Se visto nel contesto dei suoi scritti inediti e appunti di laboratorio, la ricerca di Schwann può essere vista come”un programma di ricerca coerente e sistematico “in cui i processi biologici sono descritti in termini di oggetti materiali o” agenti”, e le dipendenze causali tra le forze che esercitano e i loro effetti misurabili. L”idea di Schwann della cellula come un fondamentale, unità attiva quindi può essere visto come fondamentale per lo sviluppo della microbiologia come “una scienza rigorosamente legale”.,: 121-122
Tessuto muscolare
Alcuni dei primi lavori di Schwann nel 1835 riguardavano la contrazione muscolare, che vedeva come punto di partenza per”l’introduzione del calcolo alla fisiologia”.: 122ha sviluppato e descritto un metodo sperimentale per calcolare la forza di contrazione del muscolo, controllando e misurando le altre variabili coinvolte. La sua tecnica di misura è stata sviluppata e utilizzata in seguito da Emil du Bois-Reymond e altri.Le note di Schwann suggeriscono che sperava di scoprire regolarità e leggi dei processi fisiologici.,
Pepsina
Nel 1835 si sapeva relativamente poco dei processi digestivi. William Prout aveva riferito nel 1824 che i succhi digestivi degli animali contenevano acido cloridrico. Schwann si rese conto che altre sostanze nei succhi digestivi potrebbero anche aiutare ad abbattere il cibo. All’inizio del 1836, Schwann iniziò a studiare i processi digestivi. Ha concettualizzato la digestione come l’azione di un agente fisiologico, che, sebbene non immediatamente visibile o misurabile, potrebbe essere caratterizzato sperimentalmente come una “sostanza specifica peculiare”.,: 124-125
Alla fine Schwann trovò l’enzima pepsina, che isolò con successo dal rivestimento dello stomaco e chiamò nel 1836. Schwann coniò il suo nome dalla parola greca πέιις pepsis, che significa ” digestione “(da πέπτειν peptein”digerire”).La pepsina è stato il primo enzima ad essere isolato dal tessuto animale.Dimostrò che poteva abbattere l’albumina dall’albume in peptoni.
Ancora più importante, Schwann ha scritto, portando attraverso tali analisi si potrebbe finalmente “spiegare l’intero processo di sviluppo della vita in tutti i corpi organizzati.,”: 126 Durante l’anno successivo, studiò sia la decomposizione che la respirazione, costruendo apparecchi che avrebbe poi adattato per lo studio del lievito.: 128
Lievito, fermentazione e generazione spontanea
Successivamente Schwann ha studiato lievito e fermentazione. Il suo lavoro sul lievito è stato indipendente dal lavoro svolto da Charles Cagniard de la Tour e Friedrich Traugott Kützing, i quali pubblicato il lavoro nel 1837. Nel 1836, Schwann aveva effettuato numerosi esperimenti sulla fermentazione alcolica., Potenti microscopi gli hanno permesso di osservare le cellule di lievito in dettaglio e riconoscere che erano minuscoli organismi le cui strutture assomigliavano a quelle delle piante.
Schwann andò oltre altri che avevano semplicemente notato la moltiplicazione del lievito durante la fermentazione alcolica, prima assegnando al lievito il ruolo di fattore causale primario, e poi sostenendo che era vivo. Schwann ha usato il microscopio per eseguire una serie di esperimenti attentamente pianificati che hanno controindicato due teorie popolari della fermentazione nel lievito., In primo luogo ha controllato la temperatura del fluido dalla fermentazione della birra in un recipiente chiuso in presenza di ossigeno. Una volta riscaldato, il liquido non poteva più fermentare. Ciò ha smentito la speculazione di Joseph Louis Gay-Lussac che l ” ossigeno ha causato la fermentazione. Ha suggerito che una sorta di microrganismo era necessario per il processo di accadere. Successivamente, Schwann ha testato gli effetti dell’aria purificata e dell’aria non purificata. Ha sterilizzato l’aria facendola passare attraverso lampadine di vetro riscaldate. La fermentazione non si è verificata in presenza di aria purificata., Si è verificato in presenza di aria non purificata, suggerendo che qualcosa nell’aria ha iniziato il processo. Questa era una forte prova contro la teoria della generazione spontanea, l’idea che gli organismi viventi potessero svilupparsi dalla materia non vivente.
Schwann aveva dimostrato che la fermentazione richiedeva la presenza di lieviti per iniziare e si fermava quando i lieviti smettevano di crescere.Ha concluso che lo zucchero è stato convertito in alcol come parte di un processo biologico organico basato sull’azione di una sostanza vivente, il lievito., Ha dimostrato che la fermentazione non era un processo chimico inorganico come l’ossidazione dello zucchero. Il lievito vivente era necessario per la reazione che avrebbe prodotto più lievito.
Sebbene Schwann avesse ragione, le sue idee erano più avanti della maggior parte dei suoi coetanei. Essi sono stati fortemente contrari da Justus von Liebig e Friedrich Wöhler, entrambi i quali ha visto la sua enfasi sull’importanza di un organismo vivente come supporto vitalismo. Liebig, al contrario, vedeva la fermentazione come una serie di eventi puramente chimici, senza coinvolgere la materia vivente.,Ironia della sorte, il lavoro di Schwann è stato poi visto come un primo passo dal vitalismo.: 56-57 Schwann è stato il primo degli allievi di Müller a lavorare per una spiegazione fisico-chimica della vita. Vista di Schwann promosso una concettualizzazione degli esseri viventi in termini di reazioni biologiche della chimica organica, mentre Liebig ha cercato di ridurre le reazioni biologiche alla chimica puramente inorganica.
Il valore del lavoro di Schwann sulla fermentazione alla fine sarebbe stato riconosciuto da Louis Pasteur, dieci anni dopo., Pasteur avrebbe iniziato la sua ricerca di fermentazione nel 1857 ripetendo e confermando il lavoro di Schwann, accettando che il lievito erano vivi, e poi prendendo la ricerca di fermentazione ulteriormente. Pasteur, non Schwann, metterebbe in discussione le opinioni di Liebig nel Liebig-Pasteur dispute.In retrospect, la teoria germinale di Pasteur, così come le sue applicazioni antisettiche da Lister, può essere fatta risalire all”influenza di Schwann.
Teoria delle cellule
Nel 1837, Matthias Jakob Schleiden osservò e affermò che nuove cellule vegetali si formavano dai nuclei delle vecchie cellule vegetali., Pranzando con Schwann un giorno, la loro conversazione accese i nuclei delle cellule vegetali e animali. Schwann ricordò di aver visto strutture simili nelle cellule della notocorda (come era stato dimostrato da Müller) e capì immediatamente l’importanza di collegare i due fenomeni. La somiglianza è stata confermata senza indugio da entrambi gli osservatori. In ulteriori esperimenti, Schwann ha esaminato il tessuto notocordale e la cartilagine delle larve di rospo, nonché i tessuti degli embrioni di maiale, stabilendo che i tessuti animali sono composti da cellule, ognuna delle quali ha un nucleo.,
Schwann pubblicò le sue osservazioni nel 1838 nella Neue notisen geb. NAT.- heilk. Questo fu seguito nel 1839 dalla pubblicazione del suo libro Mikroskopische Untersuchungen über die Uebereinstimmung in der Struktur und dem Wachsthum der Tiere und Pflanzen (Indagini microscopiche sulla somiglianza di struttura e crescita di animali e piante). È considerato un lavoro di riferimento, fondamentale per la biologia moderna.
In esso Schwann dichiarò che “Tutti gli esseri viventi sono composti da cellule e prodotti cellulari”., Trasse tre ulteriori conclusioni sulle cellule, che formarono la sua teoria cellulare o dottrina cellulare. I primi due erano corretti:
- La cellula è l’unità di struttura, fisiologia e organizzazione negli esseri viventi.
- La cellula mantiene una duplice esistenza come entità distinta e un elemento costitutivo nella costruzione degli organismi.
Nel 1860, questi principi erano la base accettata della teoria cellulare, usata per descrivere la composizione anatomica elementare di piante e animali.
La teoria e le osservazioni di Schwann hanno creato una base per l’istologia moderna., Schwann ha affermato che ” esiste un principio universale di sviluppo per le parti elementari degli organismi, per quanto diverso, e questo principio è la formazione di cellule.”Schwann ha sostenuto questa affermazione esaminando i tessuti animali adulti e dimostrando che tutti i tessuti potrebbero essere classificati in termini di cinque tipi di tessuti cellulari altamente differenziati.
- cellule che sono indipendenti e separate, ad esempio cellule del sangue
- cellule che sono indipendenti ma compattate insieme in strati, ad esempio pelle, unghie, piume
- cellule le cui pareti di collegamento si sono coalizzate, ad esempio, cartilagine, ossa e smalto dei denti
- cellule allungate che formano fibre, ad esempio tendini e legamenti
- cellule formate dalla fusione di pareti e cavità, ad esempio muscoli, tendini e nervi
La sua osservazione che l’ovulo unicellulare alla fine diventa un organismo completo, ha stabilito uno dei principi di base dell’embriologia.
Il terzo principio di Schwann, speculando sulla formazione delle cellule, fu successivamente smentito. Schwann ipotizzò che le cellule viventi si formassero in modi simili alla formazione di cristalli., I biologi avrebbero infine accettato il punto di vista del patologo Rudolf Virchow, che ha reso popolare la massima Omnis cellula e cellula—che ogni cellula nasce da un’altra cellula—nel 1857. L ” epigramma è stato originariamente messo avanti da François-Vincent Raspail nel 1825, ma gli scritti di Raspail erano impopolari, in parte a causa dei suoi sentimenti repubblicani. Non ci sono prove che suggeriscono che Schwann e Raspail erano a conoscenza del lavoro di ogni altro.: 630-631
Cellule specializzate
Schwann era particolarmente interessato ai tessuti nervosi e muscolari., Come parte dei suoi sforzi per classificare i tessuti corporei in termini di natura cellulare, ha scoperto le cellule che avvolgono le fibre nervose, che ora sono chiamate cellule di Schwann in suo onore. Come si formassero le guaine mieliniche grasse dei nervi periferici era una questione di dibattito che non poteva essere risolta fino a quando non fu inventato il microscopio elettronico. Tutti gli assoni nel sistema nervoso periferico sono ora noti per essere avvolti in cellule di Schwann. I loro meccanismi continuano ad essere studiati.
Schwann ha anche scoperto che il tessuto muscolare nell’esofago superiore era striato., Ha ipotizzato che la natura muscolare dell’esofago gli ha permesso di agire come un tubo, spostando il cibo tra la bocca e lo stomaco.
Nell’esaminare i denti, Schwann fu il primo a notare “cellule cilindriche” collegate sia alla superficie interna dello smalto che alla polpa. Ha anche identificato le fibrille nei tubi dentinali, che in seguito divennero noti come “fibre dei tomi”. Ha speculato sul possibile significato strutturale e funzionale dei tubi e delle fibrille.,
Metabolismo
Nelle sue ricerche microscopiche, Schwann introdusse il termine “metabolismo”, che usò per la prima volta nella forma aggettivale tedesca “metabolische” per descrivere l’azione chimica delle cellule. I testi francesi nel 1860 iniziarono ad usare le métabolisme. Il metabolismo è stato introdotto in inglese da Michael Foster nel suo libro di testo di fisiologia nel 1878.