sábado, 26 de junio de 2021

Del microscopio a la teoría celular

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Para poder descubrir la célula era necesario un avance radical en la tecnología, el desarrollo de la óptica. Durante el primer siglo antes de Cristo los romanos fueron capaces de fabricar vidrio, y encontrando que a determinadas curvaturas del vidrio las imágenes se deformaban o magnificaban. Durante el siglo XII Salvino D’Armate convirtió estos lentes de aumento en las primeras gafas que mejoraban o corregían algunos defectos de visión, el invento debió ser muy apreciado por los comerciantes de telas ya que estas les permitirán apreciar mejor la calidad de los diferentes tejidos (Bellis, 2009).

No fue sino hasta la década de 1590 cuando el fabricante de lentes holandés Zacharias Jansen comenzó a experimentar con lentes múltiples para obtener una mayor magnificación de los objetos. Jansen logró obtener una magnificación de 9x, pero los objetos aparecían borrosos. Galileo Galilei retomó el diseño de los Jensen y lo mejoró en 1609 desarrollando un instrumento capaz de amplificar las imágenes muy distantes, había nacido el telescopio, que significa “mirar a lo lejos”. Basados en la idea del telescopio Giovanni Faber acuñó la idea del microscopio en 1625 aunque nunca pudo desarrollar uno el mismo (Schatzki, 2014).

Figura 8. Telescopio de Galileo

Sin embargo, el individuo único a quien le adjudicamos los mayores honores e n el desarrollo de los primeros microscopios es sin duda el mercader de telas Antonie van Leeuwenhoek. Van Leeuwenhoek nació en una familia de clase media, burgueses que no eran muy ricos y por lo tanto no se le suministró una educación universitaria de alto nivel, por lo cual no se hubiera pensado que van Leeuwenhoek llegaría al pináculo de la historia de las ciencias, sin embargo, con habilidad y diligencia logró algo muy importante, el desarrollo de una nueva tecnología y en consecuencia de un nuevo universo por explorar. Cerca de 1668 van Leeuwenhoek logró aprender a fabricar lentes, lo cual era una habilidad de importancia para un comerciante de telas, ya que una buena lente era la diferencia entre comprar basura o la mejor de las telas por el mismo precio. Sin embargo, van Leeuwenhoek decidió perfeccionar la tecnología de lentes al máximo posible desarrollando una especie de lupa capaz de aumentar hasta 270x. Este fue sin duda un avance importante, pues la máxima amplificación anterior a la superlupa-microscopio de van Leeuwenhoek había sido de 50x. Después del propio van Leeuwenhoek no se realizaron mayores progresos en la magnificación, aunque si en la comodidad del diseño (Bellis, 2009).

Figura 9. El microscopio de lupa de Leeuwenhoek.

De hecho, otro naturalista había estado trabajando en la misma idea, hablamos de Robert Hooke, quien en 1665 había diseñado un microscopio propio, aunque no tan potente pues amplificaba solo hasta 50x.

Figura 10. El microscopio de Hooke.

Sin embargo, el diseño de Hooke era mor mucho más cómodo para trabajar, y se convertiría a la postre en el diseño estándar de los microscopios ópticos. La calidad de la imagen de los microscopios no mejoró hasta que los alemanes se adueñaron del asunto, ya que eran los mejores en fabricación de lentes para todo tipo de aplicaciones científicas. Durante la década de 1850 Carl Zeiss un ingeniero alemán contrató a Otto Schott y Ernst Abbe para el mejoramiento de la tecnología del microscopio (Volkmann, 1966).

Figura 11. Microscopio alemán del siglo XIX, con estos aparatos se estableció la primera teoría celular.

Los microscopios de Schott y Abbe podían enfocar objetos del tamaño de la longitud de onda o más grande, estableciendo el primer límite de la tecnología microscopista, límites que no serían superados hasta 1920 con el desarrollo de los microscopios electrónicos. Con estos microscopios, los biólogos alemanes tuvieron la ventaja y en consecuencia mucho del avance en el estudio de la estructura interna de la célula y de sus procesos fisiológicos como la mitosis y la meiosis fueron hechos casi en su totalidad por naturalistas germánicos.

La célula fue descubierta en 1665 por Robert Hooke (Hooke, 2003), en su libro Hooke dio 60 observaciones en detalle bajo su microscopio compuesto. Varios de esos objetos fueron cortes muy delgados de corcho, una estructura que se obtenía de las plantas, allí Hooke pudo observar una serie de estructuras semejantes a las celdas de una colmena, y las llamó tal cual como las celdas de una colmena de abejas en inglés “cells”, sin embargo, la traducción al español no fue el de celdas sino de células. Sin embargo, las células de un corcho son solo las paredes celulares dado que están muertas, por lo que Hooke nunca encontró evidencia de para que servían las celdas observadas bajo su microscopio y ni siquiera pensó que estas estuvieran vivas en algún momento (Becker, Kleinsmith, & Hardin, 2005).

Figura 12. Células vegetales.

Anton van Leeuwenhoek a diferencia de Hooke observó muestras vivas y se dio cuenta de que estas estructuras poseían movimiento, y en consecuencia, es el primero en adjudicarle la propiedad de vida a las células.

Figura 13. Anton van Leeuwenhoek (24 de octubre de 1632, Países Bajos-26 de agosto de 1723), conocido como el «padre de la microbiología», fue un comerciante neerlandés que, además, sobresalió por ser el primero en realizar observaciones y descubrimientos con microscopios cuya fabricación él mismo perfeccionó. La historia de la biología lo considera precursor de la biología experimental, de la biología celular y de la microbiología.

En 1676 van Leeuwenhoek logró describir protozoos, bacterias y algunas células humanas como los glóbulos rojos, los espermatozoides y el proceso de fertilización en animales con fecundación externa, dando un golpe directo a la hipótesis de la generación espontánea, aunque no mortal (Gest, 2004). Las células ancladas a tejidos en los animales fueron observadas después de las de las plantas, debido a que los tejidos animales son más frágiles. Durante la época los biólogos estaban buscando una unidad fundamental para la vida, pero no estaban seguros de cual era. No fue sino hasta 100 años más tarde que la idea de una unidad fundamental para la vida fue conectada con la existencia de las células (Mazzarello, 1999).

Henri Dutrochet fue el primero en proponer que las células eran la unidad estructural y funcional de los seres vivos (Nezelof, 2003). Sin embargo, la comunidad científica aún estaba dividida, pues se pensaba que las células no estaban aisladas, sino que el fluido interno podía transmitirse de una célula a otra. En 1804 Karl RudolphiJ.H.F. Link demostraron que las células poseían paredes celulares independientes y en consecuencia que se encontraban aisladas funcionalmente (marquis Du Trochet, 1824).

Clásicamente el crédito por la teoría celular se les otorga a dos científicos:  Theodor Schwann y Matthias Jakob Schleiden.

Figura 14. Friedrich Theodor Schwann (Neuss, 7 de diciembre de 1810-Colonia, 11 de enero de 1882) fue un naturalista, fisiólogo y anatomista prusiano, considerado uno de los fundadores de la teoría celular. Además, las fermentaciones y las fibras nerviosas, en las que describió la vaina de Schwann y contribuyó notablemente a la histología.

Mientras que Rudolf Virchow contribuyó a esta, generalmente no se menciona en los libros de texto. En 1839 Schleiden sugirió que cada parte estructura de una planta estaba hecha de células, o era el producto de la acción de las células. El también sugirió que las células estaban hechas por un proceso de cristalización desde el interior de otras células o desde el exterior. De hecho, esta idea fue plagiada de Barthelemy Dumortier. Este proceso de cristalización no se acepta en la actual teoría celular.

En 1839 Theodor Schwann señaló que tanto las plantas como los animales estaban compuestos por células o productos de ellas (Schwann, 1839). Esto fue un avance importante, ya en aquel momento ya era mucho más fácil observar las estructuras celulares de las plantas. Desde estas conclusiones a cerca de las plantas y los animales, dos de los tres principios fundamentales de la teoría celular fueron propuestos (Mazzarello, 1999).

- Todos los seres vivientes están compuestos por una o más células.

- Las células son las unidades básicas de la vida

La hipótesis de Schleiden sobre la cristalización fue refutada en la década de 1850 por Robert Remak, Rudolf Virchow, y Albert Kolliker (Mazzarello, 1999). En 1855 Rudolf Virchow adicionó el tercer postulado de la teoría celular:

- Todas las células emergen de células preexistentes.

Figura 15. Matthias Jacob Schleiden (Hamburgo, 5 de abril de 1804-Fráncfort del Meno, 23 de junio de 1881) fue un botánico alemán que, junto con su compatriota el fisiólogo Theodor Schwann, formuló la teoría celular.

Actualmente los científicos aceptan el hecho de que las células se originan de células preexistentes para que la nueva vida pueda ser generada. Dado que todas las células actuales comparten mecanismos esenciales y una relación de parentesco que data de hace miles de millones de años, la moderna teoría celular posee los siguientes enunciados.

Las células los las unidades estructurales y fisiológicas de todos los seres vivos:

Las células son tanto entidades como unidades de construcción de los seres vivos más complejos.

Todas las células provienen de células preexistentes.

Todas las células son similares en su composición química.

La mayoría de las reacciones químicas de la vida ocurren en solución acuosa en el interior de las células.

La información genética es replicada y pasada a las siguientes generaciones durante la división celular.

Los virus carecen de una estructura celular, pero dependen de los seres vivos celulares.

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