4. La cèl·lula

CONTINGUTS DE LA PÀGINA

1. La teoria cel·lular

1.1 Hooke descobreix la cèl·lula

1.2. Leeuwenhoek, un apassionat del microscopi

1.3. Brown descobreix el nucli cel·lular

1.4. Schleiden i Schwann, els pares de la teoria cel·lular

1.5. Virchow i l’Omnis cellula ex cellula

1.6 S’hi suma la teoria cromosòmica

2. La cèl·lula procariota

3. La cèl·lula eucariota

Els éssers vius estan constituïts per cèl·lules. I com hem arribat a aquesta conclusió? Des de quan sabem que les cèl·lules són els constituents bàsics de tots els éssers vius? Com es va descobrir? I com són aquestes cèl·lules?

Totes aquestes preguntes tenen resposta en aquesta unitat didàctica.

1. La teoria cel·lular

L’ésser humà sempre ha sentit curiositat per conèixer l’organització dels éssers vius, tot i que les dificultats tècniques han estat una barrera molt important. En principi podien existir diverses possibilitats, per exemple que els éssers vius estiguessin formats per diferents materials que s’associessin, com ara “substància ós”, “substància pèl”, “substància carn”, etc.

El concepte de cèl·lula com a unitat funcional dels éssers vius no es va desenvolupar fins al segle XIX, entre 1830 i 1880. Però el concepte havia aparegut gairebé dos-cents anys abans.

La teoria cel·lular va ser una conseqüència dels avenços tècnics, sobretot al camp de la microscopia, i va suposar una revolució a la ciència de l’època.

1.1 Hooke descobreix la cèl·lula

Els primers coneixements sobre la cèl·lula daten de l’any 1665, quan el científic anglès Robert Hooke (1635 – 1703) va publicar el llibre Micrographia, on describia amb detall i il·lustrava més de 50 observacions fetes sota un microscopi.

Hooke està considerat un dels científics experimentals més importants de la història de la ciència, polemista incansable amb un geni creatiu de primer ordre. Els seus interessos van abastar camps tan diferents com la biologia, la medicina, l’horologia (cronometria), la física planetària, la mecànica de sòlids deformables, la microscòpia, la nàutica i l’arquitectura.

La biologia li deu el bateig de l’estructura que és fonamental en els éssers vius: la cèl·lula.

En aquest llibre, Hooke detallava els resultats de les seves observacions sobre els teixits vegetals, fetes amb un microscopi construït per ell mateix i que arribava a uns cinquanta augments.

Hooke havia estat observant una làmina de suro i havia vist que el teixit estava constituït per unes petites cavitats polièdriques que recordaven a les cel·les d’un rusc d’abelles.

El microscopio de Robert Hooke i el dibuix de les cèl·lules que observà.

Va establir el terme cèl·lula (del llatí cellulae“: petites cel·les, cambretes) per designar-les. No va saber demostrar què significaven aquestes cel·les com a constituents dels éssers vius. El que estava observant eren cèl·lules vegetals mortes amb la seva característica forma poligonal.

Vols saber més de Hooke? El genio olvidado de Hooke

Vull tornar a l’índex

1.2. Leeuwenhoek, un apassionat del microscopi

Durant la segona meitat del segle XVII, els microscopistes es trobaven abocats a l’observació de les diferents parts d’organismes vivents. Un venedor de teles holandès, Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), va aconseguir perfeccionar la tècnica del polit de lents i, combinant diferents lents va aconseguir construir microscopis de major augment que els que hi havia fins aleshores (fins a 200 augments!).

Anton van Leeuwenhoek el 1634 Font: Wikipedia

Van Leeuwenhoek era un home meticulós. Sabia de l’existència del microscopi i dels treballs de Robert Hooke (1635-1701) i encuriosit pel que es podia veure a través del microscopi es va dedicar a observar mitjançant aquestes lents tot allò que se li acudia (sang, aigua, esperma, cavitat bucal…) i a dibuixar tot allò que hi veia.

En 1676, estudiant al microscopi una mostra d’aigua d’un bassal, van Leeuwenhoek va trobar organismes vius diminuts: així s’obria davant els seus ulls i els dels altres observadors un món microscòpic.

Leeuwenhoek va ser probablement la primera persona a observar bacteris i altres microorganismes. En una extensa carta de disset fulls, datada del 9 d’octubre de 1676, descriu el que actualment anomenem protozoos, especialment els ciliats que s’alimenten de les algues (Euglena i Volvox). Descriu nombrosos organismes, la determinació és més o menys possible en l’actualitat: Vorticella campanula, Oicomonas termo, Oxytricha sp., Stylonychia sp., …

En 1677 s’esmenta per primera vegada els espermatozoides en una carta enviada a la Royal Society, en la qual parla d’animàlculs molt nombrosos a l’esperma.

La microscòpia durant el segle XVIII mostra d’aquesta manera un món microscòpic d’enorme diversitat, però, paradoxalment, va comportar que es revifés amb força la creença en la generació espontània recolzada en el passat per estudiosos com Jan van Helmont (1577-1644) i que ja havia estat rebutjada per diversos científics, entre ells Francesco Redi (1668).

Aparentment i tal com demostrava Leeuwenhoek, només calia posar substàncies en descomposició en un lloc càlid durant un curt període i les minúscules “bèsties vives” apareixien sota la lupa davant els mateixos ulls.

1.3. Brown descobreix el nucli cel·lular

Durant el segle XVIII gairebé no hi va haver avenços en citologia; això va ser degut al fet que les aberracions cromàtiques i esfèriques de les lents no permetien millorar la qualitat d’observació dels primers microscopis.

Robert Brown (1773-1875) en un retrat del 1855. Viquipèdia

Per això i perquè les cèl·lules dels teixits animals generalment no tenen parets cel·lulars gruixudes, no es va poder descobrir que aquests també estan constituïts per cèl·lules.

Durant el segle XIX, gràcies a la correcció de les aberracions òptiques i a la millora de les tècniques de preparació microscòpica (fixació, inclusió i tinció), es van poder estudiar les cèl·lules amb més detall i observar-hi diversos estructures a l’interior.

Així doncs, el 1831 el botànic escocès Robert Brown va descobrir en les cèl·lules vegetals un corpuscle que va anomenar nucli i en va destacar la importància com a element bàsic de les cèl·lules vegetals.

Vull tornar a l’índex

1.4. Schleiden i Schwann, els pares de la teoria cel·lular

El 1838 botànic alemany Matthias Jakob Schleiden va posar els primers postulats de la teoria cel·lular en afirmar que la cèl·lula és la unitat elemental de tota l’estructura de les plantes.

El 1839, el zoòleg alemany Theodor Schwann va establir el paral·lelisme entre els teixits animals i els vegetals quan va observar que el teixit cartilaginós estava constituït per cèl·lules a l’interior de la qual també hi havia un nucli, tal com havia descrit Brown per a les cèl·lules vegetals.

A partir dels postulats de Schleiden i Schwann es va iniciar el desenvolupament de l’anomenada teoria cel·lular, quan se’n van enunciar clarament els dos primers principis:

1) Tots els éssers vius estan constituïts per una o més cèl·lules, o dit d’una altra manera: la cèl·lula és la unitat morfològica de tots els éssers vius.

2) La cèl·lula és capaç de dur a terme tots els processos metabòlics necessaris per mantenir-se amb vida, és a dir, la cèl·lula és la unitat fisiològica dels organismes.

Diuen que Schleiden i Schwann van tenir una trobada a Berlín el 1837, on haurien intercanviat les seves observacions del món vegetal i animal. Van publicar junts l’obra Investigacions microscòpiques sobre la concordança de l’estructura i el creixement de les plantes i els animals (Berlín, 1839).

Però tant Schleiden com Schwann van postular idees equívoques sobre l’origen de les cèl·lules. Mentre Schleiden reduïa la formació d’una nova cèl·lula a la gemmació del nucli d’una cèl·lula preexistent, Schwann sostenia que una cèl·lula també es podia formar a partir d’un humor orgànic, fora d’una altra cèl·lula preexistent.

Tot i la idea errònia sobre l’origen de la cèl·lula les seves investigacions van definir un marc general per a l’estudi del món natural i el funcionament general de les cèl·lules. Sobre la base dels postulats de Schleiden i Schwann, en 1855 es va establir un principi que resultaria central per la biologia.

1.5. Virchow i l’Omnis cellula ex cellula

Rudolf Virchow (1821 – 1902)

El 1855, el metge alemany Rudolf Ludwig Karl Virchow (1821-1902) va ser pioner del concepte modern del procés patològic en presentar la seva teoria cel·lular, en la qual explicava els efectes de les malalties en els òrgans i teixits del cos, emfatitzant que les malalties sorgeixen no en els òrgans o teixits en general, sinó de forma primària a cèl·lules individuals. Va ser nominat en tres ocasions al Premi Nobel de Medicina.

Virchow va millorar la teoria cel·lular quan va aportar una idea correcta sobre l’origen de les cèl·lules, punt en el qual Schwann i Schleiden estaven equivocats:

3) Les cèl·lules tan sols poden sorgir a partir d’unes altres d’existents (que en llatí es va expressar amb la frase famosa: “Omnis cellula ex cellula” (tota cèl·lula prové d’una altra cèl·lula).

Més endavant, l’any 1888, l’aragonès Santiago Ramon i Cajal, metge, històleg i professor universitari, descobreix, aplicant el mètode de tinció de Camillo Golgi, els mecanismes que governen la morfologia i els processos connectius de les cèl·lules nervioses, de la substància grisa i del sistema nerviós cerebroespinal. La seva teoria va ser acceptada el 1889, durant el Congrés de la Societat Anatòmica Alemanya celebrat a Berlín.

El seu esquema estructural del sistema nerviós com un aglomerat d’unitats independents i definides va passar a conèixer-se com “doctrina de la neurona” i en ella destaca la llei de la polarització dinàmica, model capaç d’explicar la transmissió unidireccional de l’impuls nerviós.

L’any 1906 fou guardonat, juntament amb l’italià Camillo Golgi, amb el Premi Nobel de Medicina o Fisiologia “pels seus estudis sobre el sistema nerviós”.

El descobriment de la individualitat de la neurona va concedir a la teoria cel·lular una validesa universal.

Vull tornar a l’índex

1.6 S’hi suma la teoria cromosòmica

El 1902, Walter Sutton (1877-1916) i Theodor Heinrich Boveri (1862-1915), autors juntament amb Morgan, de la teoria cromosòmica de l’herència van ampliar la teoria cel·lular amb un quart postulat:

4) La cèl·lula conté tota la informació sobre la síntesi de la seva estructura i el control del seu funcionament, i és capaç de transmetre-la als seus descendents, és a dir, la cèl·lula és la unitat genètica autònoma dels éssers vius.

Posteriorment, es va rectificar un dels aspectes equivocats de la primitiva teoria cel·lular, concretament la idea proposada per Schleiden, que defensava que la vida dels organismes pluricel·lulars no era més que la suma de les funcions de les seves cèl·lules.

En realitat, els organismes pluricel·lulars no tan sols tenen diferents tipus de cèl·lules que fan diverses funcions, sinó que també coordinen les funcions de manera integrada i asseguren així la supervivència de l’individu. És a dir, en un nivell determinat, en el nostre cas el pluricel·lular, hi ha propietats que no es donen en el nivell anterior, tal com va proposar J. Needham en la teoria sobre els nivells d’organització de la matèria.

En resum, la teoria cel·lular enuncia que la cèl·lula és la unitat morfològica, fisiològica i genètica de tots els éssers vius:

  • Tot en els éssers vius està format per cèl·lules o pels seus productes de secreció. La cèl·lula és la unitat anatòmica de la matèria viva, i una cèl·lula pot ser suficient per constituir un organisme. 
  • Totes les cèl·lules procedeixen de cèl·lules preexistents, per divisió d’aquestes (Omnis cellula ex cellula).
  • La cèl·lula és la unitat fisiològica de la vida. Les funcions vitals dels organismes ocorren dintre de les cèl·lules, o en el seu entorn immediat, controlades per substàncies que elles secreten. Cada cèl·lula és un sistema obert, que intercanvia matèria i energia amb el seu mitjà. En una cèl·lula caben totes les funcions vitals, de manera que és suficient una cèl·lula per tenir un ésser viu (que serà un ésser viu unicel·lular).
  • Cada cèl·lula conté tota la informació hereditària necessària per al control del seu propi cicle i del desenvolupament i el funcionament d’un organisme de la seva espècie, així com per a la transmissió d’aquesta informació a la següent generació cel·lular. Així que la cèl·lula també és la unitat genètica.

Altres descobriments importants

  • Purkinje (1839): protoplasma vegetal = citoplasma + carioplasma.
  • Remak (1852): divisió nuclear directa o amitosi (estrangulació)
  • Strasburger (1879): divisió indirecta o cariocinesi (transformacions successives)
  • Flemming (1880): divisió en cèl.lules animals o mitosi.
  • Waldeyer (1890): identificació dels cromosomes com uns filaments durant la mitosi.
  • Perfeccionament del microscopi electrònic (1952)

Presentació sobre la Teoria cel·lular: