¿Cuál es la breve historia del desarrollo de la biología celular?
Han pasado más de 300 años desde que los humanos descubrieron las células por primera vez. Con el avance de la ciencia, la tecnología y los métodos experimentales, la comprensión de las personas sobre las células ha evolucionado de superficial a profunda, de afuera hacia adentro, lo que ha llevado al surgimiento y desarrollo de la biología celular en la actualidad. Según su proceso de desarrollo, se puede dividir en cuatro períodos, a saber, el establecimiento de la teoría celular, el período clásico de la citología, el desarrollo de la citología experimental y el auge de la biología celular.
(1) El establecimiento de la teoría celular
En 1665, el físico británico R. Hooke utilizó un microscopio casero para observar tejidos vegetales como el corcho (corteza de roble) y publicó El libro "Microscopio" describe que el corcho se compone de muchas células pequeñas, que se denominan "células". De hecho, todo lo que Hooker vio en el tejido del corcho fueron las paredes celulares de células vegetales muertas. Esta es la primera vez que los humanos ven el contorno de las células y, por primera vez, la comprensión humana de la morfología biológica ha entrado en el mundo microscópico de las células. En 1675 (A.V. Leeuwenhoekia), se utilizó una lupa casera de alta potencia para observar protozoos y esperma de animales en el agua del estanque, y se encontraron glóbulos rojos en la sangre de las ranas. En 1683 volvió a ver bacterias en el sarro. En 1831, R. Brown descubrió núcleos en las células epidérmicas de las hojas de las orquídeas. En 1835, Dujardin descubrió por primera vez que las células de los animales inferiores contenían una sustancia gelatinosa transparente llamada "sarcoidosis". En 1836, Valentine descubrió los nucléolos en los núcleos de las células del tejido conectivo. En este punto, se ha descubierto la estructura básica de la célula.
Antes del siglo XIX, muchos estudiosos centraban sus investigaciones en la microestructura de las células, dedicándose principalmente a descripciones morfológicas, sin elaborar teóricamente la importancia de la aparición de las células en diversos organismos. En 1838-1839, el botánico alemán M.J. Schleiden y el zoólogo Wang Shi propusieron por primera vez la teoría celular basándose en sus propias investigaciones y en un resumen de trabajos anteriores. Creen que "todos los seres vivos, desde las células individuales hasta los animales y plantas superiores, están compuestos de células; las células son las unidades básicas de la estructura morfológica biológica y de la actividad funcional. Esto prueba la unidad del mundo biológico y el mismo origen de *". * *. Engels una vez elogió el establecimiento de la teoría celular y la consideró uno de los tres principales descubrimientos de las ciencias naturales del siglo XIX (teoría celular, teoría de la evolución de Darwin, conversión de energía y ley de conservación). Señaló que, en primer lugar, tres descubrimientos importantes han hecho avanzar enormemente nuestra comprensión de las interrelaciones de los procesos naturales: el descubrimiento de las células por primera vez y el descubrimiento de que las células son una unidad a partir de la cual se desarrolla todo el cuerpo vegetal y animal. llegó la reproducción y la diferenciación. El resultado de este descubrimiento es que no sólo sabemos que todos los organismos superiores se desarrollan y crecen según las mismas leyes, sino que también señalamos que los organismos pueden cambiar de especie mediante la capacidad de la mutación celular para lograr un desarrollo superior al desarrollo individual. forma. Se puede ver que sólo después de que se establezca la teoría celular, se podrá afirmar claramente que las células son la unidad de estructura y actividad vital de los organismos biológicos, y también son la base de la ontogenia y la filogenia de los organismos. Obviamente, el establecimiento de la teoría celular es un hito importante en la historia de la citología. La citología se ha convertido rápidamente en una nueva disciplina independiente y se ha convertido en el punto de partida para el desarrollo de la biología celular.
Una vez fundada la teoría celular, rápidamente penetró en diversos campos. En 1885, el patólogo alemán R. Virchow aplicó la teoría celular a la patología, demostró que los procesos patológicos se llevan a cabo en células y tejidos, propuso la famosa conclusión de que "las enfermedades son causadas por fuerzas externas" y desarrolló la física de las células, que la sustentan. Teoría celular enriquecedora.
(2) El período clásico de la citología
Desde mediados del siglo XIX hasta principios del siglo XX, la citología floreció y los métodos de investigación fueron principalmente la descripción morfológica de la microscopía, que era llamado células. El período clásico de aprendizaje.
Durante este periodo, lo primero fue la innovación de la tecnología experimental. La característica principal de este estudio es el uso de técnicas de fijación y tinción para observar la estructura morfológica y la actividad de división de las células bajo un microscopio óptico. Corti (1851) y Hartig (1854) tiñeron las células con magenta y B3hm (1865) con hematoxilina. Oschatz diseñó el primer microtomo y Ernest Abbe (1887) diseñó un microscopio compuesto con un objetivo acromático, un condensador debajo de la platina e iluminación. Estas técnicas e instrumentos juegan un papel importante en la observación de la morfología y microestructura celular.
En 1841 Remak observó la división directa de las células sanguíneas en embriones de pollo. Posteriormente, Fleming descubrió la división indirecta en células animales y Strasberg en células vegetales. En 1882, Fleming llamó amitosis por división directa y mitosis por división indirecta. En 1883, Van Beneden y en 1886, Estrasburgo descubrieron la meiosis en células animales y vegetales, respectivamente. Además, Hertwig también descubrió la fecundación del óvulo y la fusión del espermatozoide y el óvulo. En 1888, Waldale nombró a los cromosomas del núcleo de las células mitóticas.
A finales de la década de 1910, la gente prestó más atención a la observación morfológica del citoplasma y se observaron varios orgánulos importantes uno tras otro. Van Beneden y Bovery descubrieron el centrosoma en 1883, las mitocondrias de Banda en 1897 y el aparato de Golgi en 1898. Gracias a muchos descubrimientos, tenemos una comprensión más profunda de la complejidad de las estructuras celulares.
(3) Desarrollo de la citología experimental
El período de desarrollo de la citología experimental fue desde principios hasta mediados del siglo XX. Durante este período, la investigación citológica pasó de la observación de estructuras morfológicas al estudio de funciones fisiológicas, bioquímica y mecanismos de desarrollo genético. Utilizando las nuevas tecnologías y métodos del siglo XX, con la penetración de disciplinas adyacentes y utilizando métodos experimentales, la citología y disciplinas relacionadas pueden penetrar entre sí, formando así gradualmente algunas ramas. Especialmente en las últimas etapas de esta etapa, la citología experimental se desarrolló rápidamente debido a la aplicación de la tecnología de cultivo in vitro.
Desde 65438 hasta 0887, O. Hertwig y R. H. utilizaron métodos experimentales para estudiar la fertilización de los huevos de erizo de mar y la relación nucleocitoplasmática durante el desarrollo de los huevos de lombrices intestinales, integrando estrechamente la citología con la embriología experimental. Desde entonces, la gente ha utilizado ampliamente métodos experimentales y analíticos para estudiar algunas cuestiones básicas de la citología, abriendo nuevas vías para la investigación de la citología. Desde el redescubrimiento de las leyes de la herencia de Mendel en 1900, hasta la "teoría cromosómica de la herencia" propuesta por T. Boveri y W.S Sutton en 1902, hasta la "teoría genética" de Morgan en 1926. Durante 1943, Cloude utilizó una centrífuga de alta velocidad para separar el núcleo y varios orgánulos (como mitocondrias, cloroplastos, microsomas, etc.) de las células vivas y estudió sus actividades fisiológicas respectivamente, lo cual fue importante para comprender las funciones fisiológicas de varios orgánulos. y la distribución de enzimas juegan un papel importante. En citoquímica, en 1924, Fulgen inició una reacción de tinción nuclear, el método de tinción de Fulgen, para determinar el ADN en el núcleo. Luego, en 1940, Brachet tiñó las células con tinte de Unna y midió el ARN en las células. Al mismo tiempo, Casperson utilizó espectrofotometría ultravioleta para medir la cantidad de ADN en las células. Los experimentos también muestran que la síntesis de proteínas puede estar relacionada con el ARN.
Desde los años 40, la aplicación de la microscopía electrónica ha permitido que el estudio de la morfología celular alcance el nivel submicroscópico. En 1933, Ruska diseñó y fabricó el primer microscopio electrónico, cuyo rendimiento superó con creces el de los microscopios ópticos. La resolución de los microscopios electrónicos ha aumentado desde los 500 nanómetros originales hasta las decenas de nanómetros actuales. La ampliación puede alcanzar cientos de miles de veces. En 1949, Soverdlow inventó el teorema del ácido isobutírico. En 1952, Parady utilizó el método de fijación de osmato. En 1953, diseñó un microtomo para cortes ultrafinos. Por lo tanto, muchos estudiosos utilizan la tecnología de microscopía electrónica para observar la ultraestructura de varios orgánulos en las células, como el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, las mitocondrias, los lisosomas, etc. Por tanto, ¿conocimiento de la estructura y función citoplasmática? Una mayor comprensión ha llevado al desarrollo integral de la investigación citológica.
(4) El auge de la biología celular
Desde la década de 1950, la investigación sobre la estructura y función celular ha comenzado gradualmente a nivel molecular. Los resultados de la investigación en este campo y los grandes logros de la biología molecular han promovido en gran medida el surgimiento y desarrollo de la biología celular.
En la década de 1940, con la penetración mutua y combinación de la bioquímica, la microbiología y la genética, la biología molecular comenzó a brotar. En 1941, Biddle y Tatum propusieron la teoría de "un gen, una enzima". En 1944, Avery y otros demostraron que el ADN es material genético en experimentos de transformación biológica. En 1948, Boivin et al. comenzaron por determinar el contenido de ADN de las células germinales y de varias células somáticas y propusieron la teoría del contenido constante de ADN.
En 1953, Watson y Crick obtuvieron un modelo estructural molecular de la doble hélice del ADN mediante difracción de rayos X. Este logro trascendental sentó las bases de la biología molecular. En 1956, Kornberg obtuvo la ADN polimerasa de un extracto de E. coli y utilizó el fragmento de ADN monocatenario de esta cepa como cebador para sintetizar con éxito la hebra complementaria del fragmento de ADN in vitro por primera vez. En 1958, Meselson et al. utilizaron isótopos radiactivos y centrifugación en gradiente para analizar el proceso de replicación del ADN y demostraron que la replicación del ADN es una "replicación semiconservativa". Ese mismo año, Crick creó el "Dogma Central" de la transmisión de información genética. En 1961, Nirenberg y Matthay determinaron el "código" de cada aminoácido mediante una investigación sobre el ácido ribonucleico. Ese mismo año, Jacob y Monod propusieron la teoría del operón. A medida que estos nuevos resultados, nuevos conceptos y nuevas tecnologías de la biología molecular han ido penetrando en todos los campos de la citología, se estudia el crecimiento, desarrollo, herencia, variación, metabolismo, inmunidad y origen de las células desde el nivel molecular, nivel subcelular y nivel celular completo. Varias actividades de la vida, como la biología y la evolución, son una nueva rama de la biología, es decir, la citología se ha desarrollado hasta la etapa de biología celular. A partir de 1965, E.D.P. Derobetis cambió el nombre de "Citología general" original a "Biología celular". A partir de 1976, estuvo marcado por la primera Conferencia Internacional sobre Biología Celular celebrada en Boston, EE. UU. Hasta ahora, el trabajo de investigación en biología celular ha progresado rápidamente a nivel molecular, y la biología celular se ha convertido en biología celular y molecular.