Teoría celular: historia, postulados y autores

¿Qué es la teoría celular?

La teoría celular es la teoría que propone que todos los seres vivos están compuestos por células. Fue propuesta por Matthias Schleiden, Theodor Schwann y Rudolph Virchow entre los años 1838 y 1859, y se considera una teoría clave para el nacimiento de la biología celular.

El advenimiento de esta teoría descartó definitivamente la concepción aristotélica de que la vida podía surgir por generación espontánea a partir de materia inerte o no viva, idea mantenida en el mundo científico durante muchos siglos.

Hoy en día no es una locura pensar que organismos tan diferentes como los animales, las plantas y las bacterias, por ejemplo, están formados por unidades básicas equivalentes como las células, pero hace cientos de años estas ideas parecían un tanto descabelladas.

Con una simple observación al microscopio de las hojas de una planta, de la piel de un anfibio, de los pelos de un mamífero o de una colonia de bacterias, puede afirmarse rápidamente que todos están compuestos por una unidad básica con una organización y composición similares; la célula.

Los organismos unicelulares eucariotas de distintas clases y las células de complejos tejidos animales como el cerebro o el músculo, por ejemplo, son radicalmente diferentes tanto en estructura como en funciones, pero a pesar de ello todas tienen una membrana que las rodea, un citosol que alberga un núcleo y unos orgánulos que poseen determinadas capacidades funcionales.

Aunque fue establecida como teoría por tres autores principales, la teoría celular tuvo lugar gracias a muchos conocimientos, observaciones y aportes previos de distintos autores, quienes dieron las piezas del rompecabezas que Schleiden, Schwann y Virchow armarían después, y que otros perfeccionarían más adelante.

Antecedentes e historia de la teoría celular

La formulación de la teoría celular por Schleiden, Schwann y Virchow no habría sido posible sin la previa invención del microscopio, que tuvo lugar a mediados del siglo XVII.

Dos importantes personajes tuvieron parte en las primeras observaciones microscópicas de las células y en la fabricación de los primeros microscopios rudimentarios: Robert Hooke, en 1665, y más adelante, Antoni van Leeuwenhoek.

Sin embargo, existen reportes de las observaciones de Athanasius Kircher quien, en 1658, observó criaturas vivas (además de gusanos) que se formaban sobre tejidos en descomposición. Por la misma época, el alemán Swammerdam describió unos “corpúsculos” globulares en la sangre y se dio cuenta de que los embriones de rana también estaban conformados por “partículas” globulares.

Robert Hooke fue quien acuñó el término “célula” para describir a las celdillas que observó al mirar una lámina de corcho a través del microscopio; mientras que Leeuwenhoek se dedicó fervientemente a la fabricación de microscopios y a la observación reiterada de muestras procedentes de diferentes lugares, afirmando la existencia de vida diminuta.

Tanto Hooke como Leeuwenhoek podrían considerarse los “padres” de la microbiología, pues fueron los primeros en reportar la existencia de organismos microscópicos en distintos medios naturales (cuerpos de agua, raspados de la suciedad de dentaduras, semen, etc.).

Otros dos autores de la época, Marcello Malpighi y Nehemiah Grew, estudiaron detalladamente algunos tejidos vegetales. Las publicaciones de Malpighi (1671) y Grew indican que ambos autores identificaron la estructura de las células durante sus observaciones, pero se refirieron a estas como “celdas”, “poros” o “sáculos”.

Refutando las teorías sobre la generación espontánea

Durante muchos siglos, la comunidad científica mantuvo la postura de que la vida podía ser generada espontáneamente a partir de materia inanimada (inerte, no viva), basándose en la “fuerza vital” o el “potencial” de elementos como el agua y la tierra para generar vida.

Sin embargo, estos postulados fueron rebatidos por los experimentos realizados por el italiano Lazzaro Spallanzani, quien demostró en 1767 que al hervir agua de estanques o pozos, dicha “fuerza vital” desaparecía, lo que implicaba que en el agua lo que existía eran organismos vivos.

Por ende, sus trabajos fueron los pioneros para la demostración de que la vida solo puede surgir de vida pre-existente o, lo que es igual, que todas las células vienen de otras células y no de la materia inerte.

Más o menos un siglo después de los trabajos de Spallanzani, el francés Louis Pasteur sentó el precedente con sus propios experimentos, demostrando definitivamente que la generación espontánea no tenía cabida en el mundo científico.

Postulados de la teoría celular

Aunque la teoría celular fue formulada en base a las observaciones realizadas en organismos “superiores”, esta es válida para todos los seres vivos, incluso para los organismos unicelulares como algunos parásitos y bacterias.

Los principales postulados de la teoría celular son tres:

1- Todos los seres vivos están formados por células

El botánico M. Schleiden y el zoólogo T. Schwann propusieron este postulado, afirmando que, a nivel microscópico, plantas y animales estaban compuestos por células.

2- Las células son las unidades básicas de todos los seres vivos

Este principio fue postulado también por Schleiden y Schwann y es un principio básico para definir a un ser vivo; todos los seres vivos están formados por células, ya sean unicelulares o pluricelulares.

3- Las células solo pueden provenir de células preexistentes y no por generación espontánea

Este principio fue establecido por Rudolph Virchow.

Posteriormente, otro autor, A. Weismann, agregó a la teoría el siguiente corolario:

– Las células que conocemos en la actualidad (“modernas”) se originaron a partir de un pequeño grupo de células “ancestrales”

Corolario que puede evidenciarse gracias a las similitudes encontradas entre algunas proteínas complejas que se encuentran en todas las células, siendo el citocromo uno de los mejores ejemplos de estas proteínas, ya que se “conserva” en cuanto a estructura y función tanto en bacterias, como en plantas y animales.

Autores principales

Aunque M. Schleiden, T. Schwann y R. Virchow fueron los principales protagonistas de la formulación de la teoría celular como la conocemos en la actualidad, muchos fueron los científicos que participaron, directa o indirectamente, en el establecimiento definitivo de la misma.

Robert Hooke (1635-1702)

Este virtuoso científico inglés no solo realizó descubrimientos en el campo de la biología, sino que también se interesaba por la física y la astronomía.

En 1665 presentó ante la Real Sociedad de Londres su libro titulado “Micrografía o Algunas Descripciones Fisiológicas de Cuerpos Miniaturas a través de un Cristal de Aumento” (del inglés Micrographia Or Some Physiological Descriptions of Miniature Bodies by Magnifying Glass).

En este libro, Hooke destaca las observaciones que realizó a una lámina de corcho, en la cual identificó unas unidades similares a “celdillas” a las que llamó “células”. Solo con un aumento de 30 veces, Hooke observó el mismo patrón en otras plantas y en los huesos de algunos animales, lo que le sugirió que los tejidos vivos se componían de los mismos “poros” o “celdas”.

Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723)

Contemporáneo con Robert Hooke, el holandés A. Leeuwenhoek dedicó parte de su vida a la fabricación de microscopios y a la observación de muestras a través de ellos. Fue el primer autor que evidenció células vivas (Hooke solo vio las células muertas de la corteza de unos árboles y del hueso de unos animales).

Además, el diseño de sus microscopios le permitió apreciar con mucho más detalle las estructuras celulares, y lo llevó al descubrimiento de muchos organismos unicelulares a los que llamó “animálculos”, que hoy se sabe que eran tanto animales como plantas unicelulares.

En 1674, Leeuwenhoek describió por primera vez a los glóbulos rojos de la sangre y a los espermatozoides en su propio semen.

Matthias Schleiden (1804-1881)

Este científico alemán, profesor de botánica, fue quien “formuló” la teoría celular en base a sus observaciones en tejidos vegetales. Además, estuvo realmente interesado en el origen de las células, por lo que se dedicó a su estudio empleando embriones de tejidos vegetales.

Schleiden se atrevió a proponer que las células se desarrollaban “de novo” a partir de una masa de gránulos diminutos dentro de las células, las cuales formaban un “núcleo” cuyo crecimiento progresivo se transformaba en una célula nueva.

Theodor Schwann (1810-1882)

Este autor alemán fue el encargado de “generalizar” la teoría celular para todos los organismos vivos, incluyendo plantas y animales.

Schwann describió células nucleadas en diversos tejidos: en las células del notocordio y del cartílago, en larvas de sapos, en el hígado, los riñones, el páncreas, las glándulas salivales y el tejido conectivo de embriones de cerdos.

Sus resultados fueron reportados en 1838 en sus “Notas de campo sobre la naturaleza y la medicina”. Este autor también realizó importantes contribuciones a la neurociencia, pues fue el primero en describir la cubierta membranosa que envuelve las prolongaciones de las células nerviosas.

Robert Brown (1773-1858)

Este botánico y médico escocés fue el primero (en 1831) en reconocer al núcleo como parte esencial de las células vivas, gracias a sus observaciones microscópicas en las hojas de orquídeas. Brown fue quien acuñó el término “núcleo” para describir a una “areola circular única y opaca” en el centro de las células.

Rudolf Virchow (1821-1902)

Este médico y patólogo alemán fue el encargado de publicar por escrito, en 1855, la idea de que toda célula proviene de una célula preexistente (omnis cellula e cellula), descartando la posibilidad de la generación espontánea.

Pocos años antes declaró que: “la célula, como la forma más simple de manifestación de vida que, sin embargo, representa la idea de la vida, es la unidad orgánica, el ser vivo indivisible”.

Louis Pasteur (1822-1895)

Fue este microbiólogo francés quien definitivamente descartó la teoría de la generación espontánea, gracias a los experimentos que realizó en la década de 1850, en los que demostró que la multiplicación de los organismos unicelulares ocurría a partir de organismos ya existentes.

Su firme convicción lo llevó a diseñar un procedimiento experimental por el cual demostró que un “caldo de carne” podía ser esterilizado hirviéndolo en un matraz de “cuello de cisne”, capaz de “atrapar” partículas de polvo y otros contaminantes antes de que estos alcancen el fondo del recipiente.

Pasteur demostró que si el caldo era hervido y después se rompía el cuello del matraz y se dejaba este expuesto al aire, eventualmente se contaminaba, adquiriendo un aspecto turbio debido a la contaminación microbiana.

Es importante resaltar que otros autores como Carl Benda (1857–1933) y Camilo Golgi (1843–1926) (entre otros), hicieron después importantes contribuciones respecto al esclarecimiento de la estructura interna de las células eucariotas, describiendo sus orgánulos principales y sus funciones.

Referencias

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A. D., 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, M. W. (2004). Introduction to botany (No. 580 N117i). Pearson.
4. Ribatti, D. (2018). An historical note on the cell theory. Experimental cell research, 364(1), 1-4.
5. Solomon, E. P., Berg, L. R., & Martin, D. W. (2011). Biology (9th edn). Brooks/Cole, Cengage Learning: USA.
6. Villanueva, J. R. (1970). La célula viva.
7. Willey, J. M., Sherwood, L., & Woolverton, C. J. (2008). Prescott, Harley, and Klein’s microbiology. McGraw-Hill Higher Education.