Πώς έγιναν τα «κύτταρα», κύτταρα: Μια μικρή αναδρομή στην ιστορία της κυτταρικής θεωρίας.

                                                                                                                                                                         Θάνος Καψάλης

Bioloy4u.gr

Όταν διαβάζετε την κυτταρική θεωρία, τη θεωρία δηλαδή που υποστηρίζει ότι οι οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα και από προϊόντα κυττάρων, ίσως βρίσκετε ότι είναι αυτονόητη και πολύ απλή στην κατανόηση της.

Σας πέρασε όμως ποτέ από το μυαλό να αναρωτηθείτε, πώς  αυτές οι μικροσκοπικές δομές που εμφανίζονταν στα ατελή μικροσκόπια των πρώτων ερευνητών, έγιναν τα «κύτταρα»; Δηλαδή ό,τι εύκολα σήμερα αναγνωρίζουμε ως θεμελιώδεις μονάδες της δομής και της λειτουργίας των οργανισμών;

Είτε λοιπόν έχετε θέσει στον εαυτό σας, είτε όχι, τέτοια ερωτήματα ελπίζω πως διαβάζοντας τις γραμμές που ακολουθούν, θα θαυμάσετε τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες ξεπερνώντας πολλά προβλήματα και δυσκολίες, κάνουν κατανοητό τον κόσμο που μας περιβάλλει, αλλά και τον κόσμο που βρίσκεται μέσα μας.

Η ιστορία της κυτταρικής θεωρίας μας πηγαίνει πίσω. Πόσο πίσω; Εκεί κοντά στα μέσα του 17ου αιώνα, οπότε ένας Άγγλος πειραματικός, αρχιτέκτονας και πολυμαθής, ο Robert Hooke, παρατηρώντας λεπτές τομές φελλού, με ένα μικροσκόπιο δικής του κατασκευής, διεπίστωσε την ύπαρξη επαναλαμβανόμενων πολυγωνικών δομών. Αυτές λοιπόν τις δομές, τις ονόμασε «κελιά» (cells), γιατί του θύμιζαν τα κελιά των μοναστηριών και τις κυψέλες των μελισσιών.

Βέβαια ο Hooke, δεν γνώριζε ότι αυτό που έβλεπε, δηλαδή τα «κελιά» του, δεν ήταν παρά τα τοιχώματα των νεκρών φυτικών κυττάρων που είχαν απομείνει, μετά τη επεξεργασία του φελλού. Φυσικά, ούτε το ατελές μικροσκόπιό του, ούτε οι γνώσεις της εποχής τού παρείχαν πληροφορίες για την κατασκευή των κελιών και τη λειτουργία τους, ενόσω ήσαν ζωντανά. Αυτό όμως δεν τον εμπόδισε να τα σχεδιάσει και να τα συμπεριλάβει σε μια έκδοση, την Micrographia, που εξέδωσε το 1665, η οποία περιείχε μαζί με τα «κελιά» του, πολυάριθμα ακριβή και λεπτομερειακά σχέδια, από την παρατήρηση τομών εντόμων,  σπόγγων, βρυοζώων, που είχε κάνει με τα μικροσκόπιά του.

Στο επόμενο επεισόδιο στην ιστορία της κυτταρικής θεωρίας, εμφανίζεται ένας Ολλανδός υφασματοπώλης και πρακτικός επιστήμονας ο Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), ο οποίος κατάφερε να κατασκευάσει ένα αποτελεσματικότερο μικροσκόπιο και να εισαγάγει, για τα καλά, τη χρήση του στη μελέτη βιολογικών δειγμάτων.

Πώς ήταν αυτό; Στην πραγματικότητα ήταν μια μπρούτζινη πλάκα με μια οπή που την κάλυπτε ένας πολύ καλά λειασμένος και στιλβωμένος φακός. Μπροστά από τον φακό υπήρχε μια βελόνα, πάνω στην οποία ο Leeuwenhoek τοποθετούσε το δείγμα που ήθελε να παρατηρήσει. Με αυτό λοιπόν το απλό μικροσκόπιο, που είχε πολύ καλύτερα λειασμένους φακούς από οποιοδήποτε προηγούμενο μικροσκόπιο, ο Ολλανδός υφασματοπώλης μπορούσε να εξασφαλίζει μεγέθυνση 270 φορών, όταν τα μικροσκόπια της εποχής του, δύσκολα μπορούσαν να εξασφαλίσουν μεγεθύνσεις που να φθάνουν τις 50 φορές.

Έτσι ο Leeuwenhoek άρχισε να ξεναγείται, αλλά και να ξεναγεί όλη την ανθρωπότητα, σε έναν κόσμο, που μέχρι τότε αγνοούσαμε ότι υπάρχει. Ήταν λοιπόν ο πρώτος που είδε βακτήρια, ερυθρά αιμοσφαίρια, και τη ποικιλία των μικροοργανισμών που ζουν σε μια στάλα νερού μιας λίμνης (1674). Ότι έβλεπε όμως κύτταρα, τα πρώτα ζωντανά κύτταρα που είδε μάτι ανθρώπου, δεν σημαίνει ότι καταλάβαινε πως είναι «κύτταρα». Γιατί στον Leeuwenhoek συνέβαινε ότι συμβαίνει και σε σας, όποτε βλέπετε για πρώτη φορά ένα αντικείμενο, που δεν σας θυμίζει ο,τιδήποτε έχετε δει μέχρι τώρα• μπορείτε να το περιγράψετε, μπορείτε να το σχεδιάσετε, αλλά ακόμη είναι πολύ νωρίς για να καταλάβετε τι είναι και πώς λειτουργεί.

Αυτή η γνώση έπρεπε να περιμένει πολύ ακόμη για να κατακτηθεί από τον άνθρωπο. Κι’ αυτό δεν συνέβη ούτε ενάμιση περίπου αιώνα μετά (1833), όταν ο Άγγλος βοτανολόγος Robert Brown (ο ίδιος επιστήμονας που παρατήρησε την ομώνυμη κίνηση) πρόσεξε ότι στο κέντρο των φυτικών «κελιών» υπήρχε μια σταθερή δομή που την ονόμασε πυρήνα, αγνοώντας  τι είναι και τι στην πραγματικότητα κάνει.

Όμως 5 μόλις χρόνια αργότερα (1838), όταν τα δεδομένα που είχαν συγκεντρωθεί από τα προηγούμενα χρόνια ήταν πλέον αρκετά, είχε πλέον έλθει ο χρόνος για τη διατύπωση της σημασίας των δομών που είχαν παρατηρήσει με τα μικροσκόπιά τους, οι Hooke και Leeuwenhoek. Ο επιστήμονας που συνέβαλε σ’ αυτό ήταν ο Γερμανός βοτανολόγος Matthias Jakob Schleiden,  ο οποίος από τις δικές του μελέτες κατέληξε στο συμπέρασμα,  πως όλοι οι φυτικοί οργανισμοί αποτελούνται από τα «κελιά» του Hooke, ή με άλλα λόγια, πως τα «κελιά» αυτά είναι οι θεμελιώδεις δομικοί λίθοι των φυτών.

Αυτή όμως η διατύπωση περιοριζόταν στους φυτικούς οργανισμούς. Ίσχυε άραγε και για τους ζωικούς;

Η απάντηση δόθηκε έναν χρόνο αργότερα και σε αυτήν συνέβαλε ένα ιστορικό δείπνο στο οποίο συνέφαγαν ο Schleiden και ο Γερμανός φυσιολόγος Theodor Scwann. Εκεί λοιπόν, την ώρα του καφέ, ο Schleiden άρχισε να περιγράφει στο φίλο του τα φυτικά «κελιά» με τους πυρήνες, όπως τα είχε δει στο μικροσκόπιo. Τότε ο Schwann συνειδητοποιώντας ότι τα φυτικά «κελιά» που του περιέγραφε ο Schleiden, έμοιαζαν πολύ με τα ζωικά «κελιά» που ο ίδιος είχε παρατηρήσει στο εργαστήριο, πρότεινε στον Schleiden να μεταβούν σε αυτό, για να του δείξει τα μικροσκοπικά παρασκευάσματα που είχε φτιάξει.

Ένα χρόνο αργότερα ο Schwann, στο βιβλίο του «Μικροσκοπικές έρευνες στην σχετικότητα της δομής και της Αύξησης των Φυτών και των Ζώων», επεξέτεινε την παρατήρηση του Schleiden στα ζώα και την γενίκευσε για όλα τα έμβια όντα. Τα «κελιά» του Hook, είχαν γίνει πλέον τα κύτταρα που γνωρίζουμε και η θεωρία που περιγράφει τη σημασία τους στη δομή και στη λειτουργία των έμβιων όντων, δηλαδή η κυτταρική θεωρία, συνοψίστηκε σε 3 αρχές:

1. Το κύτταρο είναι η θεμελιώδης μονάδα της δομής, της φυσιολογίας και την οργάνωσης των έμβιων όντων.
2. Το κύτταρο έχει διπλή υπόσταση: Ως διακριτή οντότητα και ταυτόχρονα ως δομικός λίθος της οργάνωσης των εμβίων όντων.
3. Τα κύτταρα δημιουργούνται από μη κυτταρικούς σχηματισμούς, όπως οι κρύσταλλοι (αυτόματη γένεση).

Όπως αποδείχτηκε αργότερα, ο Schwann είχε δίκιο στις πρώτες δύο αρχές που διετύπωσε, αλλά έσφαλλε στην τρίτη, κάτι όμως που μάθαμε μερικά χρόνια αργότερα.

H επιβεβαίωση του λάθους της τρίτης αρχής, ότι δηλαδή τα κύτταρα μπορούν να προκύψουν αυτόματα από άβιο υλικό, έχει πιστωθεί σε έναν Γερμανό ιατρό, φυσιολόγο και ανθρωπολόγο, τον Rudolf Virschow, ο οποίος σε διαλέξεις που έδινε το 1855, αλλά και σε ένα βιβλίο που εξέδωσε την ίδια χρονιά διετύπωσε το απόφθεγμα: «omnis cellula e cellula», που σημαίνει ότι: «κάθε κύτταρο προέρχεται από τη διαίρεση προϋπάρχοντος κυττάρου». Αυτό λοιπόν το απόφθεγμα προστέθηκε στη νεοπαγή κυτταρική θεωρία, αντικαθιστώντας την 3^η αρχή που είχε διατυπώσει ο Schwann.

Σήμερα γνωρίζουμε ότι η γνώση που συνοψίζει το απόφθεγμα αυτό, οφείλεται στην εργασία ενός συγχρόνου του Virchow, του νευροανατόμου και εντομολόγου, Robert Remak, ο οποίος ήδη από το 1852 είχε επισημάνει το ρόλο της κυτταρικής διαίρεσης στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων και στη δημιουργία ιστών. Επίσης γνωρίζουμε ότι η πατρότητα του αποφθέγματος δεν ανήκει στον Virchow, αλλά σε έναν σύγχρονό του Γάλλο χημικό και φυσιοδίφη, τον François Vincent Raspail.

Μήπως αυτό σημαίνει ότι αδίκως ο Virchow συμπεριλαμβάνεται στους συνιδρυτές της κυτταρικής θεωρίας; Μάλλον όχι. Κι’ αυτό διότι και σε αυτήν την περιπέτεια της επιστήμης, με τις πολλές στροφές και μαιάνδρους, όπως και σε πολλές άλλες που θα έχουμε την ευκαιρία να εξετάσουμε στο βιβλίο αυτό, δεν τιμούμε μόνο όσους διετύπωσαν μια νέα ιδέα, αλλά και εκείνους που κατάφεραν να τη διαδώσουν, καθιστώντας την πειστική και αποδεκτή.

Και τώρα που τέλειωσε η ιστορία μας ίσως αναρωτηθείτε; Τι τελικά προσέφερε η γνώση της κυτταρικής θεωρίας στην επιστήμη και στον άνθρωπο; Ξέρετε, βρισκόμαστε εδώ, μαζί με δισεκατομμύρια άλλους, γιατί κάποτε ένα μοναχικό κύτταρο, αυτό με το οποίο ξεκινήσαμε την «καριέρα» σου στη ζωή, άρχισε να διαιρείται, ώστε να γίνει δύο, τα δύο να γίνουν τέσσερα κ.ο.κ., ώστε τελικά να παραχθεί το σύνολο των κυττάρων, που αποτελούν το σώμα μας.

Χάρη στην κυτταρική θεωρία, και στις μεγάλες λεωφόρους που άνοιξε στη μελέτη της Βιολογίας, μάθαμε γιατί και πώς, πίσω από κάθε δομή και πίσω από κάθε λειτουργία του οργανισμού μας, αλλά και της πλειονότητας των οργανισμών με τους οποίους μοιραζόμαστε τον πλανήτη, βρίσκονται τα κύτταρα και τα προϊόντα του