CELTHEORIE: GESCHIEDENIS, POSTULATEN EN AUTEURS - BIOLOGIE - 2025

De celtheorie is de theorie die stelt dat alle levende wezens uit cellen bestaan. Het werd voorgesteld door Matthias Schleiden, Theodor Schwann en Rudolph Virchow tussen de jaren 1838 en 1859, en wordt beschouwd als een sleuteltheorie voor het ontstaan ​​van celbiologie.

De komst van deze theorie verwierp definitief de Aristotelische opvatting dat leven zou kunnen ontstaan ​​door spontane generatie uit inerte of niet-levende materie, een idee dat eeuwenlang in de wetenschappelijke wereld werd gehandhaafd.

Cellen in een levend weefsel van een plantenblad (Bron: Des_Callaghan via Wikimedia Commons)

Tegenwoordig is het niet gek om te denken dat organismen die zo verschillend zijn als dieren, planten en bacteriën, bestaan ​​uit gelijkwaardige basiseenheden zoals cellen, maar honderden jaren geleden leken deze ideeën een beetje vergezocht.

Met een simpele microscoopobservatie van de bladeren van een plant, de huid van een amfibie, de haren van een zoogdier of een bacteriekolonie, kan snel worden bevestigd dat ze allemaal zijn samengesteld uit een basiseenheid met een vergelijkbare organisatie en samenstelling. ; de cel.

Eukaryote eencellige organismen van verschillende soorten en de cellen van complexe dierlijke weefsels, zoals de hersenen of spieren, zijn radicaal verschillend in zowel structuur als functie, maar ze hebben allemaal een membraan dat hen omringt, een cytosol dat het herbergt een kern en organellen die bepaalde functionele capaciteiten hebben.

Dierlijke eukaryote cel. Bron: door Nikol valentina romero ruiz, van Wikimedia Commons

Hoewel het door drie hoofdauteurs als theorie werd opgesteld, vond de celtheorie plaats dankzij veel kennis, observaties en eerdere bijdragen van verschillende auteurs, die de puzzelstukjes leverden die Schleiden, Schwann en Virchow later zouden samenstellen en die anderen later zouden verfijnen.

Achtergrond en geschiedenis van celtheorie

De formulering van de celtheorie door Schleiden, Schwann en Virchow zou niet mogelijk zijn geweest zonder de eerdere uitvinding van de microscoop, die plaatsvond in het midden van de 17e eeuw.

Twee belangrijke figuren waren betrokken bij de eerste microscopische waarnemingen van cellen en bij de vervaardiging van de eerste rudimentaire microscopen: Robert Hooke, in 1665, en later, Antoni van Leeuwenhoek.

Er zijn echter meldingen van de waarnemingen van Athanasius Kircher die in 1658 levende wezens (naast wormen) observeerde op rottende weefsels. Rond dezelfde tijd beschreef de Duitse Swammerdam bolvormige 'bloedlichaampjes' in bloed en realiseerde zich dat kikkerembryo's ook uit bolvormige 'deeltjes' bestonden.

Robert Hooke was degene die de term 'cel' bedacht om de cellen te beschrijven die hij observeerde toen hij door een microscoop naar een kurkplaat keek; terwijl Leeuwenhoek zich vurig wijdde aan het vervaardigen van microscopen en het herhaaldelijk observeren van monsters uit verschillende plaatsen, waarmee hij het bestaan ​​van een miniem leven bevestigde.

Zowel Hooke als Leeuwenhoek kunnen worden beschouwd als de "vaders" van de microbiologie, aangezien zij de eersten waren die het bestaan ​​van microscopisch kleine organismen in verschillende natuurlijke omgevingen (watermassa's, vuilafschraapsel van kunstgebitten, sperma, enz.) Rapporteerden.

Twee andere auteurs uit die tijd, Marcello Malpighi en Nehemiah Grew, bestudeerden enkele plantenweefsels in detail. De publicaties van Malpighi (1671) en Grew geven aan dat beide auteurs de structuur van cellen identificeerden tijdens hun waarnemingen, maar deze "cellen", "poriën" of "saccules" noemden.

Plant eukaryote cel

Theorieën over spontane generatie weerleggen

Eeuwenlang was de wetenschappelijke gemeenschap van mening dat leven spontaan kon worden voortgebracht uit levenloze materie (inert, niet levend), gebaseerd op de "vitale kracht" of het "potentieel" van elementen zoals water en aarde. om leven te genereren.

Deze postulaten werden echter weerlegd door de experimenten die werden uitgevoerd door de Italiaan Lazzaro Spallanzani, die in 1767 aantoonde dat wanneer water uit vijvers of putten werd gekookt, de 'levenskracht' verdween, wat inhield dat wat er in het water bestond, levende organismen waren. .

Daarom waren zijn werken de pioniers voor de demonstratie dat leven alleen kan ontstaan ​​uit reeds bestaand leven of, wat hetzelfde is, dat alle cellen uit andere cellen komen en niet uit inerte materie.

Ongeveer een eeuw na het werk van Spallanzani schiep de Fransman Louis Pasteur het precedent met zijn eigen experimenten, waarmee hij definitief aantoonde dat spontane generatie geen plaats had in de wetenschappelijke wereld.

Postulaten van celtheorie

Een van de postulaten van de celtheorie is dat cellen afkomstig zijn van cellen die al bestonden

Hoewel de celtheorie werd geformuleerd op basis van waarnemingen gedaan in "hogere" organismen, is ze geldig voor alle levende wezens, zelfs eencellige organismen zoals sommige parasieten en bacteriën.

De belangrijkste postulaten van de celtheorie zijn drie:

1- Alle levende wezens zijn opgebouwd uit cellen

De botanicus M. Schleiden en de zoöloog T. Schwann stelden dit postulaat voor en stelden dat planten en dieren op microscopisch niveau uit cellen bestonden.

2- Cellen zijn de basiseenheden van alle levende wezens

Dit principe werd ook gepostuleerd door Schleiden en Schwann en is een basisprincipe om een ​​levend wezen te definiëren; Alle levende wezens zijn opgebouwd uit cellen, of ze nu eencellig of meercellig zijn.

3- Cellen kunnen alleen afkomstig zijn van reeds bestaande cellen en niet door spontane generatie

Dit principe is vastgesteld door Rudolph Virchow.

Later voegde een andere auteur, A. Weismann, het volgende gevolg aan de theorie toe:

- De cellen die we vandaag kennen ("modern") zijn afkomstig uit een kleine groep van "voorouderlijke" cellen

Een uitvloeisel dat kan worden aangetoond dankzij de overeenkomsten die worden gevonden tussen enkele complexe eiwitten die in alle cellen worden aangetroffen, waarbij cytochroom een ​​van de beste voorbeelden van deze eiwitten is, aangezien het in termen van structuur en functie in zowel bacteriën als in planten en dieren.

Belangrijkste auteurs

Hoewel M. Schleiden, T. Schwann en R. Virchow de hoofdrolspelers waren in de formulering van de celtheorie zoals we die vandaag kennen, waren er veel wetenschappers die direct of indirect deelnamen aan de definitieve totstandkoming ervan.

Robert Hooke (1635-1702)

Portret van Robert Hooke (Bron: Gustav VH, via Wikimedia Commons)

Deze deugdzame Engelse wetenschapper deed niet alleen ontdekkingen op het gebied van biologie, maar was ook geïnteresseerd in natuurkunde en astronomie.

In 1665 presenteerde hij aan de Royal Society of London zijn boek getiteld "Micrography or Some Physiological Descriptions of Miniature Bodies through a Magnifying Glass" (uit het Engelse Micrographia of Some Physiological Descriptions of Miniature Bodies by Magnifying Glass).

In dit boek benadrukt Hooke de waarnemingen die hij deed op een kurkblad, waarin hij eenheden identificeerde die vergelijkbaar waren met "cellen" die hij "cellen" noemde. Met slechts een 30-voudige vergroting observeerde Hooke hetzelfde patroon in andere planten en in de botten van sommige dieren, wat suggereert dat levende weefsels uit dezelfde "poriën" of "cellen" bestaan.

Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723)

Portret van Antoni van Leeuwenhoek (Bron: Jan Verkolje (1650-1693) via Wikimedia Commons)

De Nederlandse A. Leeuwenhoek, die net als Robert Hooke was, wijdde een deel van zijn leven aan het maken van microscopen en het observeren van monsters erdoorheen. Hij was de eerste auteur die levende cellen liet zien (Hooke zag alleen dode cellen van de schors van sommige bomen en het bot van sommige dieren).

Bovendien stelde het ontwerp van zijn microscopen hem in staat celstructuren veel gedetailleerder te waarderen, en leidde hij tot de ontdekking van vele eencellige organismen die hij 'diertjes' noemde, waarvan tegenwoordig bekend is dat ze zowel eencellige dieren als planten zijn.

In 1674 beschreef Leeuwenhoek voor het eerst rode bloedcellen en sperma in zijn eigen sperma.

Matthias Schleiden (1804-1881)

Portret van Matthias Schleiden (Bron: Fæ, via Wikimedia Commons)

Deze Duitse wetenschapper, professor in de botanie, was degene die de celtheorie "formuleerde" op basis van zijn waarnemingen in plantenweefsels. Bovendien was hij erg geïnteresseerd in de oorsprong van cellen, dus wijdde hij zich aan het onderzoek met embryo's uit plantenweefsels.

Schleiden durfde voor te stellen dat cellen zich "de novo" ontwikkelden uit een massa minuscule korrels in cellen, die een "kern" vormden waarvan de progressieve groei een nieuwe cel werd.

Theodor Schwann (1810-1882)

Portret van Theodor Schwann (bron: Fæ, via Wikimedia Commons)

Deze Duitse auteur had de leiding over het "generaliseren" van de celtheorie voor alle levende organismen, inclusief planten en dieren.

Schwann beschreef kernhoudende cellen in verschillende weefsels: in de cellen van de notochord en kraakbeen, in paddenlarven, in de lever, nieren, pancreas, speekselklieren en bindweefsel van embryo's van varkens.

Zijn resultaten werden in 1838 gerapporteerd in zijn "Field Notes on Nature and Medicine." Deze auteur leverde ook belangrijke bijdragen aan de neurowetenschappen, aangezien hij de eerste was die de vliezige omhulling beschreef die de processen van zenuwcellen omgeeft.

Robert Brown (1773-1858)

Deze Schotse botanicus en arts was de eerste (in 1831) die de celkern herkende als een essentieel onderdeel van levende cellen, dankzij zijn microscopische observaties op orchideebladeren. Brown was degene die de term "kern" bedacht om een ​​"enkele ondoorzichtige cirkelvormige tepelhof" in het midden van cellen te beschrijven.

Rudolf Virchow (1821-1902)

Portret van Rudolf Virchow (Bron: http://ihm.nlm.nih.gov/images/B25666 via Wikimedia Commons)

Deze Duitse arts en patholoog kreeg de opdracht om in 1855 schriftelijk het idee te publiceren dat elke cel uit een reeds bestaande cel komt (omnis cellula e cellula), waardoor de mogelijkheid van spontane generatie wordt uitgesloten.

Een paar jaar eerder verklaarde hij dat: 'de cel, als de eenvoudigste vorm van manifestatie van leven, die niettemin de idee van leven vertegenwoordigt, de organische eenheid is, het ondeelbare levende wezen.'

Louis Pasteur (1822-1895)

Portret van Louis Pasteur (Bron: Paul Nadar via Wikimedia Commons)

Het was deze Franse microbioloog die definitief de theorie van spontane generatie verwierp, dankzij de experimenten die hij in de jaren 1850 uitvoerde, waarin hij aantoonde dat de vermenigvuldiging van eencellige organismen plaatsvond uit reeds bestaande organismen.

Zijn vaste overtuiging bracht hem ertoe een experimentele procedure te ontwerpen waarmee hij aantoonde dat een 'vleesbouillon' gesteriliseerd kon worden door het in een 'zwanenhals'-kolf te koken, die in staat was om stofdeeltjes en andere verontreinigingen' op te vangen 'voordat ze bereik de bodem van de container.

Pasteur toonde aan dat als de bouillon werd gekookt en vervolgens de hals van de kolf werd gebroken en deze aan de lucht werd blootgesteld, deze uiteindelijk vervuild raakte en een troebel uiterlijk kreeg als gevolg van microbiële besmetting.

Het is belangrijk om te benadrukken dat andere auteurs zoals Carl Benda (1857–1933) en Camilo Golgi (1843–1926) (onder anderen) later belangrijke bijdragen hebben geleverd met betrekking tot de verduidelijking van de interne structuur van eukaryote cellen, door hun belangrijkste organellen en hun functies te beschrijven. .

Referenties

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Essentiële celbiologie. Garland Science.
2. Mazzarello, P. (1999). Een verenigend concept: de geschiedenis van de celtheorie. Nature Cell Biology, 1 (1), E13.
3. Nabors, MW (2004). Inleiding tot de plantkunde (nr. 580 N117i). Pearson.
4. Ribatti, D. (2018). Een historische opmerking over de celtheorie. Experimenteel celonderzoek, 364 (1), 1-4.
5. Solomon, EP, Berg, LR en Martin, DW (2011). Biologie (9e edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: VS.
6. Villanueva, JR (1970). De levende cel.
7. Willey, JM, Sherwood, L., en Woolverton, CJ (2008). Prescott, Harley en Klein's microbiologie. McGraw-Hill hoger onderwijs.