Zellbiologie

Grundidee der Zellbiologie

Die Zellbiologie, auch Zytologie, Zellenlehre oder früher Cytobiologie genannt, ist ein Teilgebiet der Biologie und der Medizin. Sie untersucht Zellen, um biologische Vorgänge auf zellulärer Ebene zu verstehen und aufzuklären. Dafür nutzt sie vor allem Mikroskopie und molekularbiologische Methoden.

Zentral sind dabei Zellkompartimente, also abgegrenzte Bereiche innerhalb einer Zelle, und Zellorganellen, also spezialisierte Strukturen mit bestimmten Aufgaben. Außerdem untersucht die Zellbiologie Zellteilung, Bewegung von Zellen und Zellverbänden sowie die Kommunikation von Zellen untereinander.

Verbindungen zu anderen Fächern

Die Zellbiologie steht in engem Kontakt mit mehreren Nachbardisziplinen. Dazu gehören Biochemie und Molekularbiologie, weil viele Zellvorgänge auf chemischen und molekularen Prozessen beruhen. Auch Botanik, Zoologie, Physiologie, Entwicklungsbiologie und Immunologie sind eng verbunden, weil Zellen in Pflanzen, Tieren, Körperfunktionen, Entwicklungsvorgängen und Abwehrreaktionen eine zentrale Rolle spielen.

Die Bezeichnung „Zytologie“ wird umgangssprachlich auch als Synonym für Zytodiagnostik verwendet, also für diagnostische Untersuchungen von Zellen.

Entdeckung und Zelltheorie

Die Geschichte der Zellbiologie begann mit der Entwicklung früher Lichtmikroskope zwischen 1590 und 1610 durch Hans und Zacharias Janssen sowie Cornelis Jacobszoon Drebbel. Von 1665 bis 1667 prägte Robert Hooke den Begriff „Zelle“ (cellula, „Kämmerchen“ oder „Schachtel“), nachdem er im Gewebe von Flaschenkork Hohlräume mit einem frühen Mikroskop entdeckt und aufgezeichnet hatte. Später untersuchte er auch Farn und Sonnentau.

1675 und 1679 beschrieb Marcello Malpighi Pflanzenzellen mikroskopisch in „Anatome plantarum“. 1683 entdeckte Antoni van Leeuwenhoek Mund- und Darmbakterien, parasitäre Einzeller und rote Blutkörperchen. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurde die Zelle als Elementareinheit der Pflanzenorgane verstanden, unter anderem durch Franz Meyen (1804–1840). 1837 beschrieb Jan Evangelista Purkyně „körnige Gebilde“ als Aufbauelemente der Organismen.

Ausbau der modernen Sicht

1838 begründete Matthias Jacob Schleiden die Zelltheorie mit der Aussage, dass alle Pflanzen aus Zellen bestehen. Theodor Schwann erweiterte diese Aussage im selben Jahr auf Tiere. Er stellte fest, dass Zellen von einer Membran umgeben sein müssen und dass jedes Gewebe aus Zellen einer bestimmten Art besteht. 1839 zeigte Schwann, dass Tiere und Pflanzen aus Zellen bestehen.

1845 veröffentlichte Carl von Siebold ein Buch, in dem er Protozoen als einzellige Lebewesen darstellte. Damit wurde gezeigt, dass Zellen unabhängig voneinander leben können. Zur gleichen Zeit widerlegten Louis Pasteur und andere die Theorie der „generatio spontanea“, nach der Zellen spontan aus toter organischer Materie entstehen könnten.

Weitere Entwicklung

1855 bestätigte Rudolf Virchow für die Pathologie die von Meyen auf Pflanzen bezogene Theorie, dass jede Zelle aus einer anderen entsteht: „omnis cellula e cellula“. Außerdem publizierte er seine ab 1849 entwickelte Zellularpathologie, also eine Krankheitslehre, die Zellen als Grundlage krankhafter Veränderungen betrachtet.

1861 zeigte Max Johann Sigismund Schultze, dass das Protoplasma unabhängig von der Zellart nahezu die gleichen physikalischen Eigenschaften besitzt. 1902 veröffentlichte Rudolf Höber „Die Physikalische Chemie der Zelle und der Gewebe“. 1974 erhielt Hermann Themann, zuvor außerplanmäßiger Professor für Medizinische Physik und Elektronenmikroskopie, einen Lehrstuhl für Medizinische Cytobiologie an der Universität Münster.