TEORIA CEL·LULAR: HISTÒRIA, POSTULATS I AUTORS - BIOLOGIA - 2025

La teoria cel·lular és la teoria que proposa que tots els éssers vius estan compostos per cèl·lules. Va ser proposada per Matthias Schleiden, Theodor Schwann i Rudolph Virchow entre els anys 1838 i 1859, i es considera una teoria clau per al naixement de la biologia cel·lular.

L'adveniment d'aquesta teoria va descartar definitivament la concepció aristotèlica que la vida podia sorgir per generació espontània a partir de matèria inert o no visqui, idea mantinguda en el món científic durant molts segles.

Cèl·lules en un teixit viu de la fulla d'una planta (Font: Des_Callaghan via Wikimedia Commons)

Avui dia no és una bogeria pensar que organismes tan diferents com els animals, les plantes i els bacteris, per exemple, estan formats per unitats bàsiques equivalents com les cèl·lules, però fa centenars d'anys aquestes idees semblaven una mica desgavellades.

Amb una simple observació a l'microscopi de les fulles d'una planta, de la pell d'un amfibi, dels pèls d'un mamífer o d'una colònia de bacteris, es pot afirmar ràpidament que tots estan compostos per una unitat bàsica amb una organització i composició similars; la cèl·lula.

Els organismes unicel·lulars eucariotes de diferents classes i les cèl·lules de complexos teixits animals com el cervell o el múscul, per exemple, són radicalment diferents tant en estructura com en funcions, però malgrat això totes tenen una membrana que les envolta, una citosol que alberga un nucli i uns orgànuls que posseeixen determinades capacitats funcionals.

Cèl·lula eucariota animal. Font: By Nikol valentina romaní ruiz, from Wikimedia Commons

Encara que va ser establerta com a teoria per tres autors principals, la teoria cel·lular va tenir lloc gràcies a molts coneixements, observacions i aportacions previs de diferents autors, els qui van donar les peces de el trencaclosques que Schleiden, Schwann i Virchow s'armarien després, i que altres perfeccionarien més endavant.

Antecedents i història de la teoria cel·lular

La formulació de la teoria cel·lular per Schleiden, Schwann i Virchow no hauria estat possible sense la prèvia invenció de l'microscopi, que va tenir lloc a mitjans de segle XVII.

Dos importants personatges van tenir part en les primeres observacions microscòpiques de les cèl·lules i en la fabricació dels primers microscopis rudimentaris: Robert Hooke, en 1665, i més endavant, Antoni van Leeuwenhoek.

No obstant això, hi ha informes de les observacions d'Athanasius Kircher qui, en 1658, va observar criatures vives (a més de cucs) que es formaven sobre teixits en descomposició. Per la mateixa època, l'alemany Swammerdam va descriure uns "corpuscles" globulars en la sang i es va adonar que els embrions de granota també estaven conformats per "partícules" globulars.

Robert Hooke va ser qui va encunyar el terme "cèl·lula" per descriure a les cel·les que va observar a l'mirar una làmina de suro a través del microscopi; mentre que Leeuwenhoek es va dedicar ferventment a la fabricació de microscopis ia l'observació reiterada de mostres procedents de diferents llocs, afirmant l'existència de vida diminuta.

Tant Hooke com Leeuwenhoek podrien considerar-se els "pares" de la microbiologia, ja que van ser els primers a reportar l'existència d'organismes microscòpics en diferents mitjans naturals (cossos d'aigua, raspats de la brutícia de dentadures, semen, etc.).

Dos autors de l'època, Marcello Malpighi i Nehemiah Grew, van estudiar detalladament alguns teixits vegetals. Les publicacions de Malpighi (1671) i Grew indiquen que els dos autors van identificar l'estructura de les cèl·lules durant les seves observacions, però es van referir a aquestes com "cel·les", "porus" o "sàculs".

Cèl·lula eucariota vegetal

Refutant les teories sobre la generació espontània

Durant molts segles, la comunitat científica va mantenir la postura que la vida podia ser generada espontàniament a partir de matèria inanimada (inert, no visqui), basant-se en la "força vital" o el "potencial" d'elements com l'aigua i la terra per generar vida.

No obstant això, aquests postulats van ser rebatuts pels experiments realitzats per l'italià Lazzaro Spallanzani, qui va demostrar en 1767 que a l'bullir aigua d'estanys o pous, aquesta "força vital" desapareixia, el que implicava que en l'aigua el que existia eren organismes vius.

Per tant, els seus treballs van ser els pioners per a la demostració que la vida només pot sorgir de vida pre-existent o, el que és igual, que totes les cèl·lules vénen d'altres cèl·lules i no de la matèria inert.

Més o menys un segle després dels treballs de Spallanzani, el francès Louis Pasteur va el precedent amb els seus propis experiments, demostrant definitivament que la generació espontània no tenia cabuda en el món científic.

Postulats de la teoria cel·lular

Un dels postulats de la teoria cel·lular és que les cèl·lules provenen de cèl·lules que ja existien

Encara que la teoria cel·lular va ser formulada en base a les observacions realitzades en organismes "superiors", aquesta és vàlida per a tots els éssers vius, fins i tot pels organismes unicel·lulars com alguns paràsits i bacteris.

Els principals postulats de la teoria cel·lular són tres:

1- Tots els éssers vius estan formats per cèl·lules

El botànic M. Schleiden i el zoòleg T. Schwann van proposar aquest postulat, afirmant que, a nivell microscòpic, plantes i animals estaven compostos per cèl·lules.

2- Les cèl·lules són les unitats bàsiques de tots els éssers vius

Aquest principi va ser postulat també per Schleiden i Schwann i és un principi bàsic per a definir a un ésser viu; tots els éssers vius estan formats per cèl·lules, ja siguin unicel·lulars o pluricel·lulars.

3- Les cèl·lules només poden provenir de cèl·lules preexistents i no per generació espontània

Aquest principi va ser establert per Rudolph Virchow.

Posteriorment, un altre autor, A. Weismann, va agregar a la teoria el següent corol·lari:

- Les cèl·lules que coneixem en l'actualitat ("modernes") es van originar a partir d'un petit grup de cèl·lules "ancestrals"

Corol·lari que pot evidenciar-gràcies a les similituds trobades entre algunes proteïnes complexes que es troben en totes les cèl·lules, sent el citocrom un dels millors exemples d'aquestes proteïnes, ja que es "conserva" pel que fa a estructura i funció tant en bacteris, com en plantes i animals.

autors principals

Encara que el Sr. Schleiden, T. Schwann i R. Virchow van ser els principals protagonistes de la formulació de la teoria cel·lular com la coneixem en l'actualitat, molts van ser els científics que van participar, directament o indirectament, en l'establiment definitiu de la mateixa.

Robert Hooke (1635-1702)

Retrat de Robert Hooke (Font: Gustav VH, via Wikimedia Commons)

Aquest virtuós científic anglès no només va realitzar descobriments en el camp de la biologia, sinó que també s'interessava per la física i l'astronomia.

En 1665 va presentar davant la Reial Societat de Londres el seu llibre titulat "Micrografia o Algunes Descripcions Fisiològiques de Cossos Miniatures a través d'un Cristall de Augment" (de l'anglès Micrographia Or Some Physiological Descriptions of Miniature Bodies by Magnifying Glass).

En aquest llibre, Hooke destaca les observacions que va realitzar a una làmina de suro, en la qual va identificar unes unitats similars a "cel·les" a les quals va anomenar "cèl·lules". Només amb un augment de 30 vegades, Hooke va observar el mateix patró en altres plantes i en els ossos d'alguns animals, el que li va suggerir que els teixits vius es componien dels mateixos "porus" o "cel·les".

Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723)

Retrat d'Antoni van Leeuwenhoek (Font: Jan Verkolje (1650-1693) via Wikimedia Commons)

Contemporani amb Robert Hooke, l'holandès A. Leeuwenhoek va dedicar part de la seva vida a la fabricació de microscopis ia l'observació de mostres a través d'ells. Va ser el primer autor que va evidenciar cèl·lules vives (Hooke només va veure les cèl·lules mortes de l'escorça d'uns arbres i de l'os d'uns animals).

A més, el disseny de les seves microscopis li va permetre apreciar amb molt més detall les estructures cel·lulars, i el va portar a la descoberta de molts organismes unicel·lulars als quals va cridar "animálculos", que avui se sap que eren tant animals com plantes unicel·lulars.

En 1674, Leeuwenhoek va descriure per primera vegada als glòbuls vermells de la sang i als espermatozoides en el seu propi semen.

Matthias Schleiden (1804-1881)

Retrat de Matthias Schleiden (Font: FAE, via Wikimedia Commons)

Aquest científic alemany, professor de botànica, va ser qui "va formular" la teoria cel·lular en base a les seves observacions en teixits vegetals. A més, va estar realment interessat en l'origen de les cèl·lules, per la qual cosa es va dedicar al seu estudi emprant embrions de teixits vegetals.

Schleiden es va atrevir a proposar que les cèl·lules es desenvolupaven "de novo" a partir d'una massa de grànuls diminuts dins de les cèl·lules, les quals formaven un "nucli" el creixement progressiu es transformava en una cèl·lula nova.

Theodor Schwann (1810-1882)

Retrat de Theodor Schwann (Font: FAE, via Wikimedia Commons)

Aquest autor alemany va ser l'encarregat de "generalitzar" la teoria cel·lular per a tots els organismes vius, incloent plantes i animals.

Schwann va descriure cèl·lules nucleades en diversos teixits: en les cèl·lules de l'notocordi i de l'cartílag, en larves de gripaus, al fetge, els ronyons, el pàncrees, les glàndules salivals i el teixit connectiu d'embrions de porcs.

Els seus resultats van ser reportats en 1838 en les seves "Notes de camp sobre la naturalesa i la medicina". Aquest autor també va realitzar importants contribucions a la neurociència, doncs va ser el primer a descriure la coberta membranosa que envolta les prolongacions de les cèl·lules nervioses.

Robert Brown (1773-1858)

Aquest botànic i metge escocès va ser el primer (en 1831) a reconèixer a l'nucli com a part essencial de les cèl·lules vives, gràcies a les seves observacions microscòpiques en els fulls d'orquídies. Brown va ser qui va encunyar el terme "nucli" per descriure a una "arèola circular única i opaca" al centre de les cèl·lules.

Rudolf Virchow (1821-1902)

Retrat de Rudolf Virchow (Font: http://ihm.nlm.nih.gov/images/B25666 via Wikimedia Commons)

Aquest metge i patòleg alemany va ser l'encarregat de publicar per escrit, en 1855, la idea que tota cèl·lula prové d'una cèl·lula preexistent (omnis cellula i cellula), descartant la possibilitat de la generació espontània.

Pocs anys abans va declarar que: "la cèl·lula, com la forma més simple de manifestació de vida que, però, representa la idea de la vida, és la unitat orgànica, l'ésser viu indivisible".

Louis Pasteur (1822-1895)

Retrat de Louis Pasteur (Font: Paul Nedar via Wikimedia Commons)

Va ser aquest microbiòleg francès qui definitivament descartat la teoria de la generació espontània, gràcies als experiments que va realitzar en la dècada de 1850, en els quals va demostrar que la multiplicació dels organismes unicel·lulars passava a partir d'organismes ja existents.

La seva ferma convicció el va portar a dissenyar un procediment experimental pel qual va demostrar que un "brou de carn" podia ser esterilitzat bullint-ho en un matràs de "coll de cigne", capaç de "atrapar" partícules de pols i altres contaminants abans que aquests arribin al fons de l'recipient.

Pasteur va demostrar que si el brou era bullit i després es trencava el coll de l'matràs i es deixava aquest exposat a l'aire, eventualment es contaminava, adquirint un aspecte tèrbol a causa de la contaminació microbiana.

És important ressaltar que altres autors com Carl Benda (1857-1933) i Camilo Golgi (1843-1926) (entre altres), van fer després importants contribucions que fa a l'aclariment de l'estructura interna de les cèl·lules eucariotes, descrivint els seus orgànuls principals i les seves funcions.

referències

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Essential cell biology. Garland Science.
2. Mazzarello, P. (1999). A Unifying concept: the history of cell theory. Nature Cell Biology, 1 (1), E13.
3. Nabors, MW (2004). Introduction to botany (No. 580 N117i). Pearson.
4. Ribatti, D. (2018). An historical noti on the cell theory. Experimental cell research, 364 (1), 1-4.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biology (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
6. Villanueva, JR (1970). La cèl·lula viva.
7. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2008). Prescott, Harley, and Klein 's microbiology. McGraw-Hill Higher Education.