Mikrobiologi (Norsk)

Mennesker har spurt i årtusener: Hvor kommer nytt liv fra? Religion, filosofi og vitenskap har alle kjempet med dette spørsmålet. En av de eldste forklaringene var teorien om spontan generasjon, som kan spores tilbake til de gamle grekerne, og som ble allment akseptert gjennom middelalderen.

Theory of Spontaneous Generation

The Den greske filosofen Aristoteles (384–322 f.Kr.) var en av de tidligste registrerte forskerne som artikulerte teorien om spontan generasjon, forestillingen om at liv kan oppstå fra ikke-levende materie. Aristoteles foreslo at livet oppsto fra ikke-levende materiale hvis materialet inneholdt pneuma («vital heat»). Som bevis bemerket han flere forekomster av at dyr opptrådte fra miljøer som tidligere var blottet for slike dyr, for eksempel det tilsynelatende plutselige utseendet til fisk i en ny vannpytt.

Denne teorien vedvarte inn i det syttende århundre, da forskere foretok ytterligere eksperimentering for å støtte eller motbevise den. På dette tidspunktet siterte forkjemperne for teorien hvordan frosker rett og slett ser ut til å vises langs gjørmen bredden av Nilen i Egypt under den årlige flommen. Andre observerte at mus rett og slett dukket opp blant korn som var lagret i låver med stråtak. Da taket lekket og kornet ble støpt, dukket det opp. foreslo at mus kunne oppstå fra filler og hvetekjerner som var igjen i en åpen beholder i tre uker. ns for å blomstre.

Imidlertid utførte en av van Helmons samtidige, den italienske legen Francesco Redi (1626–1697) et eksperiment i 1668 som var en av de første som tilbakeviste ideen om at larver (larvene til fluer) genererer spontant kjøtt som er utelatt i det fri. Han spådde at å forhindre fluer i å ha direkte kontakt med kjøttet også ville forhindre at det oppstår maddiker. Redi la igjen kjøtt i hver av seks beholdere (figur 1). To var åpne for luften, to var dekket med gasbind og to var tett forseglet. Hypotesen hans ble støttet da det ble utviklet maddiker i de avdekkede krukkene, men ingen maddiker oppsto i verken de gasbind eller de tett forseglede glassene. Han konkluderte med at maddiker bare kunne dannes når fluer fikk legge egg i kjøttet, og at maddiker var avkom av fluer, ikke et produkt av spontan generasjon.

Figur 1. Francesco Redis eksperimentelle oppsett besto av en åpen beholder, en beholder forseglet med en korkplate og en beholder dekket i nett som slipper inn luft, men ikke flyr . Maggots dukket bare opp på kjøttet i den åpne beholderen. Imidlertid ble det også funnet mugg på gasbindet til den gasbindede beholderen.

I 1745 publiserte John Needham (1713–1781) en rapport om sine egne eksperimenter, der han kort kokte. buljong tilsatt plante- eller dyrestoff, i håp om å drepe alle eksisterende mikrober. Deretter forseglet han kolber. Etter noen dager observerte Needham at buljongen hadde blitt overskyet og en enkelt dråpe inneholdt mange mikroskopiske skapninger. Han hevdet at de nye mikroberne må ha oppstått spontant. I virkeligheten kokte han imidlertid sannsynligvis ikke buljongen nok til å drepe alle eksisterende mikrober.

Lazzaro Spallanzani (1729–1799) var imidlertid ikke enig i Needhams konklusjoner og utførte hundrevis av nøye utførte eksperimenter ved å bruke oppvarmet buljong. Som i Needhams eksperiment ble buljong i forseglede krukker og uforseglede krukker tilsatt plante- og dyrestoff. Spallanzanis resultater stred mot funnene til Needham: Oppvarmede, men forseglede kolber forble klare, uten tegn til spontan vekst, med mindre kolbene senere ble åpnet for luften. Dette antydet at mikrober ble introdusert i disse kolber fra luften.Som svar på Spallanzanis funn argumenterte Needham for at livet stammer fra en «livskraft» som ble ødelagt under Spallanzanis forlengede koking. Enhver etterfølgende forsegling av kolberne forhindret deretter ny livskraft i å komme inn og forårsake spontan generering (figur 2).

Figur 2. (a) Francesco Redi, som demonstrerte at maddiker var avkom til fluer, ikke produkter av spontan generasjon. (b) John Needham, som hevdet at mikrober oppsto spontant i buljong fra en «livskraft.» (c) Lazzaro Spallanzani, hvis eksperimenter med buljong hadde til hensikt å motbevise de fra Needham.

Motbevise spontan generasjon.

Debatten om spontan generasjon fortsatte langt ut på det nittende århundre, med forskere som forkjemper for begge sider. For å avgjøre debatten tilbød Paris Academy of Sciences en pris for løsning av problemet. Louis Pasteur, en fremtredende fransk kjemiker som hadde studert mikrobiell gjæring og årsakene til ødeleggelse av vin, takket utfordringen. I 1858 filtrerte Pasteur luft gjennom et pistol-bomullsfilter, og etter mikroskopisk undersøkelse av bomullen fant den den full av mikroorganismer, noe som antydet at eksponering av en buljong for luft ikke innførte en «livskraft» til buljongen, men heller luftbåren mikroorganismer.

Senere laget Pasteur en serie kolber med lange, vridne halser («svanehals» -kolber), der han kokte buljong for å sterilisere den (figur 3). Hans design tillot at luft inne i kolberne ble byttet ut med luft fra utsiden, men forhindret innføring av luftbårne mikroorganismer som ville bli fanget i vendingen og bøyningen på kolbenes hals. Hvis en livskraft i tillegg til luftbårne mikroorganismer var ansvarlig for mikrobiell vekst i de steriliserte kolberne, ville den ha tilgang til buljongen, mens mikroorganismene ikke ville gjort det. Han spådde riktig at sterilisert buljong i svanehalsflaskene hans ville forbli sterile så lenge svanehalsene forblir intakte. Skulle imidlertid halsen bli brutt, ville mikroorganismer bli introdusert, forurense kolber og tillate mikrobiell vekst i buljongen. Paris Academy of Sciences i 1862. I en etterfølgende forelesning i 1864 artikulerte Pasteur «Omne vivum ex vivo» («Livet kommer bare fra livet»). I denne foredraget fortalte Pasteur sitt berømte svanehalsekolbeeksperiment og sa at «livet er en kime og en kime er livet. Aldri vil doktrinen om spontan generasjon komme seg fra det dødelige slaget i dette enkle eksperimentet.» Til Pasteurs kreditt har det aldri gjort det.

Figur 3. (a) Fransk forsker Louis Pasteur, som definitivt tilbakeviste den lenge omstridte teorien om spontan generering. (b) Den unike svanehalsfunksjonen til kolber som ble brukt i Pasteurs eksperiment, tillot luft å komme inn i kolben, men forhindret inntreden av bakterielle og soppsporer. (c) Pasteurs eksperiment besto av to deler. I den første delen ble buljongen i kolben kokt for å sterilisere den. Da denne kjøttkraften ble avkjølt, forble den fri for forurensning. I den andre delen av eksperimentet ble kolben kokt og deretter ble nakken brutt Kjøttkraften i denne kolben ble forurenset. (kreditt b: modifikasjon av arbeidet av «Wellcome Images» / Wikimedia Commons)