Самозарождение
Эта статья посвящена историческим теориям о продолжающемся возникновении жизни. О происхождении жизни см. Абиогенез.
Спонтанное зарождение - это совокупность мыслей об обычном образовании живых организмов без происхождения от подобных организмов. Теория спонтанного зарождения утверждала, что живые существа могут возникать из неживой материи и что такие процессы являются обычными и регулярными. Было выдвинуто предположение, что некоторые формы, такие как блохи, могут возникнуть из неодушевленной материи, такой как пыль, или что личинки могут возникнуть из мертвой плоти. альтернативной идеей было двусмысленное поколение, в котором такие виды, как ленточные черви, возникли из неродственных живых организмов, которые теперь понимаются как их хозяева.[идея однозначного поколения, напротив, относится к фактически исключительному воспроизводству от генетически родственных родителей(родителей), как правило, одного и того же вида.
Учение о самопроизвольном зарождении было последовательно синтезировано Аристотелем, который собрал и расширил труды более ранних натурфилософов и различные древние объяснения появления организмов, и было принято как научный факт в течение двух тысячелетий. Хотя в XVII и XVIII веках эксперименты Франческо Реди и Лаззаро Спалланцани были оспорены, спонтанное рождение не было опровергнуто до работы Луи Пастера и Джона Тиндаля в середине XIX века. Отказ от спонтанного зарождения больше не вызывает споров среди биологов. К середине XIX века эксперименты Луи Пастера и других ученых опровергли традиционную теорию спонтанного зарождения и поддержали биогенез.
Описание и терминология[править]
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 нужен. Гипотетические процессы, посредством которых жизнь обычно возникает из неживой материи в масштабе времени минут, недель или лет (например, в предполагаемом сезонном поколении мышей и других животных из грязи Нила) иногда называют абиогенезом.Такие идеи не имеют общих принципов действия с современной гипотезой абиогенеза, которая утверждает, что жизнь возникла в ранние эпохи планеты, в течение по меньшей мере миллионов лет, и впоследствии разнообразилась, и что нет никаких доказательств какого-либо последующего повторения этого события.
Термин двусмысленное поколение, иногда известный как гетерогенез или ксеногенез, описывает предполагаемый процесс, посредством которого одна форма жизни возникает из другой, не связанной с ней формы, такой как ленточные черви из тел их хозяев.
В годы, последовавшие за экспериментом Луи Пастера в 1859 году, термин "самопроизвольное зарождение" все больше терял популярность. Экспериментаторы использовали различные термины для изучения происхождения жизни из неживых материалов. Гетерогенез был применен к образованию живых существ из некогда живого органического вещества (например, кипяченых бульонов), и Генри Чарльтон Бастиан предложил термин "архебиозис" для жизни, происходящей из неорганических материалов. Не любя случайности и непредсказуемости, подразумеваемых под термином "спонтанное зарождение", Бастиан в 1870 году 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 за процесс, посредством которого жизнь возникает из существующей жизни; именно этот последний набор определений стал доминирующим.
Древность[править]
Пресократические философы[править]
Первые греческие философы, которых в древности называли physiologoi (греч.φυσιολγγοι; по-английски-физические или натурфилософы), пытались дать естественные объяснения явлений, которые ранее приписывались действию богов. физиологи искали материальный принцип или архе (греч .ρρρ) вещей, подчеркивая рациональное единство внешнего мира и отвергая теологические или мифологические объяснения.
Анаксимандр, который верил, что все вещи происходят из элементарной природы Вселенной, апейрона (ππειρον) или "безграничного" или "бесконечного", вероятно, был первым западным мыслителем, который предположил, что жизнь развивается спонтанно из неживой материи. Первичный хаос апейрона, вечно находящийся в движении, служил субстратом, в котором элементарные противоположности (например, влажное и сухое, горячее и холодное) порождали и формировали множество разнообразных вещей в мире. Согласно Ипполиту Римскому в третьем веке нашей эры Анаксимандр утверждал, что рыбы или рыбоподобные существа были впервые сформированы во "влажном" состоянии под действием солнечного тепла и что эти водные существа дали начало человеческим существам. Цензорин, писавший в III веке, сообщает::
Анаксимандр Милетский считал, что из разогретой воды и земли появляются либо рыбы, либо полностью рыбоподобные животные. Внутри этих животных формировались мужчины, и эмбрионы содержались в плену до наступления половой зрелости; только после того, как эти животные раскрывались, мужчины и женщины могли выйти наружу, теперь способные прокормить себя.
Анаксимен, ученик Анаксимандра, считал, что воздух-это стихия, которая дает жизнь и наделяет существа движением и мыслью. Он предположил, что растения и животные, включая человека, возникли из первобытной земной слизи, смеси земли и воды, смешанной с солнечным теплом. Анаксагортоже верил, что жизнь возникает из земной слизи. Однако он считал, что семена растений существовали в воздухе с самого начала, а семена животных-в эфире. Ксенофан прослеживается происхождение человека вплоть до переходного периода между текучей стадией земли и образованием суши, под влиянием Солнца.
В том, что иногда рассматривалось как прообраз концепции естественного отбора, Эмпедокл признавал самопроизвольное зарождение жизни, но утверждал, что различные формы, составленные из различных комбинаций частей, самопроизвольно возникали как бы методом проб и ошибок: удачные комбинации образовывали вид, который мы теперь видим, тогда как неудачные формы не могли воспроизводиться.
Аристотель[править]
Основная статья: Биология Аристотеля
В своих биологических работах натурфилософ Аристотель широко теоретизировал размножение различных животных, будь то половое, партеногенетическоеили спонтанное размножение. В соответствии с его фундаментальной теорией гиломорфизма, которая утверждала, что каждая физическая сущность является соединением материи и формы, аристотелевская основная теория полового размножения утверждала, что семя мужчины накладывает форму, набор характеристик, передаваемых потомству от "материи" (менструальной крови), поставляемой женщиной. Таким образом женская материя является материальной причиной она обеспечивает материю, которая будет составлять потомство—в то время как мужское семя является действенной причиной, фактором, который побуждает и очерчивает существование вещи.Однако , как было предложено в "истории животных", многие существа формируются не в результате половых процессов, а в результате самопроизвольного зарождения:
Теперь есть одно свойство, которое животные имеют общее с растениями. Ибо одни растения рождаются из семени растений, в то время как другие растения саморождаются через образование некоторого элементарного принципа, подобного семени; и из этих последних растений одни получают свою пищу из земли, в то время как другие растут внутри других растений ... Так и с животными, некоторые происходят от родительских животных в соответствии с их видом, в то время как другие растут спонтанно, а не из родственного стада; и из этих случаев самопроизвольного зарождения одни происходят из гниющей земли или растительной материи, как это имеет место с некоторыми насекомыми, в то время как другие самопроизвольно возникают внутри животных из выделений их нескольких органов. - Аристотель, История животных, Книга V, Часть 1
Согласно этой теории, живые существа могут возникать из неживых существ способом, приблизительно аналогичным "превращению женской материи посредством мужского семени", наблюдаемому при половом размножении.Неживые материалы, подобно семенной жидкости, присутствующей при половом размножении, содержат пневму (πνεμμα, "дыхание"), или "жизненное тепло". Согласно Аристотелю, пневма обладала большей "теплотой", чем обычный воздух, и эта теплота наделяла вещество определенными жизненными свойствами:
Сила каждой души, по-видимому, была разделена в другом и более божественном теле, чем так называемые [четыре] элемента ... Для каждого [животного] то, что делает семя генеративным, наследуется в семени и называется его "теплом"."Но это не огонь или какая-то другая сила, а пневма, заключенная в семени и в пенистой материи, которая аналогична элементу звезд. Вот почему огонь не порождает никакого животного ... но тепло солнца и тепло животных обладает этим жизненным принципом, и не только тепло, которое наполняет семя, но и любой другой остаток природы [животного], который может существовать подобным образом. - Аристотель, поколение животных, 736b29ff.
Аристотель проводил аналогию между" пенистой материей "(τφφρδδεε), обнаруженной в природе, и" семенем " животного, которое он рассматривал как своего рода пену (состоящую, как и прежде, из смеси воды и пневмы). По Аристотелю, генеративные вещества самцов и самок животных (семя и менструальная кровь) были по существу усовершенствованиями, производимыми мужскими и женскими телами в соответствии с их соответствующими пропорциями тепла, поглощаемой пищи, которая, в свою очередь, была побочным продуктом элементов земли и воды. Таким образом, любое существо, рожденное половым путем от родителей или спонтанно в результате взаимодействия жизненного тепла и элементарной материи, зависело от пропорций пневмы и различных элементов, которые, по мнению Аристотеля, составляли все сущее.В то время как Аристотель признавал, что многие живые существа возникли из гниющей материи, он указывал, что гниение было не источником жизни, а побочным продуктом действия "сладкого" элемента воды.
- Животные и растения возникают в земле и в жидкости, потому что в земле есть вода, а в воде-воздух, и во всем воздухе есть жизненное тепло, так что в некотором смысле все вещи полны души. Поэтому живые существа быстро формируются всякий раз, когда этот воздух и жизненное тепло заключены в чем-либо. Когда они заключены так, что телесные жидкости нагреваются, возникает как бы пенистый пузырь.
Аристотель, поколение животных, Книга III, Часть 11
С разной степенью наблюдательной уверенности Аристотель теоретизировал спонтанное зарождение целого ряда существ из различных видов неодушевленной материи. Например, для тестациев (род, к которому Аристотель относил двустворчатых моллюсков и улиток) было характерно самопроизвольное зарождение из грязи, но они отличались друг от друга в зависимости от конкретного материала, в котором они росли,—например, моллюски и гребешки в песке, устрицы в слизи, ракушки и моллюски в углублениях скал.
Латинские и раннехристианские источники[править]
Витрувий, римский архитектор и писатель 1-го века до нашей эры, советовал размещать библиотеки лицом на восток, чтобы пользоваться утренним светом, но не на юг или Запад, поскольку эти ветры порождают книжных червей.
Аристотель утверждал , что угрям не хватает секса и не хватает молока, икры и проходов ни для того, ни для другого.Скорее, он утверждал, что угри произошли от дождевых червей. Более поздние авторы расходились во мнениях. Плиний Старший не возражал против анатомических ограничений угрей, но утверждал, что угри размножаются почкованием, царапая себя о камни, высвобождая частицы, которые становятся угрями. Афиней описывал угрей как переплетающихся и выделяющих жидкость, которая оседает на грязь и порождает жизнь. С другой стороны, Афиней также не соглашался на спонтанное зарождение, утверждая, что разновидность анчоуса не из икры, как утверждал Аристотель, а скорее из морской пены.
Поскольку господствующая точка зрения философов и мыслителей продолжала оставаться в пользу спонтанного зарождения, некоторые христианские богословы приняли эту точку зрения. Августин Гиппонский обсуждал спонтанное рождение в Граде Божьем и буквальный смысл книги Бытия, цитируя библейские отрывки, такие как "да произведет вода обильно движущееся существо, имеющее жизнь" (Бытие 1:20), как постановления, которые позволят продолжать творение.
Средневековье[править]
С момента падения Римской Империи в V веке до раскола между Востоком и Западом в 1054 году влияние греческой науки уменьшилось, хотя спонтанное рождение в целом оставалось неоспоримым. Были сделаны новые описания. Из многочисленных верований некоторые имели доктринальное значение за пределами Книги Бытия. Например, идея о том , что разновидность птицы, известная как гусь-ракушка, возникла из ракообразного, известного как гусь-ракушка, имела значение для практики поста во время Великого поста. В 1188 году Джеральд Уэльский побывав в Ирландии, он утверждал, что" неестественное " поколение гусей-ракушек было свидетельством Непорочного Зачатия.Там, где практика поста во время Великого поста допускала рыбу, но запрещала дичь, идея о том, что гусь на самом деле был рыбой, предполагала, что его потребление должно быть разрешено во время Великого поста. Эта практика была в конечном счете запрещена указом Папы Иннокентия III в 1215 году.
Аристотель в латинском переводе с греческого или арабского оригинала был вновь представлен Западной Европе. В XIII веке Аристотель достиг своего величайшего признания. С появлением латинских переводов Святой Альберт Великий и его ученик, Святой Фома Аквинский, подняли аристотелизм на самый высокий уровень. Альберт написал парафраз Аристотеля, De causis et processu universitatis, в котором он удалил некоторые и включил другие комментарии арабских ученых.[32] Влиятельные труды Фомы Аквинского, как о физическом, так и о метафизическом, являются преимущественно аристотелевскими, но обнаруживают множество других влияний.
Спонтанное рождение обсуждается как факт в литературе еще в эпоху Возрождения. Где, попутно, Шекспир обсуждает змей и крокодилов, образующихся из грязи Нила (Ant 2.7 F1), Изаак Уолтон снова возникает вопрос о происхождении угрей, " так как крысы, мыши и многие другие живые существа разводятся в Египте под воздействием солнечного тепла, когда оно освещает разлившуюся реку...". Хотя древний вопрос о происхождении угрей остался без ответа и была упомянута дополнительная идея о том, что угри размножаются с возрастом, спонтанное рождение крыс и мышей не вызвало никаких споров.
Голландский биолог и микроскопист Ян Сваммердам (1637-1680) отверг идею о том, что одно животное может возникнуть из другого или из гниения случайно, потому что оно было нечестивым и, как и другие, находил концепцию спонтанного зарождения нерелигиозной, и он связывал ее с атеизмом и безбожным мнением.
Современные тесты[править]
Ян Баптист Ван Гельмонт (1580-1644) использовал экспериментальные методы, такие как выращивание ивы в течение пяти лет и демонстрация ее увеличенной массы, в то время как почва показывала незначительное снижение по сравнению с ней. Поскольку процесс фотосинтеза не был понят, он приписал увеличение массы поглощению воды.В его записях также описан рецепт для мышей (кусок грязной ткани плюс пшеница в течение 21 дня) и скорпионов (базилик, помещенный между двумя кирпичами и оставленный на солнце). Его записи предполагают, что он мог даже делать такие вещи.
Там, где Аристотель утверждал , что эмбрион образуется путем свертывания крови в матке, Уильям Харви (1578-1657) путем вскрытия оленяпоказал, что в течение первого месяца эмбрион не был виден.Хотя его работа предшествовала микроскопу, это привело его к предположению, что жизнь происходит из невидимых яиц. На фронтисписе своей книги Exercitationes de Generatione Animalium ("очерки о поколении животных") он сделал выражение биогенеза: "omnia ex ovo" (все из яиц).
Древние верования подвергались испытанию. В 1668 году Франческо Реди оспорил идею о том, что личинки возникают спонтанно из гниющего мяса. В первом крупном эксперименте по борьбе со спонтанным зарождением он поместил мясо в различные закрытые, открытые и частично закрытые контейнеры.Поняв, что запечатанные сосуды лишены воздуха, он использовал "тонкую неаполитанскую вуаль" и не заметил на мясе червяка, 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 имела большое влияние, о чем свидетельствует письмо Джона Рэя в 1671 году членам Лондонского Королевского общества:
Существует ли какое-либо спонтанное или аномальное порождение животных, как это было постоянным мнением натуралистов до сих пор, я думаю, что есть веская причина для вопроса. В настоящее время мне кажется наиболее вероятным, что такого понятия не существует; но даже все насекомые являются естественным потомком родителей одного вида с самими собой. Ф. Реди прошел хороший путь в доказательстве этого, прояснив вопрос относительно поколения ex materia putrida. Но все же остаются две большие трудности. Во-первых, дать отчет о производстве насекомых, выведенных в побочных плодах и наростах овощей, которые упомянутый Реди сомневается не приписывать вегетативной душе растения, производящего эти наросты. Но для этого я отсылаю вас к мистеру Листеру. Во-вторых, дать отчет о насекомых, размножающихся в телах других животных. Я надеюсь, что вскоре смогу дать вам отчет о зарождении некоторых из тех насекомых, которые считались спонтанными и которые кажутся столь же маловероятными, как и любые другие, после обычного и обычного способа.
Пьер Антонио Микелиоколо 1729 года заметил, что при размещении грибковых спор на ломтиках дыни образуется тот же тип грибов, что и споры, и на основании этого наблюдения он отметил, что грибы не возникают в результате самопроизвольного зарождения.
В 1745 году Джон Нидхэм провел серию экспериментов с кипячеными бульонами. Веря, что кипячение убьет все живое, он показал, что при запечатывании сразу после кипячения бульоны будут затуманиваться, позволяя вере в спонтанное зарождение сохраняться. Его исследования были тщательно изучены его сверстниками, и многие из них согласились с ним.
Лаззаро Спалланцани модифицировал эксперимент Нидхэма в 1768 году, пытаясь исключить возможность введения загрязняющего фактора между кипячением и герметизацией. Его техника заключалась в кипячении бульона в герметичном контейнере с частично откачанным воздухом, чтобы предотвратить взрывы. Хотя он не видел роста, исключение воздуха оставляло вопрос о том, является ли воздух существенным фактором в спонтанном зарождении.[39] Однако к тому времени среди крупных ученых уже был широко распространен скептицизм по отношению к принципу самопроизвольного зарождения. Наблюдения все чаще демонстрировали, что всякий раз, когда проводилось достаточно тщательное исследование механизмов биологического размножения, становилось ясно, что процессы включают в себя создание новых структур на основе существующих сложных структур, а не из хаотических грязей или мертвых материалов. Джозеф Пристли, бежавший в Америку незадолго до своей смерти, написал письмо, которое было зачитано американскому философскому обществу в 1803 году. В нем частично говорилось::
Ничто в современной философии не кажется мне столь необычным, как возрождение того, что долгое время считалось взорванной доктриной двусмысленного, или, как это называет доктор Дарвин, спонтанного зарождения, под которым подразумевается производство организованных тел из веществ, не имеющих организации, как растения и животные из не существовавших ранее зародышей одного и того же вида, растения без семян и животные без полового акта. Зародыш организованного тела, семя растения или эмбрион животного, в его первом обнаруженном состоянии, теперь оказывается будущим растением или животным в миниатюре, содержащим все необходимое для него, когда оно полностью вырастет, требуя только увеличения нескольких органов и заполнения промежутков посторонним питательным веществом. Когда внешняя форма претерпевает наибольшие изменения, например, от водного насекомого к летающей комаре, от гусеницы к крысолову, от крысолова к бабочке или от головастика к лягушке, в 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 необходимо для дуба, находится в желуде.
В 1837 году Шарль Каньяр де ла Тур, физик, и Теодор Шванн, один из основателей клеточной теории, опубликовали свое независимое открытие дрожжей в спиртовом брожении. Они использовали микроскоп, чтобы исследовать пену, оставшуюся от процесса варки пива. Там, где Левенгук описал "маленькие сфероидные глобулы", они наблюдали, как дрожжевые клетки подвергаются клеточному делению. Брожение не происходило бы при введении стерильного воздуха или чистого кислорода, если бы дрожжи отсутствовали. Это наводило на мысль , что виной всему микроорганизмы, находящиеся в воздухе, а не спонтанная генерация.
Однако, хотя идея спонтанного зарождения находилась в упадке почти столетие, ее сторонники не отказались от нее сразу. Как писал Джеймс Ренни:
...неспособность проследить происхождение мельчайших растений и насекомых привела к учению о том, что называется спонтанным или двусмысленным зарождением, из которых вышеупомянутые фантазии являются некоторыми 'выдающимися ветвями. Эксперименты Реди по выведению насекомых из яиц, опубликованные во Флоренции в 1668 году, впервые подвергли сомнению эту доктрину, хотя у нее всегда было несколько выдающихся учеников. В настоящее время она поддерживается значительным числом выдающихся натуралистов, таких как Блюменбах, Кювье, Бори де Сент-Винсент, Р. Браун и др. "Эта идея, или спонтанное порождение, - говорит Бори, - поначалу возмущает рациональный ум, но, несмотря на это, ее можно продемонстрировать с помощью микроскопа. Факт остается фактом : Уиллер видел это, я видел это, и еще двадцать наблюдателей видели это: пандориния демонстрирует это каждое мгновение. Этих пандориний он в другом месте называет, вероятно, не более чем"одушевленными отпрысками Зоокарпея". Было бы бесполезно вдаваться в какие-либо продолжительные дискуссии на эту загадочную тему; и у нас есть большие сомнения в том, что окулярная демонстрация с помощью микроскопа будет успешной только в руках ученика школы. Даже у натуралистов, чье дело иметь дело с фактами, разум часто находится под чудесным влиянием воображения...
Пастер и Тиндаль[править]
Широко известен эксперимент Луи Пастера 1859 года, разрешивший вопрос о спонтанном зарождении.Он сварил мясной бульон во фляжке из лебединой шеи. Изгиб горлышка колбы не давал падающим частицам попасть в бульон, в то же время позволяя свободно течь воздуху. Колба оставалась свободной от роста в течение длительного периода. Когда колбу поворачивали так, чтобы частицы могли падать вниз по изгибам, бульон быстро затуманивался. Однако возражения меньшинства были настойчивыми и не всегда необоснованными, учитывая, что экспериментальные трудности были гораздо более сложными, чем предполагают популярные отчеты. Исследования Джона Тиндалла, корреспондента Пастера и большого поклонника его работ, сыграли решающую роль в опровержении спонтанного зарождения и решении застарелых проблем. Тем не менее, даже Тиндалл столкнулся с трудностями в борьбе с воздействием микробных спор которые не были хорошо поняты в его время. Как и Пастер, он варил свои культуры, чтобы стерилизовать их, и некоторые виды бактериальных спор могут выжить при кипячении. Автоклав, который в конечном итоге получил широкое применение в медицинской практике и микробиологии для стерилизации оборудования, не был инструментом, который вошел в употребление во время экспериментов Тиндаля, не говоря уже о экспериментах Пастера.
В 1862 году французская Академия наук обратила особое внимание на этот вопрос и учредила премию "тому, кто хорошо проведенными опытами прольет новый свет на вопрос о так называемом самопроизвольном зарождении" и назначила комиссию для оценки победителя.