Teodoro Schwann

Teodoro Schwann
Schwann en 1857
Nacido	( 1810-12-07 )7 de diciembre de 1810 Neuss , Primer Imperio Francés
Fallecido	11 de enero de 1882 (11 de enero de 1882)(71 años) Colonia , Imperio alemán
Educación	Universidad Humboldt de Berlín (1834) Universidad de Bonn Universidad de Würzburg
Conocido por	Teoría celular Células de Schwann Pepsina
Premios	Medalla Copley (1845)
Carrera científica
Campos	Biología

Theodor Schwann ( pronunciación alemana: [ˈteːodoːɐ̯ ˈʃvan] ; ^{[1] [2]} 7 de diciembre de 1810 - 11 de enero de 1882) fue un médico y fisiólogo alemán . ^[3] Se considera que su contribución más significativa a la biología fue la extensión de la teoría celular a los animales. Otras contribuciones incluyen el descubrimiento de las células de Schwann en el sistema nervioso periférico , el descubrimiento y estudio de la pepsina , el descubrimiento de la naturaleza orgánica de la levadura , ^[4] y la invención del término " metabolismo ". ^[5]

Theodor Schwann nació en Neuss el 7 de diciembre de 1810, hijo de Leonard Schwann y Elisabeth Rottels. ^[6] Leonard Schwann fue orfebre y más tarde impresor. Theodor Schwann estudió en el Dreikönigsgymnasium (también conocido como Tricoronatum o Escuela de los Tres Reyes), una escuela jesuita en Colonia . ^{[6] [7]} Schwann era un devoto católico romano . En Colonia, su instructor religioso Wilhelm Smets  [de] , sacerdote y novelista, enfatizó la individualidad del alma humana y la importancia del libre albedrío . ^{[8] : 643  [6] [7]}

En 1829, Schwann se matriculó en la Universidad de Bonn en el plan de estudios premédico. Recibió una licenciatura en filosofía en 1831. ^[9] Mientras estaba en Bonn , Schwann conoció y trabajó con el fisiólogo Johannes Peter Müller . ^[3] Se considera que Müller fundó la medicina científica en Alemania, publicando su Handbuch der Physiologie des Menschen für Vorlesungen en 1837-1840. ^{[10] : 387} Fue traducido al inglés como Elements of Physiology en 1837-1843 y se convirtió en el principal libro de texto de fisiología del siglo XIX. ^[6]

En 1831, Schwann se trasladó a la Universidad de Würzburg para recibir formación clínica en medicina. ^{[7] [11]} En 1833, fue a la Universidad de Berlín , donde Müller era ahora profesor de Anatomía y Fisiología. ^[7] Schwann se graduó con un título de MD en medicina de la Universidad de Berlín en 1834. Realizó su trabajo de tesis en 1833-1834, con Müller como su asesor. La tesis de Schwann implicaba un estudio cuidadoso de la necesidad de oxígeno durante el desarrollo embrionario del pollo. Para llevarlo a cabo, diseñó y construyó un aparato que le permitía bombear los gases oxígeno e hidrógeno fuera de la cámara de incubación en momentos específicos. Esto le permitió establecer el período crítico en el que los huevos necesitaban oxígeno. ^{[12] : 60}

Schwann aprobó el examen estatal para ejercer la medicina en el verano de 1834, pero decidió seguir trabajando con Müller, haciendo investigación en lugar de ejercer la medicina. ^[11] Podía permitírselo, al menos a corto plazo, gracias a una herencia familiar. ^{[12] : 60} Su salario como asistente era de sólo 120 táleros . Durante los siguientes cinco años, Schwann pagaría las otras tres cuartas partes de sus gastos con su herencia. Como estrategia a largo plazo, no era sostenible. ^{[12] : 86}

De 1834 a 1839, Schwann trabajó como asistente de Müller en el Museo Anatomisch-Zootomische de la Universidad de Berlín. ^[11] Schwann llevó a cabo una serie de experimentos microscópicos y fisiológicos centrados en el estudio de la estructura y función de los nervios , músculos y vasos sanguíneos . ^[13] Además de realizar experimentos en preparación para el libro de Müller sobre fisiología , Schwann realizó su propia investigación. Muchas de sus contribuciones importantes se realizaron durante el tiempo que trabajó con Müller en Berlín. ^[6]

Schwann utilizó microscopios de nueva generación para examinar los tejidos animales, lo que le permitió observar las células animales y observar sus diferentes propiedades. Su trabajo complementó el de Matthias Jakob Schleiden en plantas y se inspiró en él; los dos eran amigos cercanos. ^{[14] [12] : 60}

Schwann, descrito como una persona tranquila y seria, tenía un talento especial para construir y utilizar aparatos para sus experimentos. También era capaz de identificar cuestiones científicas importantes y diseñar experimentos para ponerlas a prueba sistemáticamente. Su escritura ha sido descrita como accesible y su lógica como una "progresión clara". ^{[12] : 60} Identificó la pregunta que quería responder y comunicó la importancia de sus hallazgos de manera eficaz a los demás. Su compañero de trabajo Jakob Henle dijo que tenía un "impulso innato" para experimentar. ^{[12] : 60}

En 1838, Schwann necesitaba un puesto con un salario más sustancial. Esperaba regresar a Bonn, una ciudad católica. Intentó obtener una cátedra allí en 1838 y nuevamente en 1846, pero se decepcionó. ^{[9] : 85–86} En cambio, en 1839, Schwann aceptó la cátedra de anatomía en la Université Catholique de Louvain en Lovaina , Bélgica, otra ciudad católica. ^{[11] [9] : 85–86}

Schwann demostró ser un profesor dedicado y concienzudo. Con sus nuevas funciones docentes, tenía menos tiempo para nuevos trabajos científicos. Pasó mucho tiempo perfeccionando técnicas experimentales e instrumentos para su uso en experimentos. Produjo pocos artículos. Una excepción fue un artículo de 1844 que informaba sobre una serie de experimentos con perros y establecía la importancia de la bilis en la digestión. ^{[12] : 87  [13]}

Al examinar procesos como la contracción muscular, la fermentación, la digestión y la putrefacción, Schwann buscó demostrar que los fenómenos vivos eran el resultado de causas físicas en lugar de "alguna fuerza vital inmaterial". ^{[8] : 643} No obstante, todavía buscó reconciliar "una naturaleza orgánica" con "un plan divino". ^{[8] : 645} Algunos escritores han sugerido que el traslado de Schwann en 1838, y su menor productividad científica después de eso, reflejan preocupaciones religiosas y tal vez incluso una crisis relacionada con las implicaciones teóricas de su trabajo sobre la teoría celular. ^{[13] [9] : 85–86} Sin embargo, otros autores consideran que esto tergiversa su pensamiento y rechazan la idea de que Schwann atravesó una crisis existencial o una fase mística. ^{[9] : 85–86} Ohad Parnes usa los cuadernos de laboratorio de Schwann y otras fuentes inéditas junto con sus publicaciones para reconstruir su investigación como una progresión unificada. ^{[15] : 126} Florence Vienne recurre a escritos inéditos para analizar las formas en que la teoría celular, como "principio unificador del desarrollo orgánico", se relaciona con las ideas filosóficas, religiosas y políticas de varios defensores, incluido Schwann. ^[8]

En 1848, el compatriota de Schwann, Antoine Frédéric Spring, lo convenció de trasladarse a la Universidad de Lieja , también en Bélgica. ^[11] En Lieja , Schwann continuó siguiendo los últimos avances en anatomía y fisiología, pero no hizo grandes descubrimientos. Se convirtió en una especie de inventor. Uno de sus proyectos fue un respirador portátil, diseñado como un sistema cerrado para sustentar la vida humana en entornos donde el entorno no puede respirar. ^[13] En 1858 se desempeñaba como profesor de fisiología, anatomía general y embriología. En 1863, la Sociedad Filosófica Americana lo eligió miembro internacional. ^[16] A partir de 1872, dejó de enseñar anatomía general y, a partir de 1877, embriología. Se retiró por completo en 1879. ^[11]

Schwann era muy respetado por sus colegas. En 1878 se celebró un festival para celebrar sus años de docencia y sus numerosas contribuciones. Se le entregó un regalo único: un libro que contenía 263 retratos fotográficos autografiados de científicos de varios países, cada uno de ellos enviado por el científico para que formaran parte del obsequio para Schwann. El volumen estaba dedicado "Al creador de la teoría celular, los biólogos contemporáneos". ^[13]

Tres años después de retirarse, Schwann murió en Colonia , el 11 de enero de 1882. ^[7] Fue enterrado en la tumba familiar en el cementerio Melaten de Colonia . ^[17]

Si se considera en el contexto de sus escritos inéditos y sus notas de laboratorio, la investigación de Schwann puede considerarse como "un programa de investigación coherente y sistemático" en el que los procesos biológicos se describen en términos de objetos materiales o "agentes", y las dependencias causales entre las fuerzas que ejercen y sus efectos mensurables. La idea de Schwann de la célula como una unidad fundamental y activa puede considerarse entonces como fundamental para el desarrollo de la microbiología como "una ciencia rigurosamente legal". ^{[15] : 121–122}

Algunos de los primeros trabajos de Schwann en 1835 involucraron la contracción muscular , que él vio como un punto de partida para "la introducción del cálculo a la fisiología". ^{[15] : 122} Desarrolló y describió un método experimental para calcular la fuerza de contracción del músculo, controlando y midiendo las otras variables involucradas. ^[15] Su técnica de medición fue desarrollada y utilizada más tarde por Emil du Bois-Reymond y otros. ^[18] Las notas de Schwann sugieren que esperaba descubrir regularidades y leyes de los procesos fisiológicos. ^[15]

En 1835, se sabía relativamente poco sobre los procesos digestivos. William Prout había informado en 1824 que los jugos digestivos de los animales contenían ácido clorhídrico . Schwann se dio cuenta de que otras sustancias en los jugos digestivos también podrían ayudar a descomponer los alimentos. ^[6] A principios de 1836, Schwann comenzó a estudiar los procesos digestivos. Conceptualizó la digestión como la acción de un agente fisiológico, que, aunque no era inmediatamente visible o medible, podía caracterizarse experimentalmente como una "sustancia específica peculiar". ^{[15] : 124–125}

Finalmente, Schwann encontró la enzima pepsina , que aisló con éxito del revestimiento del estómago y nombró en 1836. ^{[19] [6] [3]} Schwann acuñó su nombre de la palabra griega πέψις pepsis , que significa " digestión " (de πέπτειν peptein "digerir"). ^{[20] [21]} La pepsina fue la primera enzima en ser aislada del tejido animal. ^[19] Demostró que podía descomponer la albúmina de la clara de huevo en peptonas . ^{[17] [22]}

Aún más importante, escribió Schwann, al llevar a cabo tales análisis se podría eventualmente "explicar todo el proceso de desarrollo de la vida en todos los cuerpos organizados". ^{[15] : 126} Durante el año siguiente, estudió tanto la descomposición como la respiración , construyendo aparatos que luego adaptaría para el estudio de la levadura. ^{[15] : 128}

Schwann estudió después la levadura y la fermentación . Su trabajo sobre la levadura fue independiente del trabajo realizado por Charles Cagniard de la Tour y Friedrich Traugott Kützing , quienes publicaron su trabajo en 1837. ^{[6] [23] [24] [25]} En 1836, Schwann había llevado a cabo numerosos experimentos sobre la fermentación alcohólica. ^[6] Los microscopios potentes le permitieron observar las células de la levadura en detalle y reconocer que eran organismos diminutos cuyas estructuras se parecían a las de las plantas. ^[26]

Schwann fue más allá de otros que simplemente habían notado la multiplicación de la levadura durante la fermentación alcohólica, primero al asignarle a la levadura el papel de un factor causal primario y luego al afirmar que estaba viva. Schwann usó el microscopio para llevar a cabo una serie de experimentos cuidadosamente planificados que contraindicaban dos teorías populares de la fermentación en levadura. Primero controló la temperatura del fluido de la cerveza en fermentación en un recipiente cerrado en presencia de oxígeno. Una vez calentado, el líquido ya no podía fermentar. Esto refutó la especulación de Joseph Louis Gay-Lussac de que el oxígeno causaba la fermentación. Sugirió que algún tipo de microorganismo era necesario para que el proceso sucediera. A continuación, Schwann probó los efectos del aire purificado y del aire no purificado. ^[27] Esterilizó el aire pasándolo a través de bulbos de vidrio calentados. ^[24] La fermentación no ocurrió en presencia de aire purificado. Ocurrió en presencia de aire no purificado, lo que sugiere que algo en el aire inició el proceso. Esta fue una evidencia sólida contra la teoría de la generación espontánea , la idea de que los organismos vivos podrían desarrollarse a partir de materia no viva. ^[27]

Schwann había demostrado que la fermentación requería la presencia de levaduras para comenzar y se detenía cuando estas dejaban de crecer. ^[28] Concluyó que el azúcar se convertía en alcohol como parte de un proceso biológico orgánico basado en la acción de una sustancia viva, la levadura. Demostró que la fermentación no era un proceso químico inorgánico como la oxidación del azúcar. ^[27] La ​​levadura viva era necesaria para la reacción que produciría más levadura. ^[23]

Aunque Schwann estaba en lo cierto, sus ideas se adelantaron a las de la mayoría de sus compañeros. ^[6] Fueron fuertemente rechazadas por Justus von Liebig y Friedrich Wöhler , quienes vieron su énfasis en la importancia de un organismo vivo como un apoyo al vitalismo . Liebig, por el contrario, vio la fermentación como una serie de eventos puramente químicos, sin involucrar materia viva. ^[29] Irónicamente, el trabajo de Schwann fue visto más tarde como un primer paso para alejarse del vitalismo. ^{[23] : 56–57} Schwann fue el primero de los alumnos de Müller en trabajar hacia una explicación fisicoquímica de la vida. ^[3] La visión de Schwann promovió una conceptualización de los seres vivos en términos de las reacciones biológicas de la química orgánica , mientras que Liebig buscó reducir las reacciones biológicas a la química puramente inorgánica . ^[30]

El valor del trabajo de Schwann sobre la fermentación sería finalmente reconocido por Louis Pasteur , diez años después. ^[6] Pasteur comenzaría su investigación sobre la fermentación en 1857 repitiendo y confirmando el trabajo de Schwann, aceptando que la levadura estaba viva y luego llevando la investigación sobre la fermentación más allá. Pasteur, no Schwann, desafiaría las opiniones de Liebig en la disputa Liebig-Pasteur . ^[30] En retrospectiva, la teoría de los gérmenes de Pasteur , así como sus aplicaciones antisépticas por Lister , se pueden rastrear hasta la influencia de Schwann. ^[3]

En 1837, Matthias Jakob Schleiden observó y afirmó que las nuevas células vegetales se formaban a partir de los núcleos de las células vegetales antiguas. Un día, mientras cenaba con Schwann, su conversación giró en torno a los núcleos de las células vegetales y animales . Schwann recordó haber visto estructuras similares en las células de la notocorda (como había demostrado Müller) e inmediatamente se dio cuenta de la importancia de conectar los dos fenómenos. La semejanza fue confirmada sin demora por ambos observadores. En experimentos posteriores, Schwann examinó el tejido notocordal y el cartílago de las larvas de sapo, así como los tejidos de embriones de cerdo, estableciendo que los tejidos animales están compuestos de células, cada una de las cuales tiene un núcleo. ^[14]

Schwann publicó sus observaciones en 1838 en el Neue notisen geb. nat.-heilk . ^[31] A esto le siguió en 1839 la publicación de su libro Mikroskopische Untersuchungen über die Uebereinstimmung in der Struktur und dem Wachsthum der Thiere und Pflanzen (Investigaciones microscópicas sobre la similitud de estructura y crecimiento de animales y plantas). Se considera un trabajo histórico, ^[14] fundamental para la biología moderna. ^[32]

En él, Schwann declaró que «todos los seres vivos están compuestos de células y productos celulares». ^[33] Extrajo tres conclusiones más sobre las células, que formaron su teoría celular o doctrina celular. Las dos primeras eran correctas:

1. La célula es la unidad de estructura, fisiología y organización de los seres vivos. ^[32]
2. La célula conserva una existencia dual como entidad distinta y como elemento fundamental en la construcción de los organismos. ^[32]

En la década de 1860, estos principios eran la base aceptada de la teoría celular, utilizada para describir la composición anatómica elemental de plantas y animales. ^[3]

La teoría y las observaciones de Schwann crearon una base para la histología moderna . ^[3] Schwann afirmó que "existe un principio universal de desarrollo para las partes elementales de los organismos, por diferentes que sean, y este principio es la formación de células". ^[34] Schwann respaldó esta afirmación examinando tejidos animales adultos y demostrando que todos los tejidos podían clasificarse en términos de cinco tipos de tejidos celulares altamente diferenciados. ^{[23] [6]}

1. células que son independientes y separadas, por ejemplo, las células sanguíneas
2. células que son independientes pero están compactadas entre sí en capas, por ejemplo, la piel, las uñas , las plumas
3. células cuyas paredes de conexión se han fusionado, por ejemplo, cartílago, huesos y esmalte dental
4. Células alargadas que forman fibras, por ejemplo, tendones y ligamentos.
5. células formadas por la fusión de paredes y cavidades, p. ej. músculos, tendones y nervios ^[6]

Su observación de que el óvulo unicelular eventualmente se convierte en un organismo completo, estableció uno de los principios básicos de la embriología . ^[23]

El tercer principio de Schwann, que especulaba sobre la formación de células, fue refutado más tarde. Schwann planteó la hipótesis de que las células vivas se formaban de manera similar a la formación de cristales. Los biólogos finalmente aceptarían la opinión del patólogo Rudolf Virchow , quien popularizó la máxima Omnis cellula e cellula —que cada célula surge de otra célula— en 1857. El epigrama fue propuesto originalmente por François-Vincent Raspail en 1825, ^[35] pero los escritos de Raspail fueron impopulares, en parte debido a sus sentimientos republicanos . No hay evidencia que sugiera que Schwann y Raspail estuvieran al tanto del trabajo del otro. ^{[8] : 630–631}

Schwann estaba particularmente interesado en los tejidos nerviosos y musculares . Como parte de sus esfuerzos por clasificar los tejidos corporales en términos de su naturaleza celular, descubrió las células que envuelven las fibras nerviosas , que ahora se llaman células de Schwann en su honor. ^[17] Cómo se formaban las vainas grasas de mielina de los nervios periféricos fue un tema de debate que no pudo ser respondido hasta que se inventó el microscopio electrónico . ^{[36] [37]} Ahora se sabe que todos los axones del sistema nervioso periférico están envueltos en células de Schwann. Sus mecanismos continúan siendo estudiados. ^{[36] [38] [39]}

Schwann también descubrió que el tejido muscular en la parte superior del esófago era estriado . ^[17] Especuló que la naturaleza muscular del esófago le permitía actuar como un tubo, moviendo la comida entre la boca y el estómago. ^[40]

Al examinar los dientes, Schwann fue el primero en observar " células cilíndricas " conectadas tanto a la superficie interna del esmalte como a la pulpa. También identificó fibrillas en los tubos dentinarios, que más tarde se conocerían como " fibras de Tomes ". Especuló sobre el posible significado estructural y funcional de los tubos y las fibrillas. ^{[17] [41]}

En sus Investigaciones microscópicas , Schwann introdujo el término «metabolismo», que utilizó por primera vez en la forma adjetival alemana «metabolische» para describir la acción química de las células. Los textos franceses de la década de 1860 comenzaron a utilizar le métabolisme . El término metabolismo fue introducido en inglés por Michael Foster en su Textbook of Physiology en 1878. ^[42]

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• Obras de o sobre Theodor Schwann en Internet Archive
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• Herbermann, Charles, ed. (1913). "Theodor Schwann"  . Enciclopedia Católica . Nueva York: Robert Appleton Company.