Santiago Ramón y Cajalin elämä ja löydöt
toimittanut Marina Bentivoglio
Etkokuvaus elämäkerrasta
Santiago Ramón y Cajal syntyi toukokuussa 1852 Petillan kylässä Aragonian alueella Espanjan koillisosassa. Hänen isänsä oli tuolloin kylän kirurgi (myöhemmin, vuonna 1870, hänen isänsä nimitettiin Zaragozan yliopiston dissektio-opin professoriksi). Cajal oli kapinallinen teini-ikäinen, ja hänen isänsä antoi hänet joksikin aikaa oppipojaksi suutarille ja parturille. Cajal oli kuitenkin päättänyt ryhtyä taiteilijaksi. Hänen intohimonsa piirtämiseen, hänen herkkyytensä visuaaliselle estetiikalle ja hänen kykynsä muuntaa visuaalisia kuvia piirustuksiksi jäivät hänen tulevan tieteellisen toimintansa tunnusmerkeiksi. Lopulta Zaragozan lääketieteelliseen tiedekuntaan kirjoittautunut Cajal oli nuorena opiskelijana ”grafiikkamanian” riivaama, filosofiasta ja voimistelusta hyvin innostunut, levoton, energinen, ujo ja yksinäinen. Hän valmistui lääkäriksi Zaragozan yliopistosta vuonna 1873. Pian tutkinnon suorittamisen jälkeen hänet kutsuttiin armeijaan ja lähetettiin lääkäriupseeriksi Kuubaan, joka oli tuolloin Espanjan vallan alla. Cajal palasi Espanjaan hyvin sairaana (hän oli sairastunut Kuubassa malariaan ja sitten tuberkuloosiin), ja vuoden 1875 lopussa hän aloitti akateemisen uransa anatomian apulaisprofessorina Zaragozan yliopistossa.
Muotokuva Cajalista ja hänen vaimostaan ensimmäisinä vuosinaan Madridissa.
Vuonna 1879 hän meni naimisiin Silvería Fañanás Garcían kanssa, kouluttamattoman nuoren naisen kanssa, joka seisoi Cajalin rinnalla koko loppuelämänsä (hän kuoli vuonna 1930). He saivat seitsemän lasta (kaksi heistä kuoli lapsuudessaan).
Henkilökuva Cajalista lastensa kanssa (vasemmalta oikealle: Fe, Jorge, Pula ja Santiago) Barcelonassa.
Zaragozasta Cajal osti vuonna 1877 omilla varoillaan (”käyttäen jokaista pesetaa, jonka säästin palveluksesta Kuubassa”) vanhanaikaisen mikroskoopin ja aloitti tieteellisen toimintansa. Hänen ensimmäiset tutkimuksensa omistettiin tulehduksille ja lihassäikeiden rakenteelle. Vuonna 1883 Cajal nimitettiin Valencian anatomian oppituoliin. Vuonna 1885, hänen toimiessaan professorina Valencian yliopistossa, Zaragozan maakuntahallitus myönsi hänelle tunnustuksena hänen työstään koleraepidemian aikana modernin Zeissin mikroskoopin. Vuoden 1887 lopussa Cajal muutti Barcelonaan, jossa hän otti vastaan normaalin ja patologisen histologian professuurin, ja vuonna 1892 hänet nimitettiin histologian ja patologisen anatomian professoriksi Madridin yliopistoon. Cajal jatkoi tuottavaa työtään Madridissa kuolemaansa asti vuonna 1934.
Self-portrait Cajalista laboratoriossaan Valenciassa.
Salaman välähdys
Cajalin tieteellisen uran ja nykyaikaisen neurotieteen kehittymisen kannalta ratkaiseva tapahtuma tapahtui Madridissa vuonna 1887, kun Cajal oli 35-vuotias. Tuona vuonna Luis Simarro Lacabra, loistava psykiatri, joka oli kiinnostunut histologisesta tutkimuksesta, näytti Cajalille, joka oli matkustanut Valenciasta saadakseen tietoa tekniikan kehityksestä, Golgin värjäyksellä kyllästettyä materiaalia. Tohtori Simarro oli juuri palannut Pariisista ja tuonut mukanaan näytteitä, jotka oli värjätty uudella hopeakyllästystekniikalla (reazione nera), jonka Camillo Golgi oli keksinyt 14 vuotta aiemmin, mutta jonka levinneisyys oli vielä hyvin vähäistä. Cajal kirjoitti omaelämäkerrassaan: ”Siellä, tohtori Simarron talossa … minulla oli ensimmäistä kertaa tilaisuus ihailla … niitä kuuluisia aivoleikkauksia, jotka oli kyllästetty Pavian savantin hopeamenetelmällä.”
Mikroskooppilevyt, joissa on Cajalin histologisia preparaatteja; b-kirjain (”bueno”, hyvä) ilmaisee leikkausten laadun.
Cajal oli tuolloin tutkinut hermostoa vain vuoden ajan, lähinnä kerätäkseen sopivia kuvituksia histologisia tekniikoita käsittelevään kirjaan, ja hän oli huomannut, miten riittämättömiä tavanomaiset menetelmät olivat hermokudoksen tutkimiseen. Golgi-värjäyksellä kyllästettyjen preparaattien havainnointi oli kuin salamanisku: ”Yksi vilkaisu riitti”, ja Cajal oli haltioissaan. Hermosolut näkyivät ”väriltään ruskeanmustina jopa hienoimpiin haarakkeisiin asti, ja ne erottuivat ylitsepääsemättömän kirkkaina läpinäkyvän keltaisella pohjalla. Kaikki oli terävää kuin kiinalaisella musteella piirretty luonnos”, Cajal kirjoitti omaelämäkerrassaan. Kuumeisessa toiminnassa (”…kun uusia tosiasioita ilmestyi valmisteluihini, ideat kiehuivat ja paiskoivat toisiaan mielessäni. Julkaisukuume nielaisi minut”), Cajal työskenteli verkkokalvon, pikkuaivojen ja selkäytimen parissa soveltaen kudoksiin Golgin värjäystä, josta hän teki joitakin muutoksia.
Fotomikroskooppikuvia Cajalin valmisteista (säilytetään Museo Cajalissa Cajal-instituutissa Madridissa, Espanjassa) vastasyntyneen pikkulapsen aivokuoresta, joissa näkyy Golgi-värjäyksellä kyllästettyjä neuroneita. Aineiston on ystävällisesti toimittanut tohtori Javier DeFelipe, ja se on jäljennetty Madridin CSIC:n Cajal-instituutin johtajan tohtori Ricardo Martínez-Murillon luvalla. Nämä kaksi kuvaa on julkaistu myös teoksessa DeFelipe ja Jones ”Cajal on the Cerebral Cortex”. Oxford University Press, New York, 1988.
An Indefatigable and Creative Scholar
Lokakuussa 1889 Cajal, joka ei ollut koskaan matkustanut Espanjan ulkopuolelle lukuun ottamatta palvelustaan Kuubassa, lähti Berliiniin, Saksan anatomisen seuran kongressiin, näyttääkseen diakuviaan alan johtaville auktoriteeteille vakuuttaakseen heidät havaintojensa tärkeydestä. Tällöin hän sai tunnustusta useilta päteviltä professoreilta, muun muassa arvostetulta sveitsiläiseltä histologilta Rudolf Albert von Köllikeriltä (1817-1905), josta tuli tästä lähtien Cajalin ja ”hermosoluopin” kannattaja, jonka Wilhelm Waldeyer (1836-1921) esitti virallisesti vuonna 1891.
Cajal vastusti kiivaasti ajatusta, jonka mukaan hermosto koostuisi jatkuvien elementtien verkostosta, kuten Joseph von Gerlach (1820-1896) oli esittänyt ja Golgi itse kannatti. Camillo Golgi oli uskonut löytäneensä omien valmisteidensa avulla todisteen siitä, että hermosto koostui laajalle levinneestä, toisiinsa jatkuvassa yhteydessä olevien säikeiden verkostosta (rete nervosa diffusa, ”diffuusi hermoverkko”). Päinvastoin, ensimmäisistä havainnoista lähtien ja myöhemmissä tutkimuksissaan Cajalin mielikuvitus oli innostunut ajatuksesta, että hermosto koostuu miljardeista erillisistä hermosoluista. Cajalin työ johti siihen johtopäätökseen, että hermoston perusyksiköitä edustavat yksittäiset soluelementit (jotka Waldeyer kastoi ”neuroneiksi” vuonna 1891). Tämä päätelmä on nykyaikainen hermoston organisaation perusperiaate.
Cajalin teos ”Textura del Sistema Nervioso del Hombre y los Vertebrados” (1894-1904) saatettiin kansainvälisen tiedeyhteisön saataville ranskankielisenä käännöksenä ”Histologie du Système Nerveux de l’Homme et des Vertébrés” (kääntänyt L. Azoulay, julkaisi vuonna 1911 Maloine, Pariisi; N. ja L.W. Swansonin englanninkielinen käännös julkaistiin vuonna 1994 Oxford University Pressin kustantamana). Cajalin teos loi perustan nykyaikaiselle neuroanatomialle, sillä siinä kuvattiin yksityiskohtaisesti hermosolujen järjestäytyminen monien eri eläinlajien keskus- ja ääreishermostossa, ja sitä havainnollistivat Cajalin maineikkaat piirrokset, joita vuosikymmenien ajan (ja vielä nykyäänkin) on jäljennetty neurotieteen oppikirjoissa.
Cajalin piirros pikkuaivokuoresta (kissanpennun pikkuaivokuoresta tehtyyn Golgi-imppaukseen perustuvasta preparaatista). A-kirjaimella on merkitty Purkinje-solut ja niille ominaiset dendriittiset haarautumat.
Cajalin piirros pikkuaivokuoresta (metyleenisinisellä värjätystä kissan pikkuaivopreparaatista), jossa näkyvät Purkinje-solujen aksonit, jotka lähtevät aivokuoresta alaspäin suuntautuneina.
Preparaatti Golgi-tekniikalla kyllästetyn näköhermon läpi (varpuslasta). Huomaa Cajalin piirtämien neuronien monimuotoisuus.
Cajalin Golgi-impregnoinnin perusteella piirtämät ihmisen otsalohkon pinnalliset kerrokset. Aivokuoren tärkeimmät solutyypit eli pienet ja suuret pyramidaaliset neuronit (A, B, C, D, E) ja ei-pyramidaaliset (F, K) solut (interneuronit nykynimikkeistössä) on hahmoteltu erinomaisesti.
Lisäksi Cajal määritteli ”dynaamisen polarisaation lain”, jonka mukaan hermosolut ovat polarisoituneita, vastaanottavat tietoa solurungoissaan ja dendriiteissään ja johtavat tietoa kaukaisiin paikkoihin aksonien kautta, mikä osoittautui hermoyhteyksien toiminnan perusperiaatteeksi. Cajal teki myös perustavanlaatuisia havaintoja hermoston kehityksestä ja sen reagoinnista vammoihin (hänen teoksensa ”Degeneration and Regeneration of the Nervous System” (hermoston rappeutuminen ja uusiutuminen), jonka on kääntänyt ja toimittanut R. M. May, Lontoo, Oxford University Press, 1928, ja jonka J. DeFelipe ja E. G. Jones, Oxford University Press, 1991, ovat toimittaneet uudelleen).
Golgi ja Cajal, jotka jakoivat Nobel-palkinnon vuonna 1906 hermostoa koskevista tutkimuksistaan, tapasivat vasta Tukholmassa vastaanotolla. Golgi piti ensin Nobel-luentonsa, jossa hän sitoi uskomuksensa ”verkkomaisiin” hermoverkkoihin, mikä oli täysin ristiriidassa Cajalin Nobel-luennon kanssa. Cajal, hermoston perusyksiköitä edustavien yksittäisten solujen vierekkäisyyden (eikä jatkuvuuden) tarmokas kannattaja, taisteli ajatustensa puolesta kuolemaansa saakka.
Self-portretti Cajalista mikroskoopin ääressä vuonna 1920.
Golgilla ja Cajalilla oli varmasti sama intohimo tieteeseen ja sama omistautuminen tieteelle, mutta persoonallisuuksiltaan he poikkesivat toisistaan suuresti. Cajal, kiihkeä, innostuksesta palava, omisti elämänsä hermoston organisaation tutkimiselle, josta hän teki perustavanlaatuisia löytöjä omalaatuisella lahjakkuudellaan ja intuitiollaan. Golgi, ”viileämpi” akateemikko, löysi työkalun, jota Cajal käytti tutkimuksissaan, ja hän antoi erinomaisen panoksensa monilla solubiologian ja patologian aloilla sekä merkittävän panoksensa myös hermoston rakenteeseen (esimerkiksi aksonista lähtevien haarojen, erityyppisten hermosolujen ja gliasolujen kuvaus). Golgi tulkitsi kuitenkin väärin kokonaisnäkemyksen hermoston rakenteellisesta organisaatiosta, jonka sen sijaan on laatinut Cajal.
Erittäin tuottelias Cajal oli myös taitava valokuvaaja (hänen valokuviaan Espanjasta, kylistä, ystävistä, kasvoista säilytetään Madridin Cajal-museossa), ja hän kirjoitti useita kirjoja, jotka oli tarkoitettu ei varsinaisesti tieteelliselle laajalle yleisölle, mukaan lukien omaelämäkertansa ”Recuerdos de mi vida” (Recuerdos de mi vida, suomennos: E.H. Craigie, apunaan J. Cano, MIT Press, Cambridge, Massachusetts, MIT Press, Cambridge, Miss, 1989), pieni aforismien (”ajatuksia, anekdootteja ja uskontunnustuksia”, kuten alaotsikossa sanotaan) nide ”Coffee Chatters” (Charlas de Café), ”The world seen at 80 years” (”El mundo visto a los ochenta años”, jonka ironinen alaotsikko on ”Impresiones de un Arteriosclerótico”).
Credits
Cajalin neljä piirrosta teoksesta ”Histologie du Système Nerveux de l’Homme et des Vertébrés” on jäljennetty Madridin CSIC:n Cajal-instituutin johtajan tohtori Ricardo Martínez-Murillon luvalla. Cajalin muotokuva ja omakuvat on otettu Agustín Albarracínin kirjasta ”Santiago Ramón y Cajal o la Pasión de España” (Santiago Ramón y Cajal o la Pasión de España), jonka on julkaissut Editorial Labor, S.A. (1982).
Ensimmäinen julkaisu 20. huhtikuuta 1998