Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik Die Zelle – Baustein des Lebens
Zellen sind der kleinste gemeinsame Nenner des Lebens: Sie haben die Fähigkeit, sich durch Stoffwechsel selbst zu erhalten, können sich reproduzieren, reagieren auf Reize und sind der Urbaustein aller höheren Organismen.
Im Lauf der Evolution des Lebens entstanden Millionen verschiedenster Lebewesen. Trotz aller Vielfalt haben alle Organismen einen gemeinsamen Grundbaustein: die Zelle. Die erste Entdeckung dieser kleinsten lebenden Einheit gelang dem Niederländer Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723). Leeuwenhoek, von Beruf Tuchhändler und Landvermesser, war begeisterter Hobbyoptiker und besessen von der Idee, das zu Beginn des 17. Jahrhunderts erfundene Mikroskop zu verbessern. Dazu musste er vor allem zunächst die Qualität der optischen Linsen steigern, die aufgrund mangelnder Schleiftechniken und zahlreicher Einschlüsse nur geringe Auflösungen lieferten. Leeuwenhoek perfektionierte den Schliff und konnte so schließlich ein Mikroskop herstellen, das mit einer einzigen statt mehrerer Linsen auskam und bis zu 270-fache Vergrößerungen erreichte. So konnte er 1674 erstmals genaue Beschreibungen der roten Blutkörperchen liefern und 1675 sogar Bakterien beobachten.
Aufgrund der Berichte Leeuwenhoeks beauftragte die Royal Society in London den Naturforscher Robert Hooke mit der Konstruktion eines Mikroskops. Er schuf das zweistufige Instrument, wie wir es heute noch kennen. Beim Mikroskopieren von dünn geschnittenen Korkplättchen entdeckte Hooke viele kleine Kammern, er nannte sie "Zellen". Der Botaniker Matthias Jacob Schleiden und Theodor Schwann erkannten schließlich Mitte des 19. Jahrhunderts, dass alle Lebewesen aus Zellen aufgebaut sein müssen. 20 Jahre später postulierte der berühmte Arzt Rudolf Virchow, dass jede Zelle aus einer bereits existierenden hervorgegangen sein müsse. Er fand, dass viele Krankheiten auf die Veränderungen von Zellen zurückzuführen sind. Viele Erkenntnisse beruhten auf der Verbesserung der Mikroskopie durch Dünnschnitttechnik und Anfärben der Präparate.
Die nächsten großen Fortschritte in der Zellforschung brachte die Erfindung des Elektronenmikroskops durch Ruska und Knoll ab 1933. Durch die kurze Wellenlänge der Elektronenstrahlen wurden Auflösungen bis in den atomaren Bereich möglich. So konnten die Details des Aufbaus und der Funktion aller Zellbausteine aufgeklärt werden.
Der Mensch hat sich die Funktion spezialisierter Zellen schon seit dem Altertum zunutze gemacht. So erzeugen Hefezellen aus Zucker Kohlenstoffdioxid und Alkohol. Das erstere wird beim Backen genutzt, der Alkohol ist bei der Weinvergärung erwünscht. Mithilfe von Bakterien entsteht aus Milch leckerer Käse. In den Fermentern der Pharmaindustrie werden mit Hilfe von gentechnisch veränderten Zellen lebenswichtige Medikamente wie das Insulin gewonnen. Mit Versuchen an Zellkulturen lassen sich viele Tierversuche ersetzen. Das Verständnis der Zellveränderungen führt schließlich auch zu Erkenntnissen über die Entstehung und Bekämpfung von Krebserkrankungen.