Theodor Schwann fue un médico y fisiólogo alemán. Se considera que su contribución más significativa a la biología es 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, y la invención del término metabolismo.
Primeros años y educación
Theodor Schwann nació en Neuss el 7 de diciembre de 1810 de Leonard Schwann y Elisabeth Rottels. Leonard Schwann era orfebre y posteriormente impresor. Theodor Schwann estudió en el Dreikönigsgymnasium también conocido como Tricoronatum o Three Kings School, una escuela jesuita en Colonia. Schwann era un católico romano devoto. En Colonia su instructor religioso Wilhelm Smets , un sacerdote y novelista, enfatizaba la individualidad del alma humana y la importancia del libre albedrío.
En 1829 Schwann se inscribió en la Universidad de Bonn en el currículo de medicina. Recibió una licenciatura en filosofía en 1831. Mientras estuvo en Bonn, Schwann conoció y trabajó con el fisiólogo Johannes Peter Müller. Se considera que Müller fundó la medicina científica en Alemania, publicando su Handbuch der Physiologie des Menschen für Vorlesungen en 1837–1840. 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.
En 1831, Schwann se trasladó a la Universidad de Würzburg para capacitación clínica en medicina. En 1833, fue a la Universidad de Berlín, donde Müller era ahora Profesor de Anatomía y Fisiología. Schwann se graduó con un grado de M.D. 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 implicó un estudio cuidadoso de la necesidad de oxígeno durante el desarrollo embrionario del pollo. Para llevarla a cabo, diseñó y construyó un aparato que le permitía extraer los gases oxígeno e hidrógeno de la cámara de incubación en momentos específicos. Esto le permitió establecer el período crítico en el cual los huevos necesitaban oxígeno.
Schwann aprobó el examen de estado para ejercer la medicina en el verano de 1834, pero eligió continuar trabajando con Müller, realizando investigación en lugar de ejercer la medicina. Podía permitirse hacerlo, al menos a corto plazo, debido a una herencia familiar. Su salario como asistente era de solo 120 taler. Durante los próximos cinco años, Schwann pagaría las otras tres cuartas partes de sus gastos con su herencia. Como estrategia a largo plazo, no era sostenible.
Carrera
De 1834 a 1839, Schwann trabajó como asistente de Müller en el Anatomisch-zootomische Museum de la Universidad de Berlín. Schwann realizó una serie de experimentos microscópicos y fisiológicos enfocados en estudiar la estructura y función de nervios, músculos y vasos sanguíneos. Además de realizar experimentos en preparación para el libro de Müller sobre fisiología, Schwann realizó investigación propia. Muchas de sus contribuciones importantes se hicieron durante el tiempo que trabajó con Müller en Berlín.
Schwann utilizó microscopios recién poderosos para examinar tejidos animales. Esto le permitió observar células animales y notar sus diferentes propiedades. Su trabajo complementaba el de Matthias Jakob Schleiden en plantas y fue informado por él; los dos eran amigos cercanos.
Descrito como tranquilo y serio, Schwann tenía un don particular para la construcción y uso de aparatos para sus experimentos. También fue capaz de identificar preguntas científicas importantes y diseñar experimentos para probarlas sistemáticamente. Su escritura ha sido descrita como accesible, y su lógica como una "progresión clara". Identificaba la pregunta que quería responder y comunicaba efectivamente la importancia de sus hallazgos a otros. Su colega Jakob Henle habló de él como teniendo un "impulso innato" para experimentar.
Para 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 fue decepcionado. En su lugar, en 1839, Schwann aceptó la cátedra de anatomía en la Université Catholique de Louvain en Leuven, Bélgica, otra ciudad católica.
Schwann resultó ser un profesor dedicado y concienzudo. Con sus nuevas obligaciones docentes, tenía menos tiempo para nuevo trabajo científico. Pasó considerable tiempo perfeccionando técnicas experimentales e instrumentos para usar en experimentos. Produjo pocos artículos. Una excepción fue un artículo en 1844 que reportaba sobre una serie de experimentos en perros y establecía la importancia de la bilis en la digestión.
Al examinar procesos como contracción muscular, fermentación, digestión y putrefacción, Schwann buscaba demostrar que los fenómenos vivos eran el resultado de causas físicas en lugar de "alguna fuerza vital inmaterial". No obstante, aún buscaba reconciliar "una naturaleza orgánica" con "un plan divino". Algunos escritores han sugerido que el traslado de Schwann en 1838, y su disminuida productividad científica después de eso, reflejan preocupaciones religiosas y quizás incluso una crisis relacionada con las implicaciones teóricas de su trabajo sobre la teoría celular. Sin embargo, otros autores consideran esto como una tergiversación de su pensamiento, y rechazan la idea de que Schwann pasó por una crisis existencial o una fase mística. Ohad Parnes utiliza los cuadernos de laboratorio de Schwann y otras fuentes inéditas junto con sus publicaciones para reconstruir su investigación como una progresión unificada. Florence Vienne se basa en escritos inéditos para discutir las formas en que la teoría celular, como un "principio unificador del desarrollo orgánico", se relacionaba con las ideas filosóficas, religiosas y políticas de varios defensores incluyendo Schwann.
En 1848, el compatriota de Schwann Antoine Frédéric Spring lo convenció de transferirse a la Universidad de Lieja, también en Bélgica. En Lieja, Schwann continuó siguiendo los últimos avances en anatomía y fisiología pero no hizo él mismo grandes nuevos descubrimientos. Se convirtió en algo así como un inventor. Uno de sus proyectos fue un respirador portátil, diseñado como un sistema cerrado para sostener la vida humana en ambientes donde el entorno no puede ser respirado. Para 1858 estaba sirviendo como profesor de fisiología, anatomía general y embriología. A partir de 1872, dejó de enseñar anatomía general, y a partir de 1877, embriología. Se jubiló completamente en 1879.
Schwann fue profundamente respetado por sus pares. En 1878, se celebró un festival para conmemorar sus años de enseñanza y sus muchas contribuciones. Se le presentó un regalo único: un libro que contiene 263 retratos fotográficos autografiados de científicos de varios países, cada uno de ellos enviado por el científico para ser parte del regalo para Schwann. El volumen fue dedicado "Al creador de la teoría celular, los biólogos contemporáneos".
Tres años después de jubilarse, Schwann murió en Colonia, el 11 de enero de 1882. Fue enterrado en la tumba familiar en el cementerio Melaten de Colonia.
Contribuciones
Cuando se ve en el contexto de sus escritos inéditos y notas de laboratorio, la investigación de Schwann puede verse como "un programa de investigación coherente y sistemático" en el cual los procesos biológicos se describen en términos de objetos materiales o "agentes", y las dependencias causales entre las fuerzas que ejercen, y sus efectos medibles. La idea de Schwann de la célula como una unidad fundamental y activa entonces puede verse como fundamental para el desarrollo de la microbiología como "una ciencia rigurosamente legal".
Tejido muscular
Algunos de los primeros trabajos de Schwann en 1835 implicaban contracción muscular, que veía como un punto de partida para "la introducción del cálculo a la fisiología". Desarrolló y describió un método experimental para calcular la fuerza de contracción del músculo, controlando y midiendo las otras variables involucradas. Su técnica de medición fue desarrollada y utilizada posteriormente por Emil du Bois-Reymond y otros. Las notas de Schwann sugieren que esperaba descubrir regularidades y leyes de procesos fisiológicos.
Pepsina
En 1835, se sabía relativamente poco sobre 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. A principios de 1836, Schwann comenzó a estudiar 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".
Finalmente, Schwann encontró la enzima pepsina, que aisló exitosamente del revestimiento del estómago y nombró en 1836. Schwann acuñó su nombre de la palabra griega πέψις pepsis, que significa "digestión" de πέπτειν peptein "digerir". La pepsina fue la primera enzima aislada del tejido animal. Demostró que podía descomponer la albúmina de la clara de huevo en peptonas.
Lo que es aún más importante, Schwann escribió que al llevar a cabo tales análisis se podría eventualmente "explicar todo el proceso de desarrollo de la vida en todos los cuerpos organizados". Durante el siguiente año, estudió tanto descomposición como respiración, construyendo aparatos que adaptaría posteriormente para el estudio de la levadura.
Levadura, fermentación y generación espontánea
A continuación, Schwann estudió levadura y fermentación. Su trabajo sobre levadura fue independiente del trabajo realizado por Charles Cagniard de la Tour y Friedrich Traugott Kützing, todos los cuales publicaron trabajo en 1837. Para 1836, Schwann había realizado numerosos experimentos sobre fermentación alcohólica. Los microscopios poderosos hicieron posible que observara células de levadura en detalle y reconociera que eran diminutos organismos cuyas estructuras se asemejaban a las de las plantas.
Schwann fue más allá de otros que simplemente habían notado la multiplicación de levadura durante la fermentación alcohólica, primero asignando a la levadura el papel de un factor causal primario, y luego afirmando que estaba viva. Schwann utilizó el microscopio para realizar una serie de experimentos cuidadosamente planificados que contradecían dos teorías populares de la fermentación en levadura. Primero controló la temperatura del fluido de cerveza fermentada 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 fermentación. Sugirió que se necesitaba algún tipo de microorganismo para que el proceso sucediera. A continuación, Schwann probó los efectos del aire purificado y aire no purificado. Esterilizó el aire pasándolo a través de bombillas de vidrio calentadas. La fermentación no ocurrió en presencia de aire purificado. Ocurrió en presencia de aire no purificado, sugiriendo que algo en el aire iniciaba el proceso. Esta fue evidencia fuerte contra la teoría de la generación espontánea, la idea de que los organismos vivos podrían desarrollarse a partir de materia no viviente.
Schwann había demostrado que la fermentación requería la presencia de levaduras para comenzar, y se detenía cuando las levaduras dejaban de crecer. Concluyó que el azúcar se convertía en alcohol como parte de un proceso biológico orgánico basado en la acción de una sustancia viviente, la levadura. Demostró que la fermentación no era un proceso químico inorgánico como la oxidación del azúcar. La levadura viviente era necesaria para la reacción que produciría más levadura.
Aunque Schwann tenía razón, sus ideas estaban adelantadas a la mayoría de sus pares. Fueron fuertemente opuestas por Justus von Liebig y Friedrich Wöhler, quienes veían su énfasis en la importancia de un organismo vivo como apoyo al vitalismo. Liebig, por el contrario, veía la fermentación como una serie de eventos puramente químicos, sin involucrar materia viviente. Irónicamente, el trabajo de Schwann fue visto posteriormente como un primer paso lejos del vitalismo. Schwann fue el primero de los alumnos de Müller en trabajar hacia una explicación físico-química de la vida. La visión de Schwann promovió una conceptualización de los seres vivos en términos de las reacciones biológicas de la química orgánica, mientras que Liebig buscaba reducir las reacciones biológicas a química puramente inorgánica.
El valor del trabajo de Schwann sobre fermentación eventualmente sería reconocido por Louis Pasteur, diez años después. Pasteur comenzaría su investigación sobre fermentación en 1857 al repetir y confirmar el trabajo de Schwann, aceptando que la levadura estaba viva, y luego llevando la investigación sobre fermentación más lejos. Pasteur, no Schwann, desafiaría las opiniones de Liebig en la disputa Liebig–Pasteur. En retrospectiva, la teoría de los gérmenes de Pasteur, así como sus aplicaciones antisépticas por Lister, pueden rastrearse hasta la influencia de Schwann.
Teoría celular
En 1837, Matthias Jakob Schleiden vio y afirmó que nuevas células vegetales se formaban a partir de los núcleos de células vegetales antiguas. Cenando con Schwann un día, su conversación se centró en los núcleos de células vegetales y animales. Schwann recordó haber visto estructuras similares en las células del notocordio como había sido mostrado por Müller e instantáneamente se dio cuenta de la importancia de conectar los dos fenómenos. El parecido fue confirmado sin demora por ambos observadores. En posteriores experimentos, Schwann examinó tejido notocordal y cartílago de larvas de sapo, así como tejidos de embriones de cerdo, estableciendo que los tejidos animales están compuestos de células, cada una de las cuales tiene un núcleo.
Schwann publicó sus observaciones en 1838 en el Neu
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