Самозарождение - Spontaneous generation

Спонтанное зарождение - это совокупность мыслей об обычном образовании живых организмов, не происходящих от подобных организмов. Теория спонтанного зарождения утверждала, что живые существа могут возникать из неживой материи и что такие процессы были обычными и регулярными. Была выдвинута гипотеза, что определенные формы, такие как блохи , могут возникать из неодушевленного вещества, такого как пыль, или что личинки могут возникать из мертвой плоти. Другой вариант - идея двусмысленного поколения , когда такие виды, как ленточные черви, произошли от неродственных живых организмов, которые теперь считаются их хозяевами . Идея однозначного поколения , напротив, относится к фактически исключительному воспроизводству от генетически родственных родителей, как правило, одного и того же вида .

Доктрина спонтанного зарождения была последовательно синтезирована Аристотелем , который собрал и расширил работы более ранних натурфилософов и различные древние объяснения появления организмов, и на протяжении двух тысячелетий считался научным фактом. Несмотря на то, что в XVII и XVIII веках эксперименты Франческо Реди и Лазаро Спалланцани были оспорены , спонтанное зарождение не было опровергнуто до работ Луи Пастера и Джона Тиндаля в середине XIX века.

Пастер изобрел колбу с лебединой шеей, чтобы создать среду, которая, как известно, не способствует росту микроорганизмов. После стерилизации питательного бульона в этих колбах он удалил лебединые шеи у контролей. Микроорганизмы росли только в контроле, что исключает самозарождение.

Отказ от самозарождения больше не вызывает споров среди биологов. К середине 19 века эксперименты Луи Пастера и других опровергли традиционную теорию спонтанного зарождения и поддержали биогенез .

Описание и терминология

Спонтанное зарождение относится как к предполагаемым процессам, посредством которых различные типы жизни могут неоднократно возникать из определенных источников, отличных от семян, яиц или родителей, так и к теоретическим принципам, представленным в поддержку любого такого явления. Решающее значение для этой доктрины имеют идеи о том, что жизнь происходит из неживого и что никакой причинный агент, такой как родитель, не требуется. Гипотетические процессы, посредством которых жизнь обычно возникает из неживой материи в течение минут, недель или лет (например, в предполагаемом сезонном поколении мышей и других животных из ила Нила ), иногда называют абиогенезом . Такие идеи не имеют общих рабочих принципов с современной гипотезой абиогенеза , которая утверждает, что жизнь возникла в ранние эпохи на планете, в течение по крайней мере миллионов лет, а затем стала разнообразной, и что нет никаких доказательств существования любое последующее повторение события.

Термин двусмысленное поколение , иногда известный как гетерогенез или ксеногенез , описывает предполагаемый процесс, посредством которого одна форма жизни возникает из другой, несвязанной формы, такой как ленточные черви из тел их хозяев.

В годы, прошедшие после эксперимента Луи Пастера 1859 года, термин «спонтанное зарождение» все больше терял популярность. Экспериментаторы использовали множество терминов для изучения происхождения жизни из неживых материалов. Гетерогенез применялся к созданию живых существ из некогда живого органического вещества (например, вареных бульонов), и Генри Чарльтон Бастиан предложил термин « архебиоз» для обозначения жизни, происходящей из неорганических материалов. Не любя случайность и непредсказуемость, подразумеваемые термином «спонтанное» зарождение, в 1870 году Бастиан ввел термин « биогенез» для обозначения образования жизни из неживой материи. Однако вскоре после этого английский биолог Томас Генри Хаксли предложил термин « абиогенез» для обозначения того же самого процесса и принял биогенез для процесса, посредством которого жизнь возникает из существующей жизни; именно этот последний набор определений стал доминирующим.

Античность

Досократические философы

Работавшие в VI и V веках до нашей эры ранние греческие философы, которых в древности называли физиологами (греч. Φυσιολόγοι; по-английски, физические или натурфилософы ), пытались дать естественные объяснения явлений , которые ранее приписывались действиям богов. Physiologoi искал принцип материальный или архе (греч ἀρχή) вещей, подчеркивая рациональное единство внешнего мира и отказ от теологических или мифологических объяснений.

Анаксимандр , который считал, что все вещи возникли из элементарной природы вселенной, апейрона (ἄπειρον) или «неограниченного» или «бесконечного», был, вероятно, первым западным мыслителем, предположившим, что жизнь возникла спонтанно из неживой материи. Первобытный хаос в апейрон, вечно в движении, служил в качестве субстрата , в котором элементарные противоположности (например, влажные и сухие, горячие и холодные) генерируемой и форме многочисленных и разнообразных вещей в мире. Согласно Ипполиту Римскому в третьем веке нашей эры, Анаксимандр утверждал, что рыбы или подобные рыбам существа впервые сформировались во «влажной» среде под воздействием солнечного тепла, и что эти водные существа дали начало людям. Цензорин, писавший в 3 веке, сообщает:

Анаксимандр Милетский считал, что из нагретой воды и земли вышли либо рыбы, либо полностью рыбоподобные животные. Внутри этих животных формировались люди, а эмбрионы содержались в плену до полового созревания; только тогда, после того, как эти животные открылись, могли выйти мужчины и женщины, теперь в состоянии прокормиться.

Анаксимен , ученик Анаксимандра, считал, что воздух - это элемент, дающий жизнь и наделяющий существа движением и мыслью. Он предположил, что растения и животные, в том числе люди, возникли из исконной земной слизи, смеси земли и воды в сочетании с солнечным теплом. Анаксагор тоже считал, что жизнь возникла из земной слизи. Однако он считал, что семена растений изначально существовали в воздухе, а семена животных - в эфире . Ксенофан проследил происхождение человека до переходного периода между жидкой фазой Земли и образованием суши под влиянием Солнца.

В том, что иногда рассматривалось как прообраз концепции естественного отбора , Эмпедокл принимал спонтанное зарождение жизни, но считал, что различные формы, состоящие из различных комбинаций частей, возникают спонтанно, как будто путем проб и ошибок: удачные комбинации формируют основу виды присутствовали при жизни наблюдателя, тогда как неудачные формы не смогли воспроизвести.

Аристотель

Аристотель предположил, что при половом размножении ребенок наследует форму (эйдос) от отца и материю от матери, а также тепло (пневма) либо от отца, либо от окружающей среды. При спонтанном зарождении окружающая среда может эффективно заменить родительский вклад формы, материи и тепла.

В своих биологических работах натурфилософ Аристотель широко теоретизировал воспроизводство различных животных половым , партеногенетическим или спонтанным путем . В соответствии с его фундаментальной теорией гиломорфизма , которая утверждала, что каждое физическое существо представляет собой соединение материи и формы, основная теория полового размножения Аристотеля утверждала, что семя самца навязывает форму, набор характеристик, передаваемых потомству в «материи». (менструальная кровь) поступает от женщины. Таким образом, женская материя является материальной причиной зарождения - она ​​обеспечивает материю, из которой будет образовано потомство, - в то время как мужское семя является действенной причиной , фактором, который побуждает и определяет существование вещи. Тем не менее, как предлагается в Истории животных , многие существа образуются не в результате половых процессов, а в результате спонтанного зарождения:

Было обнаружено, что у животных есть одно общее свойство с растениями. Ибо некоторые растения возникают из семян растений, в то время как другие растения возникают самостоятельно посредством образования некоторого элементарного принципа, подобного семени; и из этих последних растений некоторые получают питание из земли, в то время как другие растут внутри других растений ... Так, у животных некоторые происходят от родительских животных в соответствии с их видом, в то время как другие растут самопроизвольно, а не из родственного стада; и из этих случаев самопроизвольного зарождения некоторые происходят из разлагающейся земли или растительного вещества, как в случае с рядом насекомых, в то время как другие спонтанно возникают внутри животных из секретов их отдельных органов.

-  Аристотель, История животных , Книга V, часть 1

Согласно этой теории, живые существа могут возникать из неживых существ способом, примерно аналогичным «преобразованию женской материи с помощью мужского семени», наблюдаемому при половом размножении. Неживые вещества, такие как семенная жидкость, присутствующая при половом рождении, содержат пневму (πνεῦμα, «дыхание») или « жизненное тепло ». Согласно Аристотелю, пневма имела больше «тепла», чем обычный воздух, и это тепло наделяло вещество определенными жизненно важными свойствами:

Сила каждой души, кажется, разделена в другом и более божественном теле, чем так называемые [четыре] элемента ... Для каждого [животного] то, что делает семя воспроизводящим, присуще семени и называется его «теплом». Но это не огонь или какая-то подобная сила, а пневма, заключенная в семени и в пенистой материи, что аналогично элементу звезд. Вот почему огонь не порождает никаких животных  ... но жар солнца и жар животных порождают не только тепло, наполняющее семя, но и любые другие остатки [животного] природы, которые могут существовать аналогичным образом, обладают этот жизненно важный принцип.

-  Аристотель, « Поколение животных» , 736b29ff.

Аристотель провел аналогию между «пенистой материей» (τὸ ἀφρῶδες), обнаруженной в природе, и «семенем» животного, которое он рассматривал как своего рода пену (состоящую, как бы, из смеси воды и пневмы). ). Для Аристотеля генеративные материалы самцов и самок животных (сперма и менструальная кровь) были, по сути, обработками, сделанными мужскими и женскими телами в соответствии с их соответствующими пропорциями тепла, проглоченной пищи, которая, в свою очередь, была побочным продуктом элементов. земля и вода. Таким образом, любое существо, порожденное половым путем от родителей или спонтанно посредством взаимодействия жизненного тепла и элементарной материи, зависело от пропорций пневмы и различных элементов, которые, по мнению Аристотеля, составляли все сущее. Хотя Аристотель признал, что многие живые существа возникли из разлагающейся материи, он указал, что гниение было не источником жизни, а побочным продуктом действия «сладкого» элемента воды.

Животные и растения возникают на земле и в жидкости, потому что в земле есть вода, а в воде есть воздух, и во всем воздухе есть жизненное тепло, так что в некотором смысле все вещи полны души. Поэтому живые существа образуются быстро, когда воздух и жизненное тепло заключены в чем-либо. Когда они так закрыты, при нагревании телесных жидкостей возникает как бы пенистый пузырь.

-  Аристотель, Поколение животных , Книга III, Часть 11
Аристотель утверждал, что гребешки образуются в песке самопроизвольно.

С разной степенью достоверности наблюдений Аристотель теоретизировал спонтанное зарождение ряда существ из разных видов неодушевленной материи. В testaceans (род , который для Аристотеля включены двустворчатые и улитки), например, характеризовался спонтанной генерацией от грязи, но отличался на основании точного материала они выросли в, например, моллюсках и гребешки в песке, устрица в слизи, и моллюска и лимфы в углублениях скал.

Латинские и раннехристианские источники

Витрувий , римский архитектор и писатель I века до н.э., советовал размещать библиотеки лицом на восток, чтобы наслаждаться утренним светом, но не на юг или запад, поскольку эти ветры порождают книжных червей .

Аристотель утверждал, что у угрей отсутствовал пол и не было молок , икры и ходов ни для того, ни для другого. Скорее, он утверждал, что угри появились от дождевых червей . Позднее авторы выразили несогласие. Плиний Старший не возражал против анатомических ограничений угрей, но утверждал, что угри размножаются, расцветая, царапая себя о камни, высвобождая частицы, которые становятся угрями. Афиней описал угрей как обвивающих и выделяющих жидкость, которая оседает на грязи и порождает жизнь. Афиней также возражал против спонтанного зарождения, утверждая, что разновидность анчоусов произошла не из икры , как утверждал Аристотель, а, скорее, из морской пены .

Поскольку преобладающее мнение философов и мыслителей по-прежнему было в пользу спонтанного зарождения, некоторые христианские богословы приняли эту точку зрения. Августин Гиппопотам обсуждал спонтанное зарождение в Городе Божьем и Буквальном значении Книги Бытия , цитируя библейские отрывки, такие как «Да породит вода обильно движущееся существо, имеющее жизнь» ( Бытие 1:20 ), как указы, которые позволят продолжить творение. .

Средний возраст

Белокожий гусь:
Branta leucopsis

От падения Римской империи в V веке до раскола между Востоком и Западом в 1054 году влияние греческой науки уменьшилось, хотя спонтанное зарождение в целом не оспаривалось. Были сделаны новые описания. Из множества верований некоторые имели доктринальное значение за пределами Книги Бытия . Например, идея о том, что разновидность птиц, известных как ракушечник, произошла от ракообразного, известного как гусь , имела значение для практики поста во время Великого поста . В 1188 году Джеральд Уэльский после путешествия по Ирландии утверждал, что «неестественное» поколение белых казарок было доказательством непорочного рождения . В то время как практика поста во время поста позволяла рыбу, но запрещала птицу, идея, что гусь на самом деле была рыбой, предполагала, что его употребление в пищу было разрешено во время поста. В конечном итоге эта практика была запрещена указом Папы Иннокентия III в 1215 году.

Аристотель, в латинском переводе, с греческого или арабского, был повторно введен в Западную Европу. В 13 веке Аристотель достиг наибольшего признания. Благодаря наличию латинских переводов святой Альберт Великий и его ученик святой Фома Аквинский подняли аристотелизм до самого высокого уровня. Альберт перефразировал Аристотеля De causis et processu Universitatis , в котором он удалил некоторые и включил другие комментарии арабских ученых. Влиятельные сочинения Аквинского, как в физическом, так и в метафизическом плане, преимущественно аристотелевские, но обнаруживают множество других влияний.

Спонтанное зарождение обсуждается как факт в литературе даже в эпоху Возрождения . Попутно Шекспир обсуждает змей и крокодилов, образующихся из ила Нила ( Antony and Cleopatra 2.7 / 24–28 ), Изаак Уолтон снова поднимает вопрос о происхождении угрей «как крыс и мышей, а также многих других живых существ. , выведены в Египте жарким солнцем, когда оно освещает разливы реки ... ". В то время как древний вопрос о происхождении угрей оставался без ответа и была упомянута дополнительная идея о том, что угри воспроизводятся в результате разложения возраста, спонтанное зарождение крыс и мышей не вызвало никаких дискуссий.

Голландский биолог и микроскопист Ян Сваммердам (1637–1680) отверг идею о том, что одно животное могло произойти от другого или от гниения случайно, потому что это было нечестивым; как и другие, он считал концепцию спонтанного зарождения нерелигиозной и связывал ее с атеизмом и безбожным мнением.

Современные тесты

Ян Баптист ван Гельмонт (1580–1644) использовал экспериментальные методы, такие как выращивание ивы в течение пяти лет и демонстрация ее увеличения массы, в то время как почва показывала незначительное уменьшение по сравнению с этим. Поскольку процесс фотосинтеза не был понят, он объяснил увеличение массы поглощением воды. В его записях также описан рецепт приготовления мышей (кусок грязной ткани плюс пшеница на 21 день) и скорпионов (базилик, помещенный между двумя кирпичами и оставленный на солнечном свете). Его записи предполагают, что он, возможно, даже делал эти вещи.

Там , где Аристотель считал , что эмбрион был образован коагуляции в матке, William Harvey (1578-1657) путем рассечения из оленей , показали , что не было никакого видимого эмбриона в течение первого месяца. Хотя его работа предшествовала микроскопии, это привело его к предположению, что жизнь произошла из невидимых яиц. На фронтисписе своей книги « Exercitationes de Generatione Animalium»Очерки происхождения животных» ) он выразил биогенез : «omnia ex ovo» (все из яиц).

Современная интерпретация эксперимента Франческо Реди 1668 года по абиогенезу. Мухи образуются на мясе в открытой банке (слева), но не в закрытой (справа).

Древние верования подверглись проверке. В 1668 году Франческо Реди оспорил идею о том, что личинки возникли спонтанно из гниющего мяса. В первом крупном эксперименте по вызову спонтанного зарождения он поместил мясо в различные закрытые, открытые и частично закрытые контейнеры. Понимая, что в запечатанных контейнерах нет воздуха, он использовал «тонкую неаполитанскую вуаль» и не заметил червей на мясе, но они появились на ткани. Реди использовал свои эксперименты, чтобы поддержать теорию предсуществования, выдвинутую Церковью в то время, которая утверждала, что живые существа произошли от родителей. В научных кругах работа Реди очень скоро приобрела большое влияние, о чем свидетельствует письмо Джона Рэя в 1671 году членам Лондонского королевского общества :

Есть ли какое-либо спонтанное или аномальное поколение животных, как это было до сих пор неизменным мнением естествоиспытателей, я думаю, что есть веские основания сомневаться. В настоящее время мне кажется наиболее вероятным, что такой вещи не существует; но даже все насекомые являются естественным потомством родителей одного с ними вида. Ф. Реди неплохо доказал это, прояснив вопрос о поколении ex materia putrida . Но все же остаются две большие трудности. Первая состоит в том, чтобы дать отчет о производстве насекомых, выращиваемых в побочных фруктах и ​​экскрементах овощей, которые упомянутый Реди сомневается, чтобы не приписать вегетативной душе растения, которое дает эти экскременты. Но для этого я отсылаю вас к мистеру Листеру. Второй - для описания насекомых, размножающихся в телах других животных. Я надеюсь, что вскоре смогу дать вам отчет о появлении некоторых из тех насекомых, которые считались спонтанными и которые, как кажется, столь же маловероятны, как и другие, после обычного и обычного пути.

Пьер Антонио Микели около 1729 года заметил, что, когда споры грибов помещали на кусочки дыни, образовывались грибы того же типа, что и споры, и на основании этого наблюдения он отметил, что грибы возникли не в результате спонтанного зарождения.

В 1745 году Джон Нидхэм провел серию экспериментов с вареными бульонами. Полагая, что кипячение убьет все живые существа, он показал, что при закрытии сразу после кипячения бульоны затуманиваются, позволяя вере в самозарождение сохраняться. Его исследования были тщательно изучены его сверстниками, и многие из них согласились.

Лаззаро Спалланцани модифицировал эксперимент Нидхема в 1768 году, пытаясь исключить возможность введения фактора загрязнения между кипением и запечатыванием. Его техника заключалась в кипячении бульона в запечатанном контейнере с частично удаленным воздухом для предотвращения взрывов. Хотя он не заметил роста, исключение воздуха оставило вопрос о том, был ли воздух существенным фактором самопроизвольного зарождения. Однако к тому времени среди крупных ученых был уже широко распространен скептицизм в отношении принципа самозарождения. Наблюдения все больше демонстрировали, что всякий раз, когда проводилось достаточно тщательное исследование механизмов биологического воспроизводства, было ясно, что процессы включают в себя создание новых структур на основе существующих сложных структур, а не на хаотической грязи или мертвых материалах. Джозеф Пристли , бежавший в Америку незадолго до своей смерти, написал письмо, которое было зачитано Американскому философскому обществу в 1803 году. В нем, в частности, говорилось:

В современной философии нет ничего более экстраординарного, чем возрождение того, что долгое время считалось взорвавшейся доктриной двусмысленного или, как называет его доктор Дарвин, спонтанного зарождения; под этим подразумевается производство организованных тел из субстанций, не имеющих организации, таких как растения и животные из отсутствия ранее существовавших зародышей того же вида, растения без семян и животные без полового акта. Зародыш организованного тела, семя растения или зародыш животного в его первом обнаруживаемом состоянии теперь оказывается будущим растением или животным в миниатюре, содержащим все необходимое для него, когда он вырастет, только требует увеличения нескольких органов и заполнения промежутков посторонними питательными веществами. Когда внешняя форма претерпевает наибольшие изменения, например, от водного насекомого до летающего комара, от гусеницы до кризалиса, от кризалиса до бабочки или головастика до лягушки, в этой организации нет ничего нового; все части комара, бабочки и лягушки действительно существовали, хотя и не представлялись обычному наблюдателю в тех формах, в которых они были впервые замечены. Точно так же все, что важно для дуба, содержится в желуде.

В 1837 году физик Шарль Каньяр де ла Тур и Теодор Шванн , один из основоположников теории клеток, опубликовали свое независимое открытие дрожжей в алкогольной ферментации . Они использовали микроскоп для изучения пены , оставшейся от процесса варки пива . Когда Левенгук описал «маленькие сфероидальные глобулы», они наблюдали клеточное деление дрожжевых клеток . Брожение не могло бы произойти, если бы был введен стерильный воздух или чистый кислород, если бы не было дрожжей. Это говорит о том, что причиной этого являются переносимые по воздуху микроорганизмы , а не спонтанное зарождение.

Однако, хотя идея самозарождения находилась в упадке почти столетие, ее сторонники не отказались от нее сразу. Как писал Джеймс Ренни :

... неспособность проследить происхождение крошечных растений и насекомых привела к доктрине того, что называется спонтанным или двусмысленным зарождением, из которых вышеперечисленные фантазии являются одними из наиболее заметных ветвей. Опыты Реди по высиживанию насекомых из яиц, опубликованные во Флоренции в 1668 году, впервые дискредитировали это учение, хотя у него всегда было несколько выдающихся учеников. В настоящее время его поддерживают значительное число выдающихся естествоиспытателей, таких как Блюменбах, Кювье, Бори де Сен-Винсент, Р. Браун и т. Д. «Идея или спонтанное зарождение», - говорит Бори, - «сначала вызывает отвращение для рационального ума, но, тем не менее, это можно продемонстрировать с помощью микроскопа. наблюдатели видели это: пандоринии проявляют это каждое мгновение ». Эти пандоринии он в другом месте описывает как, вероятно, не что иное, как «одушевленных потомков Zoocarpae». Было бы невыгодно вдаваться в длительные дискуссии на эту загадочную тему; и мы очень сомневаемся, удастся ли окулярная демонстрация под микроскопом разве что в руках ученика школы. Даже у натуралистов, которые занимаются фактами, разум часто находится под чудесным влиянием воображения ...

Пастер и Тиндаль

Многие считают, что эксперимент Луи Пастера 1859 года разрешил вопрос о спонтанном зарождении. Он варил мясной бульон в фляге из лебединой шеи ; изгиб горлышка колбы не позволял падающим частицам достигать бульона, но при этом позволял свободный поток воздуха. Колба оставалась без роста в течение длительного периода. Когда колбу поворачивали так, чтобы частицы могли падать по изгибам, бульон быстро становился мутным. Однако возражения меньшинства были настойчивыми и не всегда необоснованными, учитывая, что экспериментальные трудности были гораздо более серьезными, чем предполагают популярные отчеты. Исследования Джона Тиндаля , корреспондента Пастера и большого поклонника работ Пастера, сыграли решающую роль в опровержении спонтанного зарождения и решении давних проблем. Тем не менее, даже Тиндаль столкнулся с трудностями в борьбе с воздействием спор микробов , что еще не было хорошо изучено в его время. Как и Пастер, он кипятил свои культуры, чтобы стерилизовать их, и некоторые виды бактериальных спор могут пережить кипячение. Автоклав , который вступил в универсальное применение в медицинской практике и микробиологии для стерилизации оборудования, не является инструментом , который вошел в употребление во время опытов Тиндаля, не говоря уже о тех , Пастера.

В 1862 году Французская академия наук обратила особое внимание на этот вопрос и учредила премию «тому, кто с помощью хорошо проведенных экспериментов проливает новый свет на вопрос о так называемом самопроизвольном зарождении», и назначила комиссию для определения победителя. .

Смотрите также

использованная литература