Mikrobiológia

Az emberek évezredek óta kérdezik: Honnan származik az új élet? A vallás, a filozófia és a tudomány mind megküzdött ezzel a kérdéssel. Az egyik legrégebbi magyarázat a spontán generáció elmélete volt, amely az ókori görögökre vezethető vissza és a középkorban széles körben elfogadott volt.

A spontán generáció elmélete

A Arisztotelész görög filozófus (Kr. E. 384–322) az egyik legkorábban feljegyzett tudós, aki megfogalmazta a spontán generáció elméletét, azt a felfogást, hogy az élet a nem élõ anyagból származhat. Arisztotelész azt javasolta, hogy az élet nem élő anyagból keletkezzen, ha az anyag pneumát (“létfontosságú hőt” tartalmaz). Bizonyítékként több olyan esetet is megemlített, amikor olyan állatok jelentek meg olyan környezetből, ahol korábban ilyen állatok nem voltak, például a halak hirtelennek tűnő megjelenése új tócsa víz.

Ez az elmélet a XVII. században is fennmaradt, amikor a tudósok további kísérleteket vállaltak annak alátámasztására vagy cáfolására. Ekkorra az elmélet hívei idézik, hogy a békák egyszerűen úgy tűnik, hogy megjelennek a sáros mentén Az egyiptomi Nílus folyó partjai az éves áradás során. Mások megfigyelték, hogy az egerek egyszerűen csak nádtetős istállókban tárolt gabona között jelentek meg. Amikor a tető kifolyott és a gabona megformálódott, megjelentek az egerek. Jan Baptista van Helmont, tizenhetedik századi flamand tudós, azt javasolta, hogy az egerek 3 hétig nyitott tartályban hagyott rongyokból és búzamagokból származhassanak. A valóságban ezek az élőhelyek ideális táplálékforrást és menedéket nyújtottak az egér populáció számára Azonban van Helmont egyik kortársa, Francesco Redi (1626–1697) olasz orvos 1668-ban elvégzett egy kísérletet, amely az elsők között cáfolta azt az elképzelést, hogy a szarvasgombák (a legyek) a szabadban kimaradt húson spontán generálódik. Előrejelzése szerint a legyek közvetlen érintkezésének megakadályozása a hússal megakadályozhatja a kukacok megjelenését is. Redi hat konténerben hagyott húst (1. ábra). Kettő nyitva állt a levegő előtt, kettőt géz borított, kettőt pedig szorosan lezártak. Hipotézisét alátámasztották, amikor a fedetlen üvegekbe kukacok fejlődtek, de sem a gézzel borított, sem a szorosan lezárt edényekben nem jelentek meg kukacok. Arra a következtetésre jutott, hogy a rovarok csak akkor képződhetnek, ha a legyek megengedik a tojásrakást a húsba, és hogy a rovarok a legyek utódai voltak, nem a spontán keletkezés termékei. >

1. ábra: Francesco Redi kísérleti elrendezése egy nyitott tartályból, egy parafa tetejével lezárt tartályból és egy hálóval borított tartályból állt, amely levegőt enged be, de nem repül. . A pelyhek csak a húson jelentek meg a nyitott tartályban. A gézzel borított edény gézén azonban találtak pattanásokat is.

1745-ben John Needham (1713–1781) jelentést tett közzé saját kísérleteiről, amelyben röviden felforralta. húsleves növényi vagy állati anyagokkal beöntve, abban a reményben, hogy megöli az összes már létező mikrobát. Ezután lezárta a lombikokat. Néhány nap múlva Needham észrevette, hogy a húsleves elhomályosult, és egyetlen csepp számos mikroszkopikus lényt tartalmazott. Azt állította, hogy az új mikrobáknak spontán módon kellett keletkezniük. Valójában azonban valószínűleg nem forralta fel annyira a húslevest, hogy megölje az összes már létező mikrobát.

Lazzaro Spallanzani (1729–1799) azonban nem értett egyet Needham következtetéseivel, és gondosan végrehajtott kísérletek százait hajtotta végre. fűtött húsleves. Csakúgy, mint Needham kísérletében, a zárt üvegekbe és a lezáratlan üvegekbe készített húslevest növényi és állati anyagokkal infúzióval látták el. Spallanzani eredményei ellentmondottak a Needham megállapításainak: A fűtött, de lezárt lombikok tisztaak maradtak, spontán növekedés jelei nélkül, hacsak a lombikokat később nem nyitották a levegőbe. Ez arra utalt, hogy mikrobákat juttattak ezekbe a lombikokba a levegőből.Spallanzani megállapításaira reagálva Needham azzal érvelt, hogy az élet egy “életerőből” származik, amelyet Spallanzani kiterjesztett forrása során elpusztítottak. A lombikok későbbi lezárása megakadályozta az új életerő bejutását és spontán keletkezését (2. ábra).

2. ábra. (a) Francesco Redi, aki bebizonyította, hogy a rovarok a legyek utódai, nem pedig a b) John Needham, aki azzal érvelt, hogy a mikrobák spontán húslevesben keletkeztek egy “életerőből”. (c) Lazzaro Spallanzani, akinek húsleves kísérletei megcáfolták Needhamét.

A spontán generáció megcáfolása

A vita a spontán nemzedékről a XIX. században is folytatódott, a tudósok mindkét fél hívei voltak. A vita rendezéséhez a Párizsi Tudományos Akadémia díjat ajánlott fel a probléma megoldására. Louis Pasteur, a prominens francia vegyész, aki a mikrobiális erjedést és a bor romlásának okait tanulmányozta, elfogadta a kihívást. 1858-ban Pasteur pisztoly-pamut szűrőn szűrte le a levegőt, és a pamut mikroszkópos vizsgálatát követően tele találta mikroorganizmusokkal, ami arra utal, hogy a húsleves levegőnek való kitettsége nem “életerőt” vezet be a húsleveshez, hanem inkább a levegőben mikroorganizmusok.

Később Pasteur hosszú, sodrott nyakú („hattyúnyakú” lombikok) lombikokat készített, amelyekben levet főztek annak sterilizálásához (3. ábra). Tervezése lehetővé tette, hogy a lombikok belsejében levő levegőt kicseréljék a kívülről érkező levegővel, de megakadályozta a levegőben lévő mikroorganizmusok bejuttatását, amelyek elakadnának a lombikok nyakának kanyarulatainál. Ha a sterilizált lombikokban a levegőben levő mikroorganizmusok mellett egy életerő felelős a mikrobiális szaporodásért, akkor hozzáférhet a húsleveshez, míg a mikroorganizmusok nem. Helyesen jósolta, hogy a hattyúnyakú lombikokban a sterilizált húsleves steril marad, amíg a hattyú nyaka sértetlen marad. Ha azonban eltörik a nyak, mikroorganizmusok kerülnek be, amelyek szennyezik a lombikokat, és lehetővé teszik a mikrobiális szaporodást a húslevesben. a Párizsi Tudományos Akadémia 1862-ben. Egy későbbi, 1864-ben tartott előadásában Pasteur az “Omne vivum ex vivo” -ot (“Az élet csak az életből származik”) fogalmazta meg. Ebben az előadásban Pasteur elmesélte híres hattyúnyakú lombikkísérletét, kijelentve, hogy “az élet csíra, a csíra pedig élet. Soha nem fog felépülni a spontán generáció doktrínája ennek az egyszerű kísérletnek a halálos csapásától.” Pasteur becsületére legyen mondva, hogy soha.

3. ábra (a) Louis Pasteur francia tudós, aki véglegesen cáfolta a spontán keletkezés régóta vitatott elméletét. (b) A Pasteur kísérletében használt lombikok egyedülálló hattyúnyakú jellemzője lehetővé tette a levegő bejutását a lombikba, de megakadályozta a bakteriális és gombás spórák bejutását. (c) Pasteur kísérlete két részből áll. Az első részben a lombikban levő levest megfőzték a sterilizáláshoz. Amikor ezt a húslevest lehűtötték, szennyeződésmentesen maradt. A kísérlet második részében a lombikot felforralják, majd a nyakát eltörik A lombik húsleves szennyezetté vált. (hit b: a “Wellcome Images” / Wikimedia Commons munkájának módosítása)