Laten we een experiment uitvoeren. Neem twee bakjes en doe er een stuk brood in. Vervolgens steriliseren we beide containers om alle levende organismen te vernietigen. Laat hierna de ene container gesloten en open de andere. Wat zal er gebeuren?
In een open container zal schimmel gaan groeien, maar in een gesloten container niet. Dit experiment laat zien dat in een open container vreemde cellen vanuit de externe omgeving binnenkomen en zich actief beginnen te delen en te groeien, terwijl in een gesloten container niets binnenkomt en er dus niets gebeurt. Dit bewijst het feit dat cellen niet uit niet-levend materiaal kunnen voortkomen, zoals wetenschappers in de oudheid geloofden
De studie van cellen begon in 1665 met Robert Hooke, een Engelse wetenschapper, toen hij door een lens naar een stuk kurk keek en poriën opmerkte. Dit was destijds verrassend omdat men geloofde dat niemand anders ze had gezien. In zijn monografie Micrographia introduceerde de experimentele wetenschapper de term ‘cel’ om te verwijzen naar doosachtige structuren. Vanaf dit moment begon de cellulaire theorie naar voren te komen.
1674 Antonie van Leeuwenhoek, een Nederlandse wetenschapper, observeert en beschrijft levende micro-organismen met behulp van zijn verbeterde microscoop, wat verder bewijs levert voor het bestaan van cellen.
1838 Matthias Schleiden, een Duitse botanicus, suggereert dat planten uit cellen bestaan door plantenweefsel te observeren en hun structurele overeenkomsten te herkennen.
1839 Theodor Schwann, een Duitse fysioloog, concludeert dat dierlijke weefsels ook uit cellen bestaan, waarmee hij de ontdekkingen van Schleiden ontwikkelt en bijdraagt aan de formulering van de celtheorie.
Postulaten van de celtheorie
De eerste twee postulaten van de celtheorie worden gevormd:
1. Alle levende wezens bestaan uit cellen
2. De cel is de fundamentele eenheid van structuur en organisatie – de bouwstenen van het leven
1885 Rudolf Virchow, een Duitse arts, introduceert het concept van cellulaire pathologie, met het argument dat alle cellen voortkomen uit reeds bestaande cellen, waarbij hij het belang van celdeling in het proces van groei en ziekte benadrukt.
Wetenschappers formuleren het derde postulaat van de celtheorie:
3. Alle cellen komen uit reeds bestaande cellen die zijn ontstaan door het proces van celdeling
1861 De experimenten en observaties van Louis Pasteur ondersteunen de kiemtheorie, die het concept van cellen als de fundamentele eenheden van het leven verder versterkt.
1931 Ernst Ruska en Max Noll ontwikkelen de eerste elektronenmicroscoop, waardoor een hogere vergroting en resolutie van beeldcellen mogelijk is.
1957 Marvin Minsky ontwikkelt confocale microscopie, waarmee cellen en weefsels in beeld kunnen worden gebracht met ongekende details en helderheid.
Tegen die tijd is het vierde postulaat geformuleerd:
4. De energiestroom vindt plaats in de cellen
1953 James Watson en Francis Crick stellen de dubbele helixstructuur van DNA voor, waardoor de genetische code wordt onthuld en het begrip van cellulaire overerving radicaal wordt veranderd.
1955 George Palad identificeert en karakteriseert ribosomen, cellulaire structuren die verantwoordelijk zijn voor de eiwitsynthese, en geeft inzicht in de cellulaire machinerie.
1963 Margit en Sylvan Nass identificeren mitochondriaal DNA, het afzonderlijke genetische materiaal in de mitochondriën, dat ons begrip van de productie en evolutie van cellulaire energie bevordert, en een vijfde postulaat komt naar voren:
5. Erfelijke informatie wordt van cel tot cel overgedragen
2009 Hans Clevers en collega’s ontwikkelen organoïdeculturen waarmee miniatuurorganen in het laboratorium kunnen worden gekweekt en bieden waardevolle modellen voor het bestuderen van de menselijke ontwikkeling, ziekten en het testen van medicijnen.
Het zesde postulaat van de celtheorie verschijnt:
6. Alle cellen hebben dezelfde chemische basissamenstelling
2012 Jennifer Doudna en Emmanuelle Charpentier ontwikkelen de tool voor het bewerken van genen CRISPR-Cas9 die een revolutie teweegbrengt in de genetische manipulatie en nauwkeurige controle biedt over cellulair DNA.
2013 Aviv Regev en collega’s zijn pioniers in single-cell RNA-sequencingtechnieken die analyse van genexpressie in individuele cellen mogelijk maken, wat leidt tot een dieper begrip van cellulaire heterogeniteit.
Wat betekent celtheorie?
Het tweede kernconcept van de celtheorie is dat cellen de bouwstenen zijn van levende materie en de basis vormen van al het leven door vitale processen te reguleren. Cellen van hetzelfde type lijken op elkaar, de cellen van twee varenplanten zijn bijvoorbeeld identiek. Er zijn ongeveer 40 biljoen cellen in het menselijk lichaam. Haar, huid, organen, enz. bestaan uit cellen. Elk structureel deel van de cel heeft een andere functie, en cellen controleren de opname van voedingsstoffen, de omzetting van voedingsstoffen in energie, de verwijdering van afval en vele andere processen. Het is essentieel dat alle functies van ons lichaam worden uitgevoerd dankzij de werking van cellen!
Het vierde deel van de cellulaire theorie merkt op dat in alle levende cellen energie voortdurend wordt omgezet van het ene type naar het andere. Voorbeelden van deze processen zijn onder meer fotosynthese (waarbij plantencellen lichtenergie omzetten in chemische energie) en cellulaire ademhaling (waarbij planten- en dierencellen glucose in energie omzetten).
Deel 5 gaat over DNA en het feit dat het wordt doorgegeven van ouder- op dochtercellen.
Ten slotte zegt het zesde deel van de celtheorie dat alle cellen zijn gemaakt van dezelfde chemicaliën: water, anorganische ionen en organische moleculen.
Een samenvatting van al het bovenstaande
Het is verbazingwekkend hoe voor de hand liggend de celtheorie vandaag de dag lijkt. Elke student die een biologiecursus op school volgt, weet wat cellen zijn en dat alle levende wezens daaruit bestaan. Dit is een fundamenteel principe van de biologie, zo belangrijk dat velen van ons het als vanzelfsprekend beschouwen.
Wetende dat alle levende wezens uit cellen bestaan, stelt ons in staat te begrijpen hoe organismen zich vormen, groeien en sterven. Deze informatie helpt ons te begrijpen hoe nieuw leven wordt gecreëerd, waarom organismen een bepaalde vorm aannemen, hoe kanker zich verspreidt, hoe ziekten kunnen worden behandeld, en nog veel meer. Cellen helpen zelfs fundamentele vragen als leven en dood te ontrafelen: een organisme waarvan de cellen levend zijn, wordt als levend beschouwd, en een organisme waarvan de cellen dood zijn, wordt als dood beschouwd.
