Przeprowadźmy eksperyment. Weź dwa pojemniki i włóż do nich kawałek chleba. Następnie sterylizujemy oba pojemniki w celu zniszczenia wszystkich żywych organizmów. Następnie zostaw jeden pojemnik zamknięty i otwórz drugi. Co się stanie?
W otwartym pojemniku zacznie rozwijać się pleśń, w zamkniętym nie. Doświadczenie to pokazuje, że do otwartego pojemnika obce komórki dostają się ze środowiska zewnętrznego i zaczynają aktywnie dzielić się i rosnąć, natomiast do zamkniętego pojemnika nic nie wchodzi, więc nic się nie dzieje. Dowodzi to faktu, że komórki nie mogą powstać z materii nieożywionej, jak wierzyli starożytni naukowcy
Badania nad komórkami rozpoczęły się w 1665 roku za sprawą Roberta Hooke’a, angielskiego naukowca, kiedy spojrzał przez soczewkę na kawałek korka i zauważył pory. Było to wówczas zaskakujące, ponieważ wierzono, że nikt inny ich nie widział. W swojej monografii Micrographia naukowiec eksperymentalny wprowadził termin „komórka” w odniesieniu do struktur przypominających pudełka. To właśnie od tego momentu zaczęła się wyłaniać teoria komórkowa.
1674 Antonie van Leeuwenhoek, holenderski naukowiec, obserwuje i opisuje żywe mikroorganizmy za pomocą swojego ulepszonego mikroskopu, dostarczając dalszych dowodów na istnienie komórek.
1838 Matthias Schleiden, niemiecki botanik, na podstawie obserwacji tkanki roślinnej sugeruje, że rośliny składają się z komórek, i rozpoznaje ich podobieństwa strukturalne.
1839 Theodor Schwann, niemiecki fizjolog, dochodzi do wniosku, że tkanki zwierzęce również składają się z komórek, co stanowi rozwinięcie odkryć Schleidena i przyczynia się do sformułowania teorii komórki.
Postulaty teorii komórki
Powstają dwa pierwsze postulaty teorii komórki:
1. Wszystkie żywe istoty składają się z komórek
2. Komórka jest podstawową jednostką struktury i organizacji – budulcem życia
1885 Rudolf Virchow, niemiecki lekarz, wprowadza pojęcie patologii komórkowej, argumentując, że wszystkie komórki powstają z komórek wcześniej istniejących, podkreślając znaczenie podziału komórek w procesie wzrostu i choroby.
Naukowcy formułują trzeci postulat teorii komórki:
3. Wszystkie komórki pochodzą z wcześniej istniejących komórek powstałych w procesie podziału komórek
1861 Eksperymenty i obserwacje Louisa Pasteura potwierdzają teorię zarazków, która dodatkowo wzmacnia koncepcję komórek jako podstawowych jednostek życia.
1931 Ernst Ruska i Max Noll opracowują pierwszy mikroskop elektronowy, umożliwiający większe powiększenie i rozdzielczość komórek obrazowych.
1957 Marvin Minsky opracowuje mikroskopię konfokalną, która umożliwia obrazowanie komórek i tkanek z niespotykaną dotąd szczegółowością i wyrazistością.
W tym czasie formułowany jest czwarty postulat:
4. Przepływ energii zachodzi wewnątrz komórek
1953 James Watson i Francis Crick proponują strukturę podwójnej helisy DNA, ujawniając kod genetyczny i rewolucjonizując zrozumienie dziedziczenia komórkowego.
1955 George Palad identyfikuje i charakteryzuje rybosomy, struktury komórkowe odpowiedzialne za syntezę białek, zapewniając wgląd w mechanizmy komórkowe.
1963 Margit i Sylvan Nass identyfikują mitochondrialny DNA, odrębny materiał genetyczny w mitochondriach, co pogłębia naszą wiedzę na temat produkcji i ewolucji energii komórkowej, i pojawia się piąty postulat:
5. Informacje dziedziczne przekazywane są z komórki do komórki
2009 Hans Clevers i współpracownicy opracowują kultury organoidów, które umożliwiają hodowlę miniaturowych narządów w laboratorium i dostarczają cennych modeli do badania rozwoju człowieka, chorób i testowania leków.
Pojawia się szósty postulat teorii komórki:
6. Wszystkie komórki mają ten sam podstawowy skład chemiczny
2012 Jennifer Doudna i Emmanuelle Charpentier opracowują narzędzie do edycji genów CRISPR-Cas9, które rewolucjonizuje inżynierię genetyczną i zapewnia precyzyjną kontrolę nad komórkowym DNA.
2013 Aviv Regev i współpracownicy są pionierami technik sekwencjonowania RNA pojedynczych komórek, które umożliwiają analizę ekspresji genów w poszczególnych komórkach, co prowadzi do głębszego zrozumienia heterogeniczności komórkowej.
Co oznacza teoria komórki?
Drugą podstawową koncepcją teorii komórki jest to, że komórki są budulcem żywej materii i stanowią podstawę wszelkiego życia poprzez regulację procesów życiowych. Komórki tego samego typu są do siebie podobne, na przykład komórki dwóch roślin paproci są identyczne. W organizmie człowieka znajduje się około 40 bilionów komórek. Włosy, skóra, narządy itp. składają się z komórek. Każda część strukturalna komórki pełni inną funkcję, a komórki kontrolują wchłanianie składników odżywczych, przekształcanie składników odżywczych w energię, usuwanie odpadów i wiele innych procesów. Istotne jest, aby wszystkie funkcje naszego organizmu realizowane były dzięki działaniu komórek!
Czwarta część teorii komórkowej zauważa, że we wszystkich żywych komórkach energia jest stale przekształcana z jednego rodzaju na drugi. Przykładami tych procesów są fotosynteza (w której komórki roślinne przekształcają energię świetlną w energię chemiczną) i oddychanie komórkowe (w którym komórki roślinne i zwierzęce przekształcają glukozę w energię).
Część 5 dotyczy DNA i faktu jego przekazywania z komórek rodzicielskich do potomnych.
Wreszcie szósta część teorii komórki mówi, że wszystkie komórki składają się z tych samych substancji chemicznych: wody, jonów nieorganicznych i cząsteczek organicznych.
Podsumowując wszystko powyższe
To niesamowite, jak oczywista wydaje się dziś teoria komórkowa. Każdy uczeń kursu biologii w szkole wie, czym są komórki i że składają się z nich wszystkie żywe istoty. Jest to podstawowa zasada biologii, tak ważna, że wielu z nas uważa ją za oczywistość.
Wiedza, że wszystkie żywe istoty zbudowane są z komórek, pozwala nam zrozumieć, w jaki sposób organizmy powstają, rosną i umierają. Informacje te pomagają nam zrozumieć, w jaki sposób powstaje nowe życie, dlaczego organizmy przybierają określony kształt, w jaki sposób rozprzestrzenia się rak, jak można leczyć choroby i wiele więcej. Komórki pomagają nawet rozwikłać podstawowe pytania, takie jak życie i śmierć: organizm, którego komórki są żywe, uważa się za żywy, a organizm, którego komórki są martwe, uważa się za martwy.
