Teoria celulei

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 17 martie 2020; verificările necesită 18 modificări .

Teoria celulară este una dintre generalizările biologice  universal recunoscute care afirmă unitatea principiului structurii și dezvoltării lumii plantelor , animalelor și altor organisme vii cu structură celulară , în care celula este considerată ca un singur element structural al organisme vii.

Teoria celulară este o teorie fundamentală pentru biologie, formulată la mijlocul secolului al XIX-lea , care a oferit o bază pentru înțelegerea legilor lumii vii și pentru dezvoltarea doctrinei evoluționiste . Matthias Schleiden și Theodor Schwann au formulat teoria celulară pe baza multor cercetări asupra celulei (1838-1839). Rudolf Virchow mai târziu (1858) a completat-o ​​cu cea mai importantă propoziție „fiecare celulă provine dintr-o altă celulă”.

Schleiden și Schwann, rezumând cunoștințele disponibile despre celulă, au demonstrat că celula este unitatea de bază a oricărui organism . Celulele animale , plantele și bacteriile au o structură similară. Mai târziu, aceste concluzii au devenit baza pentru demonstrarea unității organismelor. T. Schwann și M. Schleiden au introdus conceptul fundamental al celulei în știință: nu există viață în afara celulelor.

Teoria celulară a fost completată și editată în mod repetat.

Prevederi ale teoriei celulare a lui Schleiden - Schwann

Bazele teoriei celulare, puse în final de Theodor Schwann, pot fi formulate după cum urmează:

În 1855, Rudolf Virchow a aplicat teoria celulară în medicină, completând-o cu următoarele prevederi importante:

Principalele prevederi ale teoriei celulare moderne

Prevederi suplimentare ale teoriei celulare

Pentru a aduce teoria celulară mai pe deplin în conformitate cu datele biologiei celulare moderne, lista prevederilor sale este adesea completată și extinsă. În multe surse, aceste prevederi suplimentare diferă, setul lor este destul de arbitrar.

Istorie

Secolul al XVII-lea

1665 - Fizicianul englez R. Hooke în lucrarea sa „Micrografie” descrie structura unui dopul, pe secțiuni subțiri ale căruia a găsit goluri corect localizate. Hooke a numit aceste goluri „pori sau celule”. Prezența unei structuri similare îi era cunoscută în alte părți ale plantelor.

Anii 1670 - medicul și naturalistul italian M. Malpighi și naturalistul englez N. Grew au descris „saci sau vezicule” în diferite organe ale plantelor și au arătat distribuția largă a structurii celulare în plante. Celulele au fost descrise în desenele sale de microscopistul olandez A. Leeuwenhoek . El a fost primul care a descoperit lumea organismelor unicelulare - a descris bacterii și protisti (ciliați).

Cercetătorii secolului al XVII-lea, care au arătat prevalența „structurii celulare” a plantelor, nu au apreciat semnificația descoperirii celulei. Ei și-au imaginat celulele ca goluri într-o masă continuă de țesuturi vegetale. Grew a considerat pereții celulari drept fibre, așa că a introdus termenul de „țesut”, prin analogie cu materialul textil. Studiile structurii microscopice a organelor animale au fost de natură aleatorie și nu au oferit nicio cunoștință despre structura lor celulară.

secolul al XVIII-lea

În secolul al XVIII-lea, au fost făcute primele încercări de a compara microstructura celulelor vegetale și animale. KF Wolf în Teoria generației (1759) încearcă să compare dezvoltarea structurii microscopice a plantelor și animalelor. Potrivit lui Wolf, embrionul atât la plante, cât și la animale se dezvoltă dintr-o substanță fără structură în care mișcările creează canale (vase) și goluri (celule). Faptele citate de Wolff au fost interpretate eronat de acesta și nu au adăugat noi cunoștințe la ceea ce era cunoscut de microscopiștii din secolul al XVII-lea. Cu toate acestea, ideile sale teoretice au anticipat în mare măsură ideile viitoarei teorii celulare.

Prima jumătate a secolului al XIX-lea

În primul sfert al secolului al XIX-lea, a avut loc o aprofundare semnificativă a ideilor despre structura celulară a plantelor, care este asociată cu îmbunătățiri semnificative în proiectarea microscopului (în special, crearea de lentile acromatice ).

Link și Moldenhower stabilesc că celulele plantelor au pereți independenți. Se dovedește că celula este un fel de structură izolată morfologic. În 1831 , G. Mol demonstrează că chiar și structurile aparent necelulare ale plantelor precum acviferele se dezvoltă din celule.

F. Meyen în „Phytotomy” (1830) descrie celulele vegetale , care „fie sunt unice, astfel încât fiecare celulă este un individ special , așa cum se găsește în alge și ciuperci, fie, formând plante mai bine organizate, se combină în mai multe și mase mai mici. Meyen subliniază independența metabolismului fiecărei celule.

În 1831, Robert Brown descrie nucleul și sugerează că este o parte permanentă a celulei plantei.

Școala Purkinje

În 1801, Vigia a introdus conceptul de țesuturi animale, dar a izolat țesuturile pe baza pregătirii anatomice și nu a folosit un microscop. Dezvoltarea ideilor despre structura microscopică a țesuturilor animale este asociată în primul rând cu cercetările lui Purkinje , care și-a fondat școala la Breslau.

Purkinje și studenții săi (de remarcat mai ales G. Valentin) au dezvăluit în prima și cea mai generală formă structura microscopică a țesuturilor și organelor mamiferelor (inclusiv a oamenilor). Purkinje și Valentin au comparat celulele vegetale individuale cu structuri microscopice individuale ale țesuturilor animale, pe care Purkinje le-a numit cel mai adesea „semințe” (pentru unele structuri animale, termenul „celulă” a fost folosit în școala sa).

În 1837, Purkinje a susținut o serie de prelegeri la Praga. În ele, a raportat observațiile sale cu privire la structura glandelor gastrice, a sistemului nervos etc. În tabelul atașat raportului său, au fost date imagini clare ale unor celule ale țesuturilor animale. Cu toate acestea, Purkinje nu a putut stabili omologia (comparabilitatea) celulelor vegetale și celulelor animale:

  • în primul rând, prin boabe a înțeles fie celule, fie nuclee celulare;
  • în al doilea rând, termenul „celulă” a fost atunci înțeles literal ca „un spațiu delimitat de pereți”.

Purkinje a comparat celulele vegetale și „semințele” animale în termeni de analogie, nu de omologie a acestor structuri (înțelegând termenii „analogie” și „omologie” în sensul modern).

Școala Müller și opera lui Schwann

A doua școală în care a fost studiată structura microscopică a țesuturilor animale a fost laboratorul lui Johannes Müller din Berlin. Müller a studiat structura microscopică a coardei dorsale (coarda); studentul său Henle a publicat un studiu asupra epiteliului intestinal, în care a oferit o descriere a diferitelor tipuri ale acestuia și a structurii lor celulare.

Aici au fost efectuate studiile clasice ale lui Theodor Schwann, punând bazele teoriei celulare. Opera lui Schwann a fost puternic influențată de școala Purkinje și Henle . Schwann a găsit principiul corect pentru compararea celulelor vegetale și a structurilor microscopice elementare ale animalelor. El a fost capabil să stabilească omologie și să dovedească corespondența în structura și creșterea structurilor microscopice elementare ale plantelor și animalelor.

Semnificația nucleului din celula Schwann a fost determinată de cercetările lui Matthias Schleiden, care în 1838 a publicat lucrarea Materials on Phytogenesis. Prin urmare, Schleiden este adesea numit un coautor al teoriei celulare. Ideea de bază a teoriei celulare - corespondența celulelor vegetale și a structurilor elementare ale animalelor - a fost străină de Schleiden. El a formulat teoria formării de noi celule dintr-o substanță fără structură, conform căreia, în primul rând, nucleolul se condensează din cea mai mică granularitate și se formează un nucleu în jurul său, care este primul celulei (citoblast). Cu toate acestea, această teorie s-a bazat pe fapte incorecte.

În 1838, Schwann a publicat 3 rapoarte preliminare, iar în 1839 a apărut lucrarea sa clasică „Studii microscopice privind corespondența în structura și creșterea animalelor și plantelor”, în chiar titlul căreia este exprimată ideea principală a teoriei celulare. :

  • În prima parte a cărții, el examinează structura notocordului și cartilajului , arătând că structurile lor elementare - celulele se dezvoltă în același mod. Mai mult, el demonstrează că structurile microscopice ale altor țesuturi și organe ale organismului animal sunt, de asemenea, celule, destul de comparabile cu celulele cartilajului și coardelor.
  • A doua parte a cărții compară celulele vegetale și celulele animale și arată corespondența dintre acestea.
  • Partea a treia dezvoltă prevederi teoretice și formulează principiile teoriei celulare. Cercetările lui Schwann au fost cele care au oficializat teoria celulară și au demonstrat (la nivelul cunoștințelor de atunci) unitatea structurii elementare a animalelor și plantelor. Principala greșeală a lui Schwann a fost părerea lui, după Schleiden, despre posibilitatea apariției celulelor dintr-o substanță necelulară fără structură.

Dezvoltarea teoriei celulare în a doua jumătate a secolului al XIX-lea

Începând cu anii 1840 ai secolului al XIX-lea, teoria celulei a fost în centrul atenției întregii biologie și s-a dezvoltat rapid, transformându-se într-o ramură independentă a științei - citologie .

Pentru dezvoltarea ulterioară a teoriei celulare, extinderea acesteia la protisti (protozoare), care au fost recunoscute ca celule cu viață liberă, a fost esențială (Siebold, 1848).

În acest moment, ideea compoziției celulei se schimbă. Importanța secundară a membranei celulare, care era recunoscută anterior ca cea mai esențială parte a celulei, este clarificată, iar importanța protoplasmei (citoplasmei) și a nucleului celular (Mol, Kohn, L. S. Tsenkovsky , Leydig , Huxley) este adus în prim-plan , care și-a găsit expresia în definiția celulei dată de M. Schulze în 1861:

O celulă este un bulgăre de protoplasmă cu un nucleu conținut în interior.

În 1861, Brucco a prezentat o teorie despre structura complexă a celulei, pe care o definește ca un „organism elementar”, clarifică teoria formării celulelor dintr-o substanță fără structură (citoblastem) dezvoltată în continuare de Schleiden și Schwann. S-a descoperit că metoda de formare a celulelor noi este diviziunea celulară, care a fost studiată pentru prima dată de Mole pe alge filamentoase. În infirmarea teoriei citoblastemului asupra materialului botanic, studiile lui Negeli și N. I. Zhele au jucat un rol important.

Diviziunea celulelor tisulare la animale a fost descoperită în 1841 de către Remak . S-a dovedit că fragmentarea blastomerilor este o serie de diviziuni succesive (Bishtyuf, N. A. Kelliker). Ideea răspândirii universale a diviziunii celulare ca modalitate de a forma noi celule este fixată de R. Virchow sub forma unui aforism:

„Omnis cellula ex cellula”.
Fiecare celulă dintr-o celulă.

În dezvoltarea teoriei celulare în secolul al XIX-lea, apar contradicții ascuțite, reflectând natura duală a teoriei celulare care s-a dezvoltat în cadrul unei concepții mecaniciste despre natură. Deja în Schwann există o încercare de a considera organismul ca o sumă de celule. Această tendință este dezvoltată în special în „Patologia celulară” a lui Virchow (1858).

Lucrarea lui Virchow a avut un impact ambiguu asupra dezvoltării științei celulare:

  • A extins teoria celulară în domeniul patologiei, ceea ce a contribuit la recunoașterea universalității doctrinei celulare. Lucrarea lui Virchow a consolidat respingerea teoriei lui Schleiden și Schwann asupra citoblastemului, a atras atenția asupra protoplasmei și nucleului, recunoscute ca părțile cele mai esențiale ale celulei.
  • Virchow a direcționat dezvoltarea teoriei celulare pe calea unei interpretări pur mecaniciste a organismului.
  • Virchow a ridicat celulele la nivelul unei ființe independente, drept urmare organismul a fost considerat nu ca un întreg, ci pur și simplu ca o sumă de celule.

secolul al XX-lea

Din a doua jumătate a secolului al XIX-lea, teoria celulară a căpătat un caracter din ce în ce mai metafizic, întărit de Fiziologia celulară a lui Ferworn, care considera orice proces fiziologic care are loc în organism ca o simplă sumă a manifestărilor fiziologice ale celulelor individuale. La sfârșitul acestei linii de dezvoltare a teoriei celulare a apărut teoria mecanicistă a „stării celulare”, care a fost susținută, printre alții, de Haeckel. Conform acestei teorii, corpul este comparat cu statul, iar celulele sale - cu cetățenii. O astfel de teorie a contrazis principiul integrității organismului.

Direcția mecanicistă în dezvoltarea teoriei celulare a fost aspru criticată. În 1860, I. M. Sechenov a criticat ideea lui Virchow despre o celulă. Mai târziu, teoria celulară a fost supusă unor evaluări critice de către alți autori. Cele mai serioase și fundamentale obiecții au fost formulate de Hertwig, A. G. Gurvich (1904), M. Heidenhain (1907), Dobell (1911) și histologul ceh Studnichka (1929, 1934).

În anii 1930, biologul sovietic O. B. Lepeshinskaya a prezentat o teorie (mai târziu complet infirmată) conform căreia celulele se pot dezvolta din materie vie necelulară în timpul ontogenezei .

Teoria celulară modernă

Teoria celulară modernă pornește de la faptul că structura celulară este principala formă de existență a vieții, inerentă tuturor organismelor vii, cu excepția virușilor . Îmbunătățirea structurii celulare a fost direcția principală de dezvoltare evolutivă atât la plante, cât și la animale, iar structura celulară a fost menținută ferm în majoritatea organismelor moderne.

În același timp, prevederile dogmatice și incorecte metodologic ale teoriei celulare ar trebui reevaluate:

  • Structura celulară este principala, dar nu singura formă de existență a vieții. Virușii pot fi considerați forme de viață necelulare. Adevărat, ele prezintă semne de ființe vii (metabolism, capacitatea de a se reproduce etc.) numai în interiorul celulelor; în afara celulelor, virusul este o substanță chimică complexă. Potrivit majorității oamenilor de știință, la originea lor, virușii sunt asociați cu celula, fac parte din materialul ei genetic, genele „sălbatice”.
  • S-a dovedit că există două tipuri de celule - procariote (celule de bacterii și arheebacterii), care nu au un nucleu delimitat de membrane, și eucariote (celule de plante, animale, ciuperci și protisti), având un nucleu înconjurat de un membrana dubla cu pori nucleari. Există multe alte diferențe între celulele procariote și eucariote. Majoritatea procariotelor nu au organele membranare interne, în timp ce majoritatea eucariotelor au mitocondrii și cloroplaste. Conform teoriei simbiogenezei, aceste organite semi-autonome sunt descendenți ai celulelor bacteriene. Astfel, o celulă eucariotă este un sistem de un nivel superior de organizare; nu poate fi considerată în întregime omoloagă cu o celulă bacteriană (o celulă bacteriană este omoloagă cu o mitocondrie a unei celule umane). Omologia tuturor celulelor, astfel, a fost redusă la prezența unei membrane exterioare închise dintr-un strat dublu de fosfolipide (în arhebacterii are o compoziție chimică diferită față de alte grupuri de organisme), ribozomi și cromozomi - material ereditar sub formă de molecule de ADN care formează un complex cu proteine ​​. Acest lucru, desigur, nu neagă originea comună a tuturor celulelor, ceea ce este confirmat de comunitatea compoziției lor chimice.
  • Teoria celulară a considerat organismul ca o sumă de celule și a dizolvat manifestările vieții organismului în suma manifestărilor vieții celulelor sale constitutive. Aceasta a ignorat integritatea organismului, modelele întregului au fost înlocuite cu suma părților.
  • Considerând celula ca un element structural universal, teoria celulară a considerat celulele tisulare și gameții, protisții și blastomerii ca structuri complet omoloage. Aplicabilitatea conceptului de celulă la protisti este o problemă discutabilă a științei celulare în sensul că multe celule complexe multinucleate ale protiștilor pot fi considerate structuri supracelulare. În celulele tisulare, celulele germinale, protistele, se manifestă o organizare celulară comună, exprimată în izolarea morfologică a carioplasmei sub formă de nucleu, totuși, aceste structuri nu pot fi considerate echivalente calitativ, ducând toate caracteristicile lor specifice dincolo de conceptul de " celulă”. În special, gameții animalelor sau plantelor nu sunt doar celule ale unui organism multicelular, ci o generație haploidă specială a ciclului lor de viață, care are caracteristici genetice, morfologice și uneori ecologice și este supusă acțiunii independente a selecției naturale. În același timp, aproape toate celulele eucariote au, fără îndoială, o origine comună și un set de structuri omoloage - elemente ale citoscheletului, ribozomi de tip eucariot etc.
  • Teoria celulară dogmatică a ignorat specificul structurilor necelulare din corp sau chiar le-a recunoscut, așa cum a făcut Virchow, ca neînsuflețite. De fapt, pe lângă celule, organismul are structuri supracelulare multinucleare ( sincitia , simplastele ) și o substanță intercelulară fără nucleu care are capacitatea de a metaboliza și, prin urmare, este vie. A stabili specificul manifestărilor lor vitale și semnificația pentru organism este sarcina citologiei moderne. În același timp, atât structurile multinucleare, cât și substanța extracelulară apar numai din celule. Sincitia și simplastele organismelor multicelulare sunt produsul fuziunii celulelor originale, iar substanța extracelulară este produsul secreției lor, adică se formează ca urmare a metabolismului celular.
  • Problema părții și a întregului a fost rezolvată metafizic de teoria celulară ortodoxă: toată atenția a fost transferată către părțile organismului - celule sau „organisme elementare”.

Integritatea organismului este rezultatul unor relații naturale, materiale, care sunt destul de accesibile cercetării și dezvăluirii. Celulele unui organism multicelular nu sunt indivizi capabili să existe independent (așa-numitele culturi celulare din afara organismului sunt sisteme biologice create artificial). De regulă, numai acele celule multicelulare care dau naștere la noi indivizi (gameți, zigoți sau spori) și pot fi considerate ca organisme separate sunt capabile de existență independentă. Celula nu poate fi ruptă din mediu (ca, într-adevăr, orice sistem viu). Concentrarea toată atenția asupra celulelor individuale duce inevitabil la unificare și la o înțelegere mecanică a organismului ca sumă de părți.

Purificată din mecanism și completată cu date noi, teoria celulară rămâne una dintre cele mai importante generalizări biologice.

Note

  1. ↑ Versiunea modernă a Teoriei celulare . Preluat la 25 martie 2018. Arhivat din original la 12 februarie 2015.
  2. ↑ CITOLOGIE. Legea continuității genetice. . Preluat la 25 martie 2018. Arhivat din original la 25 martie 2018.

Vezi și

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii