианальных растений были причиной подобного сравнения. Ученые уже знали, что спора мхов и некоторых папоротникообразных прорастает в заросток, на котором развивается новое растение мха или папоротника. Что же представляет собой заросток, никто точно не знал. Возникали самые нелепые теории. Шлейден и его сторонники говорили, что, если, спора представляет собой зачаток растения, то и внешне похожая на нее пылинка покрытосеменных тоже есть зачаток растения. Все отличие первой от второй состоит, по их мнению, в том, что спора прорастает в заросток, упав на сырую почву, а пылинка способна начать свое развитие только внутри семяпочки. Таким образом, в научный оборот была введена теория о непосредственном росте растительного организма из пылинки.

Ввиду этого большое значение имело появление в Берлине в 1848 г. книги, посвященной истории развития папоротников. Автор книги ботаник-любитель поляк Лещик-Суминский установил в цикле развития папоротников существование двух фаз — спороносной и половой. На заростке папоротника, который, по его мнению, является промежуточным, но вполне самостоятельным образованием, между спорой и молодым растением папоротника, он нашел половые органы — антеридии со сперматозоидами и архегонии. Это было важным научным открытием. Однако создать правильное представление о роли антеридиев и архегониев в половом процессе папоротника Лещик-Суминский не смог. Под влиянием поллинистов архегонии он принял за голые семяпочки и считал, что зародыш развивается из хвостовой части сперматозоида, проникающего внутрь архегония.

Несмотря на ошибочные толкования, работа Лещика-Суминского сыграла значительную роль в развитии эмбриологии растений, так как приоткрыла завесу таинственности с мира архегониальных растений и указала пути, которыми следует идти в изучении их полового процесса.

Поллинисты во главе со Шлейденом встретили книгу Лещик-Суминского очень враждебно, ибо ее основное содержание было направлено против их теории о поле у растений. Шлейден утверждал, что мхи, плауны, хвощи и папоротники являются бесполыми растениями, и открытие Лещиком-Суминским антеридиев со сперматозоидами относил к области чистой фантазии. Позднее факт вхождения сперматозоидов в устье архегония папоротника подтвердил петербургский ботаник К.Е. Мерклин.

В поддержку взглядов Лещик-Суминского выступил Гофмейстер. Он высоко оценил открытие польским ученым на заростке папоротника половых органов и установление в цикле развития этого растения смены двух фаз. Вдохновленный широкими научными перспективами, открываемыми работой Лещика-Суминского, и убежденный в единстве растительного мира, Гофмейстер принялся за капитальное сравнительно-эмбриологическое исследование архегониальных растений. В 1849 г. он уже смог опубликовать первую из работ этой серии.

Гофмейстер исследовал размножение разноспоровых папоротников (Salvinia и Pillularia) и описал половой процесс у них. Он нашел, что у этих папоротников имеются два вида спор — макро- и микроспоры. Макроспоры дают начало заросткам, на которых развиваются архегонии. Из микроспор возникают заростки, содержащие антеридии со сперматозоидами. Но главное заключалось в том, что именно в этой работе Гофмейстер впервые высказал мысль о гомологии органов у папоротников и мхов и ввел в ботанику понятие о чередовании поколений, которое до того у растений не было известно.

Последующие два года он употребил на экспериментальное подтверждение и дальнейшее развитие этой гениальной идеи. Он вновь взялся за микроскоп и бритву и проделал весьма обширную и трудоемкую работу — изучил циклы развития «от споры до споры», представителей всех типов архегониальных растений: мхов, папоротников, хвощей, плаунов. Из голосеменных остановился на хвойных. До Гофмейстера эмбриологией голосеменных занимались многие ученые и в литературе по этому поводу уже имелись ценные и интересные данные. Что же касается эмбриологии мхов и различных групп папоротникообразных, именуемых тогда высшими тайнобрачными, то здесь достоверные знания отсутствовали, и исследовательскую работу пришлось начинать с самого начала.

У всех типов архегониальных растений Гофмейстер исследовал бесполое и половое размножение, выяснил строение их половых органов, изучил процесс оплодотворения, проследил за образованием спорогониев и развитием спор, наблюдал рассеивание и прорастание последних. Проанализировав весь собранный материал, Гофмейстер сделал величайшее открытие, которое и изложил в книге «Сравнительные исследования над прорастанием, развитием и плодообразованием высших споровых растений и образованием семян у хвойных», вышедшей из печати в 1851 г. Он установил, что мохообразные, папоротникообразные и голосеменные связаны между собой родственной близостью и представляют по существу единую группу растений. Он пришел к выводу, что общей и характерной чертой индивидуального развития этих типов высших растений является правильная смена — чередование — двух поколений — полового и бесполого. Оба поколения, половое и бесполое, отличаются друг от друга формой, способом питания, своими биологическими особенностями. Первое размножается половым путем, второе — спорами.

Листостебельное растение мха, как показал Гофмейстер, представляет собой половое поколение — гаметофит, дающее мужские (антеридии) и женские (архегонии) половые органы. Это половое поколение и доминирует в цикле развития мхов, а бесполое — спорофит в виде коробочки со спорами (спорогоний) занимает второстепенное положение и всегда соединено с гаметофитом. У папоротникообразных Гофмейстер констатировал обратную картину. В их цикле развития преобладает спорофит — сам папоротник, сложно дифференцированное листостебельное растение, приносящее споры. Половое же поколение, представленное заростком с антеридиями и архегониями, является подчиненным. Формы полового и бесполого поколений у разных групп папоротникообразных различны.

Гофмейстер обнаружил, что чередование поколений имеет место и у семенных растений, только здесь оно выражено менее ясно. У семенных, как и у папоротникообразных, доминирует спорофит — все растение, а гаметофит — половое поколение (пыльцевые трубки и зародышевый мешок) — сильно редуцирован и неспособен к самостоятельной жизни.

На основании своих обширных сравнительно-эмбриологических исследований Гофмейстер установил, что половые органы споровых растений гомологичны соответствующим органам семенных растений. Корпускулы голосеменных гомологичны архегониям папоротникообразных и мхов, а их эндосперм, образующийся внутри макроспоры и не ведущий самостоятельного существования — гомолог заростка папоротника. Зародышевый мешок покрытосеменных растений является гомологом проросшей макроспоры разноспоровых папоротников и голосеменных, а яйцеклетка и синергиды равноценны корпускулам голосеменных или архегонию папоротникообразных. Пыльник и микроспорангий, пыльца и микроспора — тоже гомологичные органы.

Гофмейстер показал, что споровые и покрытосеменные растения, так глубоко отличающиеся друг от друга, связаны между собой генетически. Он нашел, что эту связь, своеобразный «мост» из мира споровых в мир цветковых осуществляют голосеменные растения. Интересно отметить, что аналогичную мысль высказал еще в 1834 г. П.Ф. Горянинов, но не сумел ее обосновать.

Гофмейстер предсказывал, что со временем его учение о связи высших споровых растений с цветковыми через посредство голосеменных получит новые фактические обоснования, что в пыльцевых трубках хвойных, подобно папоротникообразным и мхам, найдут подвижные сперматозоиды. Сам Гофмейстер, в силу низкого тогда уровня микроскопической техники, каких-либо форменных элементов в пыльцевых трубках хвойных обнаружить не смог. Но его научное предвидение, правда, не для хвойных, а для других групп голосеменных растений, блестяще оправдалось. В 1896 г. весть об открытии настоящих снабженных жгутиками сперматозоидов у гинкго (работа С. Хиразе) и у саговника (исследование Икено) пришла из Японии. Годом позже подвижные сперматозоиды в кончике пыльцевой трубки тоже саговника, но из рода Zamia были обнаружены в Америке ботаником Уэббером. Еще более веские доказательства в пользу воззрений Гофмейстера доставила в начале XX в. палеоботаника. Английский ученый Д. Скотт путем тонких микроскопических исследований ископаемых растений нашел, что некоторые папоротники каменноугольного периода размножались не спорами, а семенами. Таким образом, идея Гофмейстера о единстве растительного мира получила окончательное подтверждение.

«Сравнительные исследования» Гофмейстера, опубликованные за восемь лет до появления «Происхождения видов» Дарвина и содержавшие указание на генетическую общность всех высших растений, имели общебиологическое значение. Они поколебали еще державшуюся в биологии догму о постоянстве видов и подготовили умы ученых к принятию эволюционного учения Дарвина.

Труд Гофмейстера оказал влияние не только на развитие эмбриологии и морфологии растений, но и на развитие ботанической систематики.

Гофмейстера справедливо считают «отцом» современной эмбриологии растений. Любопытно, что степень доктора была присуждена ему только в 1851 г. и лишь в 1863 г. перед ним открылись двери научных учреждений. Он был назначен профессором ботаники Гейдельбергского университета и благодаря этому смог, наконец, оставить торговые дела и целиком посвятить себя научной работе.

Эмбриологией архегониальных растений Гофмейстер продолжал интересоваться и после «Сравнительных исследований». На протяжении 1855–1857 гг. он выполнил несколько работ на эту тему. Вместе с тем Гофмейстер не забывал и покрытосеменных растений. Проблема оплодотворения и развития зародыша у этих растений по-прежнему была в центре его внимания. За период с 1856 по 1861 г. Гофмейстер провел ряд сравнительно-эмбриологических исследований по изучению особенностей развития зародыша у представителей некоторых семейств однодольных и двудольных растений. Кроме того, выяснял вопрос о влиянии внешних условий (температуры и влажности) на скорость роста пыльцевых трубок.

С середины XIX в. происходит быстрое накопление знаний о половом размножении низших растений. К отдельным указаниям о наличии органов полового воспроизведения у водорослей и грибов, полученным в первой половине века, постепенно присоединяются и научные представления о сущности полового процесса у этих организмов. Работа с низшими растениями благодаря усовершенствованию микроскопа, оформлению клеточной теории, введению в ботанику метода онтогенеза, значительным успехам в области эмбриологии высших растений и под влиянием запросов сельского хозяйства заинтересовывает теперь все большее число ученых. Исследования грибов и водорослей, направленные ранее на чисто внешнее описание их форм и классификацию, посвящаются теперь изучению биологических особенностей этих организмов.

В 1853 г. знаменитый французский альголог Тюре доставляет науке первое фактическое доказательство существования полового процесса у фукуса и получает ряд гибридов у этой морской водоросли. На концах таллома фукуса Тюре обнаружил оогонии и антеридии и видел, как яйцеклетки, выпавшие в воду из оогония, окружаются массой мелких сперматозоидов.

В ходе дальнейших наблюдений Тюре обнаружил, что сперматозоиды энергично двигались вокруг яйцеклетки, затем прикасались к ней, и только после этого яйцеклетка начинала делиться. Однако не видя слияния сперматозоидов с яйцеклеткой, Тюре не смог уяснить, в чем же состоит сущность самого оплодотворения, и пришел к неправильному заключению, что возможность к развитию яйцеклетка фукуса получает в результате стимулирующего влияния сперматозоидов, которое передается при чисто внешнем контакте.

Помимо исследований с фукусом, Тюре изучил историю развития ряда пресноводных зеленых водорослей, проследил за размножением сине-зеленой водоросли носток, занимался выяснением полового процесса у красных водорослей.

Альгологические работы Тюре дали толчок к изучению полового процесса и у других групп водорослей. Особенно интересны в этом отношении классические исследования известного немецкого ботаника Прингсгейма. Прингсгейм изучил развитие сперматозоидов в антеридиях широко распространенной пресноводной водоросли вошерии и показал, что появление ооспоры есть результат оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом. В 1855 г. Прингсгейм исследовал цикл развития и процесс оплодотворения у эдогониевых водорослей. Он отчетливо наблюдал, как движущиеся сперматозоиды сначала приходили в соприкосновение с яйцеклеткой, затем входили внутрь ее и, наконец, сливались с ее содержимым. Отсюда он сделал вывод, что половой процесс у водорослей состоит не в контактном соприкосновении яйцеклетки со сперматозоидами, как это предполагал Тюре, а в их полном слиянии. Этот правильный вывод был подтвержден и на сцеплянках в 1858 г. соотечественником Прингсгейма — Антоном де Бари.

Прингсгейм исследовал не только оогамный половой процесс, при котором неподвижная крупная яйцеклетка сливается с небольшим подвижным сперматозоидом, но занимался изучением и другой, более примитивной формы полового процесса — изогамией. Он отметил, что процесс попарного слияния одинаковых по внешнему виду, но отличающихся физиологическими свойствами подвижных гамет имеет место у представителя вольвоксовых — пандорины.

Изучением оогамного полового процесса на примере сфероплеи в 50-е годы успешно занимался также бреславский профессор Фердинанд Кон.

Интересная работа по выяснению полового процесса у водорослей проводилась в России. Оогамный половой процесс у водоросли Cilindrocapsa был детально изучен Л.С. Банковским. Ценные сведения о развитии колониальной водоросли из порядка вольвоксовых — евдорины получил И.Н. Горожанкин (1875). Он установил, что половой процесс у евдорины оогамный. Ученый проследил за онтогенезом этой водоросли и наблюдал за образованием у нее колонии. Горожанкин пришел к выводу, что сперматозоид евдорины гомологичен изогамете пандорины, имеющей, как это показал еще Прингсгейм, изогамный половой процесс.

На примере хламидомонады, обитателя мелких водоемов и луж, Горожанкин впервые описал вторую форму полового процесса — гетерогамию — попарное слияние различных по величине, подвижных гамет.

Таким образом, в 50-70-е годы XIX столетия был получен обширный и ценный материал для познания истории развития и процесса размножения различных групп водорослей.

В эти же годы внимание ученых, как уже отмечалось, стала привлекать к себе и другая обширная группа низших растений — грибы, о размножении которых до середины XIX в. почти ничего не знали. Так, например, считали, что паразитирующие на растениях грибы возникают из тканей растения-хозяина.

В 1846 г. историю развития грибницы у представителя оомицетов — ахалии выяснял русский ботаник Л.С. Ценковский. Изучением развития грибных организмов много занимались братья Л. и Ш. Тюлан. Луи Тюлан первоначально готовил себя к деятельности адвоката, но затем увлекся ботаникой и посвятил ей всю жизнь. Л. Тюлана считают одним из основоположников онтогенетического направления в микологии. До него ученые интересовались лишь описанием форм грибов и их классификацией. Изучением же онтогенеза и циклов развития грибов никто специально не занимался. Л. Тюлан первым проследил историю развития спорыньи, головневых, ржавчинных, мучнеросяых и других грибов. Он наблюдал за прорастанием спор и указал на их значение для размножения грибов. Л. Тюлану принадлежит очень важное научное открытие. Он установил, что один и тот же вид гриба в течение жизненного цикла может образовывать разные спороношения, изменяя при этом и свой внешний вид. Это явление Л. Тюлан назвал плеоморфизмом у грибов и подтвердил его микроскопическими исследованиями.

Значительных результатов в изучении проблемы пола и полового процесса у грибов достиг немецкий ученый, основоположник современной микологии и фитопатологии Антон де Бари.

Научную деятельность де Бари начал очень рано, еще будучи студентом-медиком. В 22-летнем возрасте сделал свое первое научное открытие. Он установил грибную природу головни и доказал, что паразитные грибы не следствие, а причина болезни растений.

Так же, как и Тюлан, де Бари развивал в микологии онтогенетическое направление и проделал большую работу по изучению циклов развития представителей миксомицетов, оомицетов, зигомицетов, сумчатых, головневых, ржавчинных, высших базидиальных грибов. Он создал первую филогенетическую систему грибов.

Де Бари открыл половой процесс у фикомицетов и сумчатых грибов. У представителей семейств сапролегниевых и перонаспоровых проследил за образованием и развитием половых органов — оогониев и антеридиев и описал процесс оплодотворения (1861). Он наблюдал за внедрением оплодотворяющего отростка антеридия в оогоний и яйцеклетку. Однако сам процесс оплодотворения он в эти годы представлял еще неправильно. Он считал, что оплодотворение у пероноспоровых и сапролегниевых происходит диффузионным путем через замкнутую оболочку оплодотворяющего отростка антеридия. Аналогичным образом, т. е. через замкнутый конец пыльцевой трубки, трактовалось тогда и оплодотворение у семенных растений. Позже под влиянием работ И.Н. Горожанкина о половом процессе у хвойных де Бари пересмотрел свои прежние воззрения и установил у фикомицетов переход содержимого оплодотворяющего отростка антеридия в яйцеклетку.

Де Бари впервые указал на половую природу плодовых тел сумчатых грибов. Изучив развитие плодового тела с ранних стадий его заложения, он открыл уже имеющиеся там половые органы — женский — архикарп, названный им аскогоном, и мужской — полинодий (по современной терминологии, антеридий). Де Бари пришел к заключению, что в подовое тело с сумками может развиваться не только в результате оплодотворения, но в ряде случаев и из неоплодотворенного аскогона, т. е. путем апомиксиса. Результаты своих многолетних исследований по сравнительной морфологии и биологии почти всех групп грибов и бактерий де Бари изложил в Монографии, которая вышла в свет в Лейпциге в 1884 г.

Онтогенетическое направление, заложенное, в микологии трудами де Бари, продолжали О. Брефельд, Э. Шталь и другие в Германии, М.С. Воронин, О.В. Баранецкий, А.А. Ячевский в России, Э. Фишер в Швейцарии.

Особенно серьёзное влияние на разработку проблемы пола у грибов оказал М.С. Воронин. Он исследовал историю развития сумчатых грибов и обнаружил, что у их представителя — Ascobolus pulcherrimus при упрощенном половом процессе женский половой орган представлен многоклеточным образованием, имеющим вид толстой изогнутой гифы. Этот орган впоследствии был назван в его честь воронинской гифой.

Сравнительно-эмбриологические труды Гофмейстера по архегониальным и покрытосеменным растениям и открытие полового процесса у низших растений (водорослей и грибов) еще более пошатнули и без того уже разрушенное здание теории Шлейдена, утверждавшей, что половая дифференциация в мире растений отсутствует. Окончательный же удар воззрениям поллинистов был нанесен в 1856 г. исследованиями Л. Радлькофера по оплодотворению у явнобрачных. Радлькофер полностью подтвердил данные Амичи и Гофмейстера относительно возникновения зародыша у покрытосеменных растений. На большом экспериментальном материале по эмбриологии многочисленных представителей из самых различных семейств цветковых растений — молочайных, заразиховых, колокольчиковых, норичниковых и других — он отчетливо показал, что зародыш возникает не из кончика пыльцевой трубки, как это утверждали поллинисты, а под ее воздействием из зародышевого пузырька, существующего к моменту оплодотворения внутри зародышевого мешка.

Своими точными микроскопическими исследованиями Радлькофер немало способствовал и выяснению вопроса о происхождении подвеска. Он доказал, что подвесок не является продолжением пыльцевой трубки, как это думали некоторые ботаники, а представляет собой новое образование, возникшее из оплодотворенной яйцеклетки.

В 1856 г. Шлейден и Шахт, убедившись в ошибочности своих суждений, признали, наконец, себя побежденными: Шлейден под влиянием изысканий своего бывшего ученика Радлькофера и открытия Прингсгеймом полового процесса у водорослей; Шахт же после тщательного исследования строения семяпочки и процесса оплодотворения у гладиолуса. Шлейден вскоре после этого оставил исследовательскую работу в области ботаники, покинул Иенский университет и занялся научно-популяризаторской деятельностью.

Таким образом, с поллинизмом, существование которого в эмбриологии растений затянулось на целых 20 лет, было покончено. Возникновение зародыша из оплодотворенной яйцеклетки, а не из кончика пыльцевой трубки было доказано. Взгляд на оплодотворение растений как на слияние мужских и женских половых элементов стал господствующим. Вопрос о существовании пола и полового процесса у растений получил свое окончательное разрешение и с этого времени больше не дискутировался.