КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ: ИСТОРИЯ, ПОСТУЛАТЫ И АВТОРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Теория клеток - это теория, согласно которой все живые существа состоят из клеток. Она была предложена Маттиасом Шлейденом, Теодором Шванном и Рудольфом Вирховым между 1838 и 1859 годами и считается ключевой теорией, положившей начало клеточной биологии.

Появление этой теории окончательно опровергло аристотелевскую концепцию, согласно которой жизнь могла возникнуть путем спонтанного зарождения из инертной или неживой материи. Эта идея поддерживалась в научном мире на протяжении многих столетий.

Клетки в живой ткани листа растения (Источник: Des_Callaghan через Wikimedia Commons)

Сегодня не безумие думать, что такие разные организмы, как животные, растения и бактерии, например, состоят из эквивалентных основных единиц, таких как клетки, но сотни лет назад эти идеи казались немного надуманными.

С помощью простого наблюдения под микроскопом листьев растения, кожи земноводных, волос млекопитающих или колонии бактерий можно быстро утверждать, что все они состоят из базовой единицы с аналогичной организацией и составом. ; клетка.

Эукариотические одноклеточные организмы разных видов и клетки сложных тканей животных, таких как мозг или мышцы, например, радикально различаются как по структуре, так и по функциям, но все они имеют окружающую их мембрану, цитозоль, который в нем находится ядро ​​и органеллы, обладающие определенными функциональными возможностями.

Эукариотическая клетка животных. Источник: Никол валентина Ромеро Руис, Wikimedia Commons

Хотя эта теория была создана тремя основными авторами, клеточная теория возникла благодаря обширным знаниям, наблюдениям и предыдущим вкладам разных авторов, которые предоставили кусочки головоломки, которые Шлейден, Шванн и Вирхов позже сложат вместе, а другие уточнят позже.

Предпосылки и история клеточной теории

Формулировка клеточной теории Шлейдена, Шванна и Вирхова была бы невозможна без предыдущего изобретения микроскопа, которое произошло в середине 17 века.

В первых микроскопических наблюдениях за клетками и в производстве первых элементарных микроскопов участвовали две важные фигуры: Роберт Гук в 1665 году и позже Антони ван Левенгук.

Однако есть сообщения о наблюдениях Афанасия Кирхера, который в 1658 году наблюдал живых существ (помимо червей), формирующихся на разлагающихся тканях. Примерно в то же время немецкий Сваммердам описал шаровидные «тельца» в крови и понял, что эмбрионы лягушки также состоят из шаровидных «частиц».

Роберт Гук был тем, кто ввел термин «клетка» для описания клеток, которые он наблюдал, глядя на пробковый лист через микроскоп; в то время как Левенгук страстно посвятил себя изготовлению микроскопов и неоднократным наблюдениям образцов из разных мест, подтверждая существование крошечной жизни.

И Гук, и Левенгук можно считать «отцами» микробиологии, поскольку они первыми сообщили о существовании микроскопических организмов в различных природных средах (водоемах, соскобах грязи с зубных протезов, сперме и т. Д.).

Два других автора того времени, Марчелло Мальпиги и Нехемия Грю, подробно изучили некоторые ткани растений. Публикации Мальпиги (1671) и Грю показывают, что оба автора идентифицировали структуру клеток во время своих наблюдений, но называли их «клетками», «порами» или «мешочками».

Растительная эукариотическая клетка

Опровергая теории о самозарождении

На протяжении многих веков научное сообщество придерживалось позиции, согласно которой жизнь может возникать спонтанно из неодушевленной материи (инертной, а не живой) на основе «жизненной силы» или «потенциала» таких элементов, как вода и земля. для создания жизни.

Однако эти постулаты были опровергнуты экспериментами, проведенными итальянцем Лазаро Спалланцани, который в 1767 году показал, что при кипячении воды из прудов или колодцев исчезает «жизненная сила», что означает, что в воде существуют живые организмы .

Таким образом, его работы были пионерами в демонстрации того, что жизнь может возникнуть только из уже существовавшей жизни или, что то же самое, что все клетки происходят из других клеток, а не из инертной материи.

Примерно через столетие после работы Спалланцани француз Луи Пастер установил прецедент своими собственными экспериментами, окончательно продемонстрировав, что спонтанному зарождению нет места в научном мире.

Постулаты клеточной теории

Один из постулатов клеточной теории состоит в том, что клетки происходят из клеток, которые уже существовали.

Хотя клеточная теория была сформулирована на основе наблюдений, сделанных на «высших» организмах, она верна для всех живых существ, даже для одноклеточных организмов, таких как некоторые паразиты и бактерии.

Основных постулатов клеточной теории три:

1- Все живые существа состоят из клеток

Ботаник М. Шлейден и зоолог Т. Шванн предложили этот постулат, заявив, что на микроскопическом уровне растения и животные состоят из клеток.

2- Клетки являются основными единицами всех живых существ

Этот принцип был также постулирован Шлейденом и Шванном и является основным принципом для определения живого существа; Все живые существа состоят из клеток, будь то одноклеточные или многоклеточные.

3- Клетки могут происходить только из уже существующих клеток, а не путем спонтанного зарождения.

Этот принцип был установлен Рудольфом Вирховым.

Позже другой автор, А. Вейсманн, добавил к теории следующее следствие:

- Клетки, которые мы знаем сегодня («современные»), произошли от небольшой группы «предковых» клеток.

Следствие, которое может быть подтверждено благодаря сходству, обнаруженному между некоторыми сложными белками, обнаруженными во всех клетках, цитохром является одним из лучших примеров этих белков, поскольку он «консервативен» с точки зрения структуры и функции как у бактерий, так и у бактерий. у растений и животных.

Основные авторы

Хотя М. Шлейден, Т. Шванн и Р. Вирхов были главными действующими лицами в формулировании теории клетки в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, многие из них были учеными, которые прямо или косвенно участвовали в ее окончательном утверждении.

Роберт Гук (1635-1702)

Портрет Роберта Гука (Источник: Густав В.Х., через Wikimedia Commons)

Этот добродетельный английский ученый не только делал открытия в области биологии, но также интересовался физикой и астрономией.

В 1665 году он представил Лондонскому королевскому обществу свою книгу под названием «Микрография или некоторые физиологические описания миниатюрных тел через увеличительное стекло» (из английской Micrographia или Некоторые физиологические описания миниатюрных тел через увеличительное стекло).

В этой книге Гук выделяет наблюдения, которые он сделал на пробковом листе, в котором он идентифицировал единицы, похожие на «клетки», которые он назвал «клетками». При 30-кратном увеличении Гук наблюдал такую ​​же картину у других растений и в костях некоторых животных, предполагая, что живые ткани состоят из одних и тех же «пор» или «клеток».

Антони ван Левенгук (1632-1723)

Портрет Антони ван Левенгука (Источник: Ян Верколье (1650-1693) через Wikimedia Commons)

Современник Роберта Гука, голландец А. Левенгук посвятил часть своей жизни производству микроскопов и наблюдению с их помощью образцов. Он был первым автором, показавшим живые клетки (Гук видел только мертвые клетки из коры некоторых деревьев и костей некоторых животных).

Кроме того, конструкция его микроскопов позволила ему гораздо более детально оценить клеточные структуры и привела к открытию многих одноклеточных организмов, которые он назвал «анималькулами», которые сегодня известны как одноклеточные животные и растения.

В 1674 году Левенгук впервые описал эритроциты и сперму в своей собственной сперме.

Маттиас Шлейден (1804-1881)

Портрет Матиаса Шлейдена (Источник: Fæ, через Wikimedia Commons)

Этот немецкий ученый, профессор ботаники, был тем, кто «сформулировал» клеточную теорию, основываясь на своих наблюдениях в тканях растений. Кроме того, его действительно интересовало происхождение клеток, поэтому он посвятил себя его изучению с использованием зародышей из тканей растений.

Шлейден осмелился предположить, что клетки развивались «de novo» из массы крошечных гранул внутри клеток, которые образовывали «ядро», чей прогрессивный рост стал новой клеткой.

Теодор Шванн (1810-1882)

Портрет Теодора Шванна (Источник: Fæ, через Wikimedia Commons)

Этот немецкий автор отвечал за «обобщение» клеточной теории для всех живых организмов, включая растения и животных.

Шванн описал ядросодержащие клетки в различных тканях: в хорде и хрящевых клетках, у личинок жаб, в печени, почках, поджелудочной железе, слюнных железах и соединительной ткани эмбрионов свиней.

Его результаты были изложены в 1838 году в его «Полевых заметках по природе и медицине». Этот автор также внес важный вклад в неврологию, поскольку он первым описал мембранную оболочку, которая окружает отростки нервных клеток.

Роберт Браун (1773-1858)

Этот шотландский ботаник и врач был первым (в 1831 году), признавшим ядро ​​важной частью живых клеток благодаря своим микроскопическим наблюдениям за листьями орхидей. Браун был тем, кто ввел термин «ядро» для описания «единственной непрозрачной круглой ареолы» в центре клеток.

Рудольф Вирхов (1821-1902)

Портрет Рудольфа Вирхова (Источник: http://ihm.nlm.nih.gov/images/B25666 через Wikimedia Commons)

В 1855 году этому немецкому врачу и патологу было поручено опубликовать в письменной форме идею о том, что каждая клетка происходит из уже существующей клетки (omnis cellula e cellula), что исключило возможность спонтанного зарождения.

Несколькими годами ранее он заявил, что «клетка как простейшая форма проявления жизни, которая, тем не менее, представляет идею жизни, есть органическое единство, неделимое живое существо».

Луи Пастер (1822-1895)

Портрет Луи Пастера (Источник: Поль Надар через Wikimedia Commons)

Именно этот французский микробиолог окончательно отказался от теории спонтанного зарождения благодаря экспериментам, проведенным им в 1850-х годах, в которых он продемонстрировал, что размножение одноклеточных организмов происходит из уже существующих организмов.

Его твердое убеждение привело его к разработке экспериментальной процедуры, с помощью которой он продемонстрировал, что «мясной бульон» можно стерилизовать, кипятя его в колбе с «гусиной шеей», способной «улавливать» частицы пыли и других загрязнителей, прежде чем они добраться до дна контейнера.

Пастер показал, что если бульон кипятился, а затем горлышко колбы было сломано и оставалось на воздухе, то в конечном итоге он становился загрязненным, приобретая мутный вид из-за микробного загрязнения.

Важно подчеркнуть, что другие авторы, такие как Карл Бенда (1857–1933) и Камило Гольджи (1843–1926) (среди прочих), позже внесли важный вклад в прояснение внутренней структуры эукариотических клеток, описывая их основные органеллы и их функции. .

Ссылки

1. Альбертс, Б., Брей, Д., Хопкин, К., Джонсон, А.Д., Льюис, Дж., Рафф, М.,… и Уолтер, П. (2013). Существенная клеточная биология. Наука о гирляндах.
2. Маццарелло, П. (1999). Объединяющая концепция: история клеточной теории. Природа клеточной биологии, 1 (1), E13.
3. Nabors, MW (2004). Введение в ботанику (№ 580 N117i). Пирсон.
4. Рибатти, Д. (2018). Историческая справка о клеточной теории. Экспериментальные исследования клеток, 364 (1), 1-4.
5. Соломон, Е.П., Берг, Л.Р., и Мартин, Д.В. (2011). Биология (9-е изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: США.
6. Вильянуэва-младший (1970). Живая клетка.
7. Уилли, Дж. М., Шервуд, Л., и Вулвертон, С. Дж. (2008). Прескотт, Харли и микробиология Кляйна. McGraw-Hill Высшее образование.