Introducción a la ciencia II. Ciencias Biológicas (23 page)

La cuestión principal que había dejado sin contestar la labor de Harvey fue: ¿Cómo pasa la sangre de las arterias a las venas? Harvey opinaba que debían de existir vasos que las conectaran de alguna manera, vasos que debían de tener un tamaño demasiado reducido para poderse ver. He aquí una reminiscencia de la teoría de Galeno sobre los pequeños orificios en la pared del corazón, pero, mientras que nunca se hallaron tales orificios —y en realidad no existen—, los vasos de conexión de Harvey fueron descubiertos tan pronto como se dispuso del microscopio. En 1661, tan sólo cuatro años después de la muerte de Harvey, un médico italiano llamado Marcello Malpighi, examinando los tejidos pulmonares de una rana con un microscopio primitivo, apreció que, con toda seguridad, existían finos vasos sanguíneos que conectaban las arterias con las venas. Malpighi los denominó «capilares», de la palabra latina que significa «similares a cabellos». (Para el sistema circulatoria, véase fig. 13.1.)

Fig. 13.1. El sistema circulatorio.

El uso de este nuevo instrumento hizo posible estudiar otras estructuras microscópicas. El naturalista holandés Jan Swammerdam descubrió los eritrocitos, mientras que el anatomista, también holandés, Regnier de Graaf descubrió los pequeños «folículos ováricos» en los ovarios de animales. Desde entonces pudieron estudiarse con todo detalle criaturas pequeñas tales como los insectos.

Los trabajos hechos con tanta precisión animaron a la realización de cuidadosas comparaciones de las estructuras de una especie con las estructuras de otras. El botánico inglés Nehemiah Grew fue el primer estudioso de importancia de la Anatomía comparada. En 1675 publicó sus estudios, en los que se comparan entre sí las estructuras del tronco de diversos árboles, y, en 1681, los estudios, comparativos también, sobre los estómagos de diversos animales.

La introducción del microscopio situó a los biólogos en un nivel más básico de la organización de los seres vivos: un nivel en el que todas las estructuras ordinarias podían ser reducidas a un denominador común. En 1665, el científico inglés Robert Hooke, utilizando un microscopio compuesto construido por él mismo, descubrió que el corcho, la corteza de cierto árbol, estaba constituido por compartimentos extraordinariamente pequeños similares a una esponja muy fina. A estos orificios los denominó «células», comparándolas a pequeñas habitaciones tales como las celdas de un monasterio. Más tarde, otros microscopistas hallaron luego «células» similares, aunque llenas de líquido, en los tejidos vivos.

En el siguiente siglo y medio se hizo gradualmente más patente a los biólogos que toda la materia viva estaba constituida por células y que cada una de éstas constituía una unidad independiente de vida. Algunas formas de vida —tal como ciertos microorganismos— estaban formados por una única célula; los de mayores dimensiones eran el resultado de muchas células en cooperación. Uno de los primeros en proponer tal punto de vista fue el fisiólogo francés René-Joachim-Henri Dutrochet. No obstante, su comunicación, publicada en 1824, pasó inadvertida, y la teoría celular ganó importancia tan sólo después de que Matthias Jakob Schleiden y Theodor Schwann, de Alemania, la formularan, independientemente, en 1838 y 1839.

El líquido coloidal que llenaba ciertas células fue denominado «protoplasma» («la primera forma») por el fisiólogo checo Jan Evangelista Purkinje en 1839, y el botánico alemán Hugo von Mohl extendió el término para designar el contenido de todas las células. El anatomista alemán Max Johann Sigismund Schultze destacó la importancia del protoplasma como la «base física de la vida» y demostró la semejanza esencial del protoplasma en todas las células, tanto vegetales como animales y, asimismo, tanto en criaturas muy simples como en criaturas muy complejas.

La teoría celular es, respecto a la Biología, como la teoría atómica lo es respecto a la Química y a la Física. Su importancia en la dinámica de la vida fue establecida cuando, alrededor de 1860, el patólogo alemán Rudolf Virchow afirmó, en una sucinta frase latina, que todas las células proceden de células. Demostró que las células de los tejidos enfermos eran producidas por la división de células originalmente normales.

En aquel entonces ya resultaba evidente que todo organismo vivo, incluso los de mayores dimensiones, empezaba su vida como una célula única. Uno de los primeros microscopistas, Johann Ham, ayudante de Leeuwenhoek, había descubierto en el semen pequeños cuerpos que más tarde fueron denominados «espermatozoos» (de las palabras griegas que significan «semilla animal»). Mucho más tarde, en 1827, el fisiólogo alemán Karl Ernst von Baer identificó el óvulo, o célula huevo, de los mamíferos (fig. 13.2). Los biólogos llegaron a la conclusión de que la unión de un óvulo y un espermatozoide formaba un óvulo fertilizado, a partir del cual eventualmente se desarrollaba el animal por repetidas divisiones y subdivisiones.

Fig. 13.2. Óvulo y espermatozoides humanos

Así, pues, los organismos más grandes no tienen unas células mayores que las de los organismos más pequeños, sino que, simplemente, poseen más. Las células siguen siendo pequeñas, casi siempre microscópicas. La planta típica o la célula animal tienen un diámetro de entre 5 y 40 micras, y el ojo humano apenas puede percibir algo por debajo de las 100 micras.

A pesar del hecho de que una célula sea tan pequeña, no es en absoluto una gotita informe de protoplasma. Una célula posee una subestructura intrincada que se descubrió, poco a poco, en el transcurso del siglo XIX. En realidad fue hacia esta subestructura adonde se dirigieron los biólogos par descubrir las respuestas a muchísimas preguntas que hacían referencia a la vida.

Por ejemplo, dado que los organismos crecen a través de la multiplicación de sus células constituyentes, ¿cómo se divide la célula? La respuesta se encuentra en un pequeño glóbulo de material comparativamente denso en el interior de la célula, que compone aproximadamente una décima parte de su volumen. El primero que informó acerca de ello fue Robert Brown (el descubridor del movimiento browniano) en el año 1831, y le llamó «núcleo». (Para distinguirlo del núcleo del átomo, lo denominaré a partir de ahora «núcleo celular».)

Si un organismo celular se divide por la mitad, y una de las partes contiene intacto el núcleo, la parte que alberga dicho núcleo es capaz de crecer y dividirse, pero la otra parte no. (Más tarde se supo también que los glóbulos rojos de los mamíferos, que carecen de núcleos, tienen una vida breve y no poseen capacidad ni de crecimiento ni de división. Por esta razón, no se las considera verdaderas células y, por lo general, se las denomina «corpúsculos».)

Desgraciadamente, el ulterior estudio del núcleo celular y del mecanismo de la división se mantuvo estancado durante un largo período de tiempo, debido al hecho de que la célula era más o menos transparente, de tal modo que no podían distinguirse sus subestructuras. Luego mejoró la situación, gracias al descubrimiento de que algunos colorantes podían teñir ciertas partes de la célula, respetando a otras. Un colorante denominado «hematoxilina» (obtenido a partir del palo de Campeche) teñía de negro el núcleo celular y le permitía destacar claramente sobre el fondo de la célula. Después de que Perkin y otros químicos comenzaron a producir colorantes sintéticos, los biólogos dispusieron de toda una serie de ellos para escoger.

En 1879, el biólogo alemán Walther Flemming halló que con ciertos colorantes rojos podía teñir un material particular en el núcleo celular, material que se hallaba distribuido en éste en la forma de pequeños gránulos. Denominó a este material «cromatina» (del término griego para «color»). Examinando este material, Flemming fue capaz de apreciar algunas de las modificaciones que experimentaba durante el proceso de la división celular. En realidad, el colorante mata a la célula, pero en un corte de tejido mostrará diversas células en diferentes fases de la división celular. Son instantáneas que, consideradas conjuntamente, llegan a constituir una especie de «película animada» del proceso de la división celular.

En 1882, Flemming publicó un importante libro en el cual describe este proceso con más detalle. Al iniciarse la división celular, la cromatina se agrega para formar filamentos. La delgada membrana que limita el núcleo celular parece disolverse y, al mismo tiempo, un tenue objeto situado inmediatamente por fuera de aquel se divide en dos. Flemming denominó a este objeto el áster, de la palabra griega para «estrella», debido a que los filamentos que se desprendían de él le conferían el aspecto de un astro. Después de dividirse, las dos partes del áster se dirigían a puntos opuestos de la célula. Sus filamentos se unían al parecer a los de cromatina, que entretanto se habían dispuesto en el centro de la célula, y el áster arrastraba a la mitad de los filamentos de cromatina hacia cada una de las mitades de la célula. Como resultado, la célula se estrangulaba en su mitad y, finalmente, se dividía en dos células. Se desarrollaba entonces un núcleo celular en cada una de las dos mitades, y el material cromatínico, que era rodeado por la membrana celular, se fragmentaba de nuevo en pequeños gránulos (véase fig. 13.3.)

Fig. 13.3. División de una célula por mitosis.

Flemming denominó al proceso de división celular «mitosis», de la palabra griega para «filamento», debido al importante papel desempeñado en él por los filamentos de cromatina. En 1888, el anatomista alemán Wilhelm von Waldeyer dio al filamento de cromatina el nombre de «cromosoma» (del griego «cuerpo coloreado»), y fue tan bien aceptado que ha persistido hasta nuestros días. No obstante, debe indicarse que los cromosomas, a pesar de su nombre, son incoloros en su estado natural, no teñido, con lo que resulta sumamente difícil distinguirlos. (A pesar de todo, fueron vistos en células de flores ya en 1848 por el botánico alemán, Wilhelm Friedrich Benedict Hofmeister.)

La observación reiterada de las células teñidas demostró que las células de cada especie de planta o animal tenían un número fijo y característico de cromosomas.

Antes de que la célula se divida en dos, durante la mitosis, se duplica el número de cromosomas, de tal modo que cada una de las dos células hijas, después de la división, tienen el mismo número que el de la célula madre original.

El embriólogo belga Eduard van Beneden descubrió, en 1885, que los cromosomas no duplicaban su número cuando se formaban las células germinales óvulo y espermatozoide. En consecuencia, cada célula óvulo y cada espermatozoide tienen sólo la mitad del número de cromosomas del que poseen las células ordinarias en el organismo. (La división celular que da lugar a espermatozoides y óvulos se denominó por lo tanto «meiosis», de una palabra griega que significa «hacer menos».) Cuando se unen un óvulo y un espermatozoide, la combinación (óvulo fertilizado) posee, sin embargo, una serie completa de cromosomas, siendo aportada la mitad de ella por la madre, a través del óvulo, y la otra mitad por el padre, mediante el espermatozoide. Seguidamente, a través del proceso normal de mitosis, este juego completo de cromosomas es transmitido a todas las células que constituyen el cuerpo del organismo que se desarrolla a partir del huevo fertilizado.

Aunque los tintes nos permiten ver los cromosomas, no facilitan la distinción entre un cromosoma determinado y los demás. Generalmente, todos ellos semejan una maraña de apelmazados spaghetti. Por ello se creyó durante mucho tiempo que cada célula humana contenía veinticuatro pares de cromosomas. Fue en 1956 nada menos cuando, tras un laborioso recuento de esas células (analizadas ciertamente a conciencia), se comprobó que el número exacto era 23 pares.