Περιδιαβαίνοντας τον κόσμο του Κυττάρου
Του Νίκου Τσούλια
Πώς μπορεί να κατανοηθεί αυτό το εντυπωσιακό ταξίδι του κυττάρου στην απεραντοσύνη του χρόνου; Από πού αντλήθηκε η φοβερή δύναμη του ανάδυσης του φαινομένου της ζωής; Όταν πρωτοεμφανίστηκαν πριν 3,6 δισεκατομμύρια χρόνια οι πρώτες μορφές κυττάρων μπορούσαν να «φανταστούν» αυτά τα ίδια ότι μέσα από την όμορφη περιπέτεια της «φυσικής επιλογής» θα οδηγηθούν στο θαυμαστό κόσμο των πολύπλοκων έμβιων οργανισμών και στο ξεχωριστό θαύμα του ανθρώπου και του πολιτισμού του;
Αλλά και ο καθένας μας δεν κάνει όλο αυτό το ταξίδι εντυπωσιακά συμπυκνωμένο σε μικρό χρονικό διάστημα ξεκινώντας από ένα αρχικό κύτταρο, το ζυγώτη; Και βλέπουμε και παρατηρούμε αυτή τη μοναδική οντογενετική πορεία μας και αδυνατούμε να δώσουμε πλήρη εξήγηση στο πώς από ένα κύτταρο αυτοδιαμορφωνόμαστε, στο πώς η ίδια η ζωή αναδύεται σε όλο και πιο πολύπλοκες δομές και λειτουργίες. Και ενώ αποτελούμαστε από δισεκατομμύρια κυττάρων, δεν είμαστε άθροισμα αλλά ούτε και έκφραση κυττάρων. Ωστόσο, τα κύτταρά μας είναι ο μικροσκοπικός μας κόσμος, εδώ οφείλουμε τη διαρκή δυνατότητα να ζούμε, εδώ μπορεί και να προκύψει ένα πρόβλημα που μπορεί να ανατρέψει την υγεία μας και την ίδια τη ζωή μας.
Κάθε στιγμή της ζωής μας είναι στιγμή γέννησης και θανάτου, θανάτου και γέννησης χιλιάδων επί χιλιάδων κυττάρων. Πώς μπορεί να συνυπάρχουν μαζί ζωή και θάνατος και εμείς να μην το αντιλαμβανόμαστε; Και όλο αυτό το σφιχταγκάλιασμα της δημιουργίας και της καταστροφής ξετυλίγει το νήμα της ζωής μας. Και εμείς αναρωτιόμαστε: Είναι η ζωή μας ένα βιολογικό και μόνο γεγονός; Πώς αυτό το μακρόχρονο ταξίδι της εξέλιξης των κυττάρων στον πλανήτη μας οδηγήθηκε στην ανάδυση της συνείδησής μας και στο να θέτουμε υπαρξιακά ζητήματα; Και εμείς συνέχεια θα αναρωτιόμαστε: Πώς θα είναι το ταξίδι της ζωής μετά από χιλιάδες και εκατομμύρια χρόνια; Ποια θα είναι το όντα και πώς θα έχει εξελιχθεί το είδος μας;
Με διαμορφωμένες τις αντιλήψεις μας από τις συγκεκριμένες δυνατότητες των αισθήσεών μας σ’ ό,τι ονομάζουμε μεσόκοσμο αδυνατούμε να δίνουμε έστω ένα αδρό σχήμα στο μικρόκοσμό μας, σ’ ό,τι εμπεριέχουμε και μάς καθορίζει σε σημαντικό βαθμό. Αρκεί να τεθεί ένα μικροσκόπιο «προ οφθαλμών» για να συναντήσουμε έναν άγνωστο ορίζοντα του Κόσμου, για να γνωρίσουμε και να θαυμάσουμε το μεγαλείο όλου του φάσματος της ζωής, το μεγαλείο της ενότητας της ζωής.
Κάθε εικόνα, της φύσης ή του ανθρώπινου χεριού, που θα δείτε είναι και δημιούργημα της τέχνης της ύλης και της ζωής, κάθε εικόνα είναι και πεδίο στοχασμού των φιλοσοφικών ερωτημάτων μας, κάθε εικόνα είναι και τόπος αναζήτησης των μακροσκοπικών αναγωγικών αισθητηριακών παραστάσεών μας. Το κύριο ενδιαφέρον δεν είναι στις παρατιθέμενες λεζάντες των εικόνων αλλά στους παραγόμενους του καθενός προσωπικούς συλλογισμούς, συλλογισμούς απορίας και φαντασίας, συλλογισμούς όλων και πιο νέων ερωτημάτων και προβληματισμών. Έτσι κι αλλιώς βλέποντας μια εικόνα, πάντα δημιουργούμε και τη δική μας ξεχωριστή πρόσληψή της, με τις πολλαπλές ερμηνευτικές της παραστάσεις.
Ακολουθεί μια μικρή συλλογή σκίτσων και φωτογραφιών από έναν απέραντο κόσμο κυττάρων.
Ένα ζωικό κύτταρο, ένα απέραντο εργαστήριο που εξυφαίνει το φαινόμενο της ζωής. Κυτταρικά οργανίδια, μακρομόρια, απλά χημικά μόρια, υπεμοριακά συμπλέγματα: όλα μαζί σε μια αλληλοεξάρτηση, σε έναν στροβιλισμό εντυπωσιακής ανάδυσης της πολυπλοκότητας της έμβιας ύλης. Θα μπορέσει ο άνθρωπος να δημιουργήσει ένα συνθετικό κύτταρο;
le tissues is a hallmark of the animal world, though a few animals, primarily sponges, do not possess differentiated tissues. Notably, protozoans locomote, but it is only via nonmuscular means, in effect, using cilia, flagella, and pseudopodia.
Το φυτικό κύτταρο έχει ιδιαιτερότητες: κυτταρικό τοίχωμα, χυμοτόπια, χλωροπλάστες είναι δικά του οργανίδια που δεν υπάρχουν στα ζωικά κύτταρα. Και οι χλωροπλάστες είναι το μεγάλο “παράθυρο” μέσω του οποίου η φωτεινή ενέργεια του Ήλιου μετατρέπεται σε χημική ενέργεια, η οποία στη συνέχεια …διαχέεται σε κάθε έμβιο οργανισμό εξασφαλίζοντάς του τη ζωή.
Diagram of a typical prokaryotic cell
They are as unrelated to human beings as living things can be, but bacteria are essential to human life and life on planet Earth. Although they are notorious for their role in causing human diseases, from tooth decay to the Black Plague, there are beneficial species that are essential to good health.
For example, one species that lives symbiotically in the large intestine manufactures vitamin K, an essential blood clotting factor. Other species are beneficial indirectly. Bacteria give yogurt its tangy flavor and sourdough bread its sour taste. They make it possible for ruminant animals (cows, sheep, goats) to digest plant cellulose and for some plants, (soybean, peas, alfalfa) to convert nitrogen to a more usable form.
Bacteria are prokaryotes, lacking well-defined nuclei and membrane-bound organelles, and with chromosomes composed of a single closed DNA circle. They come in many shapes and sizes, from minute spheres, cylinders and spiral threads, to flagellated rods, and filamentous chains. They are found practically everywhere on Earth and live in some of the most unusual and seemingly inhospitable places.
Evidence shows that bacteria were in existence as long as 3.5 billion years ago, making them one of the oldest living organisms on the Earth. Even older than the bacteria are the archeans (also called archaebacteria) tiny prokaryotic organisms that live only in extreme environments: boiling water, super-salty pools, sulfur-spewing volcanic vents, acidic water, and deep in the Antarctic ice. Many scientists now believe that the archaea and bacteria developed separately from a common ancestor nearly four billion years ago. Millions of years later, the ancestors of today’s eukaryotes split off from the archaea. Despite the superficial resemblance to bacteria, biochemically and genetically, the archea are as different from bacteria as bacteria are from humans.
Fluorescent stained Bovine Pulmonary Artery Endothelial (BPAE) cells; mitochondria stained with red-fluorescent MitoTracker Red; F-actin stained with green-fluorescent Alexa Fluor 488; nuclei stained with blue-fluorescent DAPI. Image shot on Zeiss AxioImager fluorescent microscope, 3-channel RGB color merged in ImageJ over DIC image.
Understanding cells in terms of their molecular components.
The cell membrane, also called the plasma membrane or plasmalemma, is a semipermeable lipid bilayer common to all living cells. It contains a variety of biological molecules, primarily proteins and lipids, which are involved in a vast array of cellular processes. It also serves as the attachment point for both the intracellular cytoskeleton and, if present, the cell wall.
The cell membrane, also called the plasma membrane or plasmalemma, is a semipermeable lipid bilayer common to all living cells. It contains a variety of biological molecules, primarily proteins and lipids, which are involved in a vast array of cellular processes. It also serves as the attachment point for both the intracellular cytoskeleton and, if present, the cell wall.
Molecular structure of the primary cell wall in plants.
Drawing of a Chironomus salivary gland cell published by Walther Flemming in 1882. The nucleus contains Polytene chromosomes.
An image of a newt lung cell stained withfluorescent dyes during metaphase. Themitotic spindle can be seen, stained green, attached to the two sets of chromosomes, stained light blue. All chromosomes but one are already at the metaphase plate.
A mouse fibroblast nucleus in whichDNA is stained blue. The distinct chromosome territories of chromosome 2 (red) and chromosome 9 (green) are stained with fluorescent in situ hybridization.
A ribosome translating a protein that is secreted into the endoplasmic reticulum
Two mitochondria from mammalian lung tissue displaying their matrix and membranes as shown by electron microscopy
Οι νευρώνες μας, τα κύτταρα που μάς “χαρίζουν” τη δυνατότητα της σκέψης μας. Αλλά μπορεί ένας απλός αναγωγισμός να εξηγήσει το όλο στερέωμα του γέννησης του στοχασμού μας; Σε καμιά περίπτωση!
A human embryonic stem cell
Τα κύτταρα που υπόσχονται πολλά για την αποκατάσταση των περισσότερων διαφοροποιημένων κυττάρων μας που έχουν πρόβλημα ζωής.
Microscopic view of a colony of undifferentiated human embryonic stem cells being studied in developmental biologist James Thomson’s research lab at the University of Wisconsin-Madison.
Photo courtesy University of Wisconsin-Madison
Embryonic stem cells are the basic cells capable of changing into any kind of cell in the human body. Until now the best place to get embryonic stem cells were from human embryos. But attempts to harvest those cells has been met with technical as well as ethical challenges, and for years scientists have been trying to find alternatives.
Fat cells in an obese mouse have swollen up with stored lipids and become much larger. The purple dots between the cells are inflammatory cells and macrophages that cluster around dead and degenerated cells to engulf and digest them.
400 φορές μεγέθυνση φωτογραφίας φθορισμού των νευρογλοιακών κυττάρων στην παρεγκεφαλίδα. Τα νευρογλοιακά κύτταρα παρέχουν υποστήριξη για τους νευρώνες στον εγκέφαλο. Φωτογραφία του Thomas Deerinkom από το Εθνικό Κέντρο Μικροσκοπίας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο.
Δύο ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα, πριν από τέσσερις διαιρέσεις. Η εικόνα μεγεθύνθηκε 100 φορές. Κέρδισε 11 έδρες και τραβήχτηκε από τον Δρ Paul D. Andrews του Πανεπιστημίου του Dundee, στη Σκοτία.
Η πρώτη χειρουργική επέμβαση αφαίρεσης καρκινικών κυττάρων από τις ωοθήκες με μεγάλη ακρίβεια είναι γεγονός. Το λαμπρό αυτό επίτευγμα έγινε πράξη χάρη σε μία νέα τεχνική, η οποία κάνει τα καρκινικά κύτταρα να φωσφορίζουν και έτσι καθίσταται πολύ εύκολο να ξεχωρίζουν. Χωρίς αυτή τη νέα μέθοδο, τα καρκινικά κύτταρα συχνά δεν ξεχωρίζουν από τα υγιή και έτσι πολλά παραμένουν στις ωοθήκες μετά την επέμβαση. Αυτό μπορεί να προκαλέσει την επανεμφάνιση του καρκίνου στο μέλλον.
This is a scanning electron microscope image from normal circulating human blood. One can see red blood cells, several white blood cells including lymphocytes, a monocyte, a neutrophil, and many small disc-shaped platelets. Red cells are nonnucleated and contain hemoglobin, an important protein which contains iron and allows the cell to carry oxygen to other parts of the body.
Plant cells with visible chloroplasts (from a moss,Plagiomnium affine)
Η πιο όμορφη συνάντηση κυττάρων, η συνάντηση σπερματοζωαρίου και ωαρίου, το ξεκίνημα μιας νέας ζωής. (πάνω και κάτω φωτογραφίες)
Πολλά σπερματοζωάρια πολιορκούν αυτό το ωάριο. Ένα μάλλον θα είναι το τυχερό. Άλλο σπερματοζωάριο, άλλος άνθρωπος, τόσο απλά, τόσο εντυπωσιακά.
Το σπερματοζωάριο κάνει μια μεγάλη διαδρομή, έχει να κάνει ένα όμορφο ταξίδι αλλά και ένα ταξίδι – οδύσσεια. Θέλει πολλή ενέργεια, γι’ αυτό και βρίθει μιτοχονδρίων.
Σχηματική αναπαράσταση των τριών φάσεων της εισόδου του σπερματοζωαρίου στο ωοκύτταρο
http://panacea.med.uoa.gr/topic.aspx?id=690
Ωοθήκη, ωορρηξία, γονιμοποίηση και τα πρώτα στάδια ανάπτυξης του εμβρύου. Το γονιμοποιημένο ωάριο μετακινείται προς τη μήτρα, για να εμφυτευτεί, για να αρχίσει η η ανεπανάληπτη σχέση μητέρας – παιδιού, που δεν θα τελειώσει ποτέ – ούτε και με το τέλος της ζωής τους – παρά μόνο με το τέλος της μνήμης τους.
Τα πρώτα στάδια της βιολογικής μας ύπαρξης. Τόσο απλό είναι το ξεκίνημά μας;
2η ημέρα στάδιο 4 κυττάρων
στάδιο 6 κυττάρων
Μια απλή απεικόνιση της “σύμμειξης” των πατρικών και μητρικών χρωμοσωμάτων μας. Ωστόσο, ποτέ δεν είμαστε “άθροισμα” χρωμοσωμάτων ούτε και γονιδίων. Η όλη ιστορία είναι αρκετά πιο πολύπλοκη.
Η οικεία πια απεικόνιση της σχέσης: DNA, χρωματίνης, χρωμοσώματος.
The relative scale of biological organisms as well as the useful range of several different detection devices are illustrated in Figure 1. The most basic image sensor, the eye, was the only means humans had of visually observing the world around them for thousands of years. Though excellent for viewing a wide variety of objects, the power of the eye has its limits, anything smaller than the width of a single human hair being able to pass unnoticed by the organ. Therefore, when light microscopes of sufficient magnifying capability were developed in the late 1600s, a whole new world of tiny wonders was discovered. Electron microscopes, invented in the mid-twentieth century, made it possible to detect even tinier objects than light microscopes, including smaller molecules, viruses, and DNA. The detection power of most electron microscopes used today, however, stops just short of being able to visualize such incredibly small structures as the electron orbital systems of individual atoms. Atoms are considered the smallest units of an element that have the characteristics of that element, but cells are the smallest structural units of an organism capable of functioning independently.
http://www.youkoufme.gr/fotografies-organon-tou-anthropinou-somatos/
http://www.istosblog.gr/2012/01/blog-post_2924.html
http://panacea.med.uoa.gr/topic.aspx?id=690
http://www.cell.com/cell_picture_show-plantbio
Παιδείας Εγκώμιον 
Πρόσφατα σχόλια