Machen wir ein Experiment. Nehmen Sie zwei Behälter und legen Sie ein Stück Brot hinein. Anschließend sterilisieren wir beide Behälter, um alle lebenden Organismen zu vernichten. Lassen Sie danach einen Behälter geschlossen und öffnen Sie den anderen. Was wird passieren?
In einem offenen Behälter beginnt Schimmel zu wachsen, in einem geschlossenen Behälter jedoch nicht. Dieses Experiment zeigt, dass in einen offenen Behälter fremde Zellen aus der äußeren Umgebung eindringen und beginnen, sich aktiv zu teilen und zu wachsen, während in einen geschlossenen Behälter nichts eindringt und daher nichts passiert. Dies beweist die Tatsache, dass Zellen nicht aus unbelebtem Material entstehen können, wie Wissenschaftler in der Antike glaubten
Die Erforschung von Zellen begann 1665 mit Robert Hooke, einem englischen Wissenschaftler, als er durch eine Linse auf ein Stück Kork blickte und Poren bemerkte. Dies war damals überraschend, da man glaubte, dass niemand sonst sie gesehen hatte. In seiner Monographie Micrographia führte der Experimentalwissenschaftler den Begriff „Zelle“ ein, um kastenartige Strukturen zu bezeichnen. Von diesem Moment an begann sich die Zelltheorie zu entwickeln.
1674 Antonie van Leeuwenhoek, ein niederländischer Wissenschaftler, beobachtet und beschreibt lebende Mikroorganismen mit seinem verbesserten Mikroskop und liefert damit weitere Beweise für die Existenz von Zellen.
1838 Matthias Schleiden, ein deutscher Botaniker, schlägt durch die Beobachtung von Pflanzengewebe vor, dass Pflanzen aus Zellen bestehen, und erkennt ihre strukturellen Ähnlichkeiten.
1839 Theodor Schwann, ein deutscher Physiologe, kommt zu dem Schluss, dass auch tierisches Gewebe aus Zellen besteht, was Schleidens Entdeckungen weiterführt und zur Formulierung der Zelltheorie beiträgt.
Postulate der Zelltheorie
Die ersten beiden Postulate der Zelltheorie werden gebildet:
1. Alle Lebewesen bestehen aus Zellen
2. Die Zelle ist die grundlegende Struktur- und Organisationseinheit – die Bausteine des Lebens
1885 Rudolf Virchow, ein deutscher Arzt, führt das Konzept der Zellpathologie ein und argumentiert, dass alle Zellen aus bereits existierenden Zellen entstehen, und betont die Bedeutung der Zellteilung im Prozess von Wachstum und Krankheit.
Wissenschaftler formulieren das dritte Postulat der Zelltheorie:
3. Alle Zellen stammen aus bereits vorhandenen Zellen, die durch den Prozess der Zellteilung entstanden sind
1861 Louis Pasteurs Experimente und Beobachtungen stützen die Keimtheorie, die das Konzept der Zellen als Grundeinheiten des Lebens weiter stärkt.
1931 entwickeln Ernst Ruska und Max Noll das erste Elektronenmikroskop, das eine höhere Vergrößerung und Auflösung zur Abbildung von Zellen ermöglicht.
1957 Marvin Minsky entwickelt die konfokale Mikroskopie, mit der Zellen und Gewebe mit beispielloser Detailgenauigkeit und Klarheit abgebildet werden können.
Zu diesem Zeitpunkt ist das vierte Postulat formuliert:
4. Der Energiefluss findet innerhalb der Zellen statt.
1953 schlagen James Watson und Francis Crick die Doppelhelixstruktur der DNA vor, enthüllen den genetischen Code und revolutionieren das Verständnis der zellulären Vererbung.
1955 George Palad identifiziert und charakterisiert Ribosomen, zelluläre Strukturen, die für die Proteinsynthese verantwortlich sind, und liefert Einblicke in die zelluläre Maschinerie.
1963 Margit und Sylvan Nass identifizieren mitochondriale DNA, das spezifische genetische Material innerhalb der Mitochondrien, was unser Verständnis der zellulären Energieproduktion und -entwicklung erweitert und ein fünftes Postulat hervorbringt:
5. Erbinformationen werden von Zelle zu Zelle weitergegeben
2009 Hans Clevers und Kollegen entwickeln Organoidkulturen, die die Züchtung von Miniaturorganen im Labor ermöglichen und wertvolle Modelle für die Untersuchung menschlicher Entwicklung, Krankheiten und Arzneimitteltests liefern.
Das sechste Postulat der Zelltheorie erscheint:
6. Alle Zellen haben die gleiche grundlegende chemische Zusammensetzung
2012 entwickeln Jennifer Doudna und Emmanuelle Charpentier das Genbearbeitungstool CRISPR-Cas9, das die Gentechnik revolutioniert und eine präzise Kontrolle über die zelluläre DNA ermöglicht.
2013 Aviv Regev und seine Kollegen entwickeln Techniken zur RNA-Sequenzierung einzelner Zellen, die eine Analyse der Genexpression in einzelnen Zellen ermöglichen und so zu einem tieferen Verständnis der zellulären Heterogenität führen.
Was bedeutet also Zelltheorie?
Das zweite Kernkonzept der Zelltheorie besagt, dass Zellen die Bausteine der lebenden Materie sind und die Grundlage allen Lebens bilden, indem sie lebenswichtige Prozesse regulieren. Zellen des gleichen Typs sind einander ähnlich, beispielsweise sind die Zellen zweier Farnpflanzen identisch. Im menschlichen Körper gibt es etwa 40 Billionen Zellen. Haare, Haut, Organe usw. bestehen aus Zellen. Jeder strukturelle Teil der Zelle hat eine andere Funktion und Zellen steuern die Aufnahme von Nährstoffen, die Umwandlung von Nährstoffen in Energie, die Beseitigung von Abfallstoffen und viele andere Prozesse. Es ist wichtig, dass alle Funktionen unseres Körpers dank der Aktivitäten der Zellen ausgeführt werden!
Der vierte Teil der Zelltheorie besagt, dass in allen lebenden Zellen ständig Energie von einer Art in eine andere umgewandelt wird. Beispiele für diese Prozesse sind die Photosynthese (wobei Pflanzenzellen Lichtenergie in chemische Energie umwandeln) und die Zellatmung (wobei pflanzliche und tierische Zellen Glukose in Energie umwandeln).
Teil 5 befasst sich mit DNA und der Tatsache, dass sie von Eltern- an Tochterzellen weitergegeben wird.
Schließlich besagt der sechste Teil der Zelltheorie, dass alle Zellen aus den gleichen Chemikalien bestehen: Wasser, anorganischen Ionen und organischen Molekülen.
Zusammenfassung aller oben genannten Punkte
Es ist erstaunlich, wie offensichtlich die Zelltheorie heute erscheint. Jeder Student in einem Biologiekurs an der Schule weiß, was Zellen sind und dass alle Lebewesen aus ihnen bestehen. Dies ist ein Grundprinzip der Biologie und so wichtig, dass viele von uns es für selbstverständlich halten.
Wenn wir wissen, dass alle Lebewesen aus Zellen bestehen, können wir verstehen, wie Organismen entstehen, wachsen und sterben. Diese Informationen helfen uns zu verstehen, wie neues Leben entsteht, warum Organismen eine bestimmte Form annehmen, wie sich Krebs ausbreitet, wie Krankheiten behandelt werden können und vieles mehr. Zellen helfen sogar dabei, grundlegende Fragen wie Leben und Tod zu klären: Ein Organismus, dessen Zellen leben, gilt als lebendig, und ein Organismus, dessen Zellen tot sind, gilt als tot.
