Tento blogový příspěvek jednoduše vysvětluje roli, kterou hrají neviditelné buňky jako základní jednotky života.
Často slýcháme termín „buňka“. Rakovinné buňky nás trápí už dlouho a v poslední době se objevila kontroverze ohledně kmenových buněk. Kosmetické společnosti extrahují kolagenové buňky z prasat a propagují je jako dobré pro pokožku. Zdá se, že buňky jsou proto běžně používané a známé v našem každodenním životě. Běžní lidé však buňky přímo nevidí. Co jsou buňky? Podívali jsme se na to, co vědci o buňkách zjistili, a zaměřili jsme se na jejich životní cyklus.
Všechny živé organismy se skládají z buněk. Když se však díváme na živé organismy, jejich buňky nevidíme. Je to proto, že buňky jsou velmi malé, měří pouze 1 až 100 μm, a je obtížné je vidět pouhým okem. Až do 17. století nebyly buňky pozorovány. Neexistovalo žádné ustálené chápání buněk a na základě Archimédova románu se věřilo, že všechny věci se skládají ze čtyř elementů: vody, ohně, země a vzduchu. Toto vnímání se zcela změnilo v roce 1665, kdy vědec Robert Hooke pozoroval odumřelou buněčnou tkáň z kousku korku pomocí mikroskopu, který sám vynalezl, a pojmenoval ji „buňka“.
Poté, s vynálezem vylepšených mikroskopů, jako byl například mikroskop Rayvena Hookea s 270násobným zvětšením, začaly diskuse o tom, co buňky jsou. V roce 1838 botanik Schleiden na základě svých pozorování oznámil svou teorii rostlinných buněk, která tvrdila, že všechny rostliny se skládají z buněk. O rok později buněčný biolog Schwann ve svém článku „Mikroskopický výzkum struktury a růstu zvířat“ oznámil svou teorii živočišných buněk, která tvrdila, že zvířata, stejně jako rostliny, se skládají z buněk. V roce 1855 Virchow dokončil moderní buněčnou teorii tvrzením, že všechny buňky vznikají z existujících buněk. Obsah této buněčné teorie je následující.
1. Všechny živé organismy se skládají z buněk.
2. Buňky jsou strukturálními a funkčními jednotkami živých organismů.
3. Všechny buňky jsou tvořeny z existujících buněk.
Jinými slovy, teprve koncem 19. století se široká veřejnost dokázala odklonit od abstraktních pojmů, jako jsou chrámové romány, a vědecky přemýšlet o tom, co jsou živé organismy založené na buňkách.
Jakmile byly buňky definovány a s vývojem mikroskopů se staly snadněji pozorovatelné, vědci se začali zajímat o jejich vlastnosti. Z těchto vlastností byli vědci nejvíce zvědaví na životní cyklus buněk. Brzy si uvědomili, že životní cyklus buněk úzce souvisí s procesem buněčného dělení.
Proces buněčného dělení lze obecně rozdělit na interfázi a mitotickou fázi. Interfáze je přípravnou fází pro mitózu a představuje 80 % celého procesu buněčného dělení. Na konci mitózy se z jedné buňky stanou dvě buňky, takže se množství obsahu v buňce musí také zdvojnásobit. Buňky plní tento úkol během interfáze. Interfázi lze dále rozdělit na fáze G1, S a G2. Fáze G1 je fáze, kdy buňky rostou pro další dělení. Protože buňky opakují fázi dělení a fázi G1, je fáze G1, která je první částí fáze G1, také první fází, která následuje po fázi dělení. Během fáze G1 buňky zvyšují množství obsahu v buňce prostřednictvím transkripčního procesu tvorby RNA a translačního procesu tvorby proteinů. Fáze S znamená syntézu a dochází k replikaci DNA. Buňky mají jádro, které obsahuje veškerou genetickou informaci organismu a reguluje expresi znaků, a uvnitř jádra se nachází DNA, která tuto informaci uchovává. DNA je nezbytná pro to, aby buňky mohly vykonávat své životní aktivity. I po dokončení buněčného dělení a vzniku dvou buněk musí být genetická informace organismu zachována v každé buňce. Buňky proto musí projít samostatnou S fází, aby se zdvojnásobilo množství DNA. Stejně jako fáze G1 je i fáze G2 obdobím přípravy na dělení, ale je kratší než fáze G1 a transkripční a translační aktivity jsou méně aktivní.
Fáze dělení se dělí na jaderné dělení a cytoplazmatické dělení. Buňky se skládají z jádra a cytoplazmy, což je část bez jádra. Jaderné dělení je období, kdy se dělí jádro, a cytoplazmatické dělení je období, kdy se dělí cytoplazma. Jaderné dělení se dělí na profázi, metafázi, anafázi a telofázi. V profázi mizí jaderná membrána obklopující jádro, chromozomy (soubor DNA a proteinů) se kondenzují do chromozomů a tvoří se vřeténková vlákna zapojené do pohybu chromozomů. V metafázi se vřeténková vlákna spojují s chromozomy a chromozomy se pohybují a uspořádávají se ve středu buňky, který se nazývá „rovníková rovina“. V pozdní fázi se chromozomy v rovníku zcela oddělí a přesunou k opačným pólům. V konečné fázi se jaderné membrány znovu vytvoří na obou stranách, oddělují chromozomy a vytvářejí dvě dceřiná jádra. Po konečné fázi bezprostředně následuje cytoplazmatické dělení.
Způsob buněčného dělení se u živočišných a rostlinných buněk liší. Rostlinné buňky mají tvrdou buněčnou stěnu obklopující cytoplazmu, takže se v rovníkové rovině buňky vytvoří buněčná destička, která cytoplazmu rozdělí, a tato buněčná destička se později vyvine v novou buněčnou stěnu. Na druhou stranu živočišné buňky buněčné stěny nemají, takže cytoplazma je oddělena procesem zvaným invaginace buněčné membrány, při kterém se buněčná membrána roluje dovnitř zvenčí. Tento proces je složitý postup zahrnující různé struktury uvnitř buňky a komplexní regulační mechanismy, které vyžadují spíše přesnou biologickou koordinaci než jednoduché fyzické dělení.
Doposud jsme se zabývali životním cyklem buněk. Jak již bylo zmíněno, buňky je obtížné pozorovat pouhým okem a vyžadují použití mikroskopu. Akademické studium neviditelných buněk je důležitým zlomem v lidských dějinách, který dokazuje náš rostoucí zájem o neviditelný svět a rozšíření naší intelektuální zvědavosti.
