Наиболее важной чертой естествознания XIX столетия было широкое внедрение в науку теории развития, которая до этого в области биологических дисциплин не имела большого распространения и признания. Теорию развития органического мира в XIX столетии обогатили два труда, составившие эпоху в биологии: «Философия зоологии» Ламарка и «Происхождение видов» Ч. Дарвина. Много способствовало внедрению теории развития в биологию открытие ботаником Шлейденом и физиологом Шванном клеточной структуры организмов.
Установление клеточного строения растений и животных и выяснение происхождения многоклеточных живых существ из яйцевой клетки дали возможность создать и развить новые области физиологии. Благодаря изучению структуры клетки выяснились многие вопросы из физиологии нервной, мышечной и железистой тканей и зародилась наука о функциях клеток — клеточная физиология.
Открытие клетки представляло собой, по выражению Ф. Энгельса, «факт, революционизировавший всю физиологии) и сделавший возможной сравнительную физиологию». Прочной опорой сравнительнофизиологического исследования явилась также теория Дарвина.
Изучение клетки, ее строения и функций и клеточной структуры многоклеточных организмов поставило физиологию перед важной и трудной проблемой: если клетка обладает собственным обменом веществ, дыханием, раздражимостью, способностью к размножению, то каким же путем жизнедеятельнооть бесчисленных клеток объединяется в жизпедеятельности многоклеточного организма, иначе говоря, каковы взаимоотношения между организмом и составляющими его клетками? Эта проблема стала ареной борьбы нескольких различных направлений. Представители идеализма в биологии утверждали, что объединение функций отдельных клеток, единство и целостность организма обусловлены нематериальным фактором, якобы управляющим организмом. Эта точка зрения с предельной ясностью выражена в середине XIX века французским анатомом и физиологом А. Мильн-Эдвардсом: «Гармония частей организма зависит не от влияния их друг на друга, а от их координации, обусловленной волен единого принципа, предусмотренного плана, предсуществующей идеи». Подобные же представления, по существу чуждые науке, развивал в конце прошлого столетия немецкий биолог-виталист Г. Дриш и развивают в нашем столетии представители холизма — одного из направлений современной реакционной философии.
Иную точку зрения отстаивали сторонники направления, разработанного Р. Вирховом — основоположником патологической анатомии. Он рассматривал организм как «сумму живых единиц», т. е. клеток, или как «клеточное государство». Последователи Вирхова Крюкке и М. Ферворн считали, что каждая клетка многоклеточного организма есть самостоятельный «элементарный организм». Исходя пз такого представления об организме. Вирхов и его последователи полагали, что функции организма представляют собой как бы арифметический итог функций клеток; целостность организма по существу они отрицали. Поэтому очень большому количеству новых п ценных фактов из области патологии, которые были получены Вирховом и его учениками, давалась принципиально неверная трактовка.
Вирхов считал, что различные патологические изменения в тканях представляют собой проявления местного заболевания клеток данной ткани. При этом упускалось из виду то, что в действительности но существует чисто местных заболеваний, не оказывающих влияния на весь организм, не вызывающих в нем патологических изменений и реакций. Принципиальной ошибкой учения Вирхова о клеточной патологии является педооценка того, что организм представляет собой единое целое, функции которого не могут быть сведены к функциям составляющих его клеток, так как в результате их взаимодействия и объединения возникают качественно новые закономерности целостного организма.
Виталистическим и идеалистическим концепциям о целостности организма и взглядам Р. Вирхова противостоит нервизм — прогрессивное, материалистическое направление, разработанное в XIX веке главным образом русскими физиологами и клиницистами—И. М. Сеченовым, И. П. Павловым, С. П. Боткиным, Л.Л. Остроумовым. В.М. Бехтеревым и др. Нервизм исходит из представления о целостности организма и о подчиненности частей целому через посредство нервной системы. У человека и у животных, обладающих центральной нервной системой, эта система регулирует и согласовывает функции всего организма и приспосабливает жизнедеятельность его как целого к условиям существования. С позиций нервизма тот факт, что клетки многоклеточного организма обладают свойственным им обменом веществ, дыханием, раздражимостью, способностью к размножению, совсем не означает, что эти клетки являются самостоятельными организмами: их деятельность подчинена организму как целому.
Учение о нервизме основывалось на огромном количестве фактов, собранных на протяжении всего XIX века. Изучение нервной регуляции явилось одним из самых крупных достижений физиологии этого столетия. Трудами многих ученых (Ф. Мажанди и Кл. Бернар во Франции. К. Людвиг. Р. Гейденгайн, братья Э. и Э. Вебер в Германии. А. П. Вальтер. И. Ф. Цион, В. Ф. Овсянников, Н. А. Миславский, И. П. Павлов в России. У. Гаскелл и Дж. Ленгли в Англии и др.) с помощью методик электрического и химического раздражения и перерезки различных нервов установлен нервный механизм регуляции функции внутренних органов. Особо следует отметить выяснение иннервации сердца и сосудов.
