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Fue el primero en descubrir los glóbulos rojos de sangre también estudió la estructura del riñón, hígado y bazo.
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Descubrió y dio nombre a la célula, al observar un trozo de corcho bajo el microscopio.
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Descubrió las estructuras del moho, el aguijón y la abeja, y también contribuyo a la mejora del microscopio.
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Dio la primera definición de tejido (un conjunto de células con forma y función semejantes). Y investigó las diferencias entre funciones animales y vegetales. En el tema de la vida animal se refirió a sus órganos y músculos, y en la vegetal la digestión, la circulación, la respiración, la exhalación, la absorción, la secreción y la nutrición.
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Formuló la teoría celular. Estudio las plantas y la vegetación con un microscopio y observo la variedad de células. Y propuso que el crecimiento de las plantas era debido a la generación de nuevas células.
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Al ver la investigación de Schleiden, pudo descubrir la célula vegetal y propuso una nueva teoría célular que explicaba el crecimiento de plantas. Después hizo investigaciones sobre tejidos animales. Y confirmó definitivamente la existencia de la célula.
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Virchow estableció el segundo principio de la teoría célular “Toda célula procede de otra célula preexistente por división de ésta”. Que propone que todo ser vivo es formado por células.
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Sus principales estudios fueron sobre el funcionamiento de la célula nerviosa. Descubrió como se conecta, su individualidad y hasta hizo dibujos que mostraban como eran las neuronas.
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Fue la primera en descubrir y obtener una imagen clara del ADN. Y trabajo en investigaciones sobre ácido ribonucleico, los virus, el carbón y el grafito.
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Descubrió el virus bacteriógrafo, y otras bacterias como la Lambda, también estudió su metodo de fertilidad y de réplica.