W tym wpisie na blogu w prosty sposób wyjaśniono rolę, jaką odgrywają niewidzialne komórki jako podstawowe jednostki życia.
Często słyszymy termin „komórka”. Komórki rakowe nękają nas od dawna, a ostatnio pojawiły się kontrowersje dotyczące komórek macierzystych. Firmy kosmetyczne pozyskują komórki kolagenowe od świń i reklamują je jako dobre dla skóry. W związku z tym komórki wydają się być powszechnie używane i znane w naszym codziennym życiu. Jednak zwykli ludzie nie mogą zobaczyć komórek bezpośrednio. Czym są komórki? Przyjrzeliśmy się temu, co naukowcy odkryli na temat komórek, skupiając się na ich cyklu życia.
Wszystkie żywe istoty składają się z komórek. Jednak gdy patrzymy na żywe istoty, nie widzimy ich komórek. Dzieje się tak, ponieważ komórki są bardzo małe, mierzą zaledwie od 1 do 100 μm i trudno je zobaczyć gołym okiem. Do XVII wieku komórek nie obserwowano. Nie istniało żadne ustalone zrozumienie komórek, a na podstawie powieści Archimedesa wierzono, że wszystkie rzeczy składają się z czterech elementów: wody, ognia, ziemi i powietrza. Ta percepcja uległa całkowitej zmianie w 17 roku, gdy naukowiec Robert Hooke zaobserwował martwą tkankę komórkową z kawałka korka za pomocą mikroskopu, który sam wynalazł, i nazwał go „komórką”.
Potem, wraz z wynalezieniem ulepszonych mikroskopów, takich jak mikroskop Rayvena Hooke'a o powiększeniu 270x, rozpoczęły się dyskusje na temat tego, czym są komórki. W 1838 roku botanik Schleiden ogłosił swoją teorię komórek roślinnych, która głosiła, że wszystkie rośliny składają się z komórek, na podstawie jego obserwacji. Rok później biolog komórkowy Schwann ogłosił swoją teorię komórek zwierzęcych, która głosiła, że zwierzęta, podobnie jak rośliny, składają się z komórek, w swojej pracy „Microscopic Research on the Structure and Growth of Animals”. W 1855 roku Virchow ukończył nowoczesną teorię komórek, twierdząc, że wszystkie komórki powstają z istniejących komórek. Treść tej teorii komórek jest następująca.
1. Wszystkie żywe organizmy składają się z komórek.
2. Komórki są strukturalnymi i funkcjonalnymi jednostkami organizmów żywych.
3. Wszystkie ogniwa zbudowane są z istniejących komórek.
Innymi słowy, dopiero pod koniec XIX wieku ogół społeczeństwa był w stanie odejść od abstrakcyjnych koncepcji, takich jak powieści religijne, i zacząć myśleć naukowo o tym, jakie żywe organizmy zbudowane są z komórek.
Gdy komórki zostały zdefiniowane i stały się łatwiejsze do obserwacji dzięki rozwojowi mikroskopów, naukowcy zaczęli interesować się ich właściwościami. Spośród tych właściwości naukowcy byli najbardziej ciekawi cyklu życia komórek. Szybko zdali sobie sprawę, że cykl życia komórek jest ściśle związany z procesem podziału komórek.
Proces podziału komórki można ogólnie podzielić na interfazę i fazę mitotyczną. Interfaza jest etapem przygotowawczym do mitozy i stanowi 80% całego procesu podziału komórki. Pod koniec mitozy pojedyncza komórka staje się dwiema komórkami, więc ilość zawartości wewnątrz komórki musi się również podwoić. Komórki wykonują to zadanie podczas interfazy. Interfazę można dalej podzielić na fazy G1, S i G2. Faza G1 to faza, w której komórki rosną do następnego podziału. Ponieważ komórki powtarzają fazę podziału i fazę G1, faza G1, która jest pierwszą częścią fazy G1, jest również pierwszą fazą, która następuje po fazie podziału. Podczas fazy G1 komórki zwiększają ilość zawartości wewnątrz komórki poprzez proces transkrypcji wytwarzania RNA i proces translacji wytwarzania białek. Faza S oznacza syntezę i następuje replikacja DNA. Komórki mają jądro, które zawiera wszystkie informacje genetyczne organizmu i reguluje ekspresję cech, a wewnątrz jądra znajduje się DNA, które zachowuje te informacje. DNA jest niezbędne komórkom do wykonywania ich czynności życiowych. Nawet po zakończeniu podziału komórki i utworzeniu dwóch komórek, informacja genetyczna organizmu musi zostać zachowana w każdej komórce. Dlatego komórki muszą przejść osobną fazę S, aby podwoić ilość DNA. Podobnie jak faza G1, faza G2 jest okresem przygotowania do podziału, ale jest krótsza niż faza G1, a czynności transkrypcyjne i translacyjne są mniej aktywne.
Faza podziału dzieli się na podział jądrowy i podział cytoplazmatyczny. Komórki składają się z jądra i cytoplazmy, która jest częścią wykluczającą jądro. Podział jądrowy to okres, w którym jądro dzieli się, a podział cytoplazmatyczny to okres, w którym dzieli się cytoplazma. Podział jądrowy dzieli się na profazę, metafazę, anafazę i telofazę. W profazie błona jądrowa otaczająca jądro zanika, chromosomy (zbiór DNA i białek) kondensują się w chromosomy, a włókna wrzeciona zaangażowane w ruch chromosomów są formowane. W metafazie włókna wrzeciona łączą się z chromosomami, a chromosomy poruszają się i układają w centrum komórki, które jest nazywane „płaszczyzną równikową”. W późnym etapie chromosomy na płaszczyźnie równikowej całkowicie się oddzielają i przesuwają do przeciwległych biegunów. W ostatnim etapie błony jądrowe tworzą się ponownie po obu stronach, oddzielając chromosomy i tworząc dwa jądra potomne. Po ostatnim etapie następuje natychmiast podział cytoplazmatyczny.
Metoda podziału komórek różni się w przypadku komórek zwierzęcych i roślinnych. Komórki roślinne mają twardą ścianę komórkową otaczającą cytoplazmę, więc płytka komórkowa tworzy się na płaszczyźnie równikowej komórki, aby podzielić cytoplazmę, a ta płytka komórkowa później rozwija się w nową ścianę komórkową. Z drugiej strony komórki zwierzęce nie mają ścian komórkowych, więc cytoplazma jest oddzielana przez proces zwany inwaginacją błony komórkowej, w którym błona komórkowa zwija się do wewnątrz od zewnątrz. Proces ten jest złożoną procedurą obejmującą różne struktury wewnątrz komórki i złożone mechanizmy regulacyjne, wymagającą precyzyjnej koordynacji biologicznej, a nie prostego podziału fizycznego.
Do tej pory przyjrzeliśmy się cyklowi życia komórek. Jak wspomniano wcześniej, komórki trudno jest obserwować gołym okiem i wymagają użycia mikroskopu. Akademickie badanie niewidzialnych komórek jest ważnym punktem zwrotnym w historii ludzkości, pokazującym nasze rosnące zainteresowanie niewidzialnym światem i ekspansję naszej intelektualnej ciekawości.
