КЛЕТЪЧНА ТЕОРИЯ: ИСТОРИЯ, ПОСТУЛАТИ И АВТОРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В теорията клетка е теорията, че предлага всички живи същества са съставени от клетки. Той е предложен от Матиас Шлейден, Теодор Шван и Рудолф Вирхов между 1838 и 1859 г. и се счита за ключова теория за раждането на клетъчната биология.

С появата на тази теория окончателно се отхвърля аристотеловото схващане, че животът може да възникне чрез спонтанно поколение от инертна или нежива материя, идея, поддържана в научния свят в продължение на много векове.

Клетки в жива тъкан на лист от растение (Източник: Des_Callaghan чрез Wikimedia Commons)

Днес не е лудо да мислим, че организми, различни от животни, растения и бактерии, например, са съставени от еквивалентни основни единици като клетки, но преди стотици години тези идеи изглеждаха малко натрапчиви.

С обикновен микроскопски наблюдение на листата на растение, кожата на земноводни, космите на бозайник или колония от бактерии, може бързо да се каже, че всички те са съставени от основна единица с подобна организация и състав.; клетката.

Еукариотичните едноклетъчни организми от различни видове и клетките на сложни животински тъкани като мозъка или мускула например са коренно различни както по структура, така и по функция, но въпреки това всички те имат мембрана, която ги заобикаля, цитозол, който в него се помещават ядро ​​и органели, които имат определени функционални възможности.

Еукариотна клетка от животни. Източник: От Nikol valentina romero ruiz, от Wikimedia Commons

Въпреки че е утвърдена като теория от трима основни автори, клетъчната теория се осъществява благодарение на много знания, наблюдения и предишни приноси на различни автори, които предоставят парчетата от пъзела, които Шлейден, Шван и Вирхов ще съставят по-късно, а други ще усъвършенстват по-късно.

Предистория и история на клетъчната теория

Формулирането на теорията на клетките от Schleiden, Schwann и Virchow не би било възможно без предишното изобретение на микроскопа, което се проведе в средата на 17 век.

Две важни фигури участваха в първите микроскопични наблюдения на клетки и в производството на първите рудиментарни микроскопи: Робърт Хук през 1665 г., а по-късно и Антони ван Левенгук.

Има обаче съобщения за наблюденията на Атанасий Кирхер, който през 1658 г. наблюдава живи същества (в допълнение към червеи), които се образуват върху разпадащи се тъкани. Приблизително по същото време германският Swammerdam описа кълбовидни „корпускули” в кръвта и разбра, че жабешките ембриони също са съставени от кълбовидни „частици”.

Робърт Хук беше този, който въведе термина "клетка", за да опише клетките, които наблюдава, когато гледаше корков лист през микроскоп; докато Ливенхук пламенно се посвещава на производството на микроскопи и на многократното наблюдение на проби от различни места, потвърждавайки съществуването на минутен живот.

И Хук, и Левенхук биха могли да се считат за „бащи“ на микробиологията, тъй като те първи съобщават за съществуването на микроскопични организми в различни естествени среди (водни тела, скрап от мръсотия от протези, сперма и др.).

Двама други автори от онова време, Марчело Малпиги и Неемия Греу, изучаваха подробно някои растителни тъкани. Публикациите на Malpighi (1671) и Grew сочат, че и двамата автори са идентифицирали структурата на клетките по време на наблюденията си, но са ги наричали "клетки", "пори" или "сакули".

Растителна еукариотна клетка

Опровержение на теориите за спонтанното поколение

В продължение на много векове научната общност държеше позицията, че животът може да се генерира спонтанно от неживата материя (инертна, не жива) въз основа на "жизнената сила" или "потенциала" на елементи като вода и земя. да генерира живот.

Тези постулати обаче бяха опровергани от експериментите, проведени от италианеца Лацаро Спаланзани, който показа през 1767 г., че когато водата от езера или кладенци се вари, каза, че „жизнената сила“ изчезва, което означава, че това, което съществува във водата, са живи организми,

Следователно неговите творби са били пионерите за демонстрацията, че животът може да възникне само от съществуващ живот или, което е едно и също, че всички клетки произхождат от други клетки, а не от инертна материя.

Около век след работата на Спаланзани, французинът Луи Пастьор постави прецедента със собствените си експерименти, окончателно показвайки, че спонтанното поколение няма място в научния свят.

Постулати на клетъчната теория

Един от постулатите на клетъчната теория е, че клетките идват от клетки, които вече са съществували

Въпреки че клетъчната теория е формулирана въз основа на наблюдения, направени при „висши“ организми, тя е валидна за всички живи същества, дори за едноклетъчните организми, като някои паразити и бактерии.

Основните постулати на клетъчната теория са три:

1- Всички живи същества са изградени от клетки

Ботаникът М. Шлейден и зоологът Т. Шван предлагат този постулат, като посочват, че на микроскопично ниво растенията и животните са съставени от клетки.

2- Клетките са основните единици на всички живи същества

Този принцип е постулиран и от Schleiden и Schwann и е основен принцип за определяне на живо същество; Всички живи същества са изградени от клетки, независимо дали са едноклетъчни или многоклетъчни.

3- Клетките могат да произхождат само от съществуващи клетки, а не чрез спонтанно генериране

Този принцип е установен от Рудолф Вирхов.

По-късно друг автор, А. Вайсман, добавя следното следствие от теорията:

- Клетките, които познаваме днес („модерни“), произхождат от малка група „предшественици“ клетки

Следствие, което може да бъде доказано благодарение на сходствата, открити между някои сложни протеини, намиращи се във всички клетки, като цитохромът е един от най-добрите примери за тези протеини, тъй като той е „запазен“ по отношение на структурата и функционирането както на бактериите, така и на при растения и животни.

Основни автори

Въпреки че М. Шлейден, Т. Шван и Р. Вирхов са били главните действащи лица във формулирането на клетъчната теория, каквато я познаваме днес, много от тях са учените, които са участвали пряко или косвено в окончателното установяване на нея.

Робърт Хук (1635-1702)

Портрет на Робърт Хук (Източник: Густав VH, през Wikimedia Commons)

Този добродетелен английски учен не само направи открития в областта на биологията, но се интересуваше и от физиката и астрономията.

През 1665 г. той представя на Кралското общество в Лондон своята книга, озаглавена „Микрография или някои физиологични описания на миниатюрни тела чрез лупа“ (от английската Micrographia или някои физиологични описания на миниатюрни тела чрез лупа).

В тази книга Хук подчертава наблюденията, които направи върху лист корк, в който идентифицира единици, подобни на "клетки", които той нарече "клетки". Само с 30-кратно увеличение Хук наблюдава същия модел при други растения и в костите на някои животни, което предполага, че живите тъкани са съставени от същите "пори" или "клетки".

Антони ван Левенхук (1632-1723)

Портрет на Антони ван Левенгук (Източник: Ян Верколе (1650-1693) чрез Wikimedia Commons)

Съвременен с Робърт Хук, холандецът А. Левенгук посвети част от живота си на производството на микроскопи и наблюдението на проби през тях. Той е първият автор, който показва живи клетки (Хук вижда само мъртви клетки от кората на някои дървета и костите на някои животни).

В допълнение, дизайнът на неговите микроскопи му позволи да оцени клетъчните структури много по-подробно и го доведе до откриването на много едноклетъчни организми, които той нарече "animalcules", за които днес се знае, че са едноклетъчни животни и растения.

През 1674 г. Льовенхук за първи път описва червените кръвни клетки и сперматозоидите в собствената си сперма.

Матиас Шлейден (1804-1881)

Портрет на Матиас Шлейден (Източник: Fæ, чрез Wikimedia Commons)

Този германски учен, професор по ботаника, е този, който „формулира“ теорията на клетките въз основа на своите наблюдения в растителните тъкани. Освен това той наистина се интересувал от произхода на клетките, затова се посветил на изследването му, използвайки ембриони от растителни тъкани.

Шлейден се осмели да предложи, че клетките се развиват „de novo“ от маса от миниатюрни гранули в клетките, които образуват „ядро“, чийто прогресивен растеж се превръща в нова клетка.

Теодор Шван (1810-1882)

Портрет на Теодор Шван (Източник: Fæ, чрез Wikimedia Commons)

Този немски автор отговаряше за „обобщаването“ на клетъчната теория за всички живи организми, включително растенията и животните.

Шван описва нуклеирани клетки в различни тъкани: в нотохордални и хрущялни клетки, в ларви на жаби, в черния дроб, бъбреците, панкреаса, слюнчените жлези и съединителната тъкан на прасета ембриони.

Резултатите му са отчетени през 1838 г. в неговите „Полеви бележки за природата и медицината“. Този автор също има важен принос за невронауката, тъй като той е първият, който описва мембранозното покритие, което заобикаля процесите на нервните клетки.

Робърт Браун (1773-1858)

Този шотландски ботаник и лекар е първият (през 1831 г.) разпознал ядрото като съществена част от живите клетки, благодарение на своите микроскопични наблюдения върху листата на орхидея. Браун беше този, който въведе термина "ядро", за да опише "единична непрозрачна кръгова ареола" в центъра на клетките.

Рудолф Вирхов (1821-1902)

Портрет на Рудолф Вирхов (Източник: http://ihm.nlm.nih.gov/images/B25666 чрез Wikimedia Commons)

На този немски лекар и патолог е поръчано да публикува писмено през 1855 г. идеята, че всяка клетка идва от предварително съществуваща клетка (omnis cellula e cellula), което изключва възможността за спонтанно генериране.

Няколко години по-рано той заяви, че: „клетката, като най-простата форма на проявление на живота, която въпреки това представлява идеята за живота, е органичното единство, неделимото живо същество“.

Луи Пастьор (1822-1895)

Портрет на Луи Пастьор (Източник: Пол Надар през Wikimedia Commons)

Именно този френски микробиолог окончателно отхвърли теорията за спонтанното генериране, благодарение на експериментите, които извърши през 1850-те, в които той показа, че размножаването на едноклетъчните организми се получава от вече съществуващи организми.

Твърдото му убеждение го накара да разработи експериментална процедура, чрез която той демонстрира, че "месен бульон" може да бъде стерилизиран чрез варенето му в колба "гъска гъба", способна да "улавя" прахови частици и други замърсители преди те стигнете до дъното на контейнера.

Пастьор показа, че ако бульонът се свари и след това гърлото на колбата се счупи и се остави изложено на въздуха, в крайна сметка се замърсява, придобивайки мътна форма поради микробно замърсяване.

Важно е да се подчертае, че други автори като Карл Бенда (1857–1933) и Камило Голджи (1843–1926) (наред с други) по-късно имат важен принос по отношение на изясняването на вътрешната структура на еукариотните клетки, описвайки техните основни органели и техните функции.,

Препратки

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Съществена клетъчна биология. Garland Science.
2. Мацарело, П. (1999). Обединяваща концепция: историята на клетъчната теория. Nature Cell Biology, 1 (1), E13.
3. Nabors, MW (2004). Въведение в ботаниката (№ 580 N117i). Пиърсън.
4. Рибати, Д. (2018). Историческа бележка за теорията на клетките. Експериментални клетъчни изследвания, 364 (1), 1-4.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Биология (9-ти изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: САЩ.
6. Вилануева, JR (1970). Живата клетка.
7. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2008). Микробиология на Прескот, Харли и Клайн. McGraw-Hill Висше образование.