Что такое самозарождение в биологии
Самопроизвольное или спонтанное зарождение жизни
Вы будете перенаправлены на Автор24
Появление теории самопроизвольного зарождения жизни
Теория самопроизвольного зарождения жизни была популярна в Египте, Вавилоне и Древнем Китае, и являлась альтернативой теории креационизма.
Теории самопроизвольного зарождения жизни придерживался Аристотель, которого часто называют основателем биологии. Аристотель считал, что любое сухое тело, становясь влажным, и любое влажное тело, становясь сухим, способно породить животных.
Согласно теории Аристотеля о самопроизвольном зарождении жизни, в веществах существуют определенные частицы, которые несут в себе некое активное начало, которое, при подходящих условиях, способно создать живой организм. С одной стороны, Аристотель был прав, утверждая, что такое активное начало есть в оплодотворенном яйце. Однако он ошибочно считал, что оно существует и в солнечном свете, и в гниющем мясе, и в иле и т.д. он считал, что живое может возникнуть не только путем спаривания животных, но и путем разложения почвы. А растения не только могут развиваться из семян, но и способны самозарождаться из разлагающейся земли под воздействием природы.
Авторитет Аристотеля оказывал большое влияние на ученых средневековья, а мнение философа переплеталось с учениями отцов церкви. В результате этого возникали самые различные нелепые, с точки зрения современной науки, представления. Например, считалось возможным выращивание человека или его подобия – гомункулуса – в колбе путем смешивания различных химических веществ.
Также возможным и простым делом представлялось получение из неживых материалов животных. Известный алхимик того времени Ван-Гельмонт описал данный процесс. Ученый провел эксперимент, где он за три недели создал мышей. Для этого он использовал темный шкаф, пшеницу и грязную рубашку. Человеческий пот в этом эксперименте выступал в роли активного начала.
В сочинениях 16 и 17 века подробно описывается процесс превращения камней, воды и т.д. в птиц, зверей и пресмыкающихся. Например, существуют изображения лягушек, которые появляются из росы, и птиц и насекомых, появляющихся из веток и плодов.
Развитие естествознания сужало применение теории самопроизвольного зарождения.
Готовые работы на аналогичную тему
Опыты Реди, Нидхэма, Спалланцани
Теория самопроизвольного зарождения была впервые подвергнута сомнению итальянским биологом и врачом Франческо Реди, который в 1688 году в ходе простых опытов доказал несостоятельность мнения о самозарождении червей из гниющего мяса. В ходе опытов Реди установил, что мелкие белые червячки не что иное, как личинки мух. После ряда экспериментов Реди пришел к выводу, что живое может возникнуть только из живого. Эта концепция получила название концепции биогенеза.
Для проведения эксперимента Реди использовал четыре больших сосуда с широким горлышком. В один из сосудов он поместил землю, во второй – немного рыбы, в третий – кусок мяса, в четвертый – угрей. Все эти сосуды он плотно закрыл и запечатал. Затем проделал то же самое с четырьмя другими сосудами, однако оставил их открытыми.
Рисунок 1. Опыт Реди. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Через некоторое время в незапечатанных сосудах, в которых содержалось мясо и рыба, появились черви. В эти сосуды свободно залетали и вылетали мухи. Однако в запечатанных сосудах черви не появились, несмотря на то, что прошло достаточно много времени. Таким образом, теория о самозарождении оказалась несостоятельной.
Однако в конце 17 века Левенгук и Кирхер обнаружили мельчайшие существа, которые можно было разглядеть только в микроскоп. Эти мельчайшие существа были повсюду, где происходило гниение. Левенгук пришел к выводу, что эти существа произошли из зародышей, попавших в гниющую субстанцию. А значит, зарождение живых микробов из неживой материи происходит именно в гниющих отварах, настоях, мясе и т.д.
В середине 18 века это мнение подтвердил шотландский священник Нидхэм, который помещал отвары растений или мясной бульон в плотно закрывающиеся сосуды и кипятил. По мнению Нидхэма, за это время все зародыши должны были погибнуть, а извне зародыши не могли попасть. Однако, несмотря на это, через какое-то время в жидкостях все равно возникали микробы. Отсюда Нидхэм сделал вывод, что происходит явление самозарождения.
Однако другой ученый, Спалланцани, повторил опыт Нидхэма и пришел к выводу, что при продолжительном нагревании сосудов жидкости теряют зародышей.
В 1765 году он провел новый экспермент, в котором мясные и овощные отвары подверг кипячению в течение нескольких часов, а затем запечатал сосуды. Через несколько дней, исследовав жидкости, он обнаружил, что никаких признаков жизни в них нет. Тогда Спалланцани пришел к выводу, что все формы живых существ были уничтожены высокой температурой, а без них живое не может возникнуть.
Возникло два противоположных взгляда на процесс самозарождения. Спалланцани считал, что Нидхэм недостаточно нагревал жидкости, и ТВ них оставались зародыши. Нидхэм, в свою очередь, доказывал, что наоборот, Спалланцани нагревал жидкости слишком долго, в результате чего зарождающая сила разрушалась.
Доказательство несостоятельности теории самозарождения
Этот спор был разрешен лишь в 19 веке благодаря исследованиям французского ученого Луи Пастера.
В 1859 году французской Академией было объявлено о присуждении премии тому, кто решит вопрос о замозарождении жизни, доказав его возможность или невозможность. В 1862 году Луи Пастер, французский микробиолог и химик, получил эту премию.
В своем эксперименте он повторил опыт Спалланцани. Пастер прокипятил питательный бульон в стеклянном сосуде, однако использовал не обычный сосуд, а стеклянную колбу в виде S-образной трубки. В колбу не мог проникнуть воздух, а соответственно, и жизненная сила. Но при этом пыль и присутствующие в ней микроорганизмы, оседали в нижней части трубки, и бульон, находящийся в колбе, оставался полностью стерильным. Однако, если горло колбы ломалось или стерильный бульон попадал в нижнюю часть S-образной трубки, бульон начинал мутнеть, что говорит о появлении в нем микроорганизмов.
Рисунок 2. Опыт Пастера. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Таким образом, Луи Пастер доказал несостоятельность теории самопроизвольного зарождения жизни, и в научном обществе была принята теория биогенеза, согласно которой, все живое происходит от живого.
Самозарождение жизни
Живые организмы самопроизвольно возникают из неорганических веществ.
С самых давних времен люди полагали, что живые организмы появились из более простых веществ. Оставьте, например, кучу зерна под дождем, и она вскоре породит мышей; оставьте на улице мясо, и скоро по нему будут ползать личинки мух. В XVII веке Франческо Реди оставлял мясо на улице в разных горшках — открытых, плотно закрытых, покрытых сеткой, — и доказал, что личинки никогда не появятся в мясе, укрытом от мух.
И хотя эксперимент Реди обрушил представление о том, что сложные организмы могут зарождаться самопроизвольно, открытие микроорганизмов в XIX веке привело ко второму рождению понятия самозарождения жизни. Даже разлагающиеся материалы, укрытые от мух, по всей видимости, производили на свет организмы, видимые под микроскопом. К 1860 году споры вокруг самозарождения жизни стал настолько жаркими, что Французская академия предложила премию любому, кто помог бы разрешить этот вопрос. Французский ученый Луи Пастер (см. Микробная теория инфекционных заболеваний) выполнил ряд тщательно подготовленных экспериментов, которые помогли окончательно решить проблему, и получил премию академии в 1864 году.
Пастер брал колбы с длинными узкими искривленными горлышками и наполнял их жидкой питательной средой. Среда доводилась до кипения, чтобы в ней были убиты все микробы, а стеклянное горлышко играло роль ловушки для спор грибов и других микроорганизмов, которые могли загрязнить жидкость. Пастер показал, что микробы появились только в колбах, горлышки которых были в последующем разбиты — то есть если в среду попали организмы, содержащиеся в воздухе.
По иронии судьбы, в 1870-х годах возникли новые дебаты, в центре которых было предположительное самозарождение плесневых грибов в процессе брожения вина. Пастер еще раз показал, проведя убедительные эксперименты (в процессе которых он в стерильных условиях брал мякоть изнутри ягод винограда и изолировал ее от воздуха), что споры дрожжей переносятся воздухом и не зарождаются самопроизвольно в ткани винограда.
Сегодня результат долгих дебатов о самозарождении жизни обобщен в лозунге биологов: «Жизнь происходит из жизни».
Самопроизвольное зарождение жизни — основная концепция
Теория самопроизвольного (спонтанного) зарождения жизни
Концепция спонтанного зарождения жизни существовала в Вавилоне, Египте и Китае как альтернатива креационизму.
Креационизм — философское и религиозное учение о сотворении мира и человека Богом. Креационизм принимает жизнь как данность и не предпринимает попыток объяснения происхождения жизни естественными законами природы.
Концепция спонтанного зарождения жизни исходит из возможности самопроизвольного неоднократного зарождения жизни из неживой материи. Известным сторонником данной гипотезы является Аристотель, считавший, что частицы, из которых состоит вещество, обладают неким «началом». Оно при определенных условиях способно зародить жизнь. Древнегреческий философ верно определял заложенную жизнь в оплодотворенном яйце, но ошибался, что новые организмы могут появляться в тине и гниющем мясе. Взгляды Аристотеля значительно повлияли на ученых средневековья. Даже спустя долгое время люди продолжали верить в то, что живые существа возникают из неживой материи.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Самозарождение — спонтанное зарождение живых существ из неживых материалов.
В Средние века была популярна идея о создании живых существ «гомункулусов»; экспериментами в этой области занимались алхимики. Известным ученым данного периода, который «доказал» возможность самозарождения, был Ян Баптиста ван Гельмонт (1580-1644), нашедший способ создания мышей из зерен, белья и кувшина. В ходе эксперимента Гельмонт положил в темное помещение кувшин с горстью пшеницы и грязную рубашку. Через какое-то время ученый обнаружил в этом помещении мышей, что стало для него доказательством теории самозарождения. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот.
Поддерживали данную гипотезу и другие натуралисты. Например, один исследователь утверждал, что видел через микроскоп самозарождение лягушки из майской росы. Эту теорию поддерживали также Галилей, Декарт, Гарвей, Гегель, Ламарк.
Опыты Реди, Нидхэма, Спалланцани, Тереховского и Пастера
Эксперимент Реди
Для доказательства ошибочности теории самозарождения Франческо Реди взял два сосуда с мертвым червем, один из которых он оставил открытым. Через какое-то время ученый заметил, что в открытом сосуде червь оказался покрыт личинками мух, а в закрытом не произошло таких же изменений. Так была доказана невозможность самозарождения мух в гниющем мясе. Результаты своих опытов Реди опубликовал в 1668 году в труде «Опыты по происхождению насекомых».
Спустя несколько лет после опытов Реди был изобретен мощный микроскоп, позволяющий увидеть мельчайшие организмы, которые могут жить в разных веществах. Это возобновило споры о самозарождении организмов.
Эксперимент Нидхэма
В 1745 г. английский естествоиспытатель Джон Тербервилл Нидхем провел ряд экспериментов, результаты которых оценивались в пользу абиогенеза.
Абиогенез — образование органических соединений, распространенных в живой природе, вне организма без участия ферментов.
Ученый для опытов использовал питательные жидкости (куриный бульон и др.). Нидхем производил нагрев жидкости и наливал ее в пробирку, которую впоследствии закупоривал. В итоге воздухонепроницаемую пробирку ученый снова нагревал и оставлял на несколько дней. В результате в жидкости образовывались организмы.
Эксперименты Спалланцани
Итальянский ученый Ладзаро Спалланцани (1729-1799) понимал, что Нидхем ошибся в своих экспериментах, и решил доказать экспериментально, что в нагреве жидкости решающую роль играет температура нагрева, которая при недостаточно высоком показателе не убивает микроорганизмы. Спалланцани закрывал пробирки с отварами и нагревал их в течение часа. Для сравнения ученый брал другие пробирки с жидкостью, которые кипятил только несколько минут. Через какое-то время Спалланцани обнаружил, что в плотно закрытых пробирках, которые он кипятил продолжительное время, никаких микроорганизмов не появилось. В тех емкостях, где нагревание проходило короткий промежуток времени, появилась жизнь.
Нидхем не желал признавать поражения и заявил в ответ на эксперименты ученого о существовании Производящей силы, находящейся в семенных отварах и бульоне, которую Спалланцани убивает путем активного нагревания пробирок. Спалланцани снова провел эксперимент: ученый приоткрыл крышку емкости с семенным отваром, который прогревал в течение нескольких часов. Согласно возражению Нидхема, Производящая сила жидкости должна была умереть, однако, приоткрытая пробирка впускала микроорганизмы из воздуха, что стало причиной их размножения в дальнейшем. Результаты экспериментов Спалланцани набирали популярность, а доказательства Нидхема стали терять актуальность.
Ладзаро Спалланцани совершил ряд важнейших открытий, сыгравших важную роль в развенчании теории самозарождения и развитии микробиологии вообще.
Опыты Тереховского
Спалланцани считал, что микроорганизмы попадают в настой из воздуха. Тереховский решил связать условия их появления с естественными условиями пребывания организмов в природе. Ученый определил, что состав вида микроскопических элементов в настоях соответствует их видовому составу в обычной воде, которая используется для приготовления этих настоев. Это говорило о том, что организмы возникают не из вещества, на основе которого делается настой.
Ученый провел ряд экспериментов, в результате которых он пришел к следующим положениям:
В результате опыты Тереховского совпадали с наблюдениями других ученых-единомышленников. Российский врач привел опыты в единую систему и убедительно обосновал собственную концепцию.
Плюсом изучения Тереховским микроорганизмов стало создание нового представления о них не как о скоплениях с заложенной жизненной активностью, а как достаточно сложных по своему строению и своей жизнедеятельности организмов. Минусом концепции ученого была ограниченность круга его изучения: Тереховский в основном занимался крупными водными микроскопическими организмами и не обращал внимание на существование спор, которые обитают в воздушной среде.
Эксперимент Пастера
При удалении этой конструкции в колбе активно начинают распространяться микроорганизмы. Этот опыт позволил Луи Пастеру опровергнуть существование особой «производящей силы», которая содержится в питательной среде (в случае с экспериментом жидкость содержала подсахаренную дрожжевую воду). Также ученый доказал, что «самозарождение» в большинстве случаев появляется из-за попадания микроорганизмов в колбу из воздуха.
После экспериментов Пастера в конце XIX века возникли новые споры о самозарождении плесневых грибов в процессе брожения вин. Ученый вновь был вынужден проводить опыт, отбирая мякоть винограда и помещая ее в стерильные условия, лишенные контакта с воздухом. Пастер доступно и понятно доказал, что спорам дрожжей необходим воздух, чтобы вызвать определенные процессы в ткани винограда.
Несостоятельность теории витализма
Несмотря на ряд проведенных опытов, в XX веке были популярны идеи о самозарождении относительно субмикроскопических живых частиц — вирусов.
Научно доказано, что вирусы не зарождаются из невирусного материала, а происходят только от себе подобных частиц, то есть вирусов.
Современные доказательства несостоятельности витализма ссылаются на работы Реди, Тереховского и Луи Пастера, которые внесли вклад в признание на мировом уровне теории, что любой организм, от самого примитивного до самого сложного и высокоорганизованного, рождается только от своих родителей, живых организмов.
Самозарождение
Содержание
Развитие теории самозарождения
Древний мир
С древних времён человечество решало вопросы происхождения жизни довольно однозначно. В том, что живое или, по крайней мере, низшие его представители, способны зарождаться сами по себе буквально из ничего, не было никаких сомнений. Сведения о том, как различные живые существа появляются из воды, грязи и гниющих остатков, можно найти в древних китайских и индийских рукописях, об этом также рассказывают египетские иероглифы и клинописи Древнего Вавилона. К примеру, народ Древнего Египта свято верил в существовавшее тогда убеждение о том, что лягушки, жабы, змеи и даже более крупные животные, такие как, например, крокодилы, рождаются не иначе как из слоя ила, остающегося на берегах Нила после его сезонных разливов. А в Древнем Китае люди полагали, что тля возникает сама по себе на молодых побегах бамбука. Причём немаловажное значение в этом процессе придавалось теплу, влаге и солнечному свету. В Вавилоне же люди верили, что черви появляются сами по себе в каналах.
Античность
Убеждения в спонтанном зарождении живых существ из неживых материалов было воспринято философами Древней Греции и Рима, как нечто само собой разумеющееся. Очевидно, что в отличие от восточных цивилизаций, для которых характерным было теологическое толкование происхождения жизни, в Древней Греции наблюдается эмпиризм доэволюционных научных теорий и практически полное отсутствие религиозного подтекста. В какой-то момент под идею о самозарождении стали подводить определённую теоретическую основу, толкуя её с материалистических или идеалистических позиций.
К примеру, древнегреческий философ — Фалес Милетский (конец VII-начало VI в. до н. э.), придерживавшийся стихийно-материалистических позиций, полагал, что жизнь есть свойство, присущее материи. Подобным материальным первоначалом, из которого естественным образом возник мир, по мнению Фалеса Милетского, была вода. Также придерживался материалистических принципов толкования самозарождения жизни другой древнегреческий философ Демокрит (460—370 гг. до н. э.), основатель атомистической теории. Он полагал, что всё на свете состоит из множества мельчайших неделимых частиц — атомов, а жизнь зарождается за счёт взаимодействия между собой сил природы — к примеру, за счёт взаимодействия атомов огня и влажной земли.
А древнегреческий философ-материалист Эмпедокл (485—425 гг. до н. э.) считал, что первые в мире живые организмы (а это, как он полагал, были растения), зародились в речном иле под влиянием внутреннего тепла Земли. Вслед за растениями появляются части животных: «„головы выходили без шей, двигались руки без ног, очи блуждали без лбов“, из соединения которых впоследствии появились первые животные организмы». Само же соединение происходило так: «Влекомые силой Любви эти части искали друг друга и слагались в целые живые существа, причём соединения частей происходили случайно, так что образовались чудовища в виде животных с человеческими головами, многоголовые создания и т. д. Но эти уродливые твари, по учению Эмпедокла, были неспособны к продолжительному существованию и волею Вражды должны были погибнуть, уступив место более гармонично устроенным организмам. С течением времени по законам Любви и Вражды получились формы, приспособленные к среде и способные к размножению». Примерно об этом же (только в форме художественного произведения) писал древнеримский поэт Лукреций Кар (ок. 98—55 гг. до н. э.) в поэме «О природе вещей».
Противоположного, идеалистического подхода к теории самозарождения жизни придерживался Платон (428—347 гг. до н. э.). Он полагал, что сама по себе животная и растительная материя ни в коем случае не является живой. Живой же она становится только после того как до неё снисходит бессмертная душа, «психея». Эта идея Платона оказалась более чем жизнеспособной, и после него оказалась воспринята его учеником Аристотелем, учение которого легло в основу всей средневековой научной культуры и просуществовало более 2-х тысяч лет. В своих трудах Аристотель приводит бесчисленное множество «фактов» самозарождения живых существ — растений, насекомых, червей, лягушек, мышей, некоторых морских животных — с указанием необходимых для этого условий — наличия разлагающихся органических остатков, навоза, испорченного мяса, различных отбросов, грязи. Под эти «факты» Аристотель даже подводил определённое теоретическое обоснование — он утверждал, что внезапное зарождение живых существ вызвано ни чем иным как воздействием некоего духовного начала на до того безжизненную материю. Но в то же время Аристотель выражает и вполне здравые мысли, близкие по своей сути к эволюционной теории: «Кроме того, возможно, что одни тела время от времени превращаются в другие, а те в свою очередь, распадаясь, претерпевают новые превращения, и таким образом развитие и распад уравновешивают друг друга». Также непременно стоит отметить, что Аристотель был первым учёным, высказавшим идею «лестницы существ» (от менее развитых и более примитивных к наиболее развитым, а в более широком понимании — от неживой природы к живой). Вот как выглядела «лестница» Аристотеля: 1) Человек; 2) Животные; 3) Зоофиты; 4) Растения; 5) Неорганическая материя.
При этом развитие живых существ происходит путём их восхождения по ступенькам лестницы от низших к высшим и осуществляется за счёт присущей материи склонности к самосовершенствованию. Как ни смешно это прозвучит, подобные идеи действительно были передовыми для V в. до н. э., прогрессивными по сравнению с ненаучным религиозным подходом. В отличие от прежних религиозных воззрений, теория самозарождения жизни носила уже не тео-, а космогеничный, светский характер. Роль бога в процессе зарождения жизни уже не казалась такой однозначной, что положило границу между религией и наукой и определило дальнейший путь развития науки вне религиозных догматов. А некоторые исследователи даже полагают, что в идеях Эмпедокла о зарождении жизни можно углядеть зачатки теории эволюции и естественного отбора с её идеями борьбы за существования и сохранения сильнейших видов.
Средние века
Для Средних веков характерен значительный регресс научного знания, связанный, в основном, с колоссальной властью церкви над всеми отраслями человеческой деятельности, а также с развитием христианской философии и формированием соответствующего, религиозного образа жизни и мышления. Ещё в III в. н. э. Плотин (глава философской школы неоплатоников) говорил о том, «что живые существа могли возникать из земли не только в прошлом, но возникают и сейчас в процессе гниения» под воздействием «животворящего духа» («vivere facit»), то уже в V веке н. э. идеи «живородящего духа» и «животворящей силы» оказались невостребованными, так как во главу угла встало христианство, предполагающее единый акт творения. Ко всему прочему, вся научная деятельность находилась под контролем церкви, что отнюдь не способствовало продуктивному научному творчеству и появлению новых достижений в области органического мира.
В Европе очень надолго воцарилось мнение о том, что всех живых существ создал Бог в процессе единого акта творения (creatio). Также, как считал злейший враг науки Августин (354—430 гг.н. э.), «подобно тому как Бог в виде исключения создал вино прямо из воды, Бог так же в виде исключения может заставить рождаться организмы прямо из земли», а точнее «Он может заставить их рождаться от семени или происходить из неживой материи, где заложены невидимые „духовные семена“ („occulta semina“)». Таким образом Августин разработал теологизированное учение о «зарождающей силе» («anima vegetativa»). Однако стоит отметить, что приобретя религиозный подтекст и без того неверная идея о самозарождении жизни потеряла всякий смысл. Хотя она продолжала развиваться и подкреплялась всё новыми и новыми «фактами». К примеру, Ян Баптиста ван Гельмонт, голландский учёный, предложил вот такой рецепт получения мышей: открытый кувшин нужно набить нижним бельём, загрязнённым по́том и добавить туда некоторое кол-во пшеницы, и приблизительно через 3 недели появится мышь, «поскольку закваска, находившаяся в белье, проникает через пшеничную шелуху и превращает пшеницу в мышь». А Фома Аквинский (1225—1274 гг.), будучи известным средневековым демонологом, полагал, что большинство паразитов и других животных, вредных для сельского хозяйства, зарождаются по воле дьявола, который стремится таким изощрённым образом нанести вред человеку. «Даже те черви, которые в аду мучают грешников, возникают там в результате гниения их грехов.»
Эпоха Возрождения
К XVI веку теория самозарождения живых организмов достигла своего апогея. В эпоху Возрождения в научном мире активно распространилась заимствованная из иудаизма легенда о големе или гомункулюсе-искусственно созданном из глины, земли или другой неживой материи при помощи магических заклинаний и обрядов человека. Парацельс (1493—1541 гг.) предлагал вот такой рецепт изготовления гомункула: взять «известную человеческую жидкость» (сперму) и заставить её гнить сначала 7 суток в запечатанной тыкве, а затем в течение сорока недель в лошадином желудке, ежедневно добавляя человеческую кровь. И в результате «произойдёт настоящий живой ребёнок, имеющий все члены, как дитя, родившееся от женщины, но только весьма маленького роста.»
Опровержение теории самозарождения
Опыты Франческо Реди
Тосканский врач Франческо Реди (1626—1698 гг.) был первым человеком, документально доказавшим ошибочность теории самозарождения. Он произвёл ряд опытов, доказывавших, что мухи, вопреки бытовавшему в ту пору мнению, не могут зарождаться сами по себе в гниющем мясе. Реди брал два куска мяса, раскладывал их в глиняные горшочки, и один из них накрывал тончайшей неаполитанской кисеёй. Через какое-то время он снимал кисею, но ни мух, ни их личинок в мясе не было. Из этого учёный сделал вполне закономерный вывод: мухи садятся на гниющее мясо и откладывают в него личинки, в результате чего рождаются новые мухи. Рождаются, а не появляются сами по себе. Следовательно, «большинство насекомых и червей не самозарождается».
Опыты Реди серьёзно поколебали господствовавшую идею о самозарождении жизни. Однако его выводы не были сразу приняты наукой и обществом. Это был только первый шаг на долгом и трудном пути опровержения теории самозарождения — ведь даже сам Реди «…в отношение других случаев вполне допускал возможность самозарождения; так, например, он считал, что кишечные и древесные черви возникают сами собой из гниющих материалов».
После открытия А. ван Левенгуком микроорганизмов не удивительно, что именно они стали основным предметом научных споров о возможности самозарождения — казалось вполне закономерным, что если самозарождение вообще имеет место, то оно непременно должно быть характерно именно для этих «ничтожных зверушек» Левенгука.
Опыты Ладзаро Спалланцани
Итальянский учёный и священник Ладзаро Спалланцани (1729—1799 гг.) ещё в самом начале своей научной деятельности был убеждён в абсурдности теории самозарождения. Он полагал, что в рождении каждого живого существа, пусть даже речь шла о «ничтожных зверюшках», должен быть определённый закон и порядок, определённая мера и смысл. Спалланцани тщательно изучил труды Реди и, придя в восторг от его опытов, вознамерился во что бы то ни стало повторить их, но только не на примере личинок мух, а на примере микроскопических зверюшек. И он приступил к воплощению в жизнь своего замысла.
А тем временем другой священник и натуралист Дж. Нидхем, родом из Англии (1713—1781 гг.) был удостоен внимания Королевского общества за свои опыты с бараньей подливкой, в которой, как он утверждал, сами по себе могут зарождаться микроскопический организмы. Он кипятил баранью подливку, сливал её в бутылку, закрывал её пробкой и для верности нагревал ещё раз (ведь многократное нагревание совершенно точно должно было уничтожить все попавшие в подливку из воздуха микроорганизмы и их споры), выжидал несколько дней, а затем изучал подливку под микроскопом. К его величайшей радости подливка кишела микробами. Значит, зарождение живой материи из неживой всё-таки возможно!
Спалланцани, узнав об этих опытах, пришёл в негодование — он долго искал ошибку в действиях Нидхема и в конце концов пришёл к выводу, что тот просто недостаточно плотно закупоривает бутылку с подливкой и недостаточно долго её кипятит, таким образом, в подливке вполне могут сохраниться маленькие животные. Тогда Спалланцани провёл целый ряд опытов, доказывающих, что Нидхем был неправ. Он брал множество склянок с семенным отваром, некоторые из которых закрывал пробкой. другие же запаивал на огне горелки. Одни он кипятил по целому часу, другие же нагревал только несколько минут. По прошествии нескольких дней Спалланцани обнаружил, что в тех склянках, которые были плотно запаяны и хорошо нагреты, никаких маленьких животных нет — они появились только в тех бутылках, которые были неплотно закрыты и недостаточно долго прокипячены, причём вероятнее всего, проникли туда из воздуха или же сохранились после кипячения, а вовсе не зародились сами по себе. Таким образом, Спалланцани не только доказал несостоятельность концепции самозарождения, но также выявил существование мельчайших организмов, способных переносить непродолжительное — в течение нескольких минут — кипячение.
Между тем, Нидхем не пожелал признавать поражение в споре. Он объединился с графом Бюффоном, и вместе они выдвинули гипотезу о Производящей силе — некоем животворящем элементе, который содержится в бараньем бульоне и семенном отваре и способен создать живые организмы из неживой материи. Спалланцани убивает Производящую силу когда кипятит целыми часами свои склянки, утверждали они, и совершенно естественно, что маленькие зверюшки не могут возникнуть там, где нет этой силы. Научный мир вполне устроила эта новая концепция — ведь она помогла реабилитироваться пошатнувшейся, но такой близкой и знакомой теории самозарождения.
Но Нидхем и Бюффон не желали покидать поле боя. Они объявили, что Производящая сила способна сопротивляться высоким температурам, но ей необходим эластический воздух, которого лишает её Спалланцани при запаивании склянок.
В ответ на это Спалланцани провёл ещё один блестящий эксперимент — он выплавил специальную склянку с очень узким горлышком — чтобы затрачиваемое на её запаивание тепло не «выгоняло» упругий воздух и давление внутри склянки и за её пределами оставалось одинаковым. Убедившись, что даже несмотря на присутствие большого количества упругого воздуха микроскопические животные всё же не появляются в отваре, Спалланцани праздновал победу, а Нидхем и Бюффон канули в Лету вместе с обломками своей несостоявшейся теории.
Но Спалланцани не желал останавливаться на достигнутом. Он тратил много сил и времени на изучение микроскопических животных — к примеру, подвергал их действию табачного дыма и электрического разряда. Он уже почти пришёл к выводу, что эти «ничтожные зверюшки» ничем не отличаются от всех остальных живых существ, но разуверился в этом после собственного эксперимента, доказывающего тот факт, что многие микроорганизмы могут продолжать свою жизнедеятельность без воздуха, столь необходимого всем остальным живым организмам. Фактически, он совершил важнейшее открытие в микробиологии — выявил существование анаэробных микроорганизмов.
Спалланцани продолжал волновать вопрос о размножении микроорганизмов. Наблюдая за ними в микроскоп, он не раз видел маленьких зверюшек, слипшихся между собой, но ему ни разу не удалось разглядеть сам процесс деления. Чуть позже этот процесс открыл другой учёный, де Соссюр, и Спалланцани пришёл в восторг от этого открытия.
В это же время англичанин Эллис выдвинул гипотезу о том, что микроорганизмы вовсе не делятся пополам, а размножаются как и всё живое — живорождением, утверждая даже что собственными глазами видел новых микробов, зарождающихся в теле старых. А так называемое деление — не что иное как раскол зверька надвое за счёт столкновения его с другим микроорганизмом.
Спалланцани и тут не растерялся — с помощью щёточки из верблюжьей шерсти он сумел отделить одного микроба от армии его собратьев и, путём непродолжительных наблюдений подтвердить открытие де Соссюра — на месте одного микроба на предметном стекле Спалланцани обнаружил четверых, хотя ни о каких столкновениях не могло быть и речи.
Таким образом, Ладзаро Спалланцани совершил ряд важнейших открытий, послуживших крупной вехой на пути развенчания теории самозарождения и на пути развития микробиологии вообще.
Опыты Луи Пастера
К тому моменту, когда французский учёный Луи Пастер (1822—1895) приступил к решению вопроса о происхождении микроорганизмов, он уже успел совершить ряд открытий в химии и микробиологии. В частности, ему принадлежит открытие пространственной изомерии, процесса брожения и пастеризации. На протяжении всей жизни его научная деятельность была так или иначе связана с промышленным производством, и именно ему Пастер был обязан большинством своих достижений.
Пастера, как и большинство учёных того времени, волновал вопрос о происхождении живых существ, изучению деятельности которых он отдал столько времени и сил. Он повторял опыты Спалланцани, но сторонники теории самозарождения утверждали, что для самозарождения микроскопических животных необходим натуральный, не нагретый воздух, т. к. по мнению виталистов нагревание убивало «животворящую» или «плодотворную» силу. Ко всему прочему они утверждали (впрочем, Пастер и сам это понимал), что для чистоты эксперимента необходимо, чтобы в сосуд, содержащий не нагретый воздух, не проникли дрожжевые грибки и вибрионы. Задача показалась Пастеру невыполнимой.
Но вскоре, заручившись помощью французского учёного Антуана Балара, известного на весь мир открытием брома, он сумел найти выход из этой затруднительной ситуации. Пастер поручил своим помощникам приготовить весьма необычные колбы — их горлышки были вытянуты и загнуты книзу наподобие лебединых шей (S-образно), Балар подсказал эту идею и выдул на огне первый экземпляр. В эти колбы он наливал отвар, кипятил его, не закупоривая сосуд, и оставлял в таком виде на несколько дней. По прошествии этого времени в отваре не оказывалось ни одного живого микроорганизма, несмотря на то, что не нагретый воздух свободно проникал в открытое горлышко колбы. Пастер объяснял это тем, что все микробы, содержащиеся в воздухе, просто-напросто оседают на стенках узкого горлышка и не добираются до питательной среды. Свои слова он подтвердил, хорошенько встряхнув колбу, так чтобы бульон ополоснул стенки изогнутого горлышка, и обнаружив на этот раз в капле отвара микроскопических животных. [2]
Абиогенез
Теория Опарина—Холдейна
Теория РНК-мира
К XXI веку теория Опарина—Холдейна, предполагающая изначальное возникновение белков, практически уступила место более современной. Толчком к её разработке послужило открытие рибозимов — молекул РНК, обладающих ферментативной активностью и поэтому способных соединять в себе функции, которые в настоящих клетках в основном выполняют по отдельности белки и ДНК, то есть катализирование биохимических реакций и хранение наследственной информации. Таким образом, предполагается, что первые живые существа были РНК-организмами без белков и ДНК, а праобразом их мог стать автокаталитический цикл, образованный теми самыми рибозимами, способными катализировать синтез своих собственных копий. [5]