Consolidando la teoría celular

Consolidando una teoríaLas hipótesis debían encontrar evidencia empírica para poderse sostener, y los botánicos fueron los que más trabajos realizaron en torno a la naciente ciencia conocida como citología: el estudio de la célula.Robert Brown (1773-1857) fue un médico y botánico escocés, quien tras servir en la armada británica a los 22 años decidió viajar a los rincones del Imperio británico a bordo del Investigator, con rumbo a Australia. Su trabajo consistía en estudiar la flora del continente, y a su regreso a Gran Bretaña dedicó varios años de su vida a analizar los miles de especímenes que colectó y para 1827 sus publicaciones le llevaron a hacerse cargo de la Colección Botánica Banksian en el Museo Británico, Londres.

El navío HMS Investigator en una posición crítica durante su paso por la costa de la Isla Baring, en los Territorios del Noroeste, Canadá.

En su estancia en Australia, Brown observó cerca de 1700 especies de plantas y entre sus observaciones destaca la identificación de los óvulos desnudos de las gimnospermas. Posteriormente, prosiguió a observar una gran colección de orquídeas al microscopio, donde encontró que las células de la epidermis de las plantas contenían unos puntos opacos a los que denominó como areolas. Estas estructuras ya habían sido observadas previamente por otros científicos, quienes consideraban que las estructuras no eran relevantes en la estructura de la célula.

Tejido de epitelio de cebolla (Allium cepa) que muestra los núcleos celulares en detalle y las paredes celulares. Aumento de 100 veces

Brown comenzó a identificar las areolas en otros tejidos vegetales, incluidos en aquellos que permitían la formación del polen. Así fue que determinó que la estructura debía tener un papel central en la reproducción de las células y acuñó el término de núcleo para referirse a ellas. La primera vez que utilizó la palabra fue en 1831 en un artículo para la Sociedad Linneana y posteriormente fu publicada en 1833.Por la misma época, el fisiólogo alemán Matthias Jakob Schleiden (1804-1881) centraba su atención en el estudio de las plantas desde la perspectiva microscópica en vez de la descripción de las mismas. En 1838 publicó en su obra Contribuciones a la Fitogénesis que todas las estructuras vegetales se formaban de células y que el desarrollo de las plantas dependía del crecimiento y reproducción de las células y reconocía que el núcleo tenía un papel fundamental en el proceso de división celular, que él consideraba que se realizaba a través de un proceso de cristalización. Si bien, Schleiden declaró que esta hipótesis de la cristalización era propia de él, Dumortier había postulado un mecanismo semejante para la reproducción celular.Dejamos un poco la historia de la botánica para hablar un poco sobre los animales. En efecto, la zoología tenía un gran problema para estudiar las estructuras microscópicas debido a lo frágil de los tejidos. Sin embargo, lograron capturar la atención de otro fisiólogo alemán, Theodor Schwann (1810-1882). Los trabajos que realizó Shwann giraban en torno a entender las estructuras que explicaban las funciones de los animales. Fue así que describió las células que rodeaban a las células nerviosas, nombradas células de Schwann en su honor, describió los músculos estriados alrededor del esófago y comenzó a estudiar la contracción digestiva, y en 1837 logró aislar de las células estomacales la enzima que era capaz de iniciar la digestión, a la que nombró pepsina.

Músculo estriado. Por Nephron 2013. CC BY-SA 3.0

Fue en ese mismo año que Schwann platicó con Schleiden y el tema de los núcleos celulares salió a relucir. Schwann recordó haber visto estructuras semejantes en células de la notocorda, que es un tejido importante durante el desarrollo del sistema nervioso en los vertebrados. Al darse cuenta de las implicaciones de este fenómeno, por lo que regresó su atención a la posibilidad de este hecho. Fue en 1839 que Theodor Schwann publicaba su artículo Investigaciones Microscópicas sobre la Conformidad en la Estructura y Crecimiento de Plantas y Animales, donde estableció dos principios:

1. Todos los organismos se componen de una o más células.2.La célula es la unidad más básica de la vida.Si bien Schwann publicó estos principios, da el crédito conjunto a Schleiden debido a que la investigación con animales se limitaba a las observaciones de Schwann y se fundamentaba en el gran bagaje teórico realizado previamente con plantas. Sin embargo, aún hacía falta dilucidar cómo es que se reproducían las células, punto en el que ambos discrepaban, pues Schwann apoyaba la idea de una especie de fisión binaria, mientras que Schleiden era partidario de la cristalización.Schwann, en su búsqueda de evidencias para sustentar y probar sus dos principios, realizó importantes descubrimientos sobre el papel de las células en el origen de las estructuras animales, bases de la futura embriología. Uno de los hallazgos más relevantes fue el descubrimiento de que el óvulo permitía el origen de los embriones, lo que hacía más importante que antes entender cómo se originaban nuevas células.La idea de que la cristalización era el proceso de origen de las células se fundamentaba en que las ideas de formación adyacente realizadas por De Mirbel y otros franceses se consideraban refutadas al establecer que las células eran unidades independientes.

Los trabajos embriológicos de Schwann abrieron la puerta a nuevos interrogantes, principalmente hacia la descripción de cómo los animales, que eran “evidentemente más complejos” (asunto que retomaremos más adelante) que las plantas. El padre de a embriología animal fue el científico ruso Karl Ernst von Baer (1792-1876), quien se especializó principalmente en la anatomía comparada, un campo que buscaba explicar cómo es que los diferentes grupos de animales realizaban funciones similares y cómo esas funciones se reflejaban en un arreglo corporal específico. Von Baer estudió zoología en Alemania antes de mudarse a trabajar nuevamente a Rusia.Von Baer refutó la teoría preformista, que era el conjunto de ideas que prevalecieron desde el siglo XVII que postulaban que los espermatozoides contenían al organismo preformado (espermistas), o bien, los ovocitos (ovistas); los trabajos de Von Baer se enfocaron en entender cómo surgían las estructuras de los animales en su desarrollo temprano, por lo que a partir de sus observaciones logró demostrar ni los espermatozoides ni los ovocitos tenían características propias de los organismos a los que daban origen. Esto daría origen a la teoría epigenetista, que indicaba que el desarrollo de un organismo (ontogenia) iba de un estado homogéneo (el cigoto) hacia un estado heterogéneo donde cada órgano se derivaba de una región del estado homogéneo. Esta es la teoría que continua vigente, aunque con modificaciones en los detalles.Von Baer estableció varias leyes que regían el desarrollo embriológico:1.  Los primeros caracteres que aparecen en el desarrollo de un embrión son los generales del grupo (por ejemplo, los que definen a los vertebrados) y posteriormente los que definen a las especies.2.  Las primeras relaciones estructurales específicas se forman una vez que se establecen las genéricas.3.  El embrión no pasa por estadios que no pertenecen a sus características específicas, sino que se separa de ellas.4.  El embrión de una forma animal nunca se asemeja al adulto de otra forma animal sino a su embrión.

Sucesión del desarrollo embriológico para ocho especies de vertebrados elaborada en 1832 por Von Baer. Los primeros cuatro embriones (los estadios de la primera fila) son dibujos hipotéticos o fraudulentos. Pueden apreciarse los cuatro principios que él estableció. Dominio público.

Estas leyes se basaban en la descripción detallada que realizó Van Baer de los embriones animales, que pasaban de un cigoto homogéneo a un estadio de dos hojas o láminas, la hoja animal y la hoja vegetal, que dirigen el origen de hojas adicionales (diferenciación secundaria) y que finalmente dan lugar a los órganos (diferenciación terciaria). Van Baer fue el primero en describir la transformación del óvulo (lo que ahora sabemos que es un cigoto, producto de la unión entre un espermatozoide y un óvulo) en una blástula y posteriormente en un embrión. Lo que él denominó como hojas germinales reciben actualmente el nombre de capas germinales.

Ilustraciones con los estadios embriológicos de vertebrados
dibujadas por Robert Remak. Se aprecian las diferenciaciones
del óvulo en una blástula y posteriormente en un organismo.
Dominio público.

Los trabajos de Von Baer serían retomados posteriormente por Robert Remak (1815-1865), un científico alemán que se especializó en el estudio de las células nerviosas (neurología). Al estudiar el desarrollo embrionario usando las aportaciones de Van Baer, Remak llegó a la conclusión de que se requerían de tres capas germinales para dar origen a la diferenciación secundaria: el ectodermo, que se desarrollaba en el exterior de embrión, el endodermo, en el interior, y el mesodermo, entre ambas. También, centró su atención en el núcleo para dilucidar el papel que Robert Brown atribuía a la estructura, con lo que describió por primera vez cómo el núcleo se dividía en dos partes a través de un proceso largo y complejo y que posteriormente conducía a la división de la célula. Remak fue el primero en describir el proceso de mitosis o reproducción celular.
La idea de Remak permitía reforzar los postulados de Van Baer y de Schwann, quienes pensaban que las células procedían de otras células preexistentes. Mientras que el proceso de cristalización parecía tener evidencias en las plantas, era claro en los animales que no había ninguna señal de generación espontánea de células a lo largo del desarrollo embrionario. Si, como pensaban Schleiden y Schwann, el núcleo era para importante de la identidad celular y todos los organismos se conformaban de células, entonces el papel que Robert Brown había dado a las células era el correcto y se podía concluir, como hizo Remak, que toda célula debía provenir de otra preexistente. Sin embargo, aunque este postulado lo formuló Remak, fue otro científico alemán, y antiguo compañero de estudios de Remak, quien robó la idea y la postuló como propia: Rudolf Virchow.
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