La Célula, Teoría Celular
Todos los organismos vivos, presentan una gran variedad de formas. Diversas en tamaño, comportamiento y apariencia, viviendo en diferentes hábitats por todo el planeta. Es difícil creer, a primera vista, que todas puedan tener algo en común.
Durante siglos un sinnúmero de científicos ha trabajado en reconocer, clasificar y describir esta diversidad, descubriendo así los procesos que definen la función, forma y el comportamiento de los organismos vivos. La Biología es el estudio de la vida.
Plantas, hongos y animales, que son la mayoría de los organismos que podemos fácilmente reconocer, con los cuales estamos más familiarizados y dentro de los cuales nos reconocemos, comprenden un grupo particular que llamamos Eucariontes.
De este grupo, se han identificado, 1.2 millones de especies diferentes. Sin embargo, se calcula que aún más del 91% de las especies de los ambientes marinos y el 86% de las de ambientes terrestres permanecen sin ser conocidas. Considerando las especies de plantas, hongos y animales que restan por conocer, el número total de Eucariontes podría llegar a 8.7 millones de especies.
Los procariontes, por otra parte, con sus dos grandes grupos: Arquea y Eubacteria, suman en total más de mil millones de especies. Los organismos que a nuestra escala consideramos microscópicos, realmente comprenden la mayor parte de la vida.
Si bien una estrella de mar, un árbol y un ser humano son distintos, llamamos a estos organismos ‘vivos’, a diferencia de una roca u otro objeto que consideramos ‘no vivo’. ¿Cuál es la característica en común de todos los organismos, que les permite organizarse de tal forma que los reconocemos como seres vivos?.
La Célula. Es la unidad que forma parte de todos los seres vivos, es el lugar en donde empiezan todos los procesos. De hecho un organismo vivo puede estar conformado por una célula o por millones, pero, todos los organismos vivos de nuestro planeta, estar formados por células.
El cuerpo humano, por ejemplo, incluye 10 billones de células. Además de otros 10 billones de células adicionales de bacterias que viven en el cuerpo humano, lo cual elevan el número total de células en una persona al doble. Estos 10 billones de células se dividen en 210 tipos celulares diferentes, vinculados a todas las funciones vitales. Desde transportar el oxígeno que permite la respiración, la absorción de nutrientes en el intestino delgado, hasta la arquitectura de nuestro sistema nervioso que permite la generación de los pensamientos y emociones.
¿Qué tan grande es una célula?, básicamente las células vienen en una gran variedad de tamaños, aunque una célula es el menor tamaño que un ser vivo puede tener, en su mayoría son lo suficientemente pequeñas para que no puedan ser vistas al ojo desnudo.
La bacteria de mayor tamaño Thiomargarita namibiensis, fue descubierta en 1999, y llega a alcanzar un tercio de milímetro, es decir, 100 veces más grande que los mayores procariontes, pudiendo ser visible al ojo desnudo. Otro dato interesante: cuenta con su propio sello postal en Namibia.
Pero, aparte de algunas excepciones como la antes mencionada, la mayoría de las células son microscópicas y solo fueron observables desde la invención de los instrumentos necesarios.
Para entender mejor esto, primero tenemos que hablar de las unidades de medida. Al igual que en distancias y medidas a escala macroscópica, existen unidades para referirnos a los procesos y relaciones celulares e intercelulares.
Si un metro lo dividimos 1000 veces, obtenemos 1 milímetro, una hormiga mide 8 milímetros y un grano de arroz mide 5 milímetros.
Cada milímetro puede también ser dividido en 1000 partes iguales, a cada una de estas partes le llamamos micrómetros, y las identificamos con el símbolo µm. Esta unidad nos permite medir escalas como la longitud de onda de la luz infrarroja que corresponde a 15 micrómetros. Mientas el tamaño de Thiomargarita, la bacteria de mayor tamaño que ya conocimos, mide 300 micrómetros.
Cada micrómetro puede también ser dividido en 1000 partes iguales. Cada uno de estas partes sería un nanómetro. Los nanómetros los identificamos con el símbolo nm. El virus del VIH, que no es más que una cápside proteica y un poco de material genético, mide 90 nanómetros. La longitud de onda de la luz ultravioleta, mide, por su parte, 60 nanómetros.
Si un nanómetro, es ahora dividido en 1000 partes iguales, cada una de esas partes sería un picómetro. Para identificar los picómetros usamos el símbolo pm.
Un metro es igual a un billón de picómetros.
Esta medida hace referencia a escalas tan pequeñas que los diámetros atómicos van de 25 picómetros en el Helio a 500 picómetros en el Cesio. Es decir, el átomo más grande que se conoce, mide la mitad de la mil millonésima parte de un metro.
El reconocimiento de las células como parte fundamental de los seres vivos y la formulación de los principios para su estudio, sólo fue posible, junto con el desarrollo de los instrumentos que permitieron su observación.
Desde Aristóteles hubo intriga por definir cuál era la característica que otorgaba la propiedad de “vivo” o “no vivo”. Diferentes ideas desde la antigüedad al medioevo, postulaban que la vida, era una propiedad transferible, un “soplo de vida” que podía convertir a los objetos inanimados en vivos.
El desarrollo del microscopio, permitió por primera vez, observar la estructura celular. Fue Robert Hooke el primero que observó celdillas repetitivas en el corcho, a las que llamó “células”, acuñando por primera vez el término. Hooke, además, era un reconocido rival de Newton.
Pero Hooke sólo observó las paredes celulares de células vegetales. No fue hasta que el italiano Marcelo Malpighi, quien llegase a ser médico del papa Inocencio XII, fuera el primero en observar células vivas.
Con el desarrollo de microscopios cada vez más potentes, los descubrimientos de la diversidad celular se hicieron más frecuentes. Destacaron las contribuciones del holandés Anton van Leeuwenhoek, quien incluso ha sido homenajeado con un cráter en la luna que lleva su nombre. Leeuwenhoek, observó los primeros protozoos, espermatozoides de humanos, ovejas, perros y un sin número de otros tipos células.
Posteriormente, los fisiólogos alemanes Theodor Schwann y Jakob Schleiden, fueron los primeros en presentar una “Teoría Celular”, es decir, una serie de principios que reunían las bases del conocimiento que se había logrado en los primeros años de observar células bajo los precarios microscopios de esa época.
Estos principios, por primera vez desde Aristóteles, lograron separar que era lo vivo de lo no vivo. En su primer principio, la Teoría Celular de Schwann y Schleiden, señala “todos los organismos están formados por células”, esto quiere decir que si definimos las propiedades y relaciones de las células entonces podremos definir las características de los organismos vivos; y que los procesos que tienen lugar en una célula tienen lugar de similar manera en las otras. Esto va de la mano con el segundo principio “La célula es la unidad básica de organización de todo organismo”.
Rudolf Virchow, el padre de la patología, que además lideró expediciones antropológicas a Egipto y Troya, fue quien planteó el tercer principio: “toda célula proviene de otra célula”.
Los principios de la Teoría Celular otorgaron un marco teórico nuevo para la Biología. Las antiguas teorías de soplos divinos, humores causantes de enfermedades, y la generación espontánea de la vida, fueron reemplazadas por la idea moderna de la Biología en donde el estudio de las células es fundamental para entender todos los procesos biológicos y plantean la idea del origen común de todos los organismos, la cual finalmente, derivaría en nuestra comprensión actual del origen y la diversidad biológica.
Referencias:
Mora et al., 2011. How Many Species Are There on Earth and in the Ocean? PLoS Biol 9(8): e1001127.
Dykhuize, D. 2005. Species Number in Bacteria. Proc Calif Acad Sci. 56(6 Suppl 1): 62-71.
Sender, R. et al., 2016. Are We Really Vastly Outnumbered? Revisiting the Ratio of Bacterial to Host Cells in Humans. Cell 164.
Valentine, J. W. et al., 1994. Morphological Complexity Increase in Metazoans. Paleobiology 20(2): 131-142.
Schulz, H.N., et al., 1999. Dense Populations of a Giant Sulfur Bacterium in Namibian Shelf Sediments. Nature 284: 493-495.
