gezien in de context van zijn ongepubliceerde geschriften en laboratoriumnota ‘s, kan Schwann’ s onderzoek worden gezien als”een coherent en systematisch onderzoeksprogramma “waarin biologische processen worden beschreven in termen van materiële objecten of” agenten”, en de causale afhankelijkheden tussen de krachten die ze uitoefenen, en hun meetbare effecten. Schwann ‘ s idee van de cel als een fundamentele, actieve eenheid kan dan worden gezien als fundamenteel voor de ontwikkeling van de microbiologie als “een rigoureus legale wetenschap”.,: 121-122
spierweefsel
een deel van Schwann ’s vroegste werk in 1835 betrof spiercontractie, wat hij zag als een uitgangspunt voor”de introductie van berekening in de fysiologie”.Hij ontwikkelde en beschreef een experimentele methode om de contractiekracht van de spier te berekenen door de andere betrokken variabelen te controleren en te meten. Zijn meettechniek werd later ontwikkeld en gebruikt door Emil du Bois-Reymond en anderen.Schwann ‘ s aantekeningen suggereren dat hij hoopte om regulariteiten en wetten van fysiologische processen te ontdekken.,
pepsine
In 1835 was relatief weinig bekend over spijsverteringsprocessen. William Prout had in 1824 gemeld dat de spijsverteringssappen van dieren zoutzuur bevatten. Schwann realiseerde zich dat andere stoffen in spijsverteringssappen ook zouden kunnen helpen om voedsel af te breken. Begin 1836 begon Schwann met het bestuderen van spijsverteringsprocessen. Hij stelde de spijsvertering voor als de werking van een fysiologische stof, die, hoewel niet onmiddellijk zichtbaar of meetbaar, experimenteel kon worden gekarakteriseerd als een “eigenaardige specifieke stof”.,: 124-125
uiteindelijk vond Schwann het enzym pepsine, dat hij met succes geïsoleerd had uit de maagwand en in 1836 benoemde. Schwann bedacht de naam van het Griekse woord πέψις pepsis, wat “spijsvertering” betekent (van πέπτειν peptein “verteren”).Pepsine was het eerste enzym dat werd geïsoleerd uit dierlijk weefsel.Hij toonde aan dat het albumine kon afbreken van eiwit in peptonen.nog belangrijker, zo schreef Schwann, was dat men door het uitvoeren van dergelijke analyses uiteindelijk “het hele ontwikkelingsproces van het leven in alle georganiseerde lichamen kon verklaren.,”: 126 in het volgende jaar bestudeerde hij zowel ontleding als ademhaling, waarbij hij apparaten construeerde die hij later zou aanpassen voor de studie van gist.: 128
gist, fermentatie en spontane generatie
vervolgens bestudeerde Schwann gist en fermentatie. Zijn werk over gist was onafhankelijk van het werk van Charles Cagniard de la Tour en Friedrich Traugott Kützing, die allen werk publiceerden in 1837. In 1836 had Schwann talrijke experimenten uitgevoerd op alcoholgisting., Krachtige microscopen maakten het mogelijk voor hem om gistcellen in detail te observeren en te herkennen dat het kleine organismen waren waarvan de structuren leken op die van planten.Schwann ging verder dan anderen die simpelweg de vermenigvuldiging van gist tijdens alcoholische gisting hadden opgemerkt, eerst door gist de rol van een primaire causale factor toe te kennen, en vervolgens door te beweren dat gist nog leefde. Schwann gebruikte de microscoop om een zorgvuldig geplande reeks experimenten uit te voeren die twee populaire theorieën van fermentatie in gist contra-indiceerden., Eerst controleerde hij de temperatuur van de vloeistof van het fermenteren van bier in een gesloten vat in aanwezigheid van zuurstof. Eenmaal verhit kon de vloeistof niet meer gisten. Dit weerlegde Joseph Louis Gay-Lussac ‘ s speculatie dat zuurstof vergisting veroorzaakte. Het suggereerde dat een soort micro-organisme nodig was om het proces te laten gebeuren. Vervolgens testte Schwann de effecten van gezuiverde lucht en ongezuiverde lucht. Hij steriliseerde de lucht door het door verwarmde Glazen bollen te laten lopen. Fermentatie vond niet plaats in de aanwezigheid van gezuiverde lucht., Het gebeurde in de aanwezigheid van ongezuiverde lucht, wat suggereert dat iets in de lucht het proces begon. Dit was sterk bewijs tegen de theorie van spontane generatie, het idee dat levende organismen zich konden ontwikkelen uit niet-levende materie.
Schwann had aangetoond dat de gisting de aanwezigheid van gisten nodig had om te beginnen, en stopte toen de gisten stopten met groeien.Hij concludeerde dat suiker werd omgezet in alcohol als onderdeel van een organisch biologisch proces gebaseerd op de werking van een levende stof, de gist., Hij toonde aan dat fermentatie geen anorganisch chemisch proces was zoals suikeroxidatie. Levende gist was nodig voor de reactie die meer gist zou produceren.hoewel Schwann gelijk had, waren zijn ideeën voor op de meeste van zijn collega ‘ s. Ze waren sterk tegen door Justus von Liebig en Friedrich Wöhler, die beiden zijn nadruk op het belang van een levend organisme als ondersteuning van vitalisme zagen. Liebig daarentegen zag fermentatie als een reeks puur chemische gebeurtenissen, zonder levende materie.,Ironisch genoeg werd Schwann ‘ s werk later gezien als een eerste stap weg van vitalisme.: 56-57 Schwann was de eerste van Müller ‘ s leerlingen die werkte aan een fysisch-chemische verklaring van het leven. Schwann ‘ s visie bevorderde een conceptualisatie van levende dingen in termen van de biologische reacties van de organische chemie, terwijl Liebig probeerde om biologische reacties op zuiver anorganische chemie te verminderen.de waarde van Schwann ‘ s werk over fermentatie zou tien jaar later door Louis Pasteur worden erkend., Pasteur begon zijn fermentatieonderzoek in 1857 door Schwann ‘ s werk te herhalen en te bevestigen, te accepteren dat gist nog leefde, en vervolgens verder fermentatieonderzoek te doen. Pasteur, niet Schwann, zou Liebig ’s standpunten in de Liebig–Pasteur uitdagen dispute.In achteraf gezien kan de kiemtheorie van Pasteur, evenals de antiseptische toepassingen ervan door Lister, worden herleid tot Schwann’ s invloed.
celtheorie
in 1837 zag Matthias Jakob Schleiden dat nieuwe plantencellen gevormd werden uit de kernen van oude plantencellen., Dineren met Schwann op een dag, hun gesprek draaide op de kernen van planten-en dierlijke cellen. Schwann herinnerde zich dat hij soortgelijke structuren zag in de cellen van de notochorda (zoals Müller had aangetoond) en realiseerde zich meteen het belang van het verbinden van de twee fenomenen. De gelijkenis werd onmiddellijk bevestigd door beide waarnemers. In verdere experimenten onderzocht Schwann notochordaal weefsel en kraakbeen van padlarven, evenals weefsels van varkensembryo ‘ s, en stelde vast dat dierlijke weefsels bestaan uit cellen, die elk een kern hebben.,Schwann publiceerde zijn observaties in 1838 in het Neue notisen geb. nat.- heilk. In 1839 verscheen zijn boek Mikroskopische Untersuchungen über die Uebereinstimmung in der Struktur und dem Wachsthum der Thiere und Pflanzen (microscopisch onderzoek naar de gelijkenis van structuur en groei van dieren en planten). Het wordt beschouwd als een mijlpaal werk,fundamenteel voor de moderne biologie.
hierin verklaarde Schwann dat “alle levende dingen bestaan uit cellen en celproducten”., Hij trok drie verdere conclusies over cellen, die zijn celtheorie of celdoctrine vormden. De eerste twee waren correct:
- de cel is de eenheid van structuur, fysiologie en organisatie in levende dingen.
- de cel behoudt een duaal bestaan als een afzonderlijke entiteit en een bouwsteen in de constructie van organismen. in de jaren 1860 waren deze leerstellingen de geaccepteerde basis van de celtheorie, die werd gebruikt om de elementaire anatomische samenstelling van planten en dieren te beschrijven.Schwann ‘ s theorie en observaties creëerden een basis voor de moderne histologie., Schwann beweerde dat ” er één universeel ontwikkelingsprincipe is voor de elementaire delen van organismen, hoe verschillend ook, en dit principe is de vorming van cellen.”Schwann ondersteunde deze bewering door volwassen dierlijke weefsels te onderzoeken en aan te tonen dat alle weefsels kunnen worden geclassificeerd in termen van vijf soorten sterk gedifferentieerde cellulaire weefsels.
- cellen die onafhankelijk en gescheiden zijn, bv. bloedcellen
- cellen die onafhankelijk zijn maar in lagen worden samengeperst, bv. huid, vingernagels, veren
- cellen waarvan de verbindingswanden zijn samengesmolten, bv., kraakbeen, botten en tandglazuur
- langwerpige cellen die vezels vormen, bv. pezen en ligamenten
- cellen gevormd door de fusie van wanden en holtes, bv. spieren, pezen en zenuwen
zijn observatie dat de eencellige eicel uiteindelijk een compleet organisme wordt, heeft een van de basisprincipes van de embryologie vastgesteld.
Schwann ‘ s derde principe, speculerend over de vorming van cellen, werd later weerlegd. Schwann veronderstelde dat levende cellen gevormd werden op een manier die vergelijkbaar was met de vorming van kristallen., Biologen zouden uiteindelijk het standpunt van patholoog Rudolf Virchow accepteren, die de maxim omnis cellula e cellula populariseerde-dat elke cel uit een andere cel voortkomt-in 1857. Het epigram werd oorspronkelijk uitgebracht door François-Vincent Raspail in 1825, maar Raspail ‘ s geschriften waren impopulair, deels vanwege zijn Republikeinse gevoelens. Er is geen bewijs dat Schwann en Raspail op de hoogte waren van elkaars werk.: 630-631
gespecialiseerde cellen
Schwann was vooral geïnteresseerd in zenuw-en spierweefsels., Als onderdeel van zijn inspanningen om lichaamsweefsels te classificeren in termen van hun cellulaire aard, ontdekte hij de cellen die de zenuwvezels omhullen, die nu Schwann-cellen ter ere van hem worden genoemd. Hoe de vette myeline scheden van perifere zenuwen werden gevormd was een kwestie van discussie die niet kon worden beantwoord totdat de elektronenmicroscoop werd uitgevonden. Alle axonen in het perifere zenuwstelsel zijn nu gewikkeld in Schwann-cellen. Hun mechanismen worden nog steeds bestudeerd.
Schwann ontdekte ook dat spierweefsel in de bovenste slokdarm dwarsgestreept was., Hij speculeerde dat de Gespierde aard van de slokdarm het mogelijk maakte om te fungeren als een pijp, het verplaatsen van voedsel tussen de mond en de maag.bij het onderzoeken van tanden merkte Schwann als eerste “cilindrische cellen” op die verbonden waren met zowel het binnenoppervlak van het glazuur als de pulp. Hij identificeerde ook fibrillen in de dentinale buizen, die later bekend werd als “Tomes”s vezels”. Hij speculeerde over de mogelijke structurele en functionele betekenis van de buizen en fibrillen.,
metabolisme
in zijn microscopische onderzoeken introduceerde Schwann de term “metabolisme”, die hij voor het eerst gebruikte in de Duitse bijvoeglijke naamwoord “metabolische” om de chemische werking van cellen te beschrijven. Franse teksten in de jaren 1860 begonnen le métabolisme te gebruiken. Metabolisme werd geïntroduceerd in het Engels door Michael Foster in zijn leerboek van Fysiologie in 1878.