Rozvoj cytológie úzko súvisí s vynájdením mikroskopu, keďže bunky sú voľným okom zväčša neviditeľné. Prvý mikroskop skonštruoval v roku 1610 GALILEO GALILEI (1564–1642), hoci niekedy sa ako prví konštruktéri uvádzajú bratia JANSENOVCI.
Anglický fyzik ROBERT HOOKE (1635–1703) ako prvý použil mikroskop na biologický výskum. V roku 1665 pozoroval rezy korkového dreva a všimol si malé útvary podobné včeliemu plástu. Tieto komôrky pomenoval bunky (cellulae) a stal sa tak zakladateľom cytológie, hoci ich skutočnej funkcii vtedy ešte nerozumel.
Neznámy svet mikroorganizmov objavil Holanďan ANTONIE VAN LEEUWENHOEK [lévenhúk] (1632–1723). Vďaka vlastnoručne zhotoveným šošovkám s 500-násobným zväčšením v roku 1674 ako prvý v histórii pozoroval živé jednobunkové organizmy. Opísal baktérie, prvoky, kvasinky, spermie či červené krvinky.
Základy rastlinnej anatómie následne položili Talian MARCELLO MALPIGHI a Angličan NEHEMIAH GREW [grjú]. Malpighi zároveň ako prvý pozoroval živočíšnu bunku.
Význam bunky ako univerzálnej stavebnej jednotky živého však vedci pochopili až neskôr. V roku 1834 vyslovil PAVOL FJODOROVIČ GORJANINOV hypotézu, že každý živý organizmus má bunkovú štruktúru.
Zrod bunkovej teórie link
Úplnú bunkovú teóriu nezávisle od seba sformulovali v rokoch 1838–1839 botanik MATTHIAS JAKOB SCHLEIDEN (1804–1881) a zoológ THEODOR SCHWANN (1810–1882). Takmer súčasne (1837) predniesol JAN EVANGELISTA PURKYNĚ (1787–1869) svoju „zrniečkovú teóriu“. Tvrdil, že organizmy sa skladajú zo zrniečok (buniek) s vlastným metabolizmom, a vnútorný obsah bunky nazval protoplazma.
Otázku vzniku nových buniek vyriešil v roku 1858 nemecký lekár RUDOLF VIRCHOW (1821–1902). Dokázal, že bunky vznikajú výlučne delením už existujúcich buniek, čo zhrnul do doktríny „Každá bunka vzniká z bunky“ (Omnis cellula e cellula).
Zhrnutie klasickej bunkovej teórie v troch bodoch:
- Základnou štruktúrnou a funkčnou jednotkou živého organizmu je bunka.
- Medzi rastlinnou a živočíšnou bunkou nie je žiadny zásadný rozdiel, obe majú rovnaký princíp štruktúry a chemického zloženia.
- Bunka môže vzniknúť len delením už existujúcej bunky.
Éra elektrónového mikroskopu link
Keďže svetelný mikroskop nedokáže zobraziť detailné vnútorné štruktúry bunky, revolúciu priniesol rok 1931. Nemecký fyzik ERNST RUSKA vtedy skonštruoval prvý transmisný elektrónový mikroskop (TEM). Hromadne sa začal využívať po roku 1950, pričom umožnil pozorovať objekty do veľkosti 2 nm (1000-násobne lepšie zväčšenie ako pri svetelnom mikroskopu). Neskôr (1965) sa pridal skenovací elektrónový mikroskop (SEM) na snímanie trojrozmerných obrazov bunkových povrchov.
Všeobecné vlastnosti bunky link
Bunka je najjednoduchší súbor hmoty schopný samostatnej existencie. Vykonáva funkcie charakteristické pre živú hmotu celkovo:
- otvorený systém – neustále komunikuje s vonkajším prostredím, plazmatická membrána riadi aktívny príjem a výdaj látok
- bunkový metabolizmus – súbor chemických reakcií zabezpečujúcich príjem živín, premenu energie a odstraňovanie odpadu
- tok energie a informácií – energia udržuje usporiadanosť systému, zatiaľ čo genetická informácia (DNA) riadi bunkové aktivity
- autoreprodukcia – schopnosť množiť sa presným kopírovaním genetickej informácie a následným delením
Evolúcia bunky link
Evolučný vznik bunky sa nespája priamo s počiatkom života. Prvé známky života sa objavili pred 4,2 miliardami rokov. Predpokladá sa, že najpôvodnejšími formami boli replikujúce sa molekuly RNA, fungujúce ako nosiče informácie i katalyzátory reakcií.
Zlomom bolo vytvorenie primitívnej bariéry z amfipatických fosfolipidov, ktoré vo vode spontánne sformovali uzavreté vačky (vezikuly). Tie izolovali zmes RNA a bielkovín od okolia, čím vznikli prvé prokaryotické bunky (dnešné baktérie a archeóny), ktoré Zemi dominovali viac ako 1,5 miliardy rokov.
Prechod k zložitejším formám nastal pred 1,8–1,4 miliardami rokov vznikom eukaryotických buniek. Vysvetľuje to endosymbiotická teória: väčšia prabunka pohltila menšie aeróbne alebo fotosyntetizujúce baktérie. Namiesto strávenia si vytvorili obojstranne výhodný vzťah (endosymbióza) a vyvinuli sa z nich membránové organely – mitochondrie a chloroplasty.
Neskôr sa jednobunkové organizmy začali spájať do kolónií, čo umožnilo deľbu práce a evolúciu komplexných mnohobunkových organizmov.
Štúdium bunky a bunkové kultúry link
Súčasná bunková biológia je komplexná veda integrujúca viaceré poddisciplíny. Prosté popisovanie štruktúr nahradil presný experimentálny výskum:
- cytológia – skúma štruktúru, funkciu a fyziológiu buniek a organel
- molekulárna biológia – vysvetľuje životné pochody na úrovni makromolekúl a prenosu genetickej informácie
- genetika (cytogenetika) – študuje dedičnosť, premenlivosť a chromozómy
- histológia – skúma živočíšne tkanivá a rastlinné pletivá
- cytochémia – zameriava sa na chemické zloženie bunky
- cytopatológia – študuje chorobné procesy na bunkovej úrovni
Moderný výskum využíva aj laboratórne bunkové kultúry (pestovanie izolovaných buniek) a tkanivové kultúry (súbory buniek). Kým zdravé cicavčie bunky sa mimo tela rozdelia len obmedzene (zvyčajne 20–50-krát), v laboratóriách a biotechnológiách sa využívajú špecifické prístupy.
Rakovinové bunky sú v laboratórnych podmienkach prakticky „nesmrteľné“ a pri prísune živín sa delia neustále. Najznámejšou takouto líniou sú HeLa bunky, využívané na obrovské množstvo medicínskych objavov po celom svete.
Kultúry mikroorganizmov s umelo vnesenou rekombinantnou DNA slúžia ako biologické továrne na produkciu dôležitých liekov (napríklad inzulínu). V botanike sa naopak využívajú rastlinné pletivové kultúry na štúdium dediferenciácie – schopnosti už špecializovanej rastlinnej bunky vrátiť sa do pôvodného delivého stavu.
