Theodor Schwann era un medico e fisiologo tedesco. Il suo contributo più significativo alla biologia è considerato l'estensione della teoria cellulare agli animali. Altri contributi includono la scoperta delle cellule di Schwann nel sistema nervoso periferico, la scoperta e lo studio della pepsina, la scoperta della natura organica del lievito e l'invenzione del termine metabolismo.
Primi anni e istruzione
Theodor Schwann è nato a Neuss il 7 dicembre 1810 da Leonard Schwann ed Elisabeth Rottels. Leonard Schwann era un orafo e successivamente un tipografo. Theodor Schwann ha studiato al Dreikönigsgymnasium, noto anche come Tricoronatum o Three Kings School, una scuola gesuita a Colonia. Schwann era un cattolico romano devoto. A Colonia il suo istruttore religioso Wilhelm Smets, un prete e scrittore, ha sottolineato l'individualità dell'anima umana e l'importanza del libero arbitrio.
Nel 1829 Schwann si iscrisse all'Università di Bonn nel curriculum premedico. Ha ricevuto una laurea in filosofia nel 1831. Mentre era a Bonn, Schwann conobbe e lavorò con il fisiologo Johannes Peter Müller. Müller è considerato il fondatore della medicina scientifica in Germania, pubblicando il suo Handbuch der Physiologie des Menschen für Vorlesungen nel 1837–1840. È stato tradotto in inglese come Elements of Physiology nel 1837–1843 e divenne il principale manuale di fisiologia dell'Ottocento.
Nel 1831, Schwann si trasferì all'Università di Würzburg per l'addestramento clinico in medicina. Nel 1833, andò all'Università di Berlino, dove Müller era ora professore di anatomia e fisiologia. Schwann si laureò con una laurea in medicina M.D. dall'Università di Berlino nel 1834. Ha svolto il suo lavoro di tesi nel 1833–1834, con Müller come relatore. La tesi di Schwann riguardava uno studio attento della necessità di ossigeno durante lo sviluppo embrionale del pollo. Per realizzarla, ha progettato e costruito un apparato che gli ha permesso di pompare i gas ossigeno e idrogeno fuori dalla camera di incubazione in momenti specifici. Questo gli ha permesso di stabilire il periodo critico in cui le uova avevano bisogno di ossigeno.
Schwann ha superato l'esame di stato per l'esercizio della medicina nell'estate del 1834, ma ha scelto di continuare a lavorare con Müller, conducendo ricerche piuttosto che esercitare la medicina. Poteva permettersi di farlo, almeno nel breve termine, grazie a un'eredità familiare. Lo stipendio da assistente era di soli 120 taler. Per i successivi cinque anni, Schwann avrebbe pagato gli altri tre quarti delle sue spese dalla sua eredità. Come strategia a lungo termine, non era sostenibile.
Carriera
Dal 1834 al 1839, Schwann lavorò come assistente di Müller presso l'Anatomisch-zootomische Museum dell'Università di Berlino. Schwann condusse una serie di esperimenti microscopici e fisiologici focalizzati sullo studio della struttura e della funzione dei nervi, dei muscoli e dei vasi sanguigni. Oltre a eseguire esperimenti in preparazione del libro di Müller sulla fisiologia, Schwann condusse ricerche proprie. Molti dei suoi contributi importanti sono stati fatti durante il periodo in cui ha lavorato con Müller a Berlino.
Schwann utilizzò microscopi notevolmente potenti per esaminare i tessuti animali. Ciò gli ha permesso di osservare le cellule animali e notare le loro diverse proprietà. Il suo lavoro ha completato quello di Matthias Jakob Schleiden nelle piante ed era informato da esso; i due erano amici intimi.
Descritto come tranquillo e serio, Schwann era particolarmente dotato nella costruzione e nell'uso di apparati per i suoi esperimenti. Era anche in grado di identificare importanti questioni scientifiche e progettare esperimenti per testarle sistematicamente. La sua scrittura è stata descritta come accessibile e la sua logica come una "progressione chiara". Ha identificato la domanda a cui voleva rispondere e ha comunicato efficacemente l'importanza dei suoi risultati agli altri. Il suo collega Jakob Henle ha parlato di lui come avente un '"impulso innato" a sperimentare.
Nel 1838, Schwann aveva bisogno di una posizione con uno stipendio più sostanzioso. Speranza di tornare a Bonn, una città cattolica. Ha tentato di ottenere una cattedra lì nel 1838 e di nuovo nel 1846, ma è rimasto deluso. Invece, nel 1839, Schwann accettò la cattedra di anatomia presso l'Université Catholique de Louvain a Lovanio, Belgio, un'altra città cattolica.
Schwann si rivelò un professore dedicato e coscenzioso. Con i suoi nuovi doveri didattici, aveva meno tempo per nuovi lavori scientifici. Ha dedicato considerevole tempo al perfezionamento delle tecniche sperimentali e degli strumenti da utilizzare negli esperimenti. Produsse pochi articoli. Un'eccezione è stata un articolo del 1844 che riportava una serie di esperimenti su cani e stabiliva l'importanza della bile nella digestione.
Nell'esaminare processi come la contrazione muscolare, la fermentazione, la digestione e la putrefazione, Schwann ha cercato di dimostrare che i fenomeni viventi erano il risultato di cause fisiche piuttosto che di "una sorta di forza vitale immateriale". Tuttavia, ha ancora cercato di riconciliare "una natura organica" con "un piano divino". Alcuni scrittori hanno suggerito che il trasferimento di Schwann nel 1838 e la sua diminuzione della produttività scientifica dopo ciò riflettono preoccupazioni religiose e forse anche una crisi relativa alle implicazioni teoriche del suo lavoro sulla teoria cellulare. Tuttavia, altri autori ritengono che ciò costituisca una cattiva rappresentazione del suo pensiero, e respingono l'idea che Schwann attraversasse una crisi esistenziale o una fase mistica. Ohad Parnes utilizza i quaderni di laboratorio di Schwann e altre fonti inedite insieme alle sue pubblicazioni per ricostruire la sua ricerca come una progressione unificata. Florence Vienne attinge agli scritti inediti per discutere i modi in cui la teoria cellulare, come "principio unificante dello sviluppo organico", era correlata alle idee filosofiche, religiose e politiche di vari sostenitori, incluso Schwann.
Nel 1848, il connazionale di Schwann Antoine Frédéric Spring lo convinse a trasferirsi all'Università di Liegi, sempre in Belgio. A Liegi, Schwann continuò a seguire i più recenti progressi in anatomia e fisiologia, ma non fece lui stesso grandi nuove scoperte. Divenne una sorta di inventore. Uno dei suoi progetti era un respiratore portatile, progettato come un sistema chiuso per supportare la vita umana in ambienti in cui l'atmosfera non può essere respirata. Nel 1858 stava ricoprendo la carica di professore di fisiologia, anatomia generale ed embriologia. A partire dal 1872, ha smesso di insegnare anatomia generale, e a partire dal 1877, embriologia. Si ritirò completamente nel 1879.
Schwann era profondamente rispettato dai suoi colleghi. Nel 1878, si è tenuto un festival per celebrare i suoi anni di insegnamento e i suoi numerosi contributi. Gli è stato presentato un dono unico: un libro contenente 263 ritratti fotografici autografati di scienziati di vari paesi, ognuno inviato dallo scienziato per far parte del dono per Schwann. Il volume era dedicato "Al creatore della teoria cellulare, ai biologi contemporanei".
Tre anni dopo il pensionamento, Schwann morì a Colonia il 11 gennaio 1882. È stato sepolto nella tomba di famiglia nel cimitero di Melaten di Colonia.
Contributi
Se visto nel contesto dei suoi scritti inediti e dei suoi quaderni 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 unità fondamentale e attiva può quindi essere vista come fondamentale per lo sviluppo della microbiologia come "una scienza rigorosamente legale".
Tessuto muscolare
Alcuni dei primi lavori di Schwann nel 1835 hanno coinvolto la contrazione muscolare, che ha visto come un punto di partenza per "l'introduzione del calcolo alla fisiologia". Ha 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 misurazione è stata sviluppata e utilizzata in seguito da Emil du Bois-Reymond e altri. Le note di Schwann suggeriscono che sperasse di scoprire regolarità e leggi dei processi fisiologici.
Pepsina
Nel 1835, relativamente poco era noto sui 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 potevano anche aiutare a scomporre 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".
Alla fine Schwann trovò l'enzima pepsina, che isolò con successo dalla mucosa gastrica e nominò nel 1836. Schwann coniò il suo nome dalla parola greca πέψις pepsis, che significa "digestione" da πέπτειν peptein "digerire". La pepsina era il primo enzima ad essere isolato dal tessuto animale. Ha dimostrato che poteva scomporre l'albumina dall'albume d'uovo in peptoni.
Ancora più importante, Schwann ha scritto che, portando avanti tali analisi, si potrebbe eventualmente "spiegare l'intero processo di sviluppo della vita in tutti gli organismi organizzati". Durante l'anno successivo, ha studiato sia la decomposizione che la respirazione, costruendo apparati che in seguito avrebbe adattato per lo studio del lievito.
Lievito, fermentazione e generazione spontanea
Successivamente Schwann ha studiato il lievito e la fermentazione. Il suo lavoro sul lievito era indipendente dal lavoro svolto da Charles Cagniard de la Tour e Friedrich Traugott Kützing, i quali pubblicarono lavori nel 1837. Nel 1836, Schwann aveva condotto numerosi esperimenti sulla fermentazione alcolica. I microscopi potenti hanno reso possibile per lui osservare le cellule di lievito in dettaglio e riconoscere che erano minuscoli organismi le cui strutture assomigliavano a quelle delle piante.
Schwann ha andato oltre altri che semplicemente avevano notato la moltiplicazione del lievito durante la fermentazione alcolica, prima assegnando al lievito il ruolo di fattore causale primario, e poi affermando che era vivo. Schwann ha usato il microscopio per condurre una serie di esperimenti attentamente pianificati che contraddicevano due teorie popolari della fermentazione nel lievito. Per prima cosa ha controllato la temperatura del liquido dalla birra fermentante in un recipiente chiuso in presenza di ossigeno. Una volta riscaldata, il liquido non poteva più fermentare. Ciò ha confutato la speculazione di Joseph Louis Gay-Lussac secondo cui l'ossigeno causava fermentazione. Suggeriva che era necessario un tipo di microorganismo affinché il processo avvenisse. Successivamente, Schwann ha testato gli effetti dell'aria purificata e dell'aria non purificata. Ha sterilizzato l'aria facendola passare attraverso bulbi di vetro riscaldati. La fermentazione non si verificava in presenza di aria purificata. Si è verificata in presenza di aria non purificata, suggerendo che qualcosa nell'aria ha avviato il processo. Questa era una forte evidenza contro la teoria della generazione spontanea, l'idea che gli organismi viventi potessero svilupparsi da 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 vivo era necessario per la reazione che avrebbe prodotto più lievito.
Sebbene Schwann fosse corretto, le sue idee erano in anticipo sulla maggior parte dei suoi colleghi. Sono stati fortemente contrastati da Justus von Liebig e Friedrich Wöhler, entrambi i quali hanno visto il suo enfasi sull'importanza di un organismo vivente come supporto del vitalismo. Liebig, al contrario, ha visto la fermentazione come una serie di eventi puramente chimici, senza coinvolgere la materia vivente. Ironicamente, il lavoro di Schwann è stato successivamente visto come un primo passo lontano dal vitalismo. Schwann è stato il primo degli alunni di Müller a lavorare verso una spiegazione fisico-chimica della vita. Il punto di vista di Schwann ha ulteriormente facilitato una concettualizzazione degli esseri viventi in termini di reazioni biologiche della chimica organica, mentre Liebig ha cercato di ridurre le reazioni biologiche a una chimica puramente inorganica.
Il valore del lavoro di Schwann sulla fermentazione sarebbe stato infine riconosciuto da Louis Pasteur, dieci anni dopo. Pasteur avrebbe iniziato la sua ricerca sulla fermentazione nel 1857 ripetendo e confermando il lavoro di Schwann, accettando che i lieviti erano vivi, e quindi portando la ricerca sulla fermentazione più avanti. Pasteur, non Schwann, avrebbe messo in discussione le opinioni di Liebig nella controversia Liebig–Pasteur. Retrospettivamente, la teoria dei germi di Pasteur, così come le sue applicazioni antisettiche di Lister, possono essere ricondotte all'influenza di Schwann.
Teoria cellulare
Nel 1837, Matthias Jakob Schleiden ha osservato e affermato che nuove cellule vegetali si sono formate dai nuclei delle vecchie cellule vegetali. Cenando con Schwann un giorno, la loro conversazione si è focalizzata sui nuclei delle cellule vegetali e animali. Schwann ricordava di aver visto strutture simili nelle cellule della notocorda come era stato mostrato da Müller e ha istantaneamente realizzato l'importanza di connettere i due fenomeni. La somiglianza è stata confermata senza indugi da entrambi gli osservatori. In ulteriori esperimenti, Schwann ha esaminato il tessuto notocordale e la cartilagine dalle larve di rana, così come i tessuti dagli embrioni di maiale, stabilendo che i tessuti animali sono composti da cellule, ognuna delle quali ha un nucleo.
Schwann ha pubblicato le sue osservazioni nel 1838 nel Neu
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