Теодор Шванн был немецким врачом и физиологом. Его наиболее значительный вклад в биологию считается расширением клеточной теории на животных. Другие вклады включают открытие клеток Шванна в периферической нервной системе, открытие и изучение пепсина, открытие органической природы дрожжей и изобретение термина метаболизм.
Ранняя жизнь и образование
Теодор Шванн родился в Нейсе 7 декабря 1810 года у Leonard Schwann и Elisabeth Rottels. Leonard Schwann был золотых дел мастером, а позже печатником. Теодор Шванн учился в Dreikönigsgymnasium, также известной как Tricoronatum или Three Kings School, иезуитской школе в Cologne. Шванн был набожным католиком. В Cologne его духовный наставник Wilhelm Smets, священник и писатель, подчеркивал индивидуальность человеческой души и важность свободной воли.
В 1829 году Шванн поступил в University of Bonn на подготовительный медицинский курс. Он получил степень бакалавра философии в 1831 году. Во время учебы в Bonn Шванн встретился и работал с физиологом Johannes Peter Müller. Müller считается основателем научной медицины в Германии, опубликовав свой Handbuch der Physiologie des Menschen für Vorlesungen в 1837–1840 гг. Он был переведен на английский язык как Elements of Physiology в 1837–1843 гг. и стал ведущим учебником физиологии 1800-х годов.
В 1831 году Шванн переехал в University of Würzburg для клинического обучения медицине. В 1833 году он пошел в University of Berlin, где Müller был профессором анатомии и физиологии. Шванн получил степень доктора медицины в University of Berlin в 1834 году. Он выполнял свою диссертационную работу в 1833–1834 гг., при Müller в качестве своего советника. Диссертация Шванна включала тщательное исследование необходимости кислорода во время эмбрионального развития курицы. Для его проведения он разработал и построил аппарат, который позволял ему откачивать газы кислород и водород из инкубационной камеры в определенные моменты времени. Это позволило ему установить критический период, в течение которого яйцам нужен кислород.
Шванн сдал государственный экзамен на право занятия медициной летом 1834 года, но он выбрал продолжить работу с Müller, проводя исследования, а не занимаясь практикой медицины. Он мог себе это позволить, по крайней мере в краткосрочной перспективе, благодаря семейному наследству. Его зарплата в качестве помощника составляла всего 120 талеров. На следующие пять лет Шванн платил три четверти своих расходов из своего наследства. В качестве долгосрочной стратегии это было невозможно.
Карьера
С 1834 по 1839 год Шванн работал помощником Müller в Anatomisch-zootomische Museum при University of Berlin. Шванн провел серию микроскопических и физиологических экспериментов, сосредоточенных на изучении структуры и функции нервов, мышц и кровеносных сосудов. Помимо проведения экспериментов в подготовке к книге Müller по физиологии, Шванн проводил собственные исследования. Многие из его важных вкладов были сделаны в то время, когда он работал с Müller в Berlin.
Шванн использовал мощные микроскопы для изучения животных тканей. Это позволило ему наблюдать клетки животных и отмечать их различные свойства. Его работа дополняла работу Matthias Jakob Schleiden у растений и была ею информирована; они двое были близкими друзьями.
Описываемый как спокойный и серьезный, Шванн был особенно одарен в конструировании и использовании аппаратуры для своих экспериментов. Он также был способен выявлять важные научные вопросы и разрабатывать эксперименты для их систематической проверки. Его письмо было описано как доступное, а его логика как «четкое развитие». Он определял вопрос, на который он хотел найти ответ, и эффективно коммуницировал важность своих открытий другим. Его сотрудник Jakob Henle говорил о нем как об имеющем «врожденный импульс» к экспериментам.
К 1838 году Шванну требовалась должность с более существенной зарплатой. Он надеялся вернуться в Bonn, католический город. Он попытался получить профессорскую должность там в 1838 году и снова в 1846 году, но был разочарован. Вместо этого, в 1839 году, Шванн принял кафедру анатомии в Université Catholique de Louvain в Leuven, Бельгия, еще одном католическом городе.
Шванн оказался преданным и добросовестным профессором. С новыми преподавательскими обязанностями у него было меньше времени на новую научную работу. Он потратил значительное время на совершенствование экспериментальных методов и инструментов для использования в экспериментах. Он написал мало статей. Одним исключением была статья в 1844 году, в которой сообщалось о серии экспериментов на собаках и установлялась важность желчи в пищеварении.
При изучении процессов, таких как сокращение мышц, ферментация, пищеварение и гниение, Шванн стремился показать, что живые явления были результатом физических причин, а не «некой нематериальной жизненной силы». Тем не менее, он все еще стремился примирить «органическую природу» с «божественным планом». Некоторые авторы предположили, что переезд Шванна в 1838 году и его снизившаяся научная производительность после этого отражают религиозные озабоченности и, возможно, даже кризис, связанный с теоретическими последствиями его работы по теории клеток. Однако другие авторы рассматривают это как неправильное представление его мышления и отвергают идею о том, что Шванн прошел через экзистенциальный кризис или мистический период. Ohad Parnes использует лабораторные тетради Шванна и другие неопубликованные источники вместе с его публикациями для реконструкции его исследований как единого развития. Florence Vienne опирается на неопубликованные писания, чтобы обсудить способы, которыми теория клеток как «объединяющий принцип органического развития» была связана с философскими, религиозными и политическими идеями различных сторонников, включая Шванна.
В 1848 году соотечественник Шванна Antoine Frédéric Spring убедил его переехать в University of Liège, также в Бельгии. В Liège Шванн продолжал следить за последними достижениями в анатомии и физиологии, но сам не совершал крупных новых открытий. Он стал своего рода изобретателем. Один из его проектов был портативный респиратор, разработанный как замкнутая система для поддержки человеческой жизни в окружающей среде, в которой окружение дышать невозможно. К 1858 году он занимал должность профессора физиологии, общей анатомии и эмбриологии. Начиная с 1872 года, он прекратил преподавание общей анатомии, а начиная с 1877 года – эмбриологии. Он полностью вышел на пенсию в 1879 году.
Шванн пользовался глубоким уважением своих коллег. В 1878 году был проведен фестиваль в честь его лет преподавания и многочисленных вкладов. Ему был преподнесен уникальный подарок: книга, содержащая 263 автографированных фотографических портрета ученых из различных стран, каждый из которых был отправлен ученым в качестве подарка для Шванна. Том был посвящен «Создателю теории клеток, современным биологам».
Через три года после выхода на пенсию Шванн умер в Cologne 11 января 1882 года. Он был похоронен в семейном склепе на кладбище Cologne Melaten.
Вклады
Если рассматривать в контексте его неопубликованных писаний и лабораторных заметок, исследования Шванна можно рассматривать как «согласованная и систематическая исследовательская программа», в которой биологические процессы описываются в терминах материальных объектов или «агентов» и причинно-следственных связей между силами, которые они оказывают, и их измеримыми эффектами. Идея Шванна о клетке как фундаментальной активной единице может рассматриваться как основополагающая для развития микробиологии как «строго закономерной науки».
Мышечная ткань
Некоторые из первых работ Шванна в 1835 году включали сокращение мышц, которое он рассматривал как отправную точку для «введения расчетов в физиологию». Он разработал и описал экспериментальный метод расчета силы сокращения мышцы путем контроля и измерения других задействованных переменных. Его методика измерения была разработана и использована позднее Emil du Bois-Reymond и другими. Заметки Шванна предполагают, что он надеялся открыть закономерности и законы физиологических процессов.
Пепсин
В 1835 году о пищеварительных процессах было относительно мало известно. William Prout сообщил в 1824 году, что пищеварительные соки животных содержали соляную кислоту. Шванн понял, что другие вещества в пищеварительных соках также могут помочь в расщеплении пищи. В начале 1836 года Шванн начал изучать пищеварительные процессы. Он концептуализировал пищеварение как действие физиологического агента, который, хотя и не сразу виден или измерим, может быть охарактеризован экспериментально как «своеобразное специфическое вещество».
В конце концов Шванн нашел фермент пепсин, который он успешно изолировал из слизистой оболочки желудка и назвал его в 1836 году. Шванн дал ему имя от греческого слова πέψις pepsis, означающего «пищеварение» от πέπτειν peptein «переваривать». Пепсин был первым ферментом, изолированным из животной ткани. Он продемонстрировал, что он может разбить альбумин из яичного белка на пептоны.
Что еще более важно, Шванн писал, что путем проведения таких анализов можно было бы в конечном итоге «объяснить весь процесс развития жизни во всех организованных телах». В течение следующего года он изучал как разложение, так и дыхание, строя аппаратуру, которую он позже адаптировал для изучения дрожжей.
Дрожжи, ферментация и самозарождение
Затем Шванн изучал дрожжи и ферментацию. Его работа над дрожжами была независима от работ, проведенных Charles Cagniard de la Tour и Friedrich Traugott Kützing, все из которых опубликовали работы в 1837 году. К 1836 году Шванн провел многочисленные эксперименты по спиртовой ферментации. Мощные микроскопы позволили ему наблюдать клетки дрожжей в деталях и признать, что они были крошечными организмами, структуры которых напоминали структуры растений.
Шванн пошел дальше других, которые просто отметили размножение дрожжей во время спиртовой ферментации, сначала назначив дрожжам роль первичного причинного фактора, а затем утверждая, что они живы. Шванн использовал микроскоп для проведения тщательно спланированной серии экспериментов, которые противоречили двум популярным теориям ферментации в дрожжах. Сначала он контролировал температуру жидкости из ферментирующегося пива в закрытом сосуде в присутствии кислорода. После нагревания жидкость больше не могла ферментировать. Это опровергло предположение Joseph Louis Gay-Lussac о том, что кислород вызвал ферментацию. Это предполагало, что для осуществления процесса была необходима какая-то микроорганизм. Затем Шванн проверил эффекты чистого воздуха и нечистого воздуха. Он стерилизовал воздух, пропустив его через нагретые стеклянные лампочки. Ферментация не произошла в присутствии чистого воздуха. Это произошло в присутствии нечистого воздуха, что предполагает, что что-то в воздухе инициировало процесс. Это было убедительным доказательством против теории самозарождения, идеи о том, что живые организмы могли развиваться из неживого вещества.
Шванн продемонстрировал, что ферментация требовала присутствия дрожжей для начала и прекращалась, когда дрожжи перестали расти. Он пришел к выводу, что сахар был преобразован в спирт как часть органического биологического процесса, основанного на действии живого вещества, дрожжей. Он продемонстрировал, что ферментация не была неорганическим химическим процессом, таким как окисление сахара. Живые дрожжи были необходимы для реакции, которая производила больше дрожжей.
Хотя Шванн был прав, его идеи опережали большинство его коллег. Они были категорически противопоставлены Justus von Liebig и Friedrich Wöhler, которые оба рассматривали его подчеркивание важности живого организма как поддерживающего витализм. Liebig, напротив, рассматривал ферментацию как серию чисто химических событий, не затрагивая живую материю. Иронично, что работа Шванна позже была замечена как первый шаг в сторону от витализма. Шванн был первым из учеников Müller, работавших над физико-химическим объяснением жизни. Взгляд Шванна продвинул концептуализацию живых существ в терминах биологических реакций органической химии, в то время как Liebig стремился свести биологические реакции к чисто неорганической химии.
Ценность работы Шванна по ферментации в конечном итоге была бы признана Louis Pasteur десятью годами позже. Pasteur начал свои исследования ферментации в 1857 году, повторив и подтвердив работу Шванна, признав, что дрожжи были живы, и затем продвинув исследование ферментации дальше. Pasteur, а не Shwann, бросил бы вызов взглядам Liebig в Liebig–Pasteur dispute. В ретроспективе, теория микробов Pasteur, а также её антисептические приложения Lister, могут быть отнесены к влиянию Шванна.
Теория клеток
В 1837 году Matthias Jakob Schleiden увидел и заявил, что новые растительные клетки образовались из ядер старых растительных клеток. Обедая со Шванном однажды, их беседа перешла на ядра растительных и животных клеток. Шванн вспомнил, что видел подобные структуры в клетках notochord, как показали Müller и сразу понял важность связи двух явлений. Сходство было подтверждено без задержки обоими наблюдателями. В дальнейших экспериментах Шванн исследовал notochordal ткань и хрящ из личинок жаб, а также ткани из эмбрионов свиней, установив, что животные ткани состоят из клеток, каждая из которых имеет ядро.
Шванн опубликовал свои наблюдения в 1838 году в Neu
.jpg)
