Spontan generering - spontan generering av levande varelser från livlös materia; i det allmänna fallet, den spontana uppkomsten av levande materia från icke-levande materia. Det är nu allmänt accepterat att ursprunget för hela levande organismer är omöjligt. Uppkomsten av levande materia från icke-levande är uppenbarligen praktiskt taget omöjlig under moderna naturliga förhållanden. Men vetenskapen diskuterar aktivt möjliga scenarier för uppkomsten av liv i de tidiga stadierna av jordens existens [1] .
Sedan antiken har mänskligheten löst frågorna om livets ursprung ganska otvetydigt. Det rådde ingen tvekan om att de levande, eller åtminstone dess lägre representanter, är kapabla att uppstå på egen hand bokstavligen från ingenting. Information om hur olika levande varelser uppträder från vatten, lera och ruttnande lämningar finns i antika kinesiska och indiska manuskript, egyptiska hieroglyfer och kilskrifter från det antika Babylon berättar också om detta. Till exempel trodde folket i det antika Egypten på den då existerande tron att grodor, paddor, ormar och till och med större djur, såsom krokodiler, bara föds från ett lager av silt som finns kvar på Nilens stränder efter dess säsongsbetonade översvämningar . Och i det forntida Kina trodde man att bladlöss uppträder på egen hand på unga bambuskott. Dessutom var värme, fukt och solljus av ingen liten betydelse i denna process. I Babylon trodde man att maskar dök upp av sig själva i kanalerna.
Tron på den spontana genereringen av levande varelser från livlösa material togs av filosoferna i antikens Grekland och Rom som en självklarhet. Uppenbarligen, till skillnad från österländska civilisationer, som kännetecknades av teologisk tolkning av livets ursprung, finns det i antikens Grekland en empiri av pre-evolutionära vetenskapliga teorier och en nästan fullständig frånvaro av religiösa övertoner. Vid någon tidpunkt började en viss teoretisk grund föras under idén om spontan generering, och tolkade den från materialistiska eller idealistiska positioner.
Till exempel trodde den antika grekiske filosofen Thales från Miletus (slutet av 700- och början av 600-talet f.Kr.), som höll fast vid spontana materialistiska positioner, att livet är en egenskap som är inneboende i materien. Han trodde att allt i världen består av många små odelbara partiklar - atomer, och liv föds på grund av växelverkan mellan naturens krafter - till exempel på grund av växelverkan mellan atomer av eld och våt jord.
Och den antika grekiske materialistiska filosofen Empedocles ( 485 - 425 f.Kr.) trodde att världens första levande organismer uppstod i flodlera under påverkan av jordens inre värme. Efter växterna uppstår delar av djur, från vilkas kombination de första djurorganismerna senare uppträdde. Själva kopplingen skedde på följande sätt: ”Dragna av kärlekens kraft sökte dessa delar varandra och formade sig till hela levande varelser, och kombinationen av delar inträffade av en slump, så att monster bildades i form av djur med människohuvuden , månghövdade varelser, etc. Men dessa fula varelser, enligt Empedokles läror, var oförmögna till långvarig existens och, genom fiendskapens vilja, var de tvungna att dö och ge vika för mer harmoniskt arrangerade organismer. Med tiden, enligt kärlekens och fiendskapens lagar, erhölls former anpassade till miljön och kapabla till reproduktion.
Platon (428-347 f.Kr.) höll sig till det motsatta, idealistiska förhållningssättet till teorin om spontan generering av liv. Han trodde att djur- och växtmateria i sig inte på något sätt är levande. Hon blir levande först efter att den odödliga själen, "psyket", sjunkit ner till henne. Denna idé om Platon visade sig vara mer än hållbar. I sina skrifter citerar Aristoteles otaliga "fakta" om den spontana generationen av levande varelser. Under dessa "fakta" sammanfattade Aristoteles till och med en viss teoretisk motivering - han hävdade att den plötsliga födelsen av levande varelser inte orsakas av något annat än påverkan av någon andlig princip på tidigare livlös materia. Men samtidigt uttrycker Aristoteles tankar, vars essens ligger nära evolutionsteorin: "Dessutom är det möjligt att vissa kroppar från tid till annan förvandlas till andra, och de i sin tur förfaller, genomgår nya förvandlingar, och därmed balanserar utveckling och förfall varandra." Aristoteles var den första vetenskapsmannen som uttryckte idén om "varelsernas stege". Så här såg Aristoteles "stege" ut: 1) Människan; 2) Djur; 3) Zoofyter; 4) Växter; 5) Oorganiskt material.
Platon sa att "levande varelser kunde uppstå från jorden inte bara i det förflutna, utan också uppstå nu i förfallsprocessen." Idéerna om den "livande andan" och den "livgivande kraften" visade sig vara outtagna, eftersom kristendomen, som förutsätter en enda skapelseakt, har intagit centrum. Dessutom var all vetenskaplig verksamhet under kyrkans kontroll, vilket på intet sätt bidrog till produktiv vetenskaplig kreativitet och framväxten av nya landvinningar inom den organiska världens område.
Den salige Augustinus (354-430 e.Kr.) trodde att "Gud kan få dem att födas från ett frö eller komma från livlös materia, där osynliga "andliga frön" läggs." Sålunda utvecklade Augustinus den teologiserade läran om "genererande kraft". Men efter att ha fått en religiös konnotation har den redan felaktiga idén om den spontana generationen av liv förlorat all mening. Även om den fortsatte att utvecklas och fick stöd av fler och fler nya "fakta". Den holländska vetenskapsmannen Jan Baptista van Helmont föreslog följande recept för att skaffa möss: en öppen burk ska fyllas med svettfläckade underkläder och lite vete ska tillsättas där, och efter cirka 3 veckor kommer en mus att dyka upp, "eftersom surdegen som var i linnet tränger in i veteskalet och förvandlar vetet till en mus." Och Thomas Aquinas , som är en berömd medeltida demonolog, trodde att de flesta parasiter och andra djur som är skadliga för jordbruket föds enligt djävulens vilja, som försöker skada en person på ett så sofistikerat sätt. "Till och med de maskar som plågar syndare i helvetet uppstår där som ett resultat av deras synders förruttnelse."
På 1500-talet hade teorin om spontan generering av levande organismer nått sin höjdpunkt. Under renässansen spreds en legend från judendomen om en golem eller homunculus, artificiellt skapad av lera, jord eller annan livlös materia, aktivt i den vetenskapliga världen med hjälp av magiska besvärjelser och mänskliga ritualer. Paracelsus (1493-1541) föreslog följande recept för att göra en homunculus: ta en "känd mänsklig vätska" (spermier) och få den att ruttna först i 7 dagar i en förseglad pumpa, och sedan i fyrtio veckor i en hästs mage, tillsätt människa blod dagligen. Och som ett resultat kommer "ett verkligt levande barn att bli till, med alla medlemmar, som ett barn som fötts av en kvinna, men bara mycket litet till växten."
Den toskanske läkaren Francesco Redi (1626-1697) var den första personen som experimentellt bevisade felaktigheten i teorin om spontan generering. Han gjorde en rad experiment som bevisade att "maskar" ( fluglarver ), i motsats till den åsikt som rådde på den tiden, inte kan födas på egen hand i ruttnande kött. Redi lade ut köttbitar i krukor, lämnade dem öppna eller täckte dem med tunn muslin eller pergament . Alla köttbitar började ruttna, men "maskarna" dök bara upp på det öppna köttet. Av detta drog forskaren en helt logisk slutsats: fluglarver dyker inte upp på ruttnande kött på egen hand, utan bara när flugorna kan häcka direkt på köttet.
Redis experiment skakade på allvar den rådande idén om den spontana generationen av liv. Men hans slutsatser accepterades inte omedelbart av vetenskapen och samhället. Detta var bara det första steget på den långa och svåra vägen att vederlägga teorin om spontan generering - trots allt, även Redi själv "... i förhållande till andra fall erkände han fullt ut möjligheten till spontan generering; till exempel trodde han att tarm- och vedmaskar uppstår spontant från ruttnande material. Argumentationen slutade inte där, eftersom Redi bara bevisade ett steg, men han bevisade inte teorin.
Den italienske vetenskapsmannen och prästen Lazzaro Spallanzani (1729-1799) var i början av sin vetenskapliga verksamhet övertygad om det absurda i teorin om spontan generering. Han trodde att i födelsen av varje levande varelse måste det finnas en viss lag och ordning, ett visst mått och mening.
Spallanzani studerade noggrant Redis verk och, nöjd med sina experiment, satte han sig för att upprepa dem till varje pris, men inte på exemplet med fluglarver, utan på exemplet med de minsta organismerna. Och han började genomföra sin plan.
Under tiden tilldelades en annan präst och naturforskare, J. Needham , ursprungligen från England (1713-1781), Royal Societys uppmärksamhet för sina experiment med lammsås. Han kokade fårköttssåsen, hällde upp den i en flaska, korkade den, värmde den igen, väntade några dagar och observerade sedan under ett mikroskop de små organismerna som svärmade i såsen. Deras närvaro bevisade, enligt hans åsikt, möjligheten till spontan generering av levande varelser.
Spallanzani, som lärde sig om dessa experiment, blev indignerad och kom så småningom till slutsatsen att han helt enkelt inte korkade flaskan med sås tillräckligt hårt och inte kokade den tillräckligt länge, så att mikroorganismer mycket väl kunde stanna kvar i såsen. Sedan genomförde Spallanzani en serie experiment som bevisade att Needham hade fel. Han tog en hel del flaskor med fröavkok, av vilka han stängde med en propp, medan andra lödde han över brännarens eld. Vissa kokade han i en hel timme, medan andra värmde han i bara några minuter. Efter några dagar upptäckte Spallanzani att i de flaskorna som var tätt förslutna och väl uppvärmda fanns det inga mikroorganismer - de förekom bara i de flaskor som inte var tätt stängda och kokade tillräckligt länge, och troligen kom de dit från luft eller så bevarades de efter kokning och kom inte alls av sig själva. Således bevisade Spallanzani inte bara inkonsekvensen i konceptet spontan generering, utan avslöjade också existensen av de minsta organismerna som kan tolerera en kort - inom några minuter - kokning.
Under tiden slog Needham ihop med Earl of Buffon och tillsammans lade de fram en hypotes om Generating Force - ett slags livgivande element som finns i fårköttsbuljong och fröbuljong och som är kapabel att skapa levande organismer från livlös materia. Spallanzani dödar den generativa kraften när han kokar sina kolvar i timmar, hävdade de, och det är ganska naturligt att levande varelser inte kan uppstå där denna kraft inte finns. Den vetenskapliga världen var ganska nöjd med detta nya koncept - trots allt bidrog det till att rehabilitera den vacklande, men så nära och välbekanta teorin om spontan generation. Men Spallanzani var rasande – trots allt bevisade Needham och Buffon ingenting experimentellt, de gav inga bevis alls till försvar för sin teori, de ägnade sig helt enkelt åt ordspråk och värdelösa filosofiska resonemang. Och det värsta är att hela den vetenskapliga världen stödde dem! Men Spallanzani gav inte upp. Han bestämde sig för att utmana Needham och Buffons hypotes. Han tog som grund för sina experiment deras idé att den producerande kraften finns just i fröna, fyllde han kolvarna med fler olika frön och, knappt täckte dem med korkar, kokade han dessa frön i flera timmar. Enligt Needhams argument skulle denna procedur döda den generativa kraften, men Spallanzani fann naturligtvis i buljongen en stor variation av mikroorganismer som hade kommit in där från luften. Senare upprepade han experimentet, efter att ha rostat fröna. Resultatet upprepades - därför kunde det inte vara fråga om någon genererande kraft! Spallanzani tillkännagav resultaten av sina experiment för hela Europa, och de började på allvar lyssna på honom.
Men Needham och Buffon ville inte lämna slagfältet. De förklarade att den genererande kraften var kapabel att motstå höga temperaturer, men att den behövde elastisk luft, vilket Spallanzani berövade när man förseglade kolvarna.
Som svar på detta genomförde Spallanzani ytterligare ett briljant experiment - han smälte en speciell kolv med en mycket smal hals - så att värmen som gick åt för att försegla den inte "drev ut" den elastiska luften och trycket inuti och utanför kolven förblev samma. Övertygad om att även trots närvaron av en stor mängd elastisk luft, förekommer mikroorganismer fortfarande inte i buljongen, firade Spallanzani segern.
Således gjorde Lazzaro Spallanzani ett antal viktiga upptäckter som fungerade som en milstolpe på vägen till att avfärda teorin om spontan generering och till utvecklingen av mikrobiologi i allmänhet.
Pasteur, som de flesta forskare på den tiden, var bekymrad över ursprunget till levande varelser, studien av vars aktiviteter han ägnade så mycket tid och ansträngning. Han upprepade Spallanzanis experiment, men anhängare av teorin om spontan generering hävdade att naturlig, ouppvärmd luft är nödvändig för spontan generering av mikroorganismer, eftersom uppvärmning dödade den "livgivande" eller "fruktbara" kraften. Dessutom hävdade de att för experimentets renhet är det nödvändigt att jästsvampar inte tränger in i kärlet som innehåller ouppvärmd luft. Uppgiften verkade omöjlig för Pasteur.
Men snart, med hjälp av den franske vetenskapsmannen Antoine Balard , känd för hela världen för upptäckten av brom , lyckades han hitta en väg ut ur denna svåra situation. Pasteur instruerade sina assistenter att förbereda mycket ovanliga flaskor - deras halsar sträcktes ut och böjdes ner som svanhalsar (S-formade), Balard föreslog denna idé och sprängde den första kopian i brand. Pasteur hällde ett avkok i dessa kolvar, kokade det utan att täppa till kärlet och lämnade det i denna form i flera dagar. Efter denna tid dök inte en enda levande mikroorganism upp i buljongen, trots att ouppvärmd luft fritt trängde in i kolvens öppna hals. Pasteur förklarade detta med att alla mikrober som finns i luften helt enkelt sätter sig på väggarna i den smala halsen och inte når näringsmediet. Han bekräftade sina ord genom att skaka kolven väl så att buljongen sköljde väggarna i den böjda halsen, och denna gång hittade han många mikroorganismer i buljongdroppen.
I mitten av 1900-talet uppmärksammades återigen problemet med den spontana genereringen av liv av den sovjetiske biokemisten A. I. Oparin och den engelske vetenskapsmannen J. Haldane . De lade fram antagandet att liv uppstod som ett resultat av växelverkan mellan en suspension av organiska föreningar (" ursoppa "), bildad under anoxiska förhållanden på den primitiva jorden. Då, för 4 miljarder år sedan, bestod atmosfären på jorden av ammoniak , vattenånga och koldioxid. Under påverkan av atmosfärisk elektricitet bildades organiska föreningar som gav upphov till nukleinsyror och proteiner , gener och celler . Den största framgången för Oparin-Haldane-teorin var ett experiment som genomfördes 1953 av en amerikansk doktorand , Stanley Miller .
Vid det 21:a århundradet har Oparin-Haldane-teorin, som innebär det första utseendet av proteiner , praktiskt taget gett vika för en mer modern. Drivkraften för dess utveckling var upptäckten av ribozymer - RNA- molekyler som har enzymatisk aktivitet och därför kan kombinera funktioner som i verkliga celler huvudsakligen utförs separat av proteiner och DNA , det vill säga katalysera biokemiska reaktioner och lagra ärftlig information. Således antas det att de första levande varelserna var RNA-organismer utan proteiner och DNA, och deras prototyp skulle kunna vara en autokatalytisk cykel som bildas av just de ribozymer som kan katalysera syntesen av sina egna kopior. [2]