Pflanzenwissenschaften: übersehenes Forschungsgebiet, aus dem die Zellbiologie hervorgegangen ist

Die Erforschung von Pflanzen ist für die Ernährungssicherheit, den Erhalt unserer Ökosysteme und den Kampf gegen den Klimawandel von entscheidender Bedeutung. Die Pflanzenwissenschaften sind gleichermaßen wichtig, um neues Wissen zu generieren, das disziplinarische Barrieren durchbricht und verschiedene Bereiche der Forschung und Innovation revolutioniert. Trotz ihres wertvollen Beitrags übersehen Wissenschaftler und angehende Nachwuchswissenschaftler oft die Pflanzenwissenschaften. Aufgrund dieser geringen Anerkennung hat die Pflanzenwissenschaft nicht das gleiche Ansehen wie andere Disziplinen. Dies wirkt sich nachteilig auf die Zukunft der Pflanzenwissenschaften aus, da sich junge Studenten weiterhin für eine Karriere abseits der Pflanzenwissenschaften entscheiden. Ich habe nie darüber nachgedacht, Pflanzen selbst zu studieren - es war völlig zufällig, dass ich Pflanzenwissenschaften studiert habe.

Mit anderen Worten, Wissenschaftler und Preiskomitees hinterfragen den Einfluss der pflanzenwissenschaftlichen Grundlagen in verschiedenen Disziplinen.

Fakt ist jedoch, dass Pflanzen seit den Anfängen der Wissenschaft für den Durchbruch von zentraler Bedeutung sind. Entdeckungen in der Pflanzenwissenschaft haben technologische Fortschritte ermöglicht, die wir heute genießen. Daher möchte ich eine Reihe von Blog-Posts verfassen, um einige wichtige Erkenntnisse aus der Pflanzenforschung hervorzuheben. Hier erkläre ich, wie die Pflanzenforschung das Gebiet der Zellbiologie revolutioniert hat.

Studium der Grundeinheit des Lebens

Vom einfachsten bis zum komplexesten Leben sind alle Lebensformen entweder eine Zelle oder eine Anordnung von vielen Zellen. Die Zellen führen biochemische Prozesse durch, die die Organismen am Leben erhalten. Sie enthalten auch die genetische Information, die für ihre Replikation erforderlich ist.

Die Zellforschung war maßgeblich an der Entdeckung zahlreicher Medikamente und der Heilung von Krankheiten beteiligt. Aus diesem Grund ist die Zellbiologie ein großes Forschungsgebiet für Forschung und Innovation. Forschungseinrichtungen untersuchen die Funktion von Zellen, um ihre Rolle zu verstehen. Das Wissen aus der Grundlagenforschung führt zur Entdeckung von Arzneimitteln oder zu besseren Nutzpflanzenrassen. Wenn wir also Heilmittel für Krankheiten wie Krebs oder Alzheimer finden oder die Nahrungsmittelproduktion verbessern wollen, ist das Verständnis der Zellfunktion entscheidend. Daher ist die Zellwissenschaft ein großes Thema, bei dem Tausende von Forschern weltweit Milliarden von Dollar an Investitionen erwirtschaften.

Ursprünge der Zellforschung

Und die Anfänge der Zellwissenschaft gehen auf die Pflanzenforschung zurück.

Im Jahr 1665 verwendete Robert Hooke eines der ersten modernen Mikroskope, die er entwickelte, um winzige, hohle Strukturen in Eichenkork zu beobachten. Er nannte diese Kompartimente „Zellen“. Hooke war der erste, der diese Strukturen beobachtete, und wir nennen diese Kompartimente immer noch Zellen. Fast zwei Jahrhunderte später, 1838, veröffentlichte Matthias Jakob Schleiden seinen Artikel „Beiträge zur Phytogenesis“, in dem er zu dem Schluss kam, dass Zellen die Bausteine ​​von Pflanzen sind, aus denen die Gesamtheit der Pflanzen und ihrer Teile besteht.

Ein Jahr später wiederholte Theodor Schwann anhand von Schleidens Beobachtungen die Erkenntnisse, dass Gewebe von Pflanzen und Tieren ebenso aus Zellen bestehen. Schleidens anfängliche Studie führte zur "Zelltheorie", dass Zellen die Struktur aller Organismen bilden und dass eine oder mehrere Zellen alle Lebewesen ausmachen. Einige Jahre später, 1845, änderte der Pflanzenwissenschaftler Alexander Carl Heinrich Braun die Zelltheorie, in der Zellen als Grundeinheit des Lebens definiert wurden. Die aus der Pflanzenwissenschaft des 19. Jahrhunderts stammende Zelltheorie hat sich weitgehend bewährt. Es ist immer noch ein grundlegendes biologisches Prinzip, das zum Aufbau des weiten Feldes der Zellwissenschaften beigetragen hat.

Die Zelltheorie besagt auch, dass sich die Zellen aus bereits vorhandenen Zellen bilden. Und Pflanzenwissenschaftler entdeckten zuerst die Zellteilung. 1832 beschrieb Barthelemy Dumortier den Prozess der Zellteilung in Pflanzen und nannte seinen Befund und den Prozess "binäre Spaltung". Dumortier wird jedoch selten als der wahre Entdecker der Zellteilung gewürdigt. Hugo von Mohl berichtete 1835 über seine Entdeckung, bei der er die Zellteilung von Grünalgen unter dem Mikroskop sah. Daher wird der Pflanzenwissenschaftler von Mohl weithin als derjenige anerkannt, der die Zellteilung entdeckte. Hugo von Mohl war auch der erste Wissenschaftler, der den Begriff „Protoplasma“ einführte, um den Zellinhalt zu beschreiben, der lebenswichtige Materialien enthält, damit er lebt.

Entdeckung von Zellkompartimenten

Einige Jahre vor der Einführung der Zelltheorie veröffentlichte Robert Brown 1831 Einzelheiten zu einer bestimmten Struktur in seiner Untersuchung von Orchideen. Er berichtete über "einen einzelnen kreisförmigen Warzenhof" in jeder der Epidermiszellen von Orchideae. Brown beschrieb die kreisförmigen Strukturen als "mehr oder weniger körnig" und "dieser Warzenhof oder Zellkern, wie er vielleicht genannt werden könnte, ist nicht auf die Epidermis beschränkt". Dies war das erste Mal, dass jemand über Zellkompartimente oder Organellen berichtete.

Seitdem wurden mehrere andere Organellen in verschiedenen Organismen identifiziert. Organellen sind für die Bildung eines komplexen Lebens von entscheidender Bedeutung, und der Kern ist die wichtigste aller Organellen. Der Kern enthält die genetische Information in Zellen. Und diese Organellen sind wichtig, um den Organismus am Leben zu erhalten. Die Entdeckung des Kerns in Pflanzen ebnete den Weg für den Beginn eines neuen Feldes der Organellenforschung. Tatsächlich untersuchten meine Doktorarbeit und meine Postdoc-Forschung Zellkompartimente.

Die äußere Grenze der Pflanzenzelle war aufgrund einer dicken Zellwand leicht sichtbar. Die Barriere der Tierzelle war jedoch durch frühe Mikroskope unsichtbar. Viele Wissenschaftler glaubten, dass die Anziehung von Flüssigkeiten oder Oberflächenspannung die Zelle und ihren Inhalt zusammenhält. Dies war der Glaube, bis ein bekannter Pflanzenwissenschaftler, Carl Nageli, 1855 osmotische Experimente durchführte, um zu folgern, dass eine Oberflächenschicht die Zelle zusammenhält. Er nannte diese Schicht die "Plasmamembran", die dichter und viskoser als das Zytoplasma war. Wir nennen diese Schicht immer noch die Plasmamembran und sie ist jetzt ein ganzes Gebiet eines Forschungsthemas für sich.

Pflanzenwissenschaftler haben unzählige andere Entdeckungen gemacht, die signifikante Unterschiede auf dem Gebiet der Zellbiologie gemacht haben. Wenn Sie Zellen studieren, sollten Sie für die Pflanzenwissenschaften dankbar sein. Wenn Sie den Beitrag von Pflanzenwissenschaftlern in Frage stellen, denken Sie daran, dass das Gebiet der Zellforschung selbst aus der Pflanzenwissenschaft hervorgegangen ist.

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Ursprünglich veröffentlicht unter http://www.talkplant.com am 2. Dezember 2018.