TEORIA KOMÓRKI: HISTORIA, POSTULATY I AUTORZY - BIOLOGIA - 2026

Teoria komórkowa jest teoria, że proponuje, by wszystkie istoty żywe są zbudowane z komórek. Została zaproponowana przez Matthiasa Schleidena, Theodora Schwanna i Rudolpha Virchowa w latach 1838-1859 i jest uważana za kluczową teorię dla narodzin biologii komórki.

Pojawienie się tej teorii definitywnie odrzuciło arystotelesowską koncepcję, zgodnie z którą życie może powstać w wyniku spontanicznego generowania się z materii obojętnej lub nieożywionej, idea utrzymywana w świecie nauki przez wiele stuleci.

Komórki w żywej tkance liścia rośliny (źródło: Des_Callaghan za Wikimedia Commons)

Dziś nie jest szalone myślenie, że organizmy tak różne, jak na przykład zwierzęta, rośliny i bakterie, składają się z równoważnych podstawowych jednostek, takich jak komórki, ale setki lat temu te pomysły wydawały się nieco naciągane.

Za pomocą prostej obserwacji mikroskopowej liści rośliny, skóry płazów, sierści ssaka lub kolonii bakterii można szybko stwierdzić, że wszystkie składają się z podstawowej jednostki o podobnej organizacji i składzie. ; komórka.

Eukariotyczne organizmy jednokomórkowe różnego rodzaju i komórki złożonych tkanek zwierzęcych, takich jak na przykład mózg lub mięśnie, są radykalnie różne zarówno pod względem budowy, jak i funkcji, ale wszystkie mają otaczającą je błonę, cytozol, który mieści jądro i organelle, które mają określone zdolności funkcjonalne.

Zwierzęca komórka eukariotyczna. Źródło: Nikol valentina romero ruiz, źródło Wikimedia Commons

Chociaż została ustanowiona jako teoria przez trzech głównych autorów, teoria komórki powstała dzięki dużej wiedzy, obserwacjom i wcześniejszym wkładom różnych autorów, którzy dostarczyli fragmentów układanki, którą Schleiden, Schwann i Virchow później ułożyli, a inni udoskonalili później.

Tło i historia teorii komórki

Sformułowanie teorii komórki przez Schleidena, Schwanna i Virchowa nie byłoby możliwe bez poprzedniego wynalezienia mikroskopu, które miało miejsce w połowie XVII wieku.

Dwie ważne postacie były zaangażowane w pierwsze obserwacje mikroskopowe komórek i przy produkcji pierwszych podstawowych mikroskopów: Robert Hooke w 1665 r., A później Antoni van Leeuwenhoek.

Istnieją jednak doniesienia o obserwacjach Athanasiusa Kirchera, który w 1658 r. Obserwował żywe stworzenia (oprócz robaków) formujące się na rozkładających się tkankach. Mniej więcej w tym samym czasie niemiecki Swammerdam opisał kuliste „ciałka” we krwi i zdał sobie sprawę, że zarodki żab również składają się z kulistych „cząstek”.

Robert Hooke był tym, który ukuł termin „komórka”, aby opisać komórki, które obserwował, patrząc na arkusz korka przez mikroskop; podczas gdy Leeuwenhoek poświęcił się żarliwie produkcji mikroskopów i wielokrotnej obserwacji próbek z różnych miejsc, potwierdzając istnienie znikomego życia.

Zarówno Hooke, jak i Leeuwenhoek można uznać za „ojców” mikrobiologii, ponieważ jako pierwsi zgłosili istnienie mikroskopijnych organizmów w różnych środowiskach naturalnych (zbiorniki wodne, skrawki brudu z protez zębowych, nasienia itp.).

Dwaj inni autorzy tamtych czasów, Marcello Malpighi i Nehemiah Grew, szczegółowo zbadali niektóre tkanki roślinne. Z publikacji Malpighi (1671) i Grew wynika, że ​​obaj autorzy zidentyfikowali strukturę komórek podczas swoich obserwacji, ale określili je jako „komórki”, „pory” lub „woreczki”.

Roślinna komórka eukariotyczna

Obalające teorie na temat spontanicznego wytwarzania

Przez wiele stuleci społeczność naukowa utrzymywała, że ​​życie może powstać spontanicznie z materii nieożywionej (obojętnej, nieożywionej), w oparciu o „siłę życiową” lub „potencjał” elementów takich jak woda i ziemia. generować życie.

Jednak postulaty te zostały obalone przez eksperymenty przeprowadzone przez Włocha Lazzaro Spallanzaniego, który w 1767 r. Wykazał, że po zagotowaniu wody ze stawów lub studni zanikła „siła życiowa”, co sugerowało, że w wodzie były żywe organizmy. .

Dlatego jego prace były pionierami w wykazaniu, że życie może powstać tylko z wcześniej istniejącego życia lub, co oznacza, że ​​wszystkie komórki pochodzą z innych komórek, a nie z materii bezwładnej.

Około sto lat po pracach Spallanzaniego Francuz Louis Pasteur ustanowił precedens własnymi eksperymentami, ostatecznie pokazując, że w świecie nauki nie ma miejsca na spontaniczne pokolenie.

Postulaty teorii komórki

Jednym z postulatów teorii komórki jest to, że komórki pochodzą z komórek, które już istniały

Chociaż teoria komórkowa została sformułowana na podstawie obserwacji przeprowadzonych w organizmach „wyższych”, jest ona ważna dla wszystkich istot żywych, nawet organizmów jednokomórkowych, takich jak niektóre pasożyty i bakterie.

Główne postulaty teorii komórki to trzy:

1- Wszystkie żywe istoty składają się z komórek

Botanik M. Schleiden i zoolog T. Schwann wysunęli ten postulat, stwierdzając, że na poziomie mikroskopowym rośliny i zwierzęta składają się z komórek.

2- Komórki są podstawowymi jednostkami wszystkich żywych istot

Zasada ta została również postulowana przez Schleidena i Schwanna i jest podstawową zasadą definiowania żywej istoty; Wszystkie żywe istoty składają się z komórek, bez względu na to, czy są jednokomórkowe, czy wielokomórkowe.

3 - Komórki mogą pochodzić tylko z wcześniej istniejących komórek, a nie w wyniku spontanicznego wytwarzania

Tę zasadę ustanowił Rudolph Virchow.

Później inny autor, A. Weismann, dodał następujące wnioski do teorii:

- Komórki, które znamy dzisiaj („nowoczesne”) pochodziły z małej grupy komórek „przodków”

Następstwem tego można wykazać dzięki podobieństwom znalezionym między niektórymi złożonymi białkami znajdującymi się we wszystkich komórkach, cytochrom jest jednym z najlepszych przykładów tych białek, ponieważ jest „konserwowany” pod względem struktury i funkcji zarówno u bakterii, jak i u roślin i zwierząt.

Główni autorzy

Chociaż M. Schleiden, T. Schwann i R. Virchow byli głównymi protagonistami w formułowaniu teorii komórki, jaką znamy dzisiaj, wielu naukowców uczestniczyło, bezpośrednio lub pośrednio, w jej ostatecznym ustaleniu.

Robert Hooke (1635-1702)

Portret Roberta Hooke'a (źródło: Gustav VH, za Wikimedia Commons)

Ten cnotliwy angielski naukowiec nie tylko dokonał odkryć w dziedzinie biologii, ale interesował się także fizyką i astronomią.

W 1665 r. Przedstawił Royal Society of London swoją książkę zatytułowaną „Micrography or Some Physiological Descriptions of Miniature Bodies through a Magnifying Glass” (z English Micrographia Or Some Physiological Descriptions of Miniature Bodies by Magnifying Glass).

W tej książce Hooke podkreśla obserwacje dokonane na arkuszu korkowym, w których zidentyfikował jednostki podobne do „komórek”, które nazwał „komórkami”. Przy zaledwie 30-krotnym powiększeniu Hooke zaobserwował ten sam wzór w innych roślinach i kościach niektórych zwierząt, co sugeruje, że żywe tkanki składają się z tych samych „porów” lub „komórek”.

Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723)

Portret Antoniego van Leeuwenhoeka (źródło: Jan Verkolje (1650-1693) za Wikimedia Commons)

Współczesny z Robertem Hooke Holender A. Leeuwenhoek poświęcił część swojego życia na produkcję mikroskopów i obserwację próbek za ich pomocą. Był pierwszym autorem, który pokazał żywe komórki (Hooke widział tylko martwe komórki z kory niektórych drzew i kości niektórych zwierząt).

Ponadto konstrukcja jego mikroskopów pozwoliła mu znacznie bardziej szczegółowo ocenić struktury komórkowe i doprowadziła go do odkrycia wielu organizmów jednokomórkowych, które nazwał „zwierzęcymi”, o których dziś wiadomo, że są zarówno jednokomórkowymi zwierzętami, jak i roślinami.

W 1674 roku Leeuwenhoek po raz pierwszy opisał czerwone krwinki i nasienie we własnym nasieniu.

Matthias Schleiden (1804–1881)

Portret Matthiasa Schleidena (źródło: Fæ, za Wikimedia Commons)

Ten niemiecki naukowiec, profesor botaniki, był tym, który „sformułował” teorię komórki na podstawie swoich obserwacji w tkankach roślin. Ponadto bardzo interesowało go pochodzenie komórek, dlatego poświęcił się jego badaniu z wykorzystaniem zarodków z tkanek roślinnych.

Schleiden odważył się zaproponować, że komórki rozwinęły się „de novo” z masy drobnych ziarnistości wewnątrz komórek, które utworzyły „jądro”, którego postępujący wzrost stał się nową komórką.

Theodor Schwann (1810-1882)

Portret Theodora Schwanna (źródło: Fæ, za Wikimedia Commons)

Ten niemiecki autor był odpowiedzialny za „uogólnienie” teorii komórki dla wszystkich żywych organizmów, w tym roślin i zwierząt.

Schwann opisał komórki jądrzaste w różnych tkankach: w komórkach struny grzbietowej i chrząstki, w larwach ropuch, w wątrobie, nerkach, trzustce, gruczołach ślinowych i tkance łącznej zarodków świńskich.

Jego wyniki zostały opisane w 1838 roku w jego „Notatkach terenowych o naturze i medycynie”. Ten autor wniósł również ważny wkład w neurobiologię, ponieważ jako pierwszy opisał błoniastą powłokę otaczającą procesy komórek nerwowych.

Robert Brown (1773-1858)

Ten szkocki botanik i lekarz był pierwszym (w 1831 r.), Który rozpoznał jądro jako istotną część żywych komórek dzięki swoim mikroskopowym obserwacjom na liściach orchidei. Brown był tym, który ukuł termin „jądro” na określenie „pojedynczej nieprzezroczystej okrągłej otoczki” w środku komórek.

Rudolf Virchow (1821-1902)

Portret Rudolfa Virchowa (źródło: http://ihm.nlm.nih.gov/images/B25666 przez Wikimedia Commons)

Ten niemiecki lekarz i patolog został poproszony o opublikowanie na piśmie w 1855 r. Idei, że każda komórka pochodzi z wcześniej istniejącej komórki (omnis cellula e cellula), co wyklucza możliwość spontanicznego generowania.

Kilka lat wcześniej oświadczył, że: „komórka, jako najprostsza forma przejawiania się życia, która jednak reprezentuje ideę życia, jest jednością organiczną, niepodzielną żywą istotą”.

Louis Pasteur (1822–1895)

Portret Louisa Pasteura (źródło: Paul Nadar za pośrednictwem Wikimedia Commons)

To właśnie ten francuski mikrobiolog definitywnie odrzucił teorię spontanicznego rodzenia się dzięki eksperymentom przeprowadzonym w latach pięćdziesiątych XIX wieku, w których wykazał, że namnażanie organizmów jednokomórkowych następuje z już istniejących organizmów.

Jego mocne przekonanie doprowadziło go do zaprojektowania procedury eksperymentalnej, dzięki której wykazał, że „bulion mięsny” można sterylizować, gotując go w kolbie „na gęsiej szyjce”, zdolnej do „wychwytywania” cząstek kurzu i innych zanieczyszczeń, zanim one sięgnąć dna pojemnika.

Pasteur wykazał, że jeśli bulion był gotowany, a następnie szyjka kolby została złamana i pozostawiono ją wystawioną na działanie powietrza, ostatecznie uległa skażeniu, przybierając mętny wygląd z powodu zanieczyszczenia mikrobiologicznego.

Należy zauważyć, że inni autorzy, tacy jak Carl Benda (1857–1933) i Camilo Golgi (1843–1926) (między innymi), wnieśli później ważny wkład w wyjaśnienie wewnętrznej struktury komórek eukariotycznych, opisując ich główne organelle i ich funkcje. .

Bibliografia

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Niezbędna biologia komórki. Garland Science.
2. Mazzarello, P. (1999). Jednolita koncepcja: historia teorii komórki. Nature Cell Biology, 1 (1), E13.
3. Nabors, MW (2004). Wprowadzenie do botaniki (nr 580 N117i). Osoba.
4. Ribatti, D. (2018). Notatka historyczna na temat teorii komórki. Eksperymentalne badania nad komórkami, 364 (1), 1-4.
5. Solomon, EP, Berg, LR i Martin, DW (2011). Biology (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
6. Villanueva, JR (1970). Żywa komórka.
7. Willey, JM, Sherwood, L. i Woolverton, CJ (2008). Mikrobiologia Prescotta, Harleya i Kleina. Wykształcenie wyższe McGraw-Hill.