Одним из величайших достижений XIX в. является учение о клеточном строении организмов. Ф. Энгельс считал создание клеточной теории не менее великим завоеванием человеческих знаний, чем открытие закона превращения энергии и создание эволюционной теории. Клеточная теория служит доказательством единства строения и развития всех живых существ.
Все организмы состоят из клеток. В понятие клетка П. Ф. Горянинов (1796-1865) вкладывал определенное биологическое содержание. Идеи о филогенезе клетки он развивал исходя из представления о доклеточных структурах, которые близки к современным представлениям. Учение о клетке получило дальнейшее развитие в трудах немецких ученых — ботаника М. Шлейдена (1838) и зоолога Т. Шванна (1839). Открытие и изучение клетки тесно связаны с изобретением микроскопа. Ф. Энгельс указывал, что для развития физиологии решающее значение имели развитие органической химии и усовершенствование микроскопа. Много сделал для создания клеточной теории чешский исследователь, выдающийся биолог
Открытие клеток и разработка клеточной теории строения животных и растительных организмов оказали огромное влияние на развитие биологии и медицины. С применением электронного микроскопа успешно проводятся исследования субмикроскопической организации клетки, открыты неизвестные ранее структуры, о существовании которых даже не догадывались. Это прежде всего различные полимембранные системы, на которых осуществляются процессы обмена веществ. Познание ультраструктуры клетки и интегрирование явлений обмена веществ в ней дали возможность проникнуть в сущность биохимических процессов и превращения энергии в клетке на молекулярном уровне. Молекулярная организация тесно связана со структурой и функцией, структурой и обменом, что дает определенные представления о живой клетке как единой морфологической, биохимической и физиологической диалектической системе.
Таким образом, клетка является элементарной единицей полноценной живой системы. Клетку следует считать важнейшим этапом в развитии жизни на Земле. Она является морфологической и физиологической структурой, элементарной единицей растительных и животных организмов. Возникновение многоклеточности в процессе филогенеза и онтогенеза сопровождается постепенным ограничением и даже потерей клетками их физиологической активности и генетической потенции, т.е, оставаясь гомологическими структурами, клетки перестают быть аналогичными. На современном этапе развития науки можно считать, что комплексы клеток — это своеобразные, в известной мере индивидуализированные системы (гистосистемы).
В онтогенезе постепенно создаются системы клеток определенной структуры. Клетки в этих системах утрачивают свою индивидуальность, т.е. теряют способность к независимой жизнедеятельности. Это явление называют клеточной интеграцией.
Жизнь исторически началась не с клетки, а с более простых образований неклеточного живого вещества.
Русский ученый, основоположник науки о вирусах, физиолог-ботаник Д. И. Ивановский (1864-1920) обнаружил в клетках листьев табака бесцветные кристаллообразные отложения, которые были скоплением элементарных телец вирусов — возбудителей мозаичной болезни табака. Вирусы не имеют клеточного строения и обладают рядом свойств, характерных для живых организмов, — способностью к самовоспроизведению и обмену веществ. Существование вирусов указывает на большую сложность и разнообразие форм жизни. В 1892 г. Д. И. Ивановский опубликовал свой выдающийся труд «О болезнях табака». Это дало начало новой науке — вирусологии.
В конце XIX столетия русский микробиолог М. Ф. Гамалея открыл явление бактериофагии. Суть его в том, что под влиянием вируса происходит распад микробов. Работы ученого также показали, что существование живого возможно и вне клетки и что организованное в клетку живое вещество не является границей жизни. Благодаря успехам советских ученых проблема вирусов приобрела в настоящее время общебиологическое и философское значение.