第 6 章 从细胞到组织、器官、生物体与单细胞生物
一粒种子能长成一株枝叶舒展的番茄，一个受精卵能发育成能跑、能跳、能思考的人。种子本身已经是由许多细胞组成的器官；如果追溯种子中胚的发育，它通常也是从受精卵开始的。后来为什么会出现叶、胃、心脏这些形态和功能各不相同的结构？反过来，池水里的草履虫也只有一个细胞，它为什么不需要先组成组织和器官，也能独立生活？
这两个问题看似相反，其实都在追问同一件事：细胞怎样承担生命活动，又怎样与其他细胞分工合作。这一章不急着背一长串箭头。我们会从能看到的结构和能说明问题的证据出发，一层一层搭起生物体。
图示为省略了中间步骤的概念路线，不表示受精卵的精确形态，也不是完整的结构层次图。
从“一个”到“许多”，关键不只是数量
上一章已经学过，细胞分裂使细胞数目增多，细胞生长使细胞体积增大，细胞分化使细胞在形态、结构和功能上出现差异。一个多细胞生物体的发育，正是这些过程共同作用的结果。
这里的“一个细胞成为完整生物体”，通常指一个新个体从受精卵开始发育。受精卵不是突然变大成人或植物，也不是某个已经分化的体细胞直接“变成”整个人。它先分裂产生许多细胞；细胞继续生长，其中一些细胞逐渐分化，承担不同任务；不同细胞再按一定方式组织起来。
想一想：一团数量很多、却完全没有分工和联系的细胞，能直接叫作完整生物体吗？不能。多细胞生物体的“多”，只是基础；有序的分工与合作，才让整体能够生活。
结构层次的箭头表示“由较小层次组成较大层次”的关系，不表示一个细胞像闯关一样先变成一块组织，再把自己单独变成器官。形成组织、器官的是许多细胞及其形成的结构共同参与的过程。
第一站：细胞怎样组成组织
形态相似、结构和功能相近的细胞联合在一起，形成组织。判断组织时，不能只数“细胞多不多”，还要看这些细胞是否具有共同的结构特点、是否一起完成相近的功能。
植物体内常见的几类组织各有鲜明的观察线索。
动物和人体的基本组织通常分为四类。上皮组织的细胞排列紧密，常覆盖体表或衬在体内一些结构的表面，具有保护、分泌等功能；肌肉组织具有收缩、舒张的能力，能产生运动；神经组织能够感受刺激、传导信息；结缔组织种类很多，具有支持、连接、保护、营养等功能，血液也属于结缔组织。
图中上排只选取四种植物组织的观察线索，未列出机械组织；各小图是比较用的示意，不是分离出的纯组织装片。
为什么血液不是器官？“会流动”“能运输”都不能决定结构层次。血液由血细胞和血浆等组成，教材把它归入结缔组织。判断层次要看组成与结构特征，不能凭名称、大小或是否会运动猜测。
本册教材采用“薄壁组织”这一名称，本章作答以此为准。含有叶绿体的薄壁组织细胞能进行光合作用，果实和种子中的薄壁组织细胞能够储存营养物质；不要把“制造或储藏营养物质”误认为一种器官的名称。
下面先不看名称，只看细胞形态、排列和所在部位。你能用证据识别组织吗？
模式图会突出某些典型特征，便于比较，但不能代替真实装片。真实视野中可能有切片方向、染色深浅、材料完整程度等差异。作出判断时，应同时记录“看见了什么”和“这些现象支持什么解释”。
第二站：多种组织怎样组成器官
一片叶是不是一块绿色的薄壁组织？把叶横切后观察，会发现它的表面有保护组织，内部有能制造有机物的薄壁组织，还有输导组织、机械组织等。多种组织按照一定次序结合起来，共同完成较复杂的功能，于是构成一个器官。因此，叶是器官，不是一种组织。
人的胃也是器官。胃的内表面有上皮组织，胃壁中有能够运动的肌肉组织，还有神经组织、结缔组织等。它们有序配合，使胃能完成与消化有关的工作。若只有一层上皮组织，或只有一束肌肉组织，都不能代替完整的胃。
这是一幅多种组织协作的概念示意，彩色箭头不用于判定具体物质的运输方向或组织边界。
绿色开花植物有六种常见器官：根、茎、叶主要与营养物质的吸收、运输和制造等有关，称为营养器官；花、果实、种子主要与繁殖后代有关，称为生殖器官。这里的分类依据是主要功能，不等于每个器官只做一件事。
所以，“能完成某种功能”并不能单独证明一个结构是器官。组织也有功能，细胞也有功能。更可靠的判断依据是：这个结构是否由多种组织按一定次序构成，并作为一个整体完成特定功能。
在下面的分类站里，别急着看对象“大不大”。先问它由什么组成，再给出层次判断。
两条结构路线，差别在哪里
绿色开花植物的结构层次可以写成：
细胞 → 组织 → 器官 → 植物体
例如，叶肉细胞参与形成薄壁组织，多种组织构成叶，根、茎、叶、花、果实、种子等器官相互联系，组成一株完整植物。植物的器官之间当然会合作，但在初中所学的结构层次中，绿色开花植物通常不设“系统”这一级。
人体和许多高等动物的结构层次可以写成：
细胞 → 组织 → 器官 → 系统 → 动物体（人体）
什么是系统？能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官，按照一定联系组合在一起，就构成系统。例如，口腔、咽、食管、胃、小肠、大肠等器官相互配合，组成消化系统。各系统又不是彼此隔开的：跑步时，运动系统参与完成动作，呼吸系统、循环系统等也在协同工作，最终活动的主体是完整的人。
图中的消化系统只简画了消化道，完整的消化系统还包括唾液腺、肝、胰等消化腺。
把两条路线放在一起，前三层相同，都有细胞、组织和器官；这里所讨论的人体和许多高等动物的路线多了系统层次。可以把“番茄果实—胃—消化系统—草履虫”放在一起比较：先判断对象，再寻找组成证据。
现在亲手搭一次两条路线。搭完后，试着不用看屏幕说出：“植物为什么没有在器官后接系统？”
一个细胞，也可以是一个完整个体
如果把“细胞→组织→器官……”套在所有生物身上，草履虫马上就会成为反例。草履虫、变形虫、眼虫等生物的身体只有一个细胞，叫作单细胞生物。这个细胞本身就是一个完整个体，不形成组织、器官和系统，却能独立完成运动、获取营养、排出废物、对刺激作出反应、生长和繁殖等生命活动。
图为教学插图，不是同一显微视野的实拍，也未画出每种生物的全部结构。
草履虫的结构与功能可以一一对应：氧的摄入、二氧化碳的排出通过表膜进行，这是与外界的气体交换，不等于细胞内分解有机物、释放能量的全过程；全身的纤毛摆动使它运动；食物由口沟进入，形成食物泡并在其中被消化，不能消化的残渣由胞肛排出；收集管和伸缩泡收集并排出体内多余的水和代谢废物。它还能通过分裂产生新个体。一个细胞由这些结构协调完成生活和繁殖，正说明它是完整个体。
变形虫可以伸出伪足移动并摄取食物；教材图示这类含有叶绿体的眼虫也能运动，在有光的条件下还能制造有机物。记住这些例子不是为了把内部名称背得越多越好，而是为了抓住共同点：一个细胞承担了一个个体所需的生命活动。
这并不表示人体中的一个肌肉细胞也能成为独立个体。人体细胞是多细胞生物体的一部分，已经有了分工，需要其他细胞、组织、器官和系统共同支持；草履虫的一个细胞就是草履虫整个个体。两者都叫“一个细胞”，在整体中的身份不同。
探究草履虫怎样对刺激作出反应
先用低倍镜连续观察草履虫，必要时先在培养液滴中放少量棉花纤维，再盖上盖玻片，以减慢它的运动。若想进一步探究，可提出问题：一定浓度的食盐溶液会影响草履虫的运动方向吗？下面是依据教材趋性实验设计的对照方案，不是已取得的实验结果；请在教师指导下使用培养液，由教师确定合适的刺激浓度，少量加在液滴边缘，不直接加到草履虫聚集处，也不要用过强刺激把死亡误当作逃避反应。
在实验组中，把两滴等量、草履虫数量接近的培养液连通，在一侧边缘加入一小滴食盐溶液；对照组装置相同，只在对应位置加入等量清水。这样唯一有意改变的条件是所加液体是否含盐。加入前后，在相同时间内记录靠近刺激一侧的草履虫数量，或记录越过连通处的个体数；更换新样液重复至少三次，并交换左右位置，减少偶然运动、光线和装片方向造成的影响。
若实验组中的草履虫多次远离食盐一侧，而对照组没有同样的定向变化，证据支持“草履虫对该浓度食盐刺激表现出逃避反应”。它不能证明草履虫会躲避所有刺激，更不能说明它会思考。结论必须限定在本实验的刺激种类、浓度和观察指标内。
单细胞生物与人类的关系
关系有利也有害。水中的一些单细胞生物可作鱼类的天然饵料，草履虫对污水有一定净化作用；疟原虫、痢疾内变形虫能危害人体健康，某些海洋单细胞生物大量繁殖形成赤潮时，还会危害渔业。不能因为体形微小，就把它们笼统判断为“都有益”或“都有害”。
一次静态观察通常不能直接证明某个对象完成了全部生命活动。科学结论要和证据范围相匹配：看到位置改变，可以描述运动现象；要说明它能独立生活，还需结合摄取营养、排出、反应、生长或繁殖等更多观察和资料。
遇到陌生实例，按这三问判断
第一问：讨论对象到底是什么？“皮肤”通常指由多种组织构成的器官；“皮肤表面的上皮组织”已经限定为组织。“肌肉”在口语中可能指一块器官，也可能指肌肉组织，题目若不明确，就要结合图示和描述。
第二问：它由什么组成？一个完整细胞构成单细胞个体；形态和功能相近的细胞联合形成组织；多种组织有序构成器官；多个器官相互配合构成系统。
第三问：证据能说明到哪一步？看到细胞排列紧密，可作为识别上皮组织或保护组织的线索；看到多种组织共同组成叶片，才能把叶判断为器官；看到草履虫连续运动，只能直接支持它有运动表现，不能单靠这一项包办所有结论。
例题：三个“番茄材料”该怎样归类
生物兴趣小组记录了番茄叶肉细胞、叶片中的薄壁组织和一片完整叶。三者分别属于什么结构层次？
先确认观察对象：第一个明确是单个叶肉细胞，所以属于细胞层次。
第二个对象由许多形态、结构和功能相近的细胞联合形成，共同承担制造或储藏营养物质等任务，因此属于薄壁组织。
完整叶片内部有保护组织、薄壁组织、输导组织、机械组织等，多种组织按一定次序构成并共同完成光合作用、蒸腾、运输、支撑等功能，所以叶属于器官。
把三个答案连起来，正好形成“细胞→组织→器官”的组成关系。若题目继续问“一株番茄”，才上升到植物体层次。
本章小结
- 多细胞生物不是许多细胞的简单堆积。细胞分化形成不同类型的细胞，形态相似、结构和功能相近的细胞联合形成组织。
- 多种组织按一定次序构成并共同完成特定功能，形成器官；多个有关器官相互配合，可形成系统。
- 绿色开花植物的结构层次是“细胞→组织→器官→植物体”；人体和许多高等动物还具有系统层次。
- 单细胞生物的一个细胞就是完整个体；各结构协调完成生命活动，它们与人类的关系有利也有害。
- 判断结构层次时，要看对象、组成和功能；解释观察结果时，要让结论不超过证据所能支持的范围。
课后练习
1
下列关于人体结构层次的排列，正确的是哪一项？
2
一片完整的番茄叶在结构层次上属于什么？
3
下列对象与结构层次的对应正确的是哪些？
4
所有生物都必须经过细胞、组织、器官、系统几个层次，才能构成完整个体。
5
观察到某植物组织的细胞壁明显增厚，主要起支撑和保护作用。它最可能是哪种组织？
6
下列草履虫结构与功能的对应，正确的是哪些？
7
探究食盐刺激是否影响草履虫运动方向时，哪些做法能提高证据的可靠性？
8
下列关于单细胞生物与人类关系的说法，正确的是哪些？