Historia de la teoría celular - formulación de la teoría y contribución de otras ciencias


La historia de la teoría celular. Formulación de la teoría celular y contribución de otras ciencias.

Formulación de la teoría


Observaciones iniciales


La historia de la teoría celular es una historia de la observación real de las células, porque la predicción temprana y la especulación acerca de la naturaleza de la célula generalmente no tuvieron éxito. El acontecimiento decisivo que permitió la observación de las células fue la invención del microscopio en el siglo XVII, después de lo cual se estimuló el interés por el mundo "invisible".

El físico inglés Robert Hooke, que describió el corcho y otros tejidos vegetales en 1665, introdujo el término célula porque las paredes de celulosa de las células de corcho muertas le recordaban los bloques de celdas ocupadas por los monjes. Incluso después de la publicación en 1672 de excelentes imágenes de los tejidos vegetales, no se agregó importancia al contenido dentro de las paredes celulares. Los poderes de aumento del microscopio y la inadecuación de las técnicas para preparar las células para la observación impidieron un estudio de los detalles íntimos del contenido celular.

El inspirado microscopista holandés Antonie van Leeuwenhoek, a partir de 1673, descubrió células sanguíneas, espermatozoides y un animado mundo de "animales". Se abrió un nuevo mundo de organismos unicelulares. Tales descubrimientos extendieron la variedad conocida de seres vivos pero no trajeron la penetración en su uniformidad básica. Por otra parte, cuando Leeuwenhoek observó el enjambre de sus animales, pero no pudo observar su división, sólo pudo reforzar la idea de que surgieron espontáneamente.

Leeuwenhoek, Antonie van. Antonie van Leeuwenhoek,

Leeuwenhoek, Antonie van. Antonie van Leeuwenhoek, detalle de un retrato de Jan Verkolje; En el Rijksmuseum de Amsterdam.

La teoría celular no se formuló durante casi 200 años después de la introducción de la microscopía. Las explicaciones de este retardo van desde la mala calidad de los microscopios hasta la persistencia de ideas antiguas sobre la definición de una unidad vital fundamental. Se hicieron muchas observaciones de las células, pero aparentemente ninguno de los observadores pudo afirmar con fuerza que las células son las unidades de estructura y función biológicas.

Tres descubrimientos críticos hechos durante la década de 1830, cuando los microscopios mejorados con lentes adecuadas, mayores potencias de aumento sin aberración, y una iluminación más satisfactoria se hicieron disponibles, fueron eventos decisivos en el desarrollo temprano de la teoría celular. En primer lugar, el núcleo fue observado por el botánico escocés Robert Brown en 1833 como un componente constante de las células vegetales. A continuación, también se observaron núcleos y se reconocieron como tales en algunas células animales. Finalmente, una sustancia viva llamada protoplasma fue reconocida dentro de las células, su vitalidad se hizo evidente por sus flujos activos, o movimientos fluidos, especialmente en las células vegetales. Después de estos tres descubrimientos, las células, previamente consideradas como meros poros en el tejido vegetal, ya no podían considerarse vacías, porque contenían material vivo.

Robert Brown.

Robert Brown.

El fisiólogo alemán Theodor Schwann y el biólogo alemán Matthias Schleiden declararon claramente en 1839 que las células son las "partículas elementales de organismos" en plantas y animales y reconocieron que algunos organismos son unicelulares y otros multicelulares. Esta afirmación fue hecha en Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der Struktur und der Wachstume der Tiere und Pflanzen (1839), en la investigación microscópica sobre la estructura y el crecimiento de animales y plantas. Las contribuciones de Schleiden sobre las plantas fueron reconocidas por Schwann como la base para su comparación de la estructura animal y vegetal.

Theodor Schwann.

Theodor Schwann.

Matthias Schleiden.

Matthias Schleiden.

Las declaraciones descriptivas de Schleiden y Schwann sobre la base celular de la estructura biológica son sencillas y aceptables para el pensamiento moderno. Reconocían las características comunes de las células como la membrana, el núcleo y el cuerpo celular y las describían en comparaciones de diversos tejidos animales y vegetales. Una declaración de Schleiden apuntó hacia la dirección futura de los estudios celulares:

"Cada célula lleva una vida doble: una independiente, perteneciente a su propio desarrollo; Y otra incidental, en la medida en que se ha convertido en parte integral de una planta. Sin embargo, es fácil percibir que el proceso vital de las células individuales debe constituir la primera base fundamental absolutamente indispensable, tanto en lo que se refiere a la fisiología vegetal como a la fisiología comparada en general."

El problema del origen de las células


Schwann y Schleiden no fueron los únicos que contribuyeron a esta gran generalización de las ciencias naturales, ya que las intimaciones fuertes de la teoría celular se producen en el trabajo de sus predecesores. Reconociendo que el problema básico era el origen de las células, estos primeros investigadores inventaron una hipótesis de "formación de células libres", según la cual las células se desarrollaron de novo a partir de una sustancia no formada, un "citoblastema", por una secuencia de eventos en los que primero el nucleolo se desarrolla, seguido por el núcleo, el cuerpo celular y finalmente la membrana celular.

El mejor modelo físico de la generación de cuerpos formados entonces disponible era cristalización, y su teoría fue inspirada por ese modelo. En retrospectiva, la hipótesis de la formación de células libres no parece haberse justificado, ya que la división celular, una característica no característica de los procesos de cristalización, ha sido frecuentemente observada por microscopistas anteriores, especialmente entre organismos unicelulares. A pesar de que la división celular se observó repetidamente en las décadas siguientes, la teoría de la formación de células libres se prolongó durante la mayor parte del siglo XIX; Sin embargo, llegó a considerarse cada vez más como una posible excepción al principio general de la reproducción de las células por división. El principio general correcto fue afirmado en 1855 por un patólogo y estadista alemán, Rudolph Virchow, quien afirmó que "omnis cellula e cellula" ("todas las células proceden de células").

Rudolf Virchow.

Rudolf Virchow.

Los eventos inherentemente complejos de división celular impidieron una resolución rápida de la secuencia completa de cambios que ocurren durante el proceso. En primer lugar, se observó que una célula con un núcleo se divide en dos células, cada una de las cuales tiene un núcleo; Por lo tanto, se concluyó que el núcleo debe dividirse, y la división directa de núcleos fue debidamente descrita por algunos. Mejores técnicas sirvieron para crear perplejidad, porque se encontró que durante la división celular el núcleo como tal desaparece. Además, en el momento de la división, las masas vagamente discernidas, ahora reconocidas como cromosomas, se veían aparecer temporalmente. Las observaciones en la década de 1870 culminaron con la descripción e interpretación altamente precisa de la división celular del anatomista alemán Walther Flemming en 1882. Sus avanzadas técnicas de fijación y tinción de células le permitieron ver que la reproducción celular implica la transmisión de cromosomas de las células madre a las células hijas El proceso de mitosis y que la división del cuerpo celular es el evento terminal de esa reproducción.

Cromosomas humanos.

Cromosomas humanos.

El descubrimiento de que el número de cromosomas permanece constante de una generación a otra resultó en la descripción completa del proceso de meiosis. La descripción de la meiosis, combinada con la observación de que la fecundación es fundamentalmente la unión de conjuntos maternos y paternos de cromosomas, culminó en la comprensión de las bases físicas de la reproducción y la herencia. La meiosis y la fecundación llegaron a ser entendidas como los eventos complementarios en el ciclo de vida de los organismos: la meiosis reduce a la mitad el número de cromosomas en la formación de esporas (plantas) o gametos (animales), mientras que la fertilización restaura el número a través de la unión de gametos. En la década de 1890 la "vida" en todas sus manifestaciones podía ser pensada como una expresión de células.

El concepto de protoplasma


A medida que el concepto de la célula como partícula elemental de la vida se desarrolló durante el siglo XIX, fue paralelo al concepto de "protoplasma" -la idea de que el protoplasma dentro de la célula es responsable de la vida. El protoplasma se había definido en 1835 como la sustancia fundamental del material vivo y, por tanto, responsable de todos los procesos vivos. Que la vida es una actividad de una partícula elemental, la célula, puede contrastarse con la visión de que es la expresión de una sustancia compleja viva -incluso una supermolécula- llamada protoplasma. El concepto de protoplasma fue apoyado por observaciones de los movimientos fluidos del contenido aparentemente viscoso de las células vivas.

Los defensores del concepto de protoplasma implicaban que las células eran fragmentos o contenedores de protoplasma. Sospechosos ya menudo despectivos de la información obtenida de células muertas y manchadas, tales investigadores descubrieron la mayor parte de la información básica sobre las propiedades físicas-mecánicas, ópticas, eléctricas y contráctiles- de la célula viva.

Es difícil evaluar la utilidad del concepto de protoplasma. No era totalmente falso; Por un lado, estimuló el estudio de las propiedades químicas y mecánicas de los contenidos celulares, pero también generó una resistencia, evidente hasta la década de 1930, al desarrollo de técnicas bioquímicas para el fraccionamiento celular y la realización de moléculas muy grandes (Macromoléculas) son constituyentes celulares importantes. A medida que la célula se ha fraccionado en sus partes componentes, el protoplasma, como término, ya no tiene significado. Sin embargo, la palabra protoplasma todavía se utiliza para describir el fenómeno de la fluencia protoplasmática, el fenómeno del cual surgió originalmente el concepto de protoplasma.

Contribución de otras ciencias


La apreciación de la célula como unidad de vida se ha acumulado de fuentes importantes distintas de la microscopía; Quizás la más importante es la microbiología. A pesar de que el pequeño tamaño de los microorganismos prohibía mucha observación de su estructura detallada hasta el advenimiento de la microscopía electrónica, podrían crecer fácil y rápidamente. Así fue que los estudios de microbios publicados en 1861 por el químico y microbiólogo francés Louis Pasteur ayudaron a establecer el principio de la biogénesis, a saber, que los organismos surgen sólo de la reproducción de otros organismos. Las ideas fundamentales sobre los atributos metabólicos de las células -es decir, su capacidad para transformar sustancias nutritivas simples en sustancia celular y energía utilizable- procedían de la microbiología. Pasteur quizás exageró la relación entre la catálisis y el estado de vida de las células al considerar la acción enzimática como un atributo de la célula viva más que de las moléculas catalíticas (enzimas) contenidas en la célula; Es un hecho, sin embargo, que gran parte de la química de las células es química enzimática y que las enzimas son un atributo definitorio de las células. Las técnicas de microbiología abrieron el camino para la genética microbiana, que a su vez proporcionó los medios para resolver los problemas fundamentales de la biología molecular que eran inaccesibles al principio para atacar directamente mediante métodos bioquímicos.

Pasteur, Louis: realizando un experimento

Pasteur, Louis: realizando un experimento. El químico y microbiólogo francés Louis Pasteur realizó un experimento científico. Los estudios de Pasteur ayudaron a establecer el principio de la biogénesis, el desarrollo de nuevos organismos a partir de la reproducción de otros organismos.

La ciencia de la biología molecular sería más capaz de derrocar la teoría de las células si éstas fueran una generalización exagerada. Por el contrario, la biología molecular se ha convertido en el fundamento de la ciencia celular, ya que ha demostrado no sólo que los procesos básicos como el código genético y la síntesis de proteínas son similares en todos los sistemas vivos, sino también que son posibles por los mismos componentes celulares - Por ejemplo, cromosomas, ribosomas y membranas.

En los historiales superpuestos de la biología celular y la medicina, dos eventos son especialmente importantes. Uno, la identificación en 1827 por el embriólogo prusiano-estonio Karl Ernst Ritter von Baer del óvulo (óvulo no fertilizado) como una célula, era importante teniendo en cuenta las muchas formas en que a menudo difiere de otras células. Baer no sólo sentó las bases para la biología reproductiva sino que también proporcionó evidencia importante para la teoría celular en un momento crítico. El segundo acontecimiento importante fue la promoción en 1855 del concepto de "patología celular" por Virchow. Su idea de que las enfermedades humanas son enfermedades de las células y pueden ser identificadas y entendidas como tales dio una autoridad a la teoría celular.

Karl Ernst, Ritter von Baer

Karl Ernst, Ritter von Baer, detalle de una litografía de Rudolf Hoffmann, 1839

Aunque la bioquímica pudo haber hecho progresos considerables sin la teoría de las células, cada una influyó en la otra casi desde el principio. Cuando se estableció que la mayoría de los fenómenos bioquímicos son compartidos por todas las células, la célula podría definirse tanto por su metabolismo como por su estructura. La citoquímica, o histoquímica, dio un brillante comienzo en 1869, cuando el bioquímico suizo Johann Friedrich Miescher postuló que el núcleo debía tener una química característica y luego descubrió los ácidos nucleicos, que han demostrado ser las moléculas cruciales de la herencia y el metabolismo.

La teoría celular por sí misma no puede explicar el desarrollo y la unidad del organismo multicelular. Una célula no es necesariamente una unidad funcionando independientemente, y una planta o un animal no es meramente una acumulación de células individuales. Afortunadamente, sin embargo, la larga controversia centrada en la individualidad y la separación de las células ha terminado. La biología celular se centra ahora en las interacciones y la comunicación entre las células, así como en el análisis de la célula única. La influencia del ambiente en la célula siempre ha sido considerada importante; Ahora se ha reconocido que una parte importante del ambiente de una célula es otras células.

Así pues, la teoría celular no es tan completa como para eliminar el concepto del organismo como más que la suma de sus partes. Pero el estudio de un organismo particular requiere la investigación de las células tanto como individuos como como grupos. El problema del cáncer es un ejemplo: una planta o un animal gobierna la división de sus propias células; Las células derechas deben dividirse, diferenciarse y luego integrarse en el sistema de órganos adecuado en el momento y lugar adecuados. El desglose resulta en una variedad de anomalías, una de las cuales es el cáncer. Cuando el biólogo celular estudia el problema de la regulación de la división celular, el objetivo final es entender el efecto de todo el organismo en una célula individual.

TEMAS COMPLEMENTARIOS:

Célula: naturaleza y funciones de las células

Diferenciación celular - El estado diferenciado, proceso de diferenciación y errores

La evolución de las células, desarrollo de la información genética y desarrollo del metabolismo

Bibliografía:

Tórtora y Derrickson. Principios de anatomía y fisiología (onceava edición)

https://www.britannica.com

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Oleh

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