Hãy tiến hành một thí nghiệm. Lấy hai hộp đựng và đặt một miếng bánh mì vào đó. Sau đó, chúng tôi khử trùng cả hai thùng chứa để tiêu diệt tất cả các sinh vật sống. Sau đó, đóng một hộp lại và mở hộp còn lại. Chuyện gì sẽ xảy ra?
Hộp đựng mở sẽ bắt đầu phát triển nấm mốc, nhưng hộp đựng kín thì không. Thí nghiệm này cho thấy rằng trong một thùng chứa mở, các tế bào lạ xâm nhập từ môi trường bên ngoài và bắt đầu phân chia và phát triển tích cực, trong khi trong một thùng chứa kín không có gì xâm nhập, do đó không có gì xảy ra. Điều này chứng tỏ tế bào không thể phát sinh từ vật chất không sống như các nhà khoa học thời cổ đại tin tưởng.
Nghiên cứu về tế bào bắt đầu vào năm 1665 với Robert Hooke, một nhà khoa học người Anh, khi ông nhìn qua thấu kính vào một mảnh nút chai và nhận thấy các lỗ chân lông. Điều này thật đáng ngạc nhiên vào thời điểm đó vì người ta tin rằng chưa có ai khác nhìn thấy chúng. Trong chuyên khảo Micrographia của mình, nhà khoa học thực nghiệm đã giới thiệu thuật ngữ “tế bào” để chỉ các cấu trúc dạng hộp. Chính từ thời điểm này, thuyết tế bào bắt đầu xuất hiện.
1674 Antonie van Leeuwenhoek, một nhà khoa học người Hà Lan, quan sát và mô tả các vi sinh vật sống bằng kính hiển vi cải tiến của mình, cung cấp thêm bằng chứng cho sự tồn tại của tế bào.
1838 Matthias Schleiden, một nhà thực vật học người Đức, cho rằng thực vật được cấu tạo từ các tế bào bằng cách quan sát mô thực vật và nhận ra sự tương đồng về cấu trúc của chúng.
1839 Theodor Schwann, một nhà sinh lý học người Đức, kết luận rằng mô động vật cũng bao gồm các tế bào, phát triển những khám phá của Schleiden và góp phần xây dựng lý thuyết tế bào.
Các định đề của lý thuyết tế bào
Hai tiên đề đầu tiên của lý thuyết tế bào được hình thành:
1. Mọi sinh vật đều được cấu tạo từ tế bào
2. Tế bào là đơn vị cơ bản của cấu trúc và tổ chức – những khối xây dựng nên sự sống
1885 Rudolf Virchow, một bác sĩ người Đức, đưa ra khái niệm bệnh lý tế bào, cho rằng mọi tế bào đều phát sinh từ các tế bào có sẵn, nhấn mạnh tầm quan trọng của sự phân chia tế bào trong quá trình phát triển và bệnh tật.
Các nhà khoa học xây dựng định đề thứ ba của lý thuyết tế bào:
3. Tất cả các tế bào đều đến từ các tế bào có sẵn được tạo ra thông qua quá trình phân chia tế bào
1861 Các thí nghiệm và quan sát của Louis Pasteur ủng hộ lý thuyết vi trùng, lý thuyết này củng cố hơn nữa khái niệm tế bào là đơn vị cơ bản của sự sống.
1931 Ernst Ruska và Max Noll phát triển kính hiển vi điện tử đầu tiên, cho phép độ phóng đại và độ phân giải cao hơn đối với các tế bào hình ảnh.
1957 Marvin Minsky phát triển kính hiển vi đồng tiêu, cho phép chụp ảnh các tế bào và mô với độ chi tiết và độ rõ nét chưa từng có.
Đến lúc này, định đề thứ tư được hình thành:
4. Dòng năng lượng xảy ra bên trong tế bào
1953 James Watson và Francis Crick đề xuất cấu trúc xoắn kép của DNA, tiết lộ mã di truyền và cách mạng hóa sự hiểu biết về di truyền tế bào.
1955 George Palad xác định và mô tả đặc điểm của ribosome, cấu trúc tế bào chịu trách nhiệm tổng hợp protein, cung cấp cái nhìn sâu sắc về bộ máy tế bào.
1963 Margit và Sylvan Nass xác định DNA ty thể, vật liệu di truyền riêng biệt trong ty thể, giúp nâng cao hiểu biết của chúng ta về quá trình sản xuất và tiến hóa năng lượng tế bào và định đề thứ năm xuất hiện:
5. Thông tin di truyền được truyền từ tế bào này sang tế bào khác
2009 Hans Clevers và các đồng nghiệp phát triển các nền văn hóa organoid cho phép nuôi cấy các cơ quan thu nhỏ trong phòng thí nghiệm và cung cấp các mô hình có giá trị để nghiên cứu sự phát triển của con người, bệnh tật và thử nghiệm thuốc.
Định đề thứ sáu của lý thuyết tế bào xuất hiện:
6. Tất cả các tế bào đều có thành phần hóa học cơ bản giống nhau
2012 Jennifer Doudna và Emmanuelle Charpentier phát triển công cụ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 cách mạng hóa kỹ thuật di truyền và cung cấp khả năng kiểm soát chính xác DNA của tế bào.
2013 Aviv Regev và các đồng nghiệp đi tiên phong trong kỹ thuật giải trình tự RNA đơn bào cho phép phân tích biểu hiện gen trong từng tế bào, mang đến sự hiểu biết sâu sắc hơn về tính không đồng nhất của tế bào.
Vậy lý thuyết tế bào có ý nghĩa gì?
Khái niệm cốt lõi thứ hai của lý thuyết tế bào là tế bào là khối xây dựng của vật chất sống và tạo thành nền tảng của mọi sự sống bằng cách điều chỉnh các quá trình quan trọng. Các tế bào cùng loại thì giống nhau, ví dụ tế bào của hai cây dương xỉ giống hệt nhau. Có khoảng 40 nghìn tỷ tế bào trong cơ thể con người. Tóc, da, các cơ quan, v.v. đều được tạo thành từ các tế bào. Mỗi phần cấu trúc của tế bào có một chức năng khác nhau và tế bào kiểm soát việc hấp thụ chất dinh dưỡng, chuyển đổi chất dinh dưỡng thành năng lượng, loại bỏ chất thải và nhiều quá trình khác. Điều cần thiết là tất cả các chức năng của cơ thể chúng ta đều được thực hiện nhờ hoạt động của tế bào!
Phần thứ tư của lý thuyết tế bào lưu ý rằng trong tất cả các tế bào sống, năng lượng được chuyển đổi liên tục từ loại này sang loại khác. Ví dụ về các quá trình này bao gồm quang hợp (trong đó tế bào thực vật chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học) và hô hấp tế bào (trong đó tế bào thực vật và động vật chuyển đổi glucose thành năng lượng).
Phần 5 đề cập đến DNA và thực tế là nó được truyền từ tế bào bố mẹ sang tế bào con.
Cuối cùng, phần thứ sáu của lý thuyết tế bào nói rằng tất cả các tế bào đều được cấu tạo từ các chất hóa học giống nhau: nước, các ion vô cơ và các phân tử hữu cơ.
Tóm tắt tất cả những điều trên
Thật ngạc nhiên là ngày nay lý thuyết tế bào có vẻ hiển nhiên đến mức nào. Bất kỳ học sinh nào trong khóa học sinh học ở trường đều biết tế bào là gì và mọi sinh vật sống đều được cấu tạo từ chúng. Đây là nguyên tắc cơ bản của sinh học, quan trọng đến mức nhiều người trong chúng ta coi đó là điều đương nhiên.
Biết rằng mọi sinh vật đều được cấu tạo từ tế bào cho phép chúng ta hiểu được sinh vật hình thành, phát triển và chết như thế nào. Thông tin này giúp chúng ta hiểu sự sống mới được tạo ra như thế nào, tại sao các sinh vật lại có hình dạng nhất định, ung thư lây lan như thế nào, bệnh có thể được điều trị như thế nào và hơn thế nữa. Tế bào thậm chí còn giúp làm sáng tỏ những câu hỏi cơ bản như sự sống và cái chết: một sinh vật có tế bào còn sống được coi là còn sống và một sinh vật có tế bào chết được coi là đã chết.
