L’origine dell’uomo

Nell’Ottocento, con gli studi collegati alla cellula, emerse la questione dell’origine della specie ed in particolare di quella dell’uomo. Il primo che pose le basi di questo genere di studi fu Giovanni Monet de Lamarck (1744-1829), il quale nel 1809 propose la sua teoria sull’evoluzione degli esseri viventi, fondata essenzialmente su due capisaldi: l’adattamento all’ambiente ed una certa tendenza della natura ad evolversi.

Cinquant’anni più tardi, nel 1859, Carlo Darwin (1809-1882) formulò la sua teoria, secondo la quale l’esistenza della specie non può essere spiegata se non mediante la selezione naturale di una specie preesistente. Mentre il Lamarck, per sostenere la sua teoria, era ricorso a fattori interni all’organismo, Darwin si era appoggiato, invece, a fattori esterni e casuali, rappresentati dalla «lotta per l’esistenza».

Intorno alle teorie dei due maestri si formarono due gruppi di seguaci: i neodarwinisti ed i neolamarckisti, i quali modificarono, a secondo delle critiche mosse alle rispettive teorie, alcuni loro postulati.
Fra i seguaci di Darwin va ricordato principalmente Tommaso Huxley, poiché egli, e non Darwin, come comunemente si crede, fu l’autore dell’affermazione secondo cui l’uomo discenderebbe dalla scimmia.

Gli studi sulla riproduzione cellulare si addentrarono anche nel campo particolarmente interessante della genetica cromosomica. Questo particolare indirizzo delle ricerche biologiche si può fare risalire alle osservazioni del monaco agostiniano Gregorio Mendel (1822-1884), scopritore di quella legge, che da lui prese il nome di mendelismo, secondo la quale l’ereditarietà è sottoposta a leggi prestabilite. Le leggi mendeliane inizialmente non riscossero successo. Esse furono prese in considerazione e rilanciate solo a partire dal 1900 ad opera principalmente del botanico H. de Vries (1848-1935), lo scopritore delle mutazioni. Dopo il 1900 W. Sutton (1876-1916) riconobbe che il mendelismo poteva essere interpretato in base all’ipotesi della localizzazione dei geni nei cromosomi. T. Morgan (1866-1945) dopo il 1910 riuscì a dare la conferma sperimentale di tale ipotesi ed a scoprire l’ordine lineare dei geni nei cromosomi.

Dalla cellula ai tessuti

Dallo studio della cellula, quale elemento fondamentale della costituzione dei tessuti, si passò allo studio di questi, quali aggregati di cellule e quali parti costitutive degli organi.

Tra gli studiosi che si distinsero in questo tipo di ricerca ricordiamo, per quanto riguarda la pelle: Filippo Pacini (1812-1883), che scoprì i corpuscoli tattili situati nell’ipoderma; Eusebio Oehl (1827-1903), per la scoperta
dello strato lucido della cute; Angelo Ruffini (1846-1929) per quella dei corpuscoli sensitivi sottocutanei.

Nel campo del tessuto nervoso sovrastano tutti l’italiano Camillo Golgi (1844-1926) e lo spagnolo Santiago Ramon y Cajal, che nel 1906 si divisero l’onore del premio Nobel. Il Golgi, professore a Pavia di istologia e poi di patologia generale, scoprì nel 1873 un metodo (impregnazione cromoargentica) con il quale riuscì a mettere in evidenza le cellule nervose con tutti i loro prolungamenti e con il loro apparato reticolare interno. Il Cajal, professore a Valencia, Barcellona e Madrid, non concordando con lo scienziato italiano sui rapporti delle cellule nervose, riteneva che ogni cellula nervosa fosse un organismo elementare indipendente, che ha con gli altri solo rapporti di contiguità e comunicazioni dinamiche e funzionali (1888).

Alla formazione così intesa da Cajal, Waldayer (1836-1921) diede nel 1891 il nome di neurone. Prima di Golgi le fibre nervose erano state casualmente osservate nel 1836 da C. Ehrenberg (17954876), mentre Schwann aveva individuato le cellule nervose e O. Peiters (1834-1863) aveva compiuto ricerche sul cilindrasse.

Nelle ricerche sul sangue Paolo Ehrlich (1854-1915) identificò dal 1878 al 1891 i cinque tipi di globuli bianchi. Nel 1882 Giulio Bizzozero annunciò la scoperta delle piastrine. Adolfo Ferrata (1880-1945), professore a Pavia e caposcuola dell’ematologia italiana, fu fra i più autorevoli propugnatori della teoria unitaria della genesi delle cellule del sangue, in contrapposizione alla teoria dualista proposta da Ehrlich.

Schwann e la “teoria cellulare”

Nell’Ottocento tutti i rami della scienza – fisica, chimica, matematica, astronomia, biologia – progredirono con un ritmo così veloce che alla fine del Settecento non era affatto prevedibile.

La medicina fece progressi perché divenne più scientifica: il numero di scoperte e invenzioni modificò sostanzialmente, e in alcuni settori radicalmente, il modo di pensare, di vivere, di comunicare, di programmare e, ovviamente, anche di diagnosticare e di curare le malattie.

Fondamentali furono nella prima metà dell’Ottocento la scoperta di Mathias Schleiden che individuò nella cellula vegetale l’elemento-base delle piante e quella analoga di Theodor Schwann che pubblicò la “teoria cellulare” secondo la quale ogni organismo animale era fatto di cellule che si riproducevano per divisione.  Queste due scoperte, rese possibili dalle osservazioni al microscopio, sono ritenute universalmente il fondamento della biologia moderna.

le scoperte di Schleiden e Schwann sono universalmente ritenute  il fondamento della biologia moderna

La successiva scoperta della possibilità di mantenere vivi artificialmente per anni porzioni di tessuti prelevate dal vivente con le culture in vitro consentì lo studio sempre più raffinato del modo di crescere dei tessuti, della loro differenziazione e della esistenza e funzione delle entità endocellulari.
La branca degli studi anatomici che trasse per prima i vantaggi del progressivo e continuo potenziamento dell’osservazione microscopica fu dunque l’istologia,  accompagnata dalla citologia.

Mathias Schleiden (1804-1883) - Nel 1838 aveva pubblicato la memoria Beiträge zur Phytogenesis nella quale sosteneva che la cellula, prodotto finale della maturazione del nucleo (che egli chiamava citoblasto), costituisce l'unità fondamentale degli organismi vegetali e si forma in seguito alla cristallizzazione di un liquido (citoblastema) composto da zucchero, gomma e muco, all'interno di una vescicola trasparente che circonda il nucleo maturo. L'ipotesi discussa con Th. Schwan, che la estese al mondo animale, costituì il momento storicamente più rilevante nello sviluppo della teoria cellulare. S. contribuì alla diffusione dell'uso del microscopio tra i biologi; osservò e descrisse accuratamente varie strutture e funzioni vegetali, indicò in particolare l'importanza del nucleo nella divisione cellulare e introdusse il concetto di identità morfologica di tutte le specie cellulari in base all'identità della loro genesi.
Theodor Schwann (Neuss sul Reno 1810 - Colonia 1882) Biologo, considerato tra i fondatori dell'istologia moderna Misurò la forza sviluppata dai muscoli durante la contrazione, dimostrando che essa diminuisce proporzionalmente all'accorciamento del muscolo (1836). Scoprì e denominò la pepsina riconoscendo la natura di "fermento" a questa sostanza presente nel succo gastrico e la sua azione nella digestione delle proteine (1836). Nel 1837 studiò la fermentazione alcolica e riconobbe che essa è dovuta a un agente specifico, cioè alle cellule del lievito. Tale conclusione, rifiutata e aspramente criticata da F. Wöhler e J. von Liebig, fu accettata solo molti anni più tardi, dopo i classici esperimenti di L. Pasteur. Ma il contributo più importante di S. è contenuto nella monografia dal titolo Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der Struktur und den Wachstum der Thiere und Pflanzen (1839), in cui, estendendo anche agli animali le considerazioni sviluppate l'anno precedente da J. M. Schleiden a proposito dei vegetali, formulò in termini assai chiari e precisi la "teoria cellulare". Affermò cioè che il corpo delle piante e degli animali è costituito da unità elementari dotate di vita propria, le cellule, e da sostanze che sono da esse elaborate. La scoperta dell'unità fondamentale di strutture e di funzione degli organismi viventi è una delle più importanti della biologia ed è quella che ha reso possibile l'indagine scientifica della maggior parte dei fenomeni vitali, normali e patologici.

Giovanni Battista Amici e il microscopio moderno

Nel 1800 gli anatomici, dopo le numerose scoperte di ordine macroscopico fatte nei secoli precedenti, rivolsero prevalentemente le loro ricerche nel campo microscopico dove, malgrado le geniali osservazioni dei precedenti studiosi, restavano ancora numerosi punti oscuri da chiarire, a causa dell’imperfezione tecnica dei mezzi di cui potevano disporre.

Il progresso in quest’ordine di ricerche fu possibile allorché gli scienziati ebbero a disposizione microscopi migliori e poterono giovarsi di tecniche di fissazione e di colorazione dei tessuti.
Decisivo fu il sempre maggiore perfezionamento degli strumenti di ingrandimento ottico grazie anche agli studi del modenese Giovanni Battista Amici (1786-1863): innovatore nella costruzione dei microscopi, nel 1827 perfezionò il microscopio acromatico, introdusse la lente emisferica frontale nella struttura dell’obbiettivo e nel 1850 pubblicò l’invenzione del cosiddetto sistema ad immersione.

Joseph von Gerlach (1820-1896), professore ad Erlangen, è considerato il fondatore della tecnica istologica per aver adoperato sistematicamente la colorazione al carminio nell’allestimento di preparati microscopici. Inoltre, collaborò con Camillo Golgi nello studio del sistema nervoso.

Alfonso Corti (1822-1876) usò per primo con successo soluzioni diluite di carminio per visualizzare i nuclei cellulari ed altre strutture.

Inoltre, grandi progressi si ottennero nel campo dell’elettrologia in seguito alla diatriba sugli studi di Luigi Galvani (1879-1798) ed Alessandro Volta (1745-1827). Il primo per mezzo di un arco bimetallico faceva contrarre le zampe di una rana stabilendo un circuito con il sistema di innervazione concludendo così che il movimento era prodotto dall’elettricità dei muscoli; il secondo sosteneva che era l’arco stesso, costituito da due metalli differenti, a fornire l’elettricità.
Anche la statistica fece il suo ingresso sulla scena della medicina: si iniziava a capire l’importanza di raccogliere, esaminare e classificare dati e informazioni riguardo salute e malattia per poter disporre di sempre più elementi al fine di studiare e sconfiggere le diverse patologie. Certamente all’inizio i metodi usati non erano perfetti e completamente attendibili, ma grossi passi in avanti furono fatti grazie all’opera dell’inglese William Farr (1807-1883) e di Melchiorre Gioia (1767-1829)

Giovanni Battista Amici è stato il più importante costruttore italiano di strumenti scientifici ottici dell'Ottocento e uno dei maggiori del suo tempo nel panorama internazionale. 
Laureatosi in ingegneria a Bologna nel 1807, diventò docente di geometria, algebra e trigonometria presso l’Università di Modena e di Reggio Emilia nel 1815. 
Diede contributi fondamentali soprattutto nel campo dell'ottica microscopica con il perfezionamento del moderno microscopio composto catadiottrico e acromatico, ma legò il suo nome anche alla realizzazione di telescopi riflettori e rifrattori, di micrometri, cannocchiali, settori e circoli di riflessione, circoli ripetitori, uno strumento dei passaggi, livelli, meridiane, prismi e camere lucide. 
Applicò all'obbiettivo del microscopio la lente emisferica frontale (1838). Introdusse la tecnica dell'immersione in acqua (1847) e in diversi tipi di olio (1855). Fra il 1857 e il 1860 inventò il prisma a visione diretta tuttora usato in spettroscopia e che ancora porta il suo nome. Ma gli interessi di Amici non si limitarono alla matematica e all’astronomia. Fu anche naturalista di valore: si occupò della inseminazione e delle malattie dei vegetali, diventando noto in tutto il mondo per aver chiarito il meccanismo della fecondazione nelle piante fanerogame.

1802: la “nascita” della biologia

A inizio Ottocento in Europa, ma soprattutto in Germania dopo Kant e in Italia, i fenomeni naturali – e quindi anche le malattie – furono interpretati in modo sempre più idealistico.

I filosofi tedeschi Friedrich Schelling (1775- 1854) che concepì la natura come un universo in continua trasformazione dinamico-storica e Gottfried Reinhold Treviranus (1776-1837) che nel 1802 coniò la parola “biologia” come sinonimo della “natura vivente” costruirono la base hegeliana sulla quale si sviluppò la Medicina romantica della prima metà dell’Ottocento.

Gottfried Reinhold Treviranus riportò le sue idee nel testo “Biologie; oder die Philosophie der lebenden Natur”, pubblicato nel 1802, lo stesso anno in cui Jean-Baptiste Lamarck propose le sue idee sull’evoluzione, peraltro molto simili a quelle di Treviranus.

Gottfried Reinhold Treviranus è considerato, insieme allo stesso Lamarck, il coniatore del termine biologia.

La biologia diventa una scienza autonoma: il termine “biologia” fa la sua comparsa e il suo campo di interesse viene ben delineato da Lamarck (1801) come ricerca “sulla natura, le facoltà, gli sviluppi e l’origine dei corpi viventi”, in cui si intravedono le idee di trasformazione e di evoluzione.

Importanti furono anche i progressi registrati dalla chimica a cavallo fra Settecento e Ottocento, per le loro ripercussioni sullo studio della materia vivente. Si prende atto che i cambiamenti che si osservano nelle sostanze chimiche nel corso delle reazioni effettuate in laboratorio sono del tutto analoghi ai processi che intervengono nelle sostanze organiche che si trovano all’interno degli organismi viventi.
Rappresentante in Italia fu il medico-filosofo Angelo Camillo De Meis (1817-1891), un neo- hegeliano che concepì la natura come effetto del passaggio dello spirito alla sua estensione con la conseguenza che la natura possiede nel contempo caratteri spirituali e materiali, processo questo che è continuo e che genera autodeterminazioni sempre più complesse e concrete. Nel filone razionalista-idealistico della scienza ottocentesca si iincontrano nomi di primo piano come de Lamarck, Darwin, Goethe, Huxley e Mendel.

A. Gambarotto, Stud Hist Philos Biol Biomed Sci. 2014 Dec;48 Pt A:12-20. doi: 10.1016/j.shpsc.2014.07.007. Epub 2014 Aug 28. Vital forces and organization: philosophy of nature and biology in Karl Friedrich Kielmeyer.