Non tutti sanno che la citologia è una scienza che studia le funzioni, la struttura e lo sviluppo delle cellule di qualsiasi organismo vivente, compresi quelli unicellulari. Per la diagnosi delle malattie nell’uomo e negli animali, gli studi citologici sono diventati di grande importanza.
Conoscendo la definizione di cosa sia la citologia, non è affatto difficile capire che questa scienza potrebbe svilupparsi solo dopo la creazione e il graduale miglioramento del microscopio ottico e lo sviluppo di metodi di ricerca istologici.
Storia della scoperta delle cellule
La storia dello sviluppo della citologia inizia con la scoperta della cellula. Il termine "cellula" fu usato per la prima volta dall’inglese Robert Hooke nel 1665, che esaminò una sezione di sughero al microscopio che aveva migliorato. Riuscì a vedere la struttura cellulare del materiale, più precisamente le membrane cellulari di cellulosa. Successivamente, le sue scoperte furono confermate dall’italiano M. Malpighi e dall’inglese N. Gru, e A. Leeuwenhoek nel 1781 pubblicò per la prima volta disegni raffiguranti cellule animali con nuclei. Inizia così a muovere i primi passi la citologia, la scienza della cellula.
All’inizio del XIX secolo iniziò a formarsi l’idea che la cellula fosse l’unità strutturale più importante di qualsiasi organismo, cioè furono gettate le basi della citologia. R. Brown nel 1831 trovò nuclei nelle cellule vegetali, dando loro un tale nome in latino, e poco dopo dimostrò che questo elemento è presente nelle cellule di tutti gli animali e le piante. Gli scienziati hanno anche scoperto il processo di divisione cellulare.
J. Purkinje, che per primo ha descritto il nucleo di una cellula animale, ha escogitato metodi per chiarire e colorare i preparati cellulari, perché questo è ciò che studia la citologia. Ha introdotto il concetto di protoplasma ed è stato tra i primi ricercatori a tentare di confrontare cellule animali e vegetali.
Nel 1839, i tedeschi T. Schwann e M. Schleiden formularono la teoria cellulare, in cui la cellula era considerata l’elemento principale nella struttura, nello sviluppo e nella vita del mondo vivente, che contiene l’intero complesso di proprietà inerenti alla vita, essendo il suo cella di base. Da allora si è stabilito che la citologia è la scienza di tutti gli aspetti relativi alla cellula. Con l’aiuto della teoria cellulare, è stata rivelata la natura di vari protozoi. T. Siebold ha dato una formulazione agli animali unicellulari basata sui postulati della teoria cellulare.
Per lo sviluppo della citologia divenne importante l’emergere degli insegnamenti di R. Virchow sulla patologia cellulare, in cui le cellule erano considerate il luogo in cui si radicano le malattie. Grazie a ciò, non solo fisiologi e anatomisti, ma anche patologi si interessarono allo studio delle cellule. Virchow ha anche sostenuto che le cellule provengono solo dai loro precursori. Il suo insegnamento influenzò fortemente la revisione delle opinioni sulla natura delle cellule: se inizialmente la membrana cellulare era considerata l’elemento strutturale principale, successivamente la cellula fu definita come un pezzo di protoplasma con un nucleo all’interno. Pertanto, il nucleo è stato riconosciuto come un elemento integrante della struttura cellulare. Allo stesso tempo è stata scoperta la complessa struttura del protoplasma stesso, in cui sono stati trovati vari organelli: i mitocondri, il centro cellulare, il complesso di Golgi. Gli acidi nucleici sono stati trovati nei nuclei.
Video su cosa studia la citologia
Lo sviluppo della citologia è stato fortemente influenzato dalle leggi di ereditarietà dei tratti di G. Mendel e dalla loro successiva interpretazione. Grazie a ciò, è apparsa la teoria cromosomica dell’ereditarietà e sono apparse nuove direzioni nella citologia: cariologia e citogenetica.
Un grande passo avanti per la citologia è stata l’invenzione del metodo di coltura dei tessuti e dei suoi derivati, tra cui:
- metodo di coltura cellulare a strato singolo;
- il metodo di coltura di frammenti e organi interi in tessuti animali, sui gusci di embrioni di pollo o in un mezzo nutritivo;
- metodo delle colture d’organo di frammenti di tessuto sulla sezione della fase gassosa e del mezzo nutritivo.
Con il loro aiuto sono possibili osservazioni a lungo termine dell’attività vitale delle cellule isolate dal corpo, lo studio della loro divisione, movimento, differenziazione, ecc.
L’emergere di metodi quantitativi negli studi citologici ha permesso di rivelare la legge della costanza delle specie rispetto alla dimensione cellulare, che in seguito divenne nota come legge della costanza delle dimensioni minime delle cellule. Nel 1925 fu scoperto il fenomeno del raddoppio sequenziale del volume dei nuclei cellulari, che di solito riflette il raddoppio dei cromosomi nelle cellule.
A metà del XX secolo, la rivoluzione scientifica e tecnologica ha assicurato il rapido sviluppo della citologia e la revisione di alcune delle sue idee. La creazione di un microscopio elettronico ha permesso di studiare la struttura e comprendere le funzioni finora incomprensibili degli organelli cellulari, nonché di scoprire un numero enorme di strutture submicroscopiche, per capire da dove provengono le cellule staminali.
Tipi e direzioni della citologia
Quando dicono cos’è la citologia in biologia, distinguono tra citologia generale e particolare. La prima è anche chiamata biologia cellulare e si riduce allo studio delle strutture comuni alla maggior parte dei tipi di cellule, nonché delle loro funzioni, reazioni al danno, metabolismo, cambiamenti patologici, processi di recupero e adattamento alle condizioni ambientali. La citologia privata ha lo scopo di studiare le caratteristiche delle cellule specializzate di organismi multicellulari e il loro adattamento all’ambiente nel caso dei protozoi.
Ora ci sono 6 aree principali della citologia:
- La citomorfologia studia le caratteristiche della struttura cellulare. I suoi strumenti principali sono diversi tipi di microscopia di cellule fisse (ottica, polarizzante, elettronica) e di cellule viventi (microscopia a luminescenza ea contrasto di fase, condensatore a campo oscuro).
- La citofisiologia studia il lavoro della cellula come un unico sistema vivente, l’interazione e il funzionamento delle strutture intracellulari. Questi problemi complessi sono risolti da speciali metodi sperimentali, combinati con i metodi di microchirurgia, microfilm e coltura di cellule e tessuti.
- La citochimica è interessata alla struttura molecolare della cellula e dei suoi componenti, nonché ai processi metabolici. Per gli studi citochimici vengono utilizzati microscopi ottici ed elettronici, microscopia a interferenza e ultravioletta, autoradiografia, citofotometria, centrifugazione frazionata con ulteriore analisi chimica di ciascuna frazione.
- La citogenetica si occupa delle regolarità dell’organizzazione funzionale e strutturale dei cromosomi eucariotici.
- La citoecologia studia la risposta delle cellule a vari fattori ambientali e i meccanismi di adattamento manifestati.
- La citopatologia si occupa dello studio delle cellule malate, suddivise in virali (nei casi in cui i virus colpiscono una cellula), oncologiche (alterazioni nelle cellule tumorali), citofarmacologia (l’effetto dei farmaci), spaziali (studi cellulari in condizioni di volo spaziale), ecc.
Studi citologici
Molto spesso in citologia si utilizza un metodo di ricerca che coincide con un esame istologico, in cui si preleva un campione di tessuto da un organo malato. Ma c’è una differenza: uno studio citologico richiede una quantità minore di biomateriale e il suo studio non richiede pretrattamento e attrezzature speciali, ad eccezione di un microscopio. La ragione per uno studio citologico può essere l’indesiderabilità o l’impossibilità di una biopsia, se, ad esempio, il paziente viene esaminato in una clinica convenzionale. Con l’aiuto di uno studio citologico, è possibile valutare lo stato dei tessuti tegumentari umani (mucose e pelle), poiché molto spesso le malattie oncologiche iniziano a formarsi in questi tessuti. Puoi anche studiare l’attività ormonale femminile, il processo di guarigione delle ferite e altri processi.
Video sulla citologia – la scienza della cellula
Il metodo per ottenere il materiale necessario per la ricerca dipende da quale tessuto o organo è stato danneggiato:
- Per le malattie della pelle, impronte o raschiature vengono prelevate dai tessuti.
- Nelle malattie degli organi ematopoietici, delle ghiandole mammarie o tiroidee, i punteggiati vengono prelevati dalle aree colpite.
- Con disturbi del sistema nervoso centrale, è necessario assumere liquido cerebrospinale.
- Nelle malattie dei polmoni, l’espettorato può essere raccolto, ecc.
Grazie al rapido sviluppo della scienza e della tecnologia, le possibilità della citologia sono in costante crescita.