תאוריית התא

תאוריית התא (באנגלית: Cell theory) היא תאוריה מדעית לפיה התאים הם יחידת המבנה הבסיסית של כל יצור חי. פיתוח תאוריה זו, במהלך המאה ה-17, התאפשר הודות להתקדמות בתחום המיקרוסקופיה. תאוריה זו היא אחת מאבני היסוד של הביולוגיה. התאוריה טוענת כי תאים חדשים נוצרים מתאים קיימים אחרים, וכי התא הוא יחידה בסיסית של מבנה, תפקוד וארגון בכל היצורים החיים. גילוי התאים ופיתוח התאוריה של התא נבעו כתוצאה מפיתוח אמצעים להגדלה שאפשרו צפייה בסוגים שונים של תאים. הראשון שפיתח מיקרוסקופ להגדלה היה זכריאס יאנסן (Sacharias Jansen), שפיתח בסביבות שנת 1595 מיקרוסקופ שהגדיל פי עשרה. אולם רק כשבעים שנה לאחר מכן תועד האיש הראשון שצפה בתאים מבעד לעדשות המיקרוסקופ. התא התגלה לראשונה על ידי המדען האנגלי רוֹבֶּרט הוּק (Robert Hooke; 1635–1703). הוא בדק (תחת מיקרוסקופ אופטי מורכב) פרוסות דקות מאוד של רקמת שעם וראה מספר רב של נקבוביות זעירות (שלמעשה היו דפנות של תאים לא חיים). את המראה שנגלה לעיניו הוא פרסם בשנת 1665 בספרו מיקרוגרפיה, ולתיאור הוא צירף שרטוט של מראה התאים כפי שהם נראו לו תחת המיקרוסקופ (ראו תמונה משמאל). מראה הנקבוביות של רקמת השעם הזכיר להוק תאי שינה חצובים בקיר שמתאים לנזירים לחיות בהם, ובגלל האסוציאציה הזו הוא כינה אותם בספרו 'cells' (ובעברית: 'תאים'), השם אותו הם נושאים עד היום, וזהו סביר להניח השימוש הראשון המתועד של המונח cell (תא) בהקשר זה. הוק מכנה אותם בספרו "נקבוביות" או "תאים". הוא עומד על כך שהוא הראשון שגילה אותם, והוא אף מנסה לחשב כמה תאים נכנסים באינץ' מעוקב (1,259,712,000 תאים לפי חישובו...) עם זאת, הוק לא ידע מה המבנה או התפקיד האמיתי שלהם, ותצפיותיו על התאים לא כללו שום תיאור לגרעין או לאברונים אחרים שניתן למצוא בתאים חיים, אשר ככל הנראה הוא לא הבחין בהם. הראשון שצפה בתא חי דרך מיקרוסקופ היה חוקר הטבע ההולנדי אַנְטוֹנִי וַאן לֶבֶנְהוּק (Thonis van Leeuwenhoek; 1632–1723). לבנהוק היה הראשון שצפה בתאים חיים של יצורים חד-תאיים מבעד לעדשה המגדילה פי 270, זאת לאחר שנחשף לחיבורו של הוק, "מיקרוגרפיה". במכתב ששלח לחברה המלכותית בלונדון בשנת 1674 הוא תיאר את האצה ספירוגירה וקרא לאורגניזמים הנעים בשם אנימאלקולס (animalcules), שמשמעו "בעלי חיים קטנים". לוונהוק לא השתמש במונח 'cell' אלא כינה אותם "כדוריות" (globules). לוונהוק ככל הנראה ראה גם חיידקים. תאוריית התא עמדה בניגוד לתאוריות הוויטליזם (Vitalism) שהוצעו לפני גילוי התאים. הרעיון שתאים יכולים להיות מופרדים ליחידות בודדות הוצע על ידי לודולף כריסטיאן טרוויראנוס ועל ידי יוהאן יעקב פאול מולדנהאוור. כל זה הוביל בסופו של דבר לגיבושו של אחד העקרונות הבסיסיים בתאוריית התא המודרנית על ידי הנרי דטרושה (Henri Dutrochet) בהכריזו כי "התא הוא המרכיב הארגוני הבסיסי". התצפיות של הוק, לוונהוק, שליידן, שוואן, וירכוב, ואחרים הובילו לפיתוח תאוריית התא. תאוריית התא היא ההסבר המקובל כיום לגבי מהות היחסים בין תאים לבין יצורים חיים. תאוריית התא קובעת: כל היצורים החיים או האורגניזמים עשויים מתאים ומתוצריהם. תאים חדשים נוצרים על ידי חלוקתם של תאים ישנים לשניים. תאים הם יחידות הבניין הבסיסיות של החיים. תאוריית התא נכונה לגבי כל היצורים החיים, בין אם הם גדולים או קטנים, פשוטים או מורכבים. מאחר שעל פי מחקרים, התאים משותפים לכל היצורים החיים, הם יכולים לספק מידע כללי על החיים. ומאחר וכל התאים מקורם בתאים אחרים, מדענים יכולים לחקור אותם על מנת ללמוד על גדילה, רבייה וכל שאר הפעולות שיצורים חיים מבצעים. פיתוח תאוריית התא נזקפת בדרך כלל לזכותם של שלושה מדענים: הביולוג הגרמני תאודור שוואן (Theodor Schwann; 1810–1882), הבוטנאי הגרמני מתיאס שליידן (Matthias Jakob Schleiden; 1804–1881), והביולוג הגרמני רודולף וירכו (Rudolf Virchow; 1821–1902). בשנת 1839, הציעו שוואן ושליידן כי התאים הם היחידה הבסיסית של החיים. התאוריה שלהם קיבלה את שני העקרונות הראשונים של תאוריית התא המודרנית (ראה בסעיף הבא, להלן). אולם תאוריית התא של שליידן נבדלת מתאוריית התא המודרנית בכך שהיא הציעה שיטה של התגבשות ספונטנית שהוא כינה "גיבוש תאי חופשי". בשנת 1858, הסיק רודולף וירכו כי כל התאים מקורם בתאים קיימים, (בלטינית: Omnis cellula e cellula) ובכך השלים את תאוריית התא הקלאסית. כל האורגניזמים החיים בנויים מתא אחד או יותר. תאים הם היחידה הבסיסית של החיים. כל התאים מקורם בתאים קיימים. התא הוא יחידת המבנה, הפיזיולוגיה והארגון ביצורים חיים. התא הוא בעל קיום כפול גם כישות בפני עצמה וגם כאבן בנין בהרכבתם של אורגניזמים. החלקים המקובלים של תאוריית התא המודרנית כוללים: כל היצורים החיים הידועים בנויים מתא אחד או יותר. כל התאים מקורם בתאים קיימים שהתחלקו. התא הוא היחידה הבסיסית של מבנה ותפקוד בכל היצורים החיים. הפעילות של אורגניזם תלויה בפעילות הכוללת של תאים עצמאיים. זרימת האנרגיה (מטבוליזם וביוכימיה) מתרחשת בתוך התאים. תאים מכילים מידע תורשתי (DNA) אשר מועבר מתא לתא במהלך חלוקת התא. כל התאים בבסיסם זהים בהרכבם הכימי באורגניזמים של מינים דומים. פרוקריוטים: תאים פרוקריוטים הם חסרי גרעין, החומר התורשתי שלהם (ה - DNA) מאורגן ככרומוזום או כרומוזומים ונמצא בציטופלסמה של התא בצורה מעגלית או ליניארית, ומכילים אברונים תחומי-ממברנה וריבוזומים. חיידקים אמיתיים וחיידקים קדומים הם שתי העל-ממלכות של הפרוקריוטים. איקריוטיים: תאים איקריוטיים, מן הצד השני, הם בעלי גרעין התחום בממברנה המכיל את הכרומוזומים, ואברונים תחומי-ממברנה נוספים כמו מיטוכונדריה, כלורופלסט, ליזוזום, רשתית תוך-פלזמית המחוספסת והחלקה והוקואולה. רוֹבֶּרט הוּק (מדען אנגלי) Robert Hooke 1635–1703 הראשון שתיאר את התא (לאחר שצפה בתאי השעם באמצעות מיקרוסקופ). הוא גם זה שטבע את המונח cell בספרו מיקרוגרפיה אַנְטוֹנִי וַאן לֶבֶנְהוּק (חוקר טבע הולנדי) Thonis van Leeuwenhoek 1632-1723 האדם הראשון שראה יצורים חד-תאיים מבעד לעדשה (באמצעות מיקרוסקופ המגדיל פי 270). לורנץ אוקן (חוקר גרמני) Lorenz Oken 1779-1851 הצהיר כי: "כל האורגניזמים בנויים מתאים". רוברט בראון (בוטנאי) Robert Brown 1773–1858 גילה את גרעין התא, קבע כי גרעין זה מצוי בכל תאי הצמחים. מתיאס שְלַיידֶן (בוטנאי גרמני) Matthias Jakob Schleiden 1804-1881 תרם לפיתוח התאוריה של התא יחד עם תיאודור שוואן תיאודור שְוַאן (ביולוג גרמני) Theodor Schwann 1810-1882 הציג בשנת 1839 את התאוריה של התא, לפיה כל האורגניזמים מורכבים מתאים או מחומרים המיוצרים בתאים, וכי התא הוא החלקיק הבסיסי של האורגניזמים. עמד על ההבחנה בין יצורים חד-תאיים ורב-תאיים. רודולף וירכו (ביולוג גרמני) Rudolf Virchow 1821-1902 קבע בשנת 1855 כי "כל התאים מקורם בתאים" (בלטינית: Omnis cellula e cellula), בניגוד לתאוריית הבריאה הספונטנית. לואי פסטר (כימאי צרפתי) Louis Pasteur 1822-1895 הפריך בשנת 1859 את תאוריית הבריאה הספונטנית א' שניידר (גרמני) Aime Schneider אפיון השלבים השונים של חלוקת התא המיטוטית. • Haeckel's Moners, Popular Science Monthly, Volume 4, December 1873. יוֹאַכים הַמֶרְלינג (חוקר גרמני) Joachim Hämmerling 1901-1980 בשנת 1931: ניסויים באָצֶטַבּוּלַרְיָה (אַצָה ימית). •Ein-und zweikernige Transplantate zwischen Acetabularia mediterranea und Acetabularia crenulata(הקישור אינו פעיל), Molecular and General Genetics (MGG), Vol. 3, No. 1, (1943)] ביולוגיה של התא ג'ון גריבין, היסטוריה של המדע: 2001-1543, ספר חמישי, פרק 14 - "בממלכת החיים" (עמ' 479–624), (תרגום מאנגלית: דפנה לוי), ספרי עליית הגג - סדרת מדע ופילוסופיה, הוצאת ידיעות ספרים, אוגוסט 2010. ISBN 9789655114997‏(702 עמודים) Turner W (בינואר 1890). "The Cell Theory, Past and Present". Journal of Anatomy and Physiology. 24 (Pt 2): 253–287. PMC 132805. PMID 17231856. {{cite journal}}: (עזרה) Tavassoli M (בינואר 1980). "The cell theory: a foundation to the edifice of biology". Am. J. Pathol. 98 (1): 44. PMC 1903404. PMID 6985772. {{cite journal}}: (עזרה) תולדות המיקרוסקופ וחקר התא גדעון לב, במכון ויצמן פיתחו שיטה חדשה לחקר שינויים בתא לאורך זמן, באתר הארץ, 21 בדצמבר 2023 Mallery C (2008-02-11). "Cell Theory". נבדק ב-2008-11-25. "Studying Cells Tutorial". 2004. נבדק ב-2008-11-25. התאים תוארו ב"תצפית מספר 18" בספרו מיקרוגרפיה (עמודים 112–116, השרטוט בעמוד 113; טקסט מלא של הספר בפרויקט גוטנברג). שמו המלא של הפרק באנגלית: "Observetion XVIII; Of the Schematisme or Texture of Cork, and of the Cells and Pores of some other such frothy Bodies". שמו המלא של הספר באנגלית: Micrographia: or, Some physiological descriptions of minute bodies made by magnifying glasses כך על פי מקורות רבים, לדוגמה: הוא (=רוברט הוק) טבע לראשונה, ב-1665, את המונח "תא" (cellula), שכן דפנות תאי-השעם שראה הזכירו לו את תאי הנזירים. — פרופ' אברהם פאן (א. פא.), "תא וציטולוגיה", האנציקלופדיה העברית (כרך ל"ב עמ' 418), חברה להוצאת אנציקלופדיות, ירושלים - תל אביב. English physicist Robert Hooke, who described cork and other plant tissues in 1665, introduced the term cell because the cellulose walls of dead cork cells reminded him of the blocks of cells occupied by monks. — "cell: The history of cell theory", Encyclopædia Britannica, 2010. Encyclopædia Britannica Online. 05 Sep. 2010 (עם זאת, נימוק זה של הדמיון לתאי הנזירים אינו מופיע בספרו מיקרוגרפיה) ראו במאמר The Cell Theory, Past and Present, עמוד 253. "these pores, or cells, were not very deep, but consisted of a great many little Boxes, separated out of one continued long pore, by certain Diaphragms" (מיקרוגרפיה, עמוד 113) "which were indeed the first microscopical pores I ever saw, and perhaps, that were ever seen, for I had not met with any Writer or Person, that had made any mention of them before this" (מיקרוגרפיה, עמוד 113) I told several lines of these pores, and found that there were usually about threescore of these small Cells placed end-ways in the eighteenth part of an Inch in length, whence I concluded there must be neer eleven hundred of them, or somewhat more then a thousand in the length of an Inch, and therefore in a square Inch above a Million, or 1,166,400. and in a Cubick Inch, above twelve hundred Millions, or 1,259,712,000. a thing almost incredible" (מיקרוגרפיה, עמוד 114) Inwood, Stephen (2003). The man who knew too much: the strange and inventive life of Robert Hooke, 1635-1703. London: Pan. p. 72. ISBN 0-330-48829-5. Karling JS (1939). "Schleiden's Contribution to the Cell Theory". The American Naturalist. 73 (749): 517–37. doi:10.1086/280862. Moll WAW (2006). "Antonie van Leeuwenhoek". ארכיון מ-2008-06-02. נבדק ב-2008-11-25. Porter JR (ביוני 1976). "Antony van Leeuwenhoek: tercentenary of his discovery of bacteria". Bacteriol Rev. 40 (2): 260–9. PMC 413956. PMID 786250. {{cite journal}}: (עזרה) Treviranus, Ludolph Christian 1811, "Beyträge zur Pflanzenphysiologie" Moldenhawer, Johann Jacob Paul 1812, "Beyträge zur Anatomie der Pflanzen" Dutrochet, Henri 1824, "Recherches anatomiques et physiologiques sur la structure intime des animaux et des vegetaux, et sur leur motilite, par M.H. Dutrochet, avec deux planches" Schleiden, Matthias Jakob 1839,"Contributions to Phytogenesis" Genome Packaging in Prokaryotes | Learn Science at Scitable, www.nature.com (באנגלית)