Celleteorien

Celleteorien - Den tyske botanikeren Mathias Schleiden og fysiologen Theodor Schann fremsatte celleteorien om at cellen er den fundamentale og grunnleggende universelle enhet for alt levende. Alle organismer består av en eller flere celler. Nye celler oppstår bare ved deling av allerede eksisterende celler. Dette betyr at det en sammenhengende linje fra alle dagens celler til de første cellene på Jorden.

Celleteorien er en av biologiens fundamentale prinsipper formulert i 1838-1839 av den engelske  botanikeren Theodor Schwann (1810-1882)  og zoologen Mathias Jakob. Schleiden (1804-1881), selv om andre hadde vært inne på samme tanken før dem. Schwann fant likhetstrekk i strukturen til celler i dyr og planter. Celleteorien viser at cellen er den  fundamentale,  strukturelle og funksjonelle enheten i alle organismer og reproduksjonsenheter,  fra bakterier og andre mikroorganismer til sopp, planter og dyr.  Ifølge denne definisjonen er ikke virus liv, men parasitter på de levende cellene. Celleteorien ble videreutviklet av Robert Remak (1815-1865) som fant celler kom fra andre celler ved deling, samt Rudolph Virchow (1821-1902) som formulerte Omnis cellula e cellula – , enhver celle kommer fra allerede eksisterende celle.

Frimerke Virchow

En celle kan bare komme fra en annen levende celle, biogenese (gr. bios – liv; genesis – avkom; omne vivum e vivo). Celler kan ikke oppstå spontant. Det går en kontinuerlig cellelinje fra dagens celler gjennom millioner av år tilbake til cellene i de første levende organismene på Jorden. Alle organismer består av en eller flere celler som kommer fra celler.  De flercellete organismene har sin opprinnelse fra de encellete. Franske Henri Dutrocket (1776-1842) undersøkte osmose i celler

  Robert Hook observerte i sitt lysmikroskop celler i tynne korkskriver (l. cella - lite rom), vist i Micrograpia (1665). Marcello Malpighi (1628-1694) og Nehemiah Grew (1641-1712) var viktige bidragsytere i de fanatomiske studiene av planter og dyr.   Anton von Leeuwenhoek (1632-1723) kunne med en forstørrelseslinse observere spermceller og blodceller. Cellekjernen ble oppdaget av tsjekkiske Franz Bauer i 1801, og Robert Brown (1773-1858) ga den i 1831 navnet cellekjernen. Brown ble også kjent for oppdagelsen av Brownske bevegelser, hvor Einstein seinere kunne forklare fenomenet og ga bevis for eksistensen av molekyler.  Wilhelm Pfeffer (1845-1920) mente at celler var omgitt av en semipermeabel hinne, cellemembranteorien fra 1877. Hugo von Mohl (1805-1872) kalt celleinnholdet for protoplasma, og dens organeller og bestanddeler ble etter hvert identifisert. Albert von Kölliker (1817-1905) fant mitokondrier i 1888, også oppdaget av Carl Benda (1857-1933).

Camillo Golgi oppdaget i 1898 Golgi-apparatet. Var nervene celler ? Golgis svartfarge reaksjon med sølvnitrat og kaliumkormat viste cellestrukturen til nervecellene med de lange dendrittene. Celledelingsmekanismen ble klarlagt, og det er to hovedtyper celler: prokaryoter og eukaryoter, med biokjemi, fysiologi og metabolisme tilknyttet forskjellige celletyper.

Schwann og Schleidens celleteori hører med til de fundamentale lover og prinsipper i biologien, sammen med Darwin-Wallace evolusjonsteori, Mendels lover, samt Watson, Crick og Franklins strukturmodell for DNA, van Valens rød dronning hypotese, og Lynn Margulis symbioseteori.

Det finnes ingen egen ”livskraft”

Idéen om at det skulle finnes en egen type ”livskraft”, ”vitalkraft”, impetus vitalis tilknyttet cellene og livet, noe metafysisk utenfor de kjemiske og fysiske  lovene i universet, eller élan vital som filosofen Bergson kalte det, ble motbevist av den tyske kjemikeren Friedrich Wöhler som viste at organiske molekyler, for eksempel urea, kan bli syntetisert fra uorganisk stoff.

Frimerke Wöhler

Det er ikke ”livskraften” som gir utvikling av liv og arter, men genetisk variasjon, seleksjon (naturlig  eller kunstig utvalg), adapsjon til levemiljøet og evolusjon.

Panspermiahypotesen og ”urceller”

 Fremdeles mangler vi den siste brikken: Hvordan oppstod de første cellene ? Fossiler viser at det har vært liv på Jorden i 3.5 milliarder år. De organiske og uorganiske bestanddelene livet er bygget opp av finnes i hele universet (Panspermia hypotesen).  Elektrontransporten som er nødvendig for å skaffe og omsette energi i alt liv skjer via transisjonsmetallene (jern, kobber, mangan, molybden, zink), koblet til energimetabolisme. Flukser av stoff og energi kan gi selvorganisering, og livet kan beskrives via irreversibel termodynamikk. Autokatalyse og seleksjon av molekyler i et innelukket system koblet til replikasjon og informasjonsoverføring. RNA-verden hypotesen framsatt av Leslie Orgel, Carl Woese og Francis Crick, uavhengig av hverandre på 1960-tallet, ribozymer, polymerisering, fra  RNA til DNA via RNA til protein. Lynn Margulis endosymbiontteori om symbiose og mutalisme. Aminosyre- og protein-verden. Fettsyrer, acetylering og energirike fosfatforbindelser. Dette er noen av stikkordene i letingen etter  kjemoorganotrofe  ”urceller”. For en gang i universets og Jordens utvikling må livet tilknyttet cellene ha oppstått mer eller mindre spontant.

Forut for celleteorien

Forut for celleteorien lå Robert Hooks (1635-1702) oppdagelse  av celler i kork (l. cellula – lite rom) observert gjennom et mikroskop og publisert i Micrographia i 1665.  Cellulae ble også brukt som navn på de sekskantede yngekammerne hos veps og bier. Anton von Leeuwenhoek (1632-1723) kunne med sitt håndholdte forstørrelsesglass og linse observere bakterier, protozooer, blod- og spermceller. Innholdet i cellene var ukjent inntil den skotske botanikeren Robert Brown (1773-1858)  oppdaget i 1833 cellekjernen (nukleus, sirkulær areola, l. areola – lite rom). En tidligere teori gikk ut på at liv kan oppstå spontant, abiogenese, med en mulig overgang mellom levende og ikke-levende. Teorien om spontan generasjon ble motbevist av Lazzari Spallanzani (1729-1799), samt Louis Pasteur (1822-1895) med sine svanehalsflasker: liv kan ikke oppstå spontant.

Celleteori, celler og organeller

   Den tyske botanikeren Matthias Jakob Schleiden (1804-1881), professor i botanikk i Jena,  mente  at cellen er den fundamentale enhet i alt liv, og skrev bl.a. Die Botanik als inductive Wissenschaft (1842). Tyskeren Theodore Schwann (1810-1882) hevdet samtidig at celler var organismer, og at planter og dyr er satt sammen av celler. Fermentering av sukker som et resultat av livsprosesser var et annet prosjekt Schwann arbeidet med. Schwanns celleteori ble presentert i 1839 i verket Mikroskopische Untersuchungen über die Ueberreinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen. Sammen med Schleidens oppdagelser var dette starten på celleteorien. Cellen var den fundamentale enhet i alle organismer. Schleidens bok Gründzuge der wissenschaftlichen Botanik ble mye brukt. Tyskeren Rudolph Virchow (1821-1902) sa i 1855 at der det er en celle må det tidligere ha vært en celle - enhver celle kommer fra en allerede eksisterende celle (Omnis cellulae e cellula). Det måtte være en kontinuerlig rekke fra de første celler på jorda til dagens celler.

   I 1831 ble den engelske botanikeren Robert Brown (1773-1858) klar over at  alle celler har en cellekjerne. I 1828 skrev han Observations of the Pollen of Plants. Kort tid etter oppdaget Schleiden at kjernen inneholdt en mindre del kalt nukleolus. Schleiden var med sin bok The Plant and its Life  med å gjøre botanikk til en eksakt vitenskap. Den italienske cytologen Camillo Golgi (1843-1926) fant i 1896 Golgi legemer, en type membranvesikler kalt Golgiapparatet. Golgi fikk nobelprisen i medisin og fysiologi i 1906 for studiet av nervesystemet. I 1898 oppdaget den tyske biologen C. Benda små granuler i cytoplasma utenfor kjernen, og som kan kalte mitokondrier.

 I 1875 studerte den tyske botanikeren Eduard Strasburger (1844-1912) mitosen i planter, og fant at det skjer reduksjon i antall kromosomer i eggceller og pollenceller. Strasburger skrev Lehrbuch der Botanik (1894), en bok som seinere kom i mange opplag, og Über Zellbildung und Zelltheilung (1876).  Meiosen ble, i 1883, studert av den belgiske embryologen og cytologen Edouard van Beneden (1846-1910). Beneden observerte forskjeller i kromosomtall i kjønnsceller og kroppsceller ved studier av innvollsormen Ascaris.

    Vilhelm Hofmeister (1824-1877) fant i 1849 at eggcellen  utvikles til embryo, og han er regnet som planteembryologiens grunnlegger. Han oppdaget  plantenes generasjonsveksling.  Hofmeister studerte  moser, bregner og andre laverestående planter (kryptogamer), spesielt livssyklus hos kryptogamer. Den tyske botanikeren Karl von Goebel (1855-) grunnla en vitenskapsgren, organografien, som var en del av morfologien, men hvor økologisk tilpasning av planteorganenes funksjon var sentral.

  Komparativ anatomi ble en vitenskapsgrein fra 1877 introdusert av  Heinrich Anton de Bary (1831-1888). de Bary bygget opp et velkjent botanisk laboratorium i Halle, og han  tok for seg utviklingen av sopp og sopparasitter hos planter. Han skrev Vergleichende Anatomie der Phanerogamen und Farne og  Morphologie und Physiologie der Pilze, Flechten und Myxomyceten (1866), og  innførte begrepene symbiose, parasittisme og mutualisme.

At veksten bare er lokalisert til bestemte områder av planten, ble oppdaget av tyskeren Caspar Friedrich Wolff (1733-1794), gjengitt i doktoravhandlingen Theoria Generationis (1759). Wolf, grunnleggeren av embryologien, studerte embryostadiet hos dyr og planter, og langdistansetransport i ledningsvev. Wolff oppdaget før Baer de tre kimlagene i embryoutviklingen, og mente at kronblad og begerblad var en spesiell type blad. Seinere fant  sveiseren Carl von Nägeli (1817-1891) apikalcellene, og at noen alger og moser har en spiss med bare en celle som deler seg. Nägli observerte cellekjernen med kromosomer i 1842, og studerte celledelinger hos alger. Han hadde også  gjort mange flytningsforsøk ved å hente planter fra fjellet og dyrke dem i den botaniske hagen i München.  Simon Schwendener (1829-1919) arbeidet med plantecytologi sammen med Nägeli. Schwendener studerte bla. spiralmønsteret for anlegg av nye blader, et problem han hadde fra Goethe.   Den tyske zoologen August Friedrich Leopold Weismann (1834-1914) var en av dem som mente at kimplasma, kromosomene i cellekjernen, er det arvbare stoffet, og at ervervede egenskaper ikke kan nedarves, i opposisjon til Lamarcks evolusjonsteori. Det skjer en reduksjonsdeling før dannelsen av kimceller. Alle organismer består av et somatoplasma som dør, og et kimplasma som blir overført videre til neste generasjon, beskrevet i The Germ-Plasm; a Theory of Heredity (1893).

Noen mente at arv kunne forklares via molekylære bevegelser inspirert av fysikeren Hermann von Helmholtz (1821-1894).   Den tyske botanikeren Hermann  Vöchting (1847-1917) startet den eksperimentelle morfologi med studier av organdannelse hos planter.

 For detaljer se Biologiens historie.

Tilbake til hovedside

Publisert 4. feb. 2011 10:12 - Sist endret 25. jan. 2019 12:41