TEORIE BUNĚK: HISTORIE, POSTULÁTY A AUTOŘI - BIOLOGIE - 2025

Buněčná teorie je teorie, která navrhuje, že všechny živé bytosti jsou tvořeny buňkami. Byl navržen Matthiasem Schleidenem, Theodorem Schwannem a Rudolfem Virchowem v letech 1838 a 1859 a je považován za klíčovou teorii pro zrod buněčné biologie.

Nástup této teorie definitivně vyřadil aristoteliánskou představu, že život může vzniknout spontánním generováním z inertní nebo neživé hmoty, což je myšlenka udržovaná ve vědeckém světě po mnoho staletí.

Buňky v živé tkáni rostlinného listu (Zdroj: Des_Callaghan přes Wikimedia Commons)

Dnes není šílené myslet si, že organismy, jako jsou například zvířata, rostliny a bakterie, jsou tvořeny rovnocennými základními jednotkami, jako jsou buňky, ale před stovkami let se tyto myšlenky zdály trochu přitažlivé.

S pouhým mikroskopickým pozorováním listů rostliny, kůže obojživelníků, vlasů savců nebo kolonií bakterií lze rychle potvrdit, že jsou všechny tvořeny základní jednotkou s podobnou organizací a složením.; buňka.

Eukaryotické jednobuněčné organismy různých druhů a buňky složitých živočišných tkání, například mozek nebo sval, se radikálně liší ve struktuře i funkci, přesto mají všechny membránu, která je obklopuje, cytosol, který je obklopuje to ubytuje jádro a organelles, které mají jisté funkční kapacity.

Živočišná eukaryotická buňka. Zdroj: Nikol valentina romero ruiz z Wikimedia Commons

Ačkoli byla založena jako teorie třemi hlavními autory, došlo k buněčné teorii díky mnoha znalostem, pozorováním a dřívějším příspěvkům různých autorů, kteří poskytli kousky skládačky, které by Schleiden, Schwann a Virchow později dali dohromady, a že ostatní by se později zdokonalily.

Pozadí a historie buněčné teorie

Formulace buněčné teorie Schleidenem, Schwannem a Virchowem by nebylo možné bez předchozího vynálezu mikroskopu, ke kterému došlo v polovině 17. století.

Do prvních mikroskopických pozorování buněk a do výroby prvních mikroskopických pozorování byly zapojeny dvě důležité postavy: Robert Hooke, v roce 1665, a později Antoni van Leeuwenhoek.

Existují však zprávy o pozorování Athanasia Kirchera, který v roce 1658 pozoroval živé bytosti (kromě červů), které se formovaly na rozkládajících se tkáních. Zhruba ve stejnou dobu popsal německý Swammerdam v krvi globulární „krvinky“ a uvědomil si, že žabí embrya jsou tvořena také globulárními „částicemi“.

Robert Hooke byl ten, kdo vytvořil termín „buňka“, aby popsal buňky, které pozoroval při pohledu na korkový list mikroskopem; zatímco Leeuwenhoek se vroucně věnoval výrobě mikroskopů a opakovanému pozorování vzorků z různých míst, což potvrzuje existenci nepatrného života.

Hooke i Leeuwenhoek lze považovat za „otce“ mikrobiologie, protože jako první uvedli existenci mikroskopických organismů v různých přírodních prostředích (vodní útvary, odřeniny nečistot z chrupu, spermatu atd.).

Dva další autoři té doby, Marcello Malpighi a Nehemiah Grew, podrobně studovali některé rostlinné tkáně. Publikace Malpighiho (1671) a Grew naznačují, že oba autoři identifikovali strukturu buněk během jejich pozorování, ale označovali je jako "buňky", "póry" nebo "saccules".

Rostlinná eukaryotická buňka

Vyvracející teorie o spontánní generaci

Po mnoho staletí vědecká komunita zastávala názor, že život může být spontánně vytvářen z neživé hmoty (inertní, neživé) na základě „vitální síly“ nebo „potenciálu“ prvků, jako je voda a země. generovat život.

Tyto postuláty však byly vyvráceny experimenty provedenými italskými Lazzaro Spallanzani, kteří v roce 1767 ukázali, že když se vařila voda z rybníků nebo studní, zmizela „životní síla“, což znamenalo, že ve vodě existují živé organismy.

Proto jeho práce byly průkopníky pro demonstraci, že život může vycházet pouze z již existujícího života, nebo co je stejné, že všechny buňky pocházejí z jiných buněk a ne z inertní hmoty.

Asi století po Spallanzaniho práci udělal Francouz Louis Pasteur precedens svými vlastními experimenty a definitivně ukázal, že spontánní generace nemá ve vědeckém světě místo.

Postuláty buněčné teorie

Jedním z postulátů buněčné teorie je, že buňky pocházejí z buněk, které již existovaly

Ačkoli byla buněčná teorie formulována na základě pozorování u „vyšších“ organismů, platí pro všechny živé bytosti, dokonce i pro jednobuněčné organismy, jako jsou některé parazity a bakterie.

Hlavní postuláty buněčné teorie jsou tři:

1- Všechny živé bytosti jsou tvořeny buňkami

Botanik M. Schleiden a zoolog T. Schwann navrhli tento postulát s tím, že na mikroskopické úrovni byly rostliny a zvířata tvořeny buňkami.

2 - Buňky jsou základní jednotky všech živých bytostí

Tento princip byl také postulován Schleidenem a Schwannem a je základním principem pro definování živé bytosti; Všechny živé bytosti jsou tvořeny buňkami, ať už jsou jednobuněčné nebo mnohobuněčné.

3 - Buňky mohou pocházet pouze z již existujících buněk, nikoli ze spontánní generace

Tento princip založil Rudolph Virchow.

Později další autor, A. Weismann, do teorie přidal následující důsledek:

- Buňky, které známe dnes („moderní“), pocházely z malé skupiny „předních“ buněk

Důsledek, který lze prokázat díky podobnostem nalezeným mezi některými komplexními proteiny nalezenými ve všech buňkách, cytochrom je jedním z nejlepších příkladů těchto proteinů, protože je „konzervovaný“ z hlediska struktury a funkce v bakteriích i v rostlinách a zvířatech.

Hlavní autoři

Ačkoli M. Schleiden, T. Schwann a R. Virchow byli hlavními protagonisty při formulaci buněčné teorie, jak ji známe dnes, mnoho z nich byli vědci, kteří se přímo či nepřímo podíleli na jejím definitivním zřízení.

Robert Hooke (1635-1702)

Portrét Roberta Hookea (Zdroj: Gustav VH, přes Wikimedia Commons)

Tento ctnostný anglický vědec provedl nejen objevy v oblasti biologie, ale zajímal se také o fyziku a astronomii.

V 1665 on představil ke královské společnosti Londýna jeho kniha opravňovala “mikrografii nebo některé fyziologické popisy miniaturních těl přes zvětšovací sklo” (od anglické Micrographia nebo některé fyziologické popisy miniaturních těl zvětšovacím sklem).

V této knize zdůrazňuje Hooke pozorování, která učinil na listu korku, ve kterém identifikoval jednotky podobné „buňkám“, které nazýval „buňkami“. Při třicetinásobném zvětšení pozoroval Hooke stejný vzorec v jiných rostlinách a v kostech některých zvířat, což naznačuje, že živé tkáně byly vytvořeny ze stejných „pórů“ nebo „buněk“.

Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723)

Portrét Antoni van Leeuwenhoek (Zdroj: Jan Verkolje (1650-1693) přes Wikimedia Commons)

Holandský A. Leeuwenhoek, současník s Robertem Hookem, věnoval část svého života výrobě mikroskopů a pozorování vzorků skrze ně. Byl prvním autorem, který ukázal živé buňky (Hooke viděl pouze mrtvé buňky z kůry některých stromů a kosti některých zvířat).

Kromě toho konstrukce jeho mikroskopů mu umožnila ocenit buněčné struktury mnohem podrobněji a vedla ho k objevu mnoha jednobuněčných organismů, které nazýval „animalcules“, které jsou dnes známy jako jednobuněčná zvířata i rostliny.

V roce 1674 Leeuwenhoek poprvé popsal červené krvinky a sperma ve svém vlastním spermatu.

Matthias Schleiden (1804-1881)

Portrét Matthiase Schleidena (Zdroj: Fæ, přes Wikimedia Commons)

Tento německý vědec, profesor botaniky, byl tím, kdo „formuloval“ buněčnou teorii na základě svých pozorování v rostlinných tkáních. Kromě toho se opravdu zajímal o původ buněk, a proto se věnoval studiu pomocí embryí z rostlinných tkání.

Schleiden se odvážil navrhnout, že se buňky vyvinuly „de novo“ z hmoty drobných granulí uvnitř buněk, které vytvořily „jádro", jehož progresivní růst se stal novou buňkou.

Theodor Schwann (1810-1882)

Portrét Theodora Schwanna (Zdroj: Fæ, přes Wikimedia Commons)

Tento německý autor měl na starosti „zobecnění“ buněčné teorie pro všechny živé organismy, včetně rostlin a zvířat.

Schwann popsal jaderné buňky v různých tkáních: v buňkách notochordu a chrupavky, v larvách ropuchy, v játrech, ledvinách, slinivkách, slinných žlázách a pojivové tkáni embryí prasat.

Jeho výsledky byly hlášeny v roce 1838 v jeho „Polních poznámkách o přírodě a medicíně“. Tento autor také významně přispěl k neurovědě, protože jako první popsal membránové pokrytí, které obklopuje procesy nervových buněk.

Robert Brown (1773-1858)

Tento skotský botanik a lékař byl první (v roce 1831), který díky mikroskopickým pozorováním na listech orchidejí rozpoznal jádro jako nezbytnou součást živých buněk. Brown byl ten, kdo vytvořil termín „jádro“, aby popsal „jedinou neprůhlednou kruhovou dvorci“ uprostřed buněk.

Rudolf Virchow (1821-1902)

Portrét Rudolfa Virchowa (Zdroj: http://ihm.nlm.nih.gov/images/B25666 přes Wikimedia Commons)

Tento německý lékař a patolog byl pověřen, aby v roce 1855 písemně zveřejnil myšlenku, že každá buňka pochází z již existující buňky (omnis cella e celula), vylučující možnost spontánní generace.

Před několika lety prohlásil, že „buňka je jako nejjednodušší forma projevu života, která přesto představuje myšlenku života, organickou jednotou, nedělitelnou živou bytostí.“

Louis Pasteur (1822-1895)

Portrét Louise Pasteura (Zdroj: Paul Nadar přes Wikimedia Commons)

Byl to tento francouzský mikrobiolog, který definitivně vyřadil teorii spontánní generace, a to díky experimentům, které provedl v 50. letech 20. století, ve kterých prokázal, že k množení jednobuněčných organismů došlo z již existujících organismů.

Jeho pevné přesvědčení ho vedlo k navrhování experimentálního postupu, kterým prokázal, že „masový vývar“ lze sterilizovat vařením v baňce „gooseneck“, která je schopna „zachytit“ prachové částice a další kontaminanty dříve, než budou dosáhnout dna nádoby.

Pasteur ukázal, že pokud byl vývar uvařen a poté byl zlomen krk baňky a byl ponechán vystaven vzduchu, nakonec byl kontaminován a získal mikrobiální kontaminaci zakaleného vzhledu.

Je důležité poznamenat, že další autoři, jako například Carl Benda (1857–1933) a Camilo Golgi (1843–1926) (mimo jiné), později významně přispěli k objasnění vnitřní struktury eukaryotických buněk, přičemž popsali své hlavní organely a jejich funkce..

Reference

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Základní buněčná biologie. Věnec věnec.
2. Mazzarello, P. (1999). Sjednocující koncept: historie buněčné teorie. Nature Cell Biology, 1 (1), E13.
3. Nabors, MW (2004). Úvod do botaniky (č. 580 N117i). Pearson.
4. Ribatti, D. (2018). Historická poznámka k buněčné teorii. Experimentální výzkum buněk, 364 (1), 1-4.
5. Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biologie (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
6. Villanueva, JR (1970). Živá buňka.
7. Willey, JM, Sherwood, L. a Woolverton, CJ (2008). Prescott, Harley, a Kleinova mikrobiologie. McGraw-Hill Higher Education.