Spontánní generace - spontánní generace živých bytostí z neživé hmoty; v obecném případě samovolný vznik živé hmoty z neživé hmoty. Nyní se všeobecně uznává, že vznik celých živých organismů je nemožný. Vznik živé hmoty z neživé je zjevně v moderních přírodních podmínkách prakticky nemožný. Věda však aktivně diskutuje o možných scénářích pro vznik života v raných fázích existence Země [1] .
Od pradávna řešilo lidstvo otázky vzniku života zcela jednoznačně. Nebylo pochyb o tom, že živí, nebo alespoň jeho nižší představitelé, jsou schopni sami vzniknout doslova z ničeho. Informace o tom, jak se různí živí tvorové objevují z vody, bahna a hnijících pozůstatků, najdeme ve starých čínských a indických rukopisech, vyprávějí o tom i egyptské hieroglyfy a klínová písma starověkého Babylonu. Například lidé starověkého Egypta věřili v tehdy existující víru, že žáby, ropuchy, hadi a ještě větší zvířata, jako jsou krokodýli, se rodí pouze z vrstvy bahna, která zůstala na březích Nilu po jeho sezónních záplavách. . A ve staré Číně lidé věřili, že mšice se na mladých bambusových výhoncích objevují samy. Navíc teplo, vlhkost a sluneční záření neměly v tomto procesu malý význam. V Babylonu lidé věřili, že červi se v kanálech objevují sami.
Víru ve spontánní generování živých bytostí z neživých materiálů brali filozofové starověkého Řecka a Říma jako samozřejmost. Je zřejmé, že na rozdíl od východních civilizací, které se vyznačovaly teologickým výkladem původu života, ve starověkém Řecku existuje empirismus předevolučních vědeckých teorií a téměř úplná absence náboženského podtextu. V určitém okamžiku se do myšlenky spontánní generace začal vnášet určitý teoretický základ, který ji interpretoval z materialistických nebo idealistických pozic.
Například starověký řecký filozof Thales z Milétu (konec 7.-začátek 6. století př. n. l.), který se držel spontánních materialistických pozic, věřil, že život je vlastnost vlastní hmotě. Věřil, že vše na světě se skládá z mnoha drobných nedělitelných částic – atomů a život se rodí díky interakci mezi přírodními silami – například díky interakci atomů ohně a vlhké země.
A starověký řecký materialistický filozof Empedokles ( 485 - 425 př. n. l.) věřil, že první živé organismy na světě vznikly v říčním bahně pod vlivem vnitřního tepla Země. Po rostlinách se objevují části živočichů, z jejichž spojení následně vznikly první živočišné organismy. Samotné spojení probíhalo následovně: „Tyto části taženy silou Lásky se navzájem hledaly a formovaly se do celých živých bytostí a ke spojení částí došlo náhodou, takže se zformovaly nestvůry v podobě zvířat s lidskou hlavou. , mnohohlavá stvoření atd. Tito oškliví tvorové však podle učení Empedokla nebyli schopni dlouhodobé existence a z vůle Nepřátelství museli zemřít, přičemž ustoupili harmoničtěji uspořádaným organismům. Postupem času byly podle zákonů Lásky a nepřátelství získány formy přizpůsobené prostředí a schopné reprodukce.
Platón (428-347 př. n. l.) se držel opačného, idealistického přístupu k teorii spontánního generování života. Věřil, že živočišná a rostlinná hmota sama o sobě není v žádném případě živá. Ožije až poté, co k ní sestoupí nesmrtelná duše, „psyché“. Tato myšlenka Platóna se ukázala jako více než životaschopná. Aristoteles ve svých spisech uvádí bezpočet „faktů“ spontánní generace živých bytostí. Aristoteles pod těmito „fakty“ dokonce shrnul jisté teoretické zdůvodnění – tvrdil, že náhlé zrození živých bytostí není způsobeno ničím jiným než vlivem nějakého duchovního principu na dříve neživou hmotu. Aristoteles ale zároveň vyjadřuje myšlenky, jejichž podstata je blízká evoluční teorii: „Navíc je možné, že se některá tělesa čas od času promění v jiná a ta, která se zase rozkládají, procházejí novými proměnami, a tak se vývoj a úpadek vzájemně vyvažují.“ Aristoteles byl prvním vědcem, který vyjádřil myšlenku „žebříčku bytostí“. Takto vypadal Aristotelův „žebřík“: 1) Člověk; 2) Zvířata; 3) zoofyty; 4) Rostliny; 5) Anorganická hmota.
Platón řekl, že „živé bytosti mohly vzniknout ze země nejen v minulosti, ale také nyní v procesu rozkladu“. Myšlenky „oživujícího ducha“ a „životodárné síly“ se ukázaly jako neopodstatněné, protože do centra pozornosti se dostalo křesťanství, které předpokládá jediný akt stvoření. Veškerá vědecká činnost byla navíc pod kontrolou církve, což v žádném případě nepřispívalo k produktivní vědecké kreativitě a vzniku nových úspěchů na poli organického světa.
Blahoslavený Augustin (354-430) věřil, že „Bůh může způsobit, že se zrodí ze semene nebo pocházejí z neživé hmoty, kde jsou položena neviditelná „duchovní semena“. Tak Augustin rozvinul teologizovanou doktrínu „generující síly“. Po získání náboženské konotace však již nesprávná myšlenka spontánního vytváření života ztratila veškerý smysl. I když se dále vyvíjela a byla podporována stále novými a novými „fakty“. Nizozemský vědec Jan Baptista van Helmont navrhl následující recept na získání myší: otevřená nádoba by se měla naplnit spodním prádlem potřísněným potem a přidat tam trochu pšenice a asi po 3 týdnech se objeví myš, „protože kvas, který byl v plátně proniká pšeničnou slupkou a proměňuje pšenici v myš." A Tomáš Akvinský , jako slavný středověký démonolog, věřil, že většina parazitů a dalších zvířat škodlivých pro zemědělství se rodí z vůle ďábla, který se snaží takto sofistikovaným způsobem ublížit člověku. "Dokonce i ti červi, kteří trápí hříšníky v pekle, tam povstávají v důsledku hniloby jejich hříchů."
V 16. století dosáhla teorie spontánního generování živých organismů svého vrcholu. Během renesance se ve vědeckém světě aktivně rozšířila legenda vypůjčená z judaismu o golemovi nebo homunkulovi, uměle vytvořeném z hlíny, země nebo jiné neživé hmoty pomocí magických kouzel a lidských rituálů. Paracelsus (1493-1541) navrhl následující recept na výrobu homunkula: vezměte „známou lidskou tekutinu“ (spermii) a nechte ji nejprve 7 dní hnít v zapečetěné dýni a poté čtyřicet týdnů v koňském žaludku a přidat k ní lidskou krev denně. A v důsledku toho „vznikne skutečné živé dítě, které bude mít všechny členy, jako dítě narozené ženě, ale jen velmi malého vzrůstu“.
Toskánský lékař Francesco Redi (1626-1697) byl prvním člověkem, který experimentálně prokázal mylnost teorie spontánního generování. Provedl řadu pokusů, které prokázaly, že "červi" ( larvy much ), na rozdíl od tehdejšího názoru, se nemohou sami narodit v hnijícím mase. Redi rozložil kousky masa do hrnců, nechal je otevřené nebo je zakryl tenkým mušelínem nebo pergamenem . Všechny kusy masa začaly hnít, ale "červi" se objevili pouze na otevřeném mase. Z toho vědec vyvodil zcela logický závěr: muší larvy se na hnijícím mase neobjevují samy od sebe, ale až když se mouchy mohou množit přímo na mase.
Rediho experimenty vážně otřásly převládající myšlenkou spontánní generace života. Jeho závěry však nebyly okamžitě přijaty vědou a společností. To byl jen první krok na dlouhé a obtížné cestě vyvrácení teorie spontánního generování – ostatně i sám Redi „... ve vztahu k jiným případům plně připustil možnost spontánního generování; například věřil, že střevní a dřevomorky vznikají spontánně z rozkládajících se materiálů. Tím argument neskončil, protože Redi dokázal pouze jeden krok, ale neprokázal teorii.
Italský vědec a kněz Lazzaro Spallanzani (1729-1799) se na samém počátku své vědecké činnosti přesvědčil o nesmyslnosti teorie spontánního generování. Věřil, že při zrození každé živé bytosti musí existovat určitý zákon a řád, určitá míra a smysl.
Spallanzani pečlivě prostudoval Rediho díla a potěšen jeho pokusy se je rozhodl za každou cenu zopakovat, nikoli však na příkladu larev much, ale na příkladu nejmenších organismů. A začal svůj plán realizovat.
Mezitím další kněz a přírodovědec, J. Needham , původem z Anglie (1713-1781), získal pozornost Královské společnosti za své experimenty s jehněčí omáčkou. Uvařil skopovou omáčku, nalil ji do láhve, zazátkoval, znovu zahřál, pár dní počkal a pak pod mikroskopem pozoroval drobné organismy hemžící se v omáčce. Jejich přítomnost prokázala podle jeho názoru možnost spontánního generování živých bytostí.
Spallanzani, když se o těchto experimentech dozvěděl, se rozhořčil a nakonec dospěl k závěru, že láhev s omáčkou jednoduše nezazátkoval dostatečně pevně a nevařil ji dostatečně dlouho, takže mikroorganismy mohly v omáčce klidně zůstat. Poté Spallanzani provedl řadu experimentů, které prokázaly, že se Needham mýlil. Vzal spoustu lahviček s odvarem semen, z nichž některé uzavřel zátkou, jiné zapájel nad ohněm hořáku. Některé vařil celou hodinu, jiné jen pár minut. Po několika dnech Spallanzani zjistil, že v těch lahvích, které byly těsně uzavřené a dobře zahřáté, nebyly žádné mikroorganismy - objevily se pouze v těch lahvích, které nebyly těsně uzavřené a dostatečně dlouho vařené, a s největší pravděpodobností se tam dostaly z vzduchu nebo byly konzervovány po varu a vůbec nevznikly samy od sebe. Spallanzani tak nejen prokázal nekonzistentnost konceptu spontánního generování, ale také odhalil existenci nejmenších organismů, které snesou krátký - během několika minut - var.
Mezitím se Needham spojil s hrabětem z Buffonu a společně předložili hypotézu o Generující síle – jakémsi životodárném prvku, který je obsažen ve vývaru ze skopového masa a vývaru ze semen a je schopen vytvořit živé organismy z neživé hmoty. Spallanzani zabíjí generativní sílu, když své baňky vaří celé hodiny, tvrdili, a je zcela přirozené, že živé bytosti nemohou vzniknout tam, kde tato síla neexistuje. Vědecký svět byl s tímto novým konceptem docela spokojen - vždyť pomohl rehabilitovat pokulhávající, ale tak blízkou a známou teorii spontánního generování. Spallanzani ale zuřil – vždyť Needham a Buffon experimentálně nic neprokázali, na obranu své teorie nepodali vůbec žádné důkazy, prostě se zabývali mnohomluvností a zbytečným filozofickým uvažováním. A nejhorší je, že je podporoval celý vědecký svět! Spallanzani se ale nevzdal. Rozhodl se zpochybnit Needhamovu a Buffonovu hypotézu. Základem pro své experimenty byla jejich myšlenka, že Produkční síla je obsažena právě v semenech, naplnil baňky různými semeny a sotva je zakryl zátkami, několik hodin tato semena vařil. Podle Needhamových argumentů měl tento postup zabít generativní sílu, ale Spallanzani přirozeně našel ve vývaru velké množství mikroorganismů, které se tam dostaly ze vzduchu. Později experiment zopakoval, po upražení semen. Výsledek se opakoval – o nějaké Generující síle tedy nemohla být řeč! Spallanzani oznámil výsledky svých pokusů celé Evropě a ta mu začala vážně naslouchat.
Ale Needham a Buffon nechtěli opustit bojiště. Prohlásili, že Generující Síla je schopna odolat vysokým teplotám, ale že potřebuje pružný vzduch, o který Spallanzani při uzavírání baněk přišel.
V reakci na to provedl Spallanzani další skvělý experiment - roztavil speciální baňku s velmi úzkým hrdlem - takže teplo vynaložené na její utěsnění „nevyhnalo“ pružný vzduch a tlak uvnitř baňky i vně zůstal stejný. stejný. Přesvědčen, že i přes přítomnost velkého množství elastického vzduchu se mikroorganismy ve vývaru stále neobjevují, Spallanzani slavil vítězství.
Lazzaro Spallanzani tak učinil řadu důležitých objevů, které sloužily jako milník na cestě k odhalení teorie spontánního generování a k rozvoji mikrobiologie obecně.
Pasteur, stejně jako většina vědců té doby, se zajímal o původ živých bytostí, jejichž studiu věnoval tolik času a úsilí. Zopakoval Spallanzaniho experimenty, ale zastánci teorie spontánní generace tvrdili, že přirozený, neohřátý vzduch je nezbytný pro spontánní tvorbu mikroorganismů, protože zahřívání zabilo „životodárnou“ nebo „plodnou“ sílu. Navíc argumentovali tím, že pro čistotu experimentu je nutné, aby kvasinkové houby nepronikly do nádoby obsahující neohřátý vzduch. Pasteurovi se tento úkol zdál nemožný.
Brzy se mu ale s pomocí francouzského vědce Antoina Balarda , známého celému světu objevem bromu , podařilo najít východisko z této složité situace. Pasteur nařídil svým pomocníkům, aby připravili velmi neobvyklé baňky - jejich hrdla byla natažena a ohnutá dolů jako labutí krky (ve tvaru S), Balard navrhl tento nápad a zapálil první kopii. Pasteur nalil do těchto baněk odvar, uvařil jej, aniž by ucpal nádobu, a nechal v této formě několik dní. Po této době se v bujónu neobjevil ani jeden živý mikroorganismus, přestože do otevřeného hrdla baňky volně pronikal nezahřátý vzduch. Pasteur to vysvětlil tím, že všechny mikroby obsažené ve vzduchu se jednoduše usadí na stěnách úzkého hrdla a do živného média se nedostanou. Svá slova potvrdil tím, že baňkou dobře protřepal, aby vývar opláchl stěny zakřiveného hrdla a tentokrát našel v kapce vývaru mnoho mikroorganismů.
V polovině 20. století znovu upozornili na problém spontánního generování života sovětský biochemik A. I. Oparin a anglický vědec J. Haldane . Předkládají předpoklad, že život vznikl jako výsledek interakce suspenze organických sloučenin (" prapolévka "), vytvořené v anoxických podmínkách na primitivní Zemi. Tehdy, před 4 miliardami let, se atmosféra na Zemi skládala z amoniaku , vodní páry a oxidu uhličitého. Pod vlivem atmosférické elektřiny vznikaly organické sloučeniny, které daly vzniknout nukleovým kyselinám a proteinům , genům a buňkám . Největší úspěch Oparin-Haldane teorie byl experiment řízený v roce 1953 americkým postgraduálním studentem , Stanley Miller .
Ve 21. století Oparin-Haldanova teorie, která implikuje počáteční výskyt proteinů , prakticky ustoupila modernější. Impulsem k jeho vývoji byl objev ribozymů - molekul RNA , které mají enzymatickou aktivitu a jsou tedy schopny kombinovat funkce, které v reálných buňkách vykonávají především odděleně proteiny a DNA , tedy katalyzují biochemické reakce a ukládají dědičnou informaci. Předpokládá se tedy, že prvními živými bytostmi byly RNA organismy bez proteinů a DNA a jejich prototypem mohl být autokatalytický cyklus tvořený samotnými ribozymy schopnými katalyzovat syntézu vlastních kopií. [2]