1.1: Introducción

Leerás en este libro sobre experimentos que revelaron secretos de la biología celular y molecular, muchos de los cuales ganaron a sus investigadores premios Nobel y otros premios. Pero comencemos aquí con un Tale of Roberts, dos entre muchos gigantes de la ciencia en el renacimiento y la era de la iluminación cuyos estudios seminales llegaron demasiado pronto para ganar un Premio Nobel.

Uno de ellos, Robert Boyle, nació en 1627 de padres ricos y aristócratas. En su adolescencia, después de la habitual Gran Gira de la Europa renacentista (Grecia, Italia...) y la muerte de su padre, regresó a Inglaterra en 1644, heredero de grandes riquezas. A mediados de la década de 1650 se mudó de sus fincas a Oxford donde se dedicó a estudiar física y química. Construyó un laboratorio con su propio dinero para hacer experimentos sobre el comportamiento de los gases bajo presión, y con un poco de ayuda, descubrió la Ley de Boyle, confirmando que los gases obedecen a reglas matemáticas. También se le atribuye haber demostrado que la luz y el sonido podían viajar a través de un vacío, que algo en el aire permite la combustión, que el sonido viaja a través del aire en ondas, que el calor y el movimiento de partículas estaban relacionados, ¡y que la práctica de la alquimia era ficticia! De hecho, Boyle prácticamente convirtió la alquimia en química haciendo análisis químicos, término que acuñó. Como químico, también rechazó el antiguo concepto griego de elementos tierra, aire, fuego y agua. En cambio, definió elementos como todavía lo hacemos hoy: el elemento es el componente más pequeño de una sustancia que no puede subdividirse químicamente más. ¡Lo hizo un siglo antes de que Antoine Lavoisier enumerara y definiera los primeros elementos! Con base en sus estudios físicos y análisis químicos, Boyle incluso creía que la unidad indivisible de los elementos eran átomos, y que el comportamiento de los elementos podría explicarse por el movimiento de los átomos. Boyle posteriormente codificó en forma impresa el método científico que lo convirtió en un exitoso científico experimental.

El segundo de nuestro renacimiento Roberts fue Robert Hooke, nacido en 1635. A diferencia de los padres de Boyle, los de Hooke eran de medios modestos. Sin embargo, lograron nutrir el interés de su hijo por las cosas mecánicas. Si bien nunca tomó el Grand Tour, aprendió bien y comenzó los estudios de química y astronomía en Christ Church College, Oxford en 1653. Para ganarse la vida, tomó un cargo como asistente de Robert Boyle. Fue con la ayuda de Hooke que Boyle hizo los experimentos que llevaron a la formulación de la Ley de Boyle. Mientras estaba en Oxford, hizo amigos y conexiones útiles. Un amigo era el arquitecto Christopher Wren. En 1662, Boyle, miembro fundador de la Royal Society of London, apoyó a Hooke para convertirse en el curador de experimentos de la sociedad. Sin embargo, para mantenerse a sí mismo, Hooke contrató como profesor de geometría en el Gresham College (Londres). Después de “el gran incendio” de Londres en 1666, Hooke, como topógrafo y constructor de la ciudad, participó junto a Christopher Wren en el diseño y reconstrucción de la ciudad. Siempre interesado en las cosas mecánicas, también estudió la propiedad elástica de los resortes. Esto lo llevó a la Ley de Hooke, que decía que la fuerza requerida para comprimir un resorte era proporcional a la longitud en la que se comprimió el resorte. En años posteriores estos estudios llevaron a Hooke a imaginar cómo se podría usar un resorte en espiral (en lugar de un péndulo) para regular un reloj. Si bien nunca inventó tal reloj, fue nombrado miembro de una Comisión Real para encontrar el primer método confiable para determinar la longitud en el mar. Debió estar complacido al saber que la solución para la determinación precisa de la longitud en el mar resultó involucrar a un reloj de muelles helicoidales! En el camino en sus estudios 'prácticos', también miró pequeñas cosas, publicando sus observaciones en Micrographia en 1665. En ella, describió estructuras microscópicas de partes de animales e incluso copos de nieve. También describió los fósiles como que alguna vez estuvieron vivos, y comparó estructuras en finas lonchas de corcho que vio en su microscopio con células de monje (habitaciones, cámaras) en un monasterio. Hooke es mejor recordado por su ley de elasticidad, y por supuesto, por acuñar la palabra celda, que ahora entendemos como la unidad más pequeña de los seres vivos.

Ahora avance rápido casi 200 años a las observaciones de células vegetales y animales a principios del siglo XIX. Muchos de estos estudios revelaron características estructurales comunes, incluyendo un núcleo, una pared límite y una organización común de células en grupos para formar estructuras multicelulares de plantas y animales e incluso formas de vida inferiores. Estos estudios condujeron a los dos primeros preceptos de la Teoría Celular:

Teoría Celular

1. Las células son la unidad básica de los seres vivos;
2. Las células pueden tener una existencia independiente.

Más adelante en el siglo cuando Louis Pasteur desmentió las nociones de generación espontánea, y los histólogos alemanes observaron mitosis y meiosis (los eventos subyacentes de la división celular en eucariotas) un tercer precepto redondeó la Teoría Celular: Se reproducen.

teoría celular

3. Las células provienen de células preexistentes.

Comenzamos este capítulo con un recordatorio del método científico, esa forma de pensar sobre nuestro mundo que surgió formalmente en el siglo XVII. Después hacemos un recorrido por la celda, recordándonos a las estructuras básicas y orgánulos. Después de la 'gira', consideramos el origen de la vida a partir de una célula ancestral común y la posterior evolución de la complejidad celular y la increíble diversidad de formas de vida. Finalmente, consideramos algunos de los métodos que utilizamos para estudiar células. Dado que las células son pequeñas, se describen varias técnicas de microscopía, disección celular y análisis funcional/bioquímico para ilustrar cómo llegamos a comprender la función celular.