Mikrobiologia (Suomi)

Ihmiset ovat pyytäneet vuosituhansia: Mistä uusi elämä tulee? Uskonto, filosofia ja tiede ovat kaikki taistelleet tämän kysymyksen kanssa. Yksi vanhimmista selityksistä oli spontaanin sukupolven teoria, joka on löydettävissä muinaisista kreikkalaisista ja joka hyväksyttiin laajalti keskiajalla.

Spontaanin sukupolven teoria

The Kreikkalainen filosofi Aristoteles (384–322 eKr.) Oli yksi varhaisimmista kirjailijoista, joka ilmaisi spontaanin syntymisen teorian, käsityksen, että elämä voi syntyä elottomasta aineesta. Aristoteles ehdotti, että elämä syntyi elämättömästä materiaalista, jos materiaali sisälsi pneumaa (”elintärkeää lämpöä”). Todisteena hän mainitsi useita tapauksia eläinten esiintymisestä ympäristöistä, joissa aiemmin ei ollut tällaisia eläimiä, kuten kalojen näennäisen äkillinen esiintyminen uusi veden lätäkkö.

Tämä teoria jatkui 1700-luvulle saakka, jolloin tutkijat ryhtyivät täydentäviin kokeiluihin sen tukemiseksi tai kumoamiseksi. Tähän mennessä teorian kannattajat mainitsivat, kuinka sammakot näyttävät yksinkertaisesti esiintyvän mutaisena Niilin joen rannat Egyptissä vuotuisen tulvan aikana. Toiset havaitsivat, että hiiret ilmestyivät yksinkertaisesti olkikattoisissa latoissa varastoitujen viljojen joukossa. Kun katto vuotoi ja vilja muotoutui, ilmestyi hiiriä. Jan Baptista van Helmont, 1700-luvun flaamilainen tutkija, ehdotti, että hiiret voisivat syntyä 3 viikon ajan avoimessa astiassa jätetyistä rätteistä ja vehnän ytimistä. todellisuudessa tällaiset elinympäristöt antoivat ihanteelliset ruokalähteet ja suojan hiiren kukoistaa.

Yksi van Helmontin aikalaisista, italialainen lääkäri Francesco Redi (1626–1697), kuitenkin teki vuonna 1668 kokeen, joka oli yksi ensimmäisistä, joka kumosi ajatuksen, että ruohot (toukkien toukat) kärpäset) syntyy spontaanisti ulkona ulkona jätetystä lihasta. Hän ennusti, että estäen kärpäset suorasta kosketuksesta lihaan estäisi myös ruohojen esiintymisen. Redi jätti lihan kuuteen astiaan (kuva 1). Kaksi oli avoinna ilmassa, kaksi peitettiin sideharsolla ja kaksi suljettiin tiiviisti. Hänen hypoteesinsa tuettiin, kun peittämättömiin purkkeihin kehittyi ruohoja, mutta sideharsoilla tai tiiviisti suljetuissa purkissa ei esiintynyt kukkia. Hän päätyi siihen, että ruohot voivat muodostua vain, kun kärpästen annetaan munia lihaan, ja että ruohot ovat kärpästen jälkeläisiä, ei spontaanin syntymisen tulosta.

Kuva 1. Francesco Redin kokeellinen kokoonpano koostui avoimesta astiasta, korkkikannella suljetusta astiasta ja verkkoon peitetystä astiasta, joka päästää ilmaa mutta ei lentää . Kakut ilmestyivät vain lihaan avoimessa astiassa. Kuonat löytyivät myös sideharsoilla peitetyn astian sideharsoista.

Vuonna 1745 John Needham (1713–1781) julkaisi raportin omista kokeistaan, joissa hän kiehui lyhyesti. liemi, johon on lisätty kasvi- tai eläinainetta, toivoen tappavansa kaikki olemassa olevat mikrobit. Sitten hän sulki pullot. Muutaman päivän kuluttua Needham havaitsi, että liemi oli samentunut ja yksi pisara sisälsi lukuisia mikroskooppisia olentoja. Hän väitti, että uusien mikrobien on täytynyt syntyä spontaanisti. Todellisuudessa hän ei todennäköisesti kiehuttanut liemiä tarpeeksi kaikkien olemassa olevien mikrobien tappamiseen.

Lazzaro Spallanzani (1729–1799) ei kuitenkaan hyväksynyt Needhamin johtopäätöksiä ja suoritti satoja huolellisesti suoritettuja kokeita käyttäen lämmitetty liemi. Kuten Needhamin kokeessa, suljetussa purkissa ja sulkemattomissa purkkeissa olevaan liemeen lisättiin kasvi- ja eläinainetta. Spallanzanin tulokset olivat ristiriidassa Needhamin havaintojen kanssa: Kuumennetut, mutta sinetöidyt pullot pysyivät kirkkaina, ilman spontaanin kasvun merkkejä, elleivät pullot avattu myöhemmin ilmaan. Tämä viittasi siihen, että mikrobeja tuotiin näihin pulloihin ilmasta.Vastauksena Spallanzanin havaintoihin Needham väitti, että elämä on peräisin ”elämänvoimasta”, joka tuhoutui Spallanzanin pitkittyneen kiehumisen aikana. Kaikki myöhemmät pullojen sulkemiset estivät sitten uuden elämänvoiman pääsyn spontaaniin syntymiseen (kuva 2).

Kuva 2. (a) Francesco Redi, joka osoitti, että ruohot olivat kärpäsien jälkeläisiä, ei b) John Needham, joka väitti, että mikrobit syntyivät spontaanisti liemessä ”elämänvoimasta”. (c) Lazzaro Spallanzani, jonka liemikokeiden tarkoituksena oli kumota Needhamin kokeet.

Spontaanin sukupolven hylkääminen.

Keskustelu spontaanista sukupolvesta jatkui jo 1800-luvulle asti, ja tutkijat palvelivat molempien osapuolten kannattajia. Keskustelun päättämiseksi Pariisin tiedeakatemia tarjosi palkinnon ongelman ratkaisemisesta. Louis Pasteur, merkittävä ranskalainen kemisti, joka oli tutkinut mikrobien käymistä ja viinin pilaantumisen syitä, hyväksyi haasteen. Vuonna 1858 Pasteur suodatti ilmaa puuvillasuodattimen läpi ja puuvillan mikroskooppisen tutkimuksen jälkeen havaitsi sen olevan täynnä mikro-organismeja, mikä viittaa siihen, että liemen altistuminen ilmalle ei aiheuttanut ”elämänvoimaa” liemeen vaan pikemminkin ilmassa mikro-organismit.

Myöhemmin Pasteur valmisti sarjan pulloja, joissa oli pitkät, kiertyneet kaulat (”joutsenkaulaiset” pullot), joissa hän keitti liemen steriloimiseksi (kuva 3). Hänen suunnittelunsa ansiosta pullojen sisällä olevaa ilmaa voitiin vaihtaa ulkopuolelta tulevan ilman kanssa, mutta se esti mahdollisten ilmassa olevien mikro-organismien kulkeutumisen, jotka tarttuisivat pullojen kaulan mutkiin. Jos ilmassa olevien mikro-organismien lisäksi elämänvoima olisi vastuussa mikrobien kasvusta steriloiduissa pulloissa, sillä olisi pääsy liemeen, kun taas mikro-organismeilla ei. Hän ennusti oikein, että steriloitu liemi hänen joutsenkaulapulloissa pysyi steriilinä niin kauan kuin joutsenkaulat pysyivät ehjinä. Jos niskat kuitenkin murtuvat, leviää mikro-organismeja, jotka saastuttavat pullot ja mahdollistavat mikrobien kasvun liemessä. Pariisin tiedeakatemia vuonna 1862. Seuraavassa luennossaan vuonna 1864 Pasteur esitti ”Omne vivum ex vivo” (”Elämä tulee vain elämästä”). Tässä luennossa Pasteur kertoi kuuluisan joutsenkaula-pullokokeen ja totesi, että ”elämä on alkio ja alkio on elämää. Oppi spontaanista sukupolvesta ei koskaan parane tämän yksinkertaisen kokeen kuolevaisuudesta.” Pasteurin kunniaksi se ei ole koskaan ollut.

Kuva 3. (a) Ranskalainen tiedemies Louis Pasteur, (b) Pasteurin kokeessa käytettyjen pullojen ainutlaatuinen joutsenkaulaominaisuus antoi ilman päästä pulloon, mutta estää bakteeri- ja sieni-itiöiden pääsyn. (c) Pasteurin koe koostui kahdessa osassa. Ensimmäisessä osassa pullossa oleva liemi keitettiin sen steriloimiseksi. Kun tämä liemi jäähdytettiin, se pysyi puhtaana. Kokeen toisessa osassa pullo keitettiin ja sitten niska murtui. Tämän pullon liemi saastui. (luotto b: ”Wellcome Images” / Wikimedia Commonsin muokkaama työ)