Microbiologia (Italiano)

Gli esseri umani hanno chiesto per millenni: da dove viene la nuova vita? La religione, la filosofia e la scienza hanno tutte lottato con questa domanda. Una delle spiegazioni più antiche era la teoria della generazione spontanea, che può essere fatta risalire agli antichi greci ed era ampiamente accettata durante il Medioevo.

La teoria della generazione spontanea

Il filosofo greco Aristotele (384–322 aC) è stato uno dei primi studiosi registrati ad articolare la teoria della generazione spontanea, la nozione che la vita può sorgere dalla materia non vivente. Aristotele propose che la vita derivasse da materiale non vivente se il materiale conteneva pneuma (“calore vitale”). Come prova, notò diversi casi di comparsa di animali da ambienti precedentemente privi di tali animali, come lapparenza apparentemente improvvisa di pesci in un nuova pozza dacqua.

Questa teoria persistette nel diciassettesimo secolo, quando gli scienziati intrapresero ulteriori sperimentazioni per sostenerla o smentirla. A questo punto, i sostenitori della teoria citarono come le rane sembrano semplicemente apparire lungo il fangoso rive del fiume Nilo in Egitto durante lalluvione annuale. Altri osservarono che i topi apparivano semplicemente tra il grano immagazzinato in fienili con tetti di paglia. Quando il tetto perdeva e il grano si modellava, apparvero i topi. Jan Baptista van Helmont, scienziato fiammingo del XVII secolo proposto che i topi potessero derivare da stracci e chicchi di grano lasciati in un contenitore aperto per 3 settimane. In realtà, tali habitat fornivano fonti di cibo ideali e riparo per la popolazione di topi ns prosperare.

Tuttavia, uno dei contemporanei di van Helmont, il medico italiano Francesco Redi (1626-1697), eseguì un esperimento nel 1668 che fu uno dei primi a confutare lidea che i vermi (le larve di mosche) si generano spontaneamente sulla carne lasciata allaria aperta. Ha predetto che impedire alle mosche di avere un contatto diretto con la carne avrebbe anche impedito la comparsa dei vermi. Redi ha lasciato la carne in ciascuno dei sei contenitori (Figura 1). Due erano aperte allaria, due erano coperte di garza e due erano sigillate ermeticamente. La sua ipotesi è stata supportata quando i vermi si sono sviluppati nei vasi scoperti, ma non sono comparsi vermi né nei vasi coperti di garza né in quelli ben sigillati. Ha concluso che i vermi potevano formarsi solo quando le mosche potevano deporre le uova nella carne e che i vermi erano la prole delle mosche, non il prodotto della generazione spontanea.

Figura 1. La configurazione sperimentale di Francesco Redi consisteva in un contenitore aperto, un contenitore sigillato con un tappo di sughero e un contenitore coperto di rete che lasciava entrare laria ma non le mosche . I vermi apparivano solo sulla carne nel contenitore aperto. Tuttavia, vermi furono trovati anche sulla garza del contenitore coperto di garza.

Nel 1745, John Needham (1713–1781) pubblicò un rapporto dei suoi stessi esperimenti, in cui bollì brevemente brodo infuso con materia vegetale o animale, sperando di uccidere tutti i microbi preesistenti. Ha poi sigillato i flaconi. Dopo alcuni giorni, Needham osservò che il brodo era diventato torbido e una singola goccia conteneva numerose creature microscopiche. Ha sostenuto che i nuovi microbi dovevano essere sorti spontaneamente. In realtà, tuttavia, probabilmente non ha fatto bollire il brodo abbastanza da uccidere tutti i microbi preesistenti.

Lazzaro Spallanzani (1729-1799) non era daccordo con le conclusioni di Needham, tuttavia, e ha eseguito centinaia di esperimenti eseguiti con cura utilizzando brodo riscaldato. Come nellesperimento di Needham, il brodo in barattoli sigillati e barattoli non sigillati veniva infuso con materia vegetale e animale. I risultati di Spallanzani hanno contraddetto le conclusioni di Needham: fiaschi riscaldati ma sigillati sono rimasti puliti, senza segni di crescita spontanea, a meno che i fiaschi non fossero successivamente aperti allaria. Ciò ha suggerito che i microbi fossero stati introdotti in questi flaconi dallaria.In risposta alle scoperte di Spallanzani, Needham ha sostenuto che la vita ha origine da una “forza vitale” che è stata distrutta durante lebollizione prolungata di Spallanzani. Qualsiasi successiva sigillatura dei flaconi ha quindi impedito a nuova forza vitale di entrare e causare la generazione spontanea (Figura 2).

Figura 2. (a) Francesco Redi, che ha dimostrato che le larve erano la prole delle mosche, non il prodotto di generazione spontanea. (b) John Needham, che sosteneva che i microbi nascessero spontaneamente nel brodo da una “forza vitale”. (c) Lazzaro Spallanzani, i cui esperimenti con il brodo miravano a smentire quelli di Needham.

Disproving Spontaneous Generation

Il dibattito sulla generazione spontanea continuò fino al diciannovesimo secolo, con scienziati che servirono come sostenitori di entrambe le parti. Per risolvere il dibattito, lAccademia delle scienze di Parigi ha offerto un premio per la risoluzione del problema. Louis Pasteur, un importante chimico francese che aveva studiato la fermentazione microbica e le cause del deterioramento del vino, accettò la sfida. Nel 1858, Pasteur filtrava laria attraverso un filtro di cotone a pistola e, allesame microscopico del cotone, lo trovò pieno di microrganismi, suggerendo che lesposizione di un brodo allaria non stava introducendo una “forza vitale” nel brodo ma piuttosto nellaria. microrganismi.

Successivamente, Pasteur realizzò una serie di fiasche con collo lungo e attorcigliato (fiasche a “collo di cigno”), in cui fece bollire il brodo per sterilizzarlo (Figura 3). Il suo design consentiva di scambiare laria allinterno dei flaconi con laria dallesterno, ma impediva lintroduzione di eventuali microrganismi presenti nellaria, che sarebbero rimasti intrappolati nelle torsioni e nelle pieghe dei colli dei flaconi. Se una forza vitale oltre ai microrganismi presenti nellaria fosse responsabile della crescita microbica allinterno dei flaconi sterilizzati, avrebbe accesso al brodo, mentre i microrganismi no. Ha predetto correttamente che il brodo sterilizzato nelle sue fiasche a collo di cigno sarebbe rimasto sterile fintanto che i colli di cigno sarebbero rimasti intatti. Tuttavia, se i colli fossero rotti, sarebbero stati introdotti microrganismi, contaminando i flaconi e consentendo la crescita microbica allinterno del brodo.

La serie di esperimenti di Pasteur ha inconfutabilmente smentito la teoria della generazione spontanea e gli è valso il prestigioso Premio Alhumbert da lAccademia delle scienze di Parigi nel 1862. In una conferenza successiva nel 1864, Pasteur articolò “Omne vivum ex vivo” (“La vita viene solo dalla vita”). In questa conferenza, Pasteur ha raccontato il suo famoso esperimento con la fiaschetta a collo di cigno, affermando che “la vita è un germe e un germe è la vita. La dottrina della generazione spontanea non si riprenderà mai dal colpo mortale di questo semplice esperimento”. A merito di Pasteur, non lo è mai stato.

Figura 3. (a) scienziato francese Louis Pasteur, che ha definitivamente confutato la teoria a lungo contestata della generazione spontanea. (b) La caratteristica unica del collo di cigno dei flaconi usati nellesperimento di Pasteur consentiva allaria di entrare nel pallone ma impediva lingresso di spore batteriche e fungine. (c) Lesperimento di Pasteur consisteva di due parti. Nella prima parte, il brodo nel pallone è stato bollito per sterilizzarlo. Quando questo brodo si è raffreddato, è rimasto libero da contaminazioni. Nella seconda parte dellesperimento, il pallone è stato bollito e poi il collo è stato rotto off. Il brodo in questa fiaschetta è stato contaminato. (credito b: modifica del lavoro di “Wellcome Images” / Wikimedia Commons)