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Fundamento de la biología

Mire por un microscopio, mi profesor de biología explicó que veríamos las células, la unidad básica de la vida. Y ahí estaban: matrices ordenadas de celdas tipo caja, todas apiladas en columnas ordenadas. Que impresionante parecía que el crecimiento y división de esas diminutas células era suficiente para empujar las raíces de una cebolla a través del suelo, para proporcionar a la planta una fuerza contraria a la de la gravedad por encima del suelo, para que la planta en crecimiento, agua, nutrientes, átomos y moléculas organizados con anclaje al suelo se adapten y progresen en medio de la más fiera incertidumbre.

A medida que aprendimos sobre células, nuestro sentido de asombro solo creció con cada nueva lectura, eso se conoce con el término tener una pasión. Las células vienen en una increíble variedad de formas y tamaños. La mayoría de ellas son demasiado pequeñas para ser vistas con los desnudos ojos de nuestra falta de lectura, no podríamos distinguir los bloques de construcción de los seres más complejos, cuando en realidad es mucho más interesante no rehuir por miedo a la complejidad.

La historia de la célula comienza en 1665 con Robert Hooke, miembro de la recién formada Royal Society de Londres por una sociedad que valora la discusión libre de las ideas, la importancia de ser tolerantes al error y flexibles a las nuevas ideas. Como tantas veces ocurre en la ciencia, fue una nueva tecnología la que desembocó su descubrimiento. Dado que la mayoría de las células son demasiado pequeñas para ser observadas a simple vista, su descubrimiento tuvo que esperar a la invención del microscopio a principios del siglo XVII. Los científicos son a menudo una combinación de teóricos y expertos en tecnología, esto fue parcialmente cierto para Galileo y Hooke, que se sentían igualmente cómodos explorando las fronteras de lo desconocido en la física, la arquitectura biológica mientras inventó instrumentos científicos de precisión. Uno dijo al mundo que somos parte de un sistema solar y otro miró en lo profundo de una fina capa de corcho. Vio que la madera de corcho se compone de filas tras filas de cajas amuralladas, muy similares a las células en las puntas de raíz de la cebolla que vimos en el bachillerato 300 años más tarde. Hooke nombró estas células en honor de la palabra latina cella, que significa una pequeña habitación o cubículo. En ese sentido Hooke no sabía que las células que había dibujado eran en realidad no solo el componente básico de todas las plantas, sino de toda la vida.

 

Poco después de Hooke, Aton van Leeuwenhoek hizo otra observación crucial, cuando descubrió la vida unicelular. Vio estos organismos microscópicos nadando en muestras de agua de estanque y creciendo en la placa de sus dientes, algo que le molestó, porque estaba bastante orgulloso de su higiene dental. Le dio a estos pequeños seres un nombre entrañable, que ya no usamos hoy en día, “animalcules”. Los que encontró florecientes entre sus dientes, de hecho, las primeras bacterias descritas. Se había topado con todo un nuevo mundo de formas de vida de una sola célula.

Ahora sabemos que las bacterias y otros tipos de células microbianas son, con diferencia, las formas de vida más numerosas de la Tierra. Habitan todos los ambientes, desde la alta atmósfera hasta las profundidades de la corteza terrestre. Sin ellas, la vida se paralizaría. Descomponen los residuos, construyen suelos, reciclan nutrientes y capturan del aire el nitrógeno que las plantas y los animales necesitan para crecer y prosperar. Y cuando los científicos miran sus propios cuerpos, ven que por cada una de nuestras 30 billones o más células humanas, tenemos al menos una célula microbiana. Ustedes y todos los demás seres no somos entidades aisladas en lo individual, sino una colonia enorme en constante cambio, formada por células humanas y no humanas. Estas células de bacterias microscópicas y hongos viven de nosotros y en nosotros, afectando la forma en que digerimos los alimentos y luchamos contra las enfermedades.

Pero antes del siglo XVII, nadie tenía idea de que estas células invisibles existían, y mucho menos que funcionaban de acuerdo con los mismos principios básicos que todas las demás formas de vida más visibles. Durante el siglo XVIII y principios del siglo XIX, los microscopios y las técnicas microscópicas mejoran, muy pronto los científicos estaban identificando células de todo tipo de criaturas diferentes. Algunos comenzaron a especular que todas las plantas y animales fueron construidos a partir de colecciones unicelulares de Leeuwenhoek. Luego, después de una larga gestación, la teoría celular finalmente nació completamente un marco teórico. En 1839 el botánico Matthias Schleiden resumió: “hemos visto que todos los organismos están compuestos esencialmente como partes, a saber, de células”. La ciencia había llegado a la conclusión esclarecedora de que las células son la unidad estructural fundamental de la vida.

Las implicaciones de esta visión se profundizaron más cuando los biólogos se dieron cuenta de que cada célula es una forma de vida por derecho propio. Esta idea fue capturada por el pionero patólogo Rudolf Virchow, cuando escribió en 1858 que cada animal aparece como una suma de unidades vitales, cada una de las cuales lleva en si sola la característica completa de la vida.

Lo que esto significa es que todas las células están vivas. Los biólogos lo demuestran esto más vívidamente cuando toman células de cuerpos multicelulares de animales o plantas y las mantiene vivas en recipientes de vidrio o plástico, a menudo llamadas cajas Petri. Algunas de estas líneas celulares han estado creciendo décadas. Permitiendo a investigadores identificar procesos sin necesidad de hacer frente a la complejidad del organismo entero. Las células están activas; pueden moverse y responder al entorno y sus contenidos siempre están en movimiento. En comparación con todo un organismo, como un animal o una planta, una célula puede parecer simple, pero definitivamente está viva.

Había, sin embargo, una brecha importante en la teoría celular, como fue originalmente formulada por Schleiden y Schwann. No describió cómo surgieron las nuevas células. Esta brecha se cerró cuando los biólogos reconocieron que la célula se reproduce dividiéndose de una célula a dos, y concluyeron que las células solo son hechas por la división de una célula preexistente en dos. Virchow popularizó esta idea con un epigrama latino: todas las células provienen de células. Esta frase también ayudó a contrarrestar la idea incorrecta, todavía popular entre algunos en ese momento, de que la vida surge espontáneamente de la materia inerte todo el tiempo.
La división celular es la base del crecimiento y desarrollo de todos los organismos vivos. Es el primer paso crítico en la transformación de un solo óvulo fertilizado uniforme de un animal en una bola de células y luego guiadas por la muerte programada de células en un ser vivo altamente complejo y autoorganizado: un embrión. Todo comienza con una célula que se divide y produce dos células, que pueden asumir identidades diferentes. La metamorfosis tiene lugar en rondas repetidas de división celular, seguidas de la creación de un embrión cada vez más elaborado, a medida que su geometría y división de funciones aparece, maduran en tejidos y órganos cada vez más especializados.

Esto significa que todos los organismos vivos, independientemente de su tamaño o complejidad, emergen de una sola célula. Creemos que todos respetaríamos las células un poco más si recordáramos que cada uno de nosotros era una vez una sola célula, formada cuando un espermatozoide y un óvulo se fusionaron en el momento que dos personas se vieron a sí mismas con amor.

La división celular explica las formas aparentemente milagrosas en que el cuerpo se cura a sí mismo. Si te cortaras con el borde de una hoja de papel, sería la división celular localizada alrededor de la lesión la que repara la herida, ayudando a mantener vivo y sano el cuerpo. Los cánceres, sin embargo, son el desafortunado contrapunto a la capacidad del cuerpo de ensayar nuevas rondas de división celular intentando mejorar su adaptabilidad al medioambiental ambiente. El cáncer es causado por el crecimiento incontrolado, bloqueo del envejecimiento, y la división de las células que pueden propagar su malignidad, dañando o incluso matando el cuerpo.

El crecimiento, la reparación, la degeneración y la malignidad están vinculadas a cambios en las propiedades de nuestras células, en la enfermedad y en la salud, en la juventud y en la vejez. De hecho, la mayoría de las enfermedades se pueden rastrear hasta el mal funcionamiento de las células, y entender lo que sale mal en las células sustentando cómo desarrollamos nuevas formas de tratar la enfermedad.

La teoría celular sigue siendo influyente en la trayectoria de la investigación en las ciencias de la vida y en la práctica médica. También moldeó drásticamente el curso de nuestra vida. Desde que miramos la cebolla en el microscopio del bachillerato, hemos tenido curiosidad por las células y cómo funcionan cuando se reproducen y controlan su división para crear lo que somos, vida. Cuando estudiamos la célula, en particular cómo las células se reproducen y controlan su división.

Las células son la unidad básica de la vida. Son entidades vivas individuales hechas de cápsulas de lípidos (similares a grasas). Pero, así como los átomos contienen componentes más pequeños, los microscopios de hoy en día son muy poderosos y los biólogos los usan para revelar las intrincadas y a menudo muy hermosas estructuras dentro de las células. La mayor de estas estructuras se llaman arganelos, que están cada uno envuelto en su propia capa de membrana. De ellos el núcleo es un centro de mando de la célula, ya que contiene las instrucciones genéticas escritas en los cromosomas, mientras que los mitocondrias -y pueden haber cientos de estas en algunas células- actúan como plantas de energía que necesitan para crecer y sobrevivir. Una variedad de otros contenedores y compartimentos dentro de las celdas realizan funciones logísticas sofisticadas, construyendo, rompiendo o reciclando piezas celulares, así como transportando materiales dentro y fuera de la célula, al exterior o interior de la célula.

 

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