Mikrobiologie (Čeština)

Lidé žádají tisíciletí: Odkud pochází nový život? Náboženství, filozofie a věda zápasily s touto otázkou. Jedním z nejstarších vysvětlení byla teorie spontánní generace, kterou lze vysledovat až ke starým Řekům a která byla široce přijímána ve středověku.

Teorie spontánní generace

Řecký filozof Aristoteles (384–322 př. N. L.) Byl jedním z prvních zaznamenaných vědců, kteří artikulovali teorii spontánního generování, představu, že život může vzniknout z neživé hmoty. Aristoteles navrhl, že život vznikl z neživého materiálu, pokud materiál obsahoval pneuma („vitální teplo“). Jako důkaz si všiml několika případů vzhledu zvířat z prostředí, které dříve tato zvířata neobsahovala, jako je zdánlivě náhlý výskyt ryb v nová kaluž vody.

Tato teorie přetrvávala až do sedmnáctého století, kdy vědci provedli další experimenty, aby ji podpořili nebo vyvrátili. Do této doby navrhovatelé teorie uváděli, jak se žáby jednoduše objevují podél bahnitých břehy řeky Nilu v Egyptě během každoroční záplavy. Jiní zjistili, že myši se jednoduše objevily mezi obilím uloženým ve stodolách se doškovými střechami. Když střecha prosakovala a obilí se formovalo, objevily se myši. Jan Baptista van Helmont, vlámský vědec ze sedmnáctého století, navrhuje, aby myši mohly pocházet z hadrů a pšeničných zrn ponechaných v otevřené nádobě po dobu 3 týdnů. Ve skutečnosti tato stanoviště poskytovala ideální zdroje potravy a úkryt pro populaci myší n prosperovat.

Avšak jeden z van Helmontových současníků, italský lékař Francesco Redi (1626–1697), provedl v roce 1668 experiment, který jako jeden z prvních vyvrátil myšlenku, že červi (larvy mouchy) se spontánně tvoří na masu vynechaném na čerstvém vzduchu. Předpovídal, že zabránění přímému kontaktu much s masem by také zabránilo výskytu červů. Redi nechalo maso v každé ze šesti nádob (obrázek 1). Dva byly otevřené do vzduchu, dva byly pokryty gázou a dva byly těsně uzavřeny. Jeho hypotéza byla podpořena, když se v nekrytých nádobách vyvinuli červi, ale ani v nádobách pokrytých gázou, ani v těsně uzavřených nádobách se neobjevili žádní červi. Došel k závěru, že červi se mohou tvořit pouze tehdy, když mohou mouchy snášet vejce do masa, a že červi jsou potomci much, nikoli produktem spontánního generování.

Obrázek 1. Experimentální nastavení Francesca Rediho se skládalo z otevřené nádoby, nádoby uzavřené korkovým vrchem a nádoby pokryté síťkou, která propouštěla vzduch, ale ne mouchy . Červi se objevili pouze na masu v otevřené nádobě. Na gázě nádoby pokryté gázou se však našli také červi.

V roce 1745 zveřejnil John Needham (1713–1781) zprávu o svých vlastních experimentech, ve kterých krátce povařil vývar naplněný rostlinnou nebo živočišnou hmotou v naději, že zabije všechny již existující mikroby. Poté baňky uzavřel. Po několika dnech Needham zjistil, že se vývar zakalil a jediná kapka obsahovala řadu mikroskopických tvorů. Tvrdil, že nové mikroby musely vzniknout spontánně. Ve skutečnosti však pravděpodobně nevařil vývar natolik, aby zabil všechny již existující mikroby.

Lazzaro Spallanzani (1729–1799) však nesouhlasil se závěry Needhama a provedl stovky pečlivě provedených experimentů pomocí zahřátý vývar. Stejně jako v Needhamově experimentu byl vývar v uzavřených nádobách a neuzavřených nádobách naplněn rostlinnou a zvířecí hmotou. Výsledky Spallanzani byly v rozporu se závěry Needhama: Vyhřívané, ale zapečetěné baňky zůstaly čiré, bez známek spontánního růstu, pokud nebyly baňky následně otevřeny do vzduchu. To naznačovalo, že do těchto baněk byly ze vzduchu zaváděny mikroby.V reakci na zjištění Spallanzaniho Needham tvrdil, že život pochází z „životní síly“, která byla zničena během Spallanzaniho dlouhého varu. Jakékoli následné utěsnění baněk pak zabraňovalo vstupu nové životní síly a způsobilo spontánní generaci (obrázek 2).

Obrázek 2. (a) Francesco Redi, který prokázal, že červi jsou potomci much, nikoli produkty spontánní generace. (b) John Needham, který tvrdil, že mikroby vznikly spontánně v bujónu ze „životní síly“. (c) Lazzaro Spallanzani, jehož experimenty s vývarem měly vyvrátit ty Needhamovy.

Vyvrácení spontánní generace

Debata o spontánní generaci pokračovala až do devatenáctého století, kdy vědci sloužili jako zastánci obou stran. K vyřešení debaty nabídla Pařížská akademie věd cenu za vyřešení problému. Louis Pasteur, prominentní francouzský chemik, který studoval mikrobiální fermentaci a příčiny poškození vína, přijal výzvu. V roce 1858 Pasteur filtroval vzduch přes filtr z bavlny a po mikroskopickém vyšetření bavlny zjistil, že je plný mikroorganismů, což naznačuje, že vystavení bujónu vzduchu nezavádí do bujónu „životní sílu“, nýbrž vzduchem mikroorganismy.

Později Pasteur vyrobil řadu baněk s dlouhými zkroucenými hrdly (baňky „labutí hrdlo“), ve kterých ji sterilizoval vařením vývaru (obrázek 3). Jeho konstrukce umožňovala výměnu vzduchu uvnitř baněk se vzduchem zvenčí, ale zabraňoval zavádění jakýchkoli mikroorganismů přenášených vzduchem, které by se mohly zachytit v záhybech a ohybech hrdla baněk. Pokud by za mikrobiální růst ve sterilizovaných baňkách byla zodpovědná životní síla kromě mikroorganismů přenášených vzduchem, měla by přístup k bujónu, zatímco mikroorganismy by ne. Správně předpovídal, že sterilizovaný vývar v lahvích s labutí krkem zůstane sterilní, dokud zůstanou labutí hrdla neporušená. Pokud by se však krky zlomily, zavedly by se mikroorganismy, které by kontaminovaly baňky a umožnily mikrobiální růst v bujónu.

Pasteurův soubor experimentů nevyvratitelně vyvrátil teorii spontánního generování a vysloužil si prestižní Alhumbertovu cenu od Pařížská akademie věd v roce 1862. V následující přednášce v roce 1864 Pasteur vyslovil „Omne vivum ex vivo“ („Život pochází pouze ze života“). V této přednášce Pasteur líčil svůj slavný experiment s bankou s labutí krkem a uvedl, že „život je zárodek a zárodek je život. Nauka o spontánním generování se nikdy nezotaví ze smrtelného úderu tohoto jednoduchého experimentu.“ K Pasteurově cti to nikdy neměl.

Obrázek 3. (a) Francouzský vědec Louis Pasteur, který definitivně vyvrátil dlouho diskutovanou teorii spontánního generování. (b) Unikátní rys labutího hrdla v baňkách použitých v Pasteurově experimentu umožňoval vstup vzduchu do baňky, ale zabránil vstupu bakteriálních a plísňových spor. ze dvou částí. V první části se bujón v baňce povařil, aby se sterilizoval. Když se tento bujón ochladil, zůstal bez kontaminace. Ve druhé části experimentu se baňka vařila a poté se zlomil krk. Vývar v této baňce byl kontaminován. (kredit b: úprava díla „Wellcome Images“ / Wikimedia Commons)