Theodor Schwann: Người phát triển học thuyết tế bào

Cơ thể bạn cấu tạo từ các tế bào. Củ cà rốt bạn ăn trong bữa trưa hoặc con chó bạn nuôi cũng như vậy. Nhưng sự thật này không phải lúc nào cũng được biết đến, giống như đã có lúc người ta nghĩ rằng Trái đất phẳng và người dân sống trên đó có thể rơi ra khỏi rìa Trái đất. Mọi chuyện đã thay đổi kể từ khi Theodor Schwann xây dựng học thuyết tế bào vào thế kỷ 19. Ông khẳng định tế bào là đơn vị cấu tạo cơ bản của mọi sinh vật sống, bao gồm cả thực vật và động vật. Khám phá của ông nghe có vẻ đơn giản, nhưng nó đã tạo ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực giải phẫu và sinh lý học sau này.

Schwann sinh ra tại Neuss, thành phố lâu đời nhất của Đức vào ngày 7/12/1810. Ban đầu, ông theo học tại Đại học Tricoronatum của các tu sĩ Dòng Tên ở Cologne, nơi ông tìm hiểu và ấn tượng sâu sắc với các học thuyết tôn giáo của Wilhelm Smets. Ông là một tín đồ Công giáo La Mã sùng đạo trong suốt cuộc đời.

Năm 1829, ông bắt đầu học y khoa và khoa học tự nhiên tại Đại học Bonn. Sau đó, ông trải qua khóa đào tạo thực hành lâm sàng tại Đại học Würzburg và cuối cùng chuyển đến Đại học Berlin – nơi ông đã gặp gỡ và học hỏi từ nhà sinh lý học Johannes Müller, chuyên gia hàng đầu về các phương pháp thực hành liên quan đến sinh lý học và giải phẫu học.

Sau khi tốt nghiệp năm 1834, Schwann trở thành trợ lý nghiên cứu của Müller. Ông tỏ ra là một nhà khoa học xuất sắc thông qua một số thí nghiệm và nghiên cứu. Các kết quả thí nghiệm của ông được viện dẫn trong tác phẩm “Elements of Physiology” của Müller. Đây là cuốn sách giáo khoa nổi tiếng về sinh lý học vào những năm 1800.

Trong khi nghiên cứu về quá trình tiêu hóa năm 1835, Schwann nhận thấy ngoài axit clohydric (HCl), dạ dày cũng tiết ra một hóa chất khác để hỗ trợ quá trình tiêu hóa thức ăn. Năm 1836, ông đã phân lập thành công hợp chất này và đặt tên cho nó là enzyme pepsin.

Từ năm 1835 – 1838, Schwann thực hiện nhiều thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của lý thuyết “tự phát sinh” được nhiều người tin tưởng vào thời điểm đó. Lý thuyết này cho rằng sinh vật sống có thể phát sinh từ các vật thể vô tri vô giác, chẳng hạn như bụi tạo ra bọ chét, giòi phát sinh từ thịt thối rữa, lúa mì để trong góc tối sinh ra chuột, và đây cũng là lời giải thích cho sự hình thành của vi sinh vật.

Trong một thí nghiệm, Schwann đã đổ một ít nước súp loãng chứa nhiều chất dinh dưỡng vào ống nghiệm và khử trùng nó bằng cách đun sôi. Ông cũng đốt nóng không khí bên trên ống nghiệm bằng nhiệt độ cao. Kết quả là trong nước súp không có vi sinh vật phát triển, cũng không có hoạt động sinh học nào được ghi nhận. Thông qua thí nghiệm này, Schwann tin rằng ông đã tiêu diệt tất cả các vi sinh vật tồn tại trong nước và chúng không thể tự hình thành, do đó lý thuyết “tự phát sinh” là không chính xác.

Vào thế kỷ 17, nhà khoa học người Anh Robert Hooke đã cải tiến kính hiển vi và lần đầu tiên nhìn thấy tế bào. Không lâu sau đó, nhà khoa học Hà Lan Antonie van Leeuwenhoek đã khám phá ra các sinh vật nhỏ bé khác, bao gồm vi khuẩn và động vật nguyên sinh. Khi kính hiển vi trở nên phổ biến hơn vào thế kỷ 19, các đặc điểm cấu trúc bên trong tế bào động vật và thực vật ngày càng được quan sát kỹ, nhưng tầm quan trọng và chức năng của tế bào đối với cơ thể sinh vật vẫn chưa được hiểu biết đầy đủ. Các nhà khoa học nhận thấy tế bào thực vật phân tách với nhau bởi thành tế bào. Tuy nhiên, ranh giới giữa các tế bào động vật không rõ ràng do chúng không có thành tế bào. Nhiều nhà khoa học đương thời thậm chí còn tin rằng cơ thể động vật cấu tạo từ những khối cầu nhỏ.

Năm 1838, Schwann trở thành giáo sư tại Đại học Louvain (Bỉ). Cũng trong năm đó, nhà thực vật học Matthias Schleiden – một trong những người bạn thân của Schwann – đã công bố một bài báo trình bày về cấu trúc và nguồn gốc của tế bào thực vật. Schleiden khẳng định tất cả các tế bào thực vật đều có chung một cấu trúc, và tế bào thực vật mới hình thành từ nhân của tế bào thực vật cũ.

Sau khi đọc bài báo của Schleiden, Schwann tin rằng điều này cũng có thể đúng đối với tế bào động vật, mặc dù ông không chắc chắn về đặc điểm và cấu trúc của các tế bào cơ và tế bào thần kinh.

Sau đó, Schwann đã quan sát và so sánh nhiều loại tế bào thực vật và động vật với nhau. Ông phát hiện màng tế bào, nhân và tế bào chất là đặc điểm chung của mọi tế bào. Cuối năm 1839, ông xuất bản cuốn sách “Microscopical Research into the Accordance in the Structure and Growth of Animals and Plants” (Nghiên cứu ở mức độ hiển vi về tính thống nhất trong cấu trúc và sự phát triển của động vật và thực vật) với nhiều nội dung quan trọng. Trong đó, ông đã xây dựng học thuyết tế bào [hoặc lý thuyết tế bào] với những nội dung chính như sau: Tế bào là đơn vị cấu trúc và chức năng nhỏ nhất của sinh vật sống. Mọi sinh vật được cấu tạo từ một hoặc nhiều tế bào. Các quá trình chuyển hóa vật chất cũng như di truyền diễn ra bên trong tế bào. Ông cũng lưu ý rằng tất cả các tế bào động vật đều chứa nhân.

Năm 1855, một nhà khoa học người Đức khác tên là Rudolf Virchow bổ sung thêm một luận điểm cho học thuyết tế bào của Schwann, đó là tế bào mới chỉ được sinh ra từ một tế bào đã tồn tại trước đó.

Trong cuốn sách của mình, Schwann lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ “metabolism” (trao đổi chất) để mô tả những thay đổi hóa học diễn ra trong tế bào và mô [mô là một tập hợp tế bào chuyên hóa, có cấu tạo giống nhau cùng nhau thực hiện một chức năng nào đó trong cơ thể sinh vật]. Ngày nay, chúng ta đề cập đến “sự trao đổi chất” là tất cả các quá trình hóa học liên quan đến năng lượng trong cơ thể, nhưng thuật ngữ hiện đại của chúng ta xuất phát từ sự hiểu biết và mô tả ban đầu của Schwann.

Ngoài ra, Schwann cũng phân loại các mô động vật thành năm nhóm riêng biệt, đặt nền móng cho sự ra đời của lĩnh vực nghiên cứu về mô học hiện đại. Năm nhóm mô này bao gồm: (1) Các tế bào riêng biệt, độc lập (chẳng hạn như tế bào máu); (2) Các tế bào độc lập bị nén chặt (ví dụ tế bào da); (3) Các tế bào kết hợp với nhau như một tổng thể (tế bào sụn, xương và răng); (4) Các tế bào sợi kéo dài (chẳng hạn như gân và dây chằng); (5) Các tế bào hình thành từ sự hợp nhất thành và khoang (ví dụ tế bào cơ).

Friedrich Engels, nhà tư tưởng và triết học nổi tiếng người Đức, từng đánh giá học thuyết tế bào là một trong ba phát kiến vĩ đại nhất trong lĩnh vực khoa học tự nhiên ở thế kỷ XIX, cùng với thuyết tiến hóa và định luật bảo toàn, chuyển hóa năng lượng.

Theo Famou Sscientists, NCBI