Mikrobiologi (Svenska)

Människor har frågat i årtusenden: Var kommer nytt liv ifrån? Religion, filosofi och vetenskap har alla brottats med denna fråga. En av de äldsta förklaringarna var teorin om spontan generation, som kan spåras tillbaka till de forntida grekerna och var allmänt accepterad under medeltiden.

The Spontaneous Generation Theory of

The Den grekiska filosofen Aristoteles (384–322 f.Kr.) var en av de tidigaste inspelade forskarna för att formulera teorin om spontan generation, uppfattningen att livet kan uppstå från icke-levande materia. Aristoteles föreslog att liv uppstod från icke-levande material om materialet innehöll pneuma (”vital värme”). Som bevis noterade han flera tillfällen av att djur uppträdde i miljöer som tidigare saknat sådana djur, såsom det till synes plötsliga utseendet hos fisk i en ny vattenpöl.

Denna teori fortsatte fram till 1600-talet, när forskare genomförde ytterligare experiment för att stödja eller motbevisa den. Vid denna tid citerade teorins förespråkare hur grodor helt enkelt verkar visas längs leran Nilflodens stränder i Egypten under den årliga översvämningen. Andra observerade att möss helt enkelt uppträdde bland spannmål som lagrades i lador med halmtak. När taket läckte och kornet formades uppstod möss. Jan Baptista van Helmont, en flamländsk forskare på 1600-talet, föreslog att möss skulle kunna uppstå från trasor och vetekärnor som lämnats i en öppen behållare i tre veckor. I verkligheten gav sådana livsmiljöer idealiska matkällor och skydd för muspopulationen ns att blomstra.

Men en av van Helmons samtida, den italienska läkaren Francesco Redi (1626–1697), utförde ett experiment 1668 som var en av de första som motbevisade tanken att larver (larverna av flugor) genererar spontant kött som lämnas ute i det fria. Han förutspådde att förhindra flugor från att ha direktkontakt med köttet också skulle förhindra uppkomsten av maddiker. Redi lämnade kött i var och en av sex behållare (figur 1). Två var öppna mot luften, två var täckta med gasbind och två var tätt förseglade. Hans hypotes stöddes när maddiker utvecklades i de otäckta burkarna, men inga mugg uppträdde i varken gasduk eller tätt tillslutna burkar. Han drog slutsatsen att muggor bara kunde bildas när flugor fick lägga ägg i köttet, och att magen var avkomma av flugor, inte en produkt av spontan generation.

Figur 1. Francesco Redis experimentella installation bestod av en öppen behållare, en behållare förseglad med en korktopp och en behållare täckt i nät som släppte in luft men inte flyger . Maggots dök bara upp på köttet i den öppna behållaren. Emellertid hittades maddor också på gasväggen i den gasvävda behållaren.

1745 publicerade John Needham (1713–1781) en rapport om sina egna experiment, där han kort kokade buljong infunderad med växt- eller djurmaterial i hopp om att döda alla befintliga mikrober. Han förseglade sedan kolvarna. Efter några dagar observerade Needham att buljongen hade blivit grumlig och en enda droppe innehöll många mikroskopiska varelser. Han hävdade att de nya mikroberna måste ha uppstått spontant. I verkligheten kokade han dock sannolikt inte buljongen tillräckligt för att döda alla existerande mikrober.

Lazzaro Spallanzani (1729–1799) instämde dock inte med Needhams slutsatser och utförde hundratals noggrant utförda experiment med användning av uppvärmd buljong. Som i Needhams experiment infunderades buljong i förseglade burkar och oförseglade burkar med växt- och djurmaterial. Spallanzanis resultat motsäger Needhams resultat: Uppvärmda men förseglade kolvar förblev klara, utan några tecken på spontan tillväxt, såvida inte kolvarna därefter öppnades för luften. Detta föreslog att mikrober infördes i dessa kolvar från luften.Som svar på Spallanzanis resultat hävdade Needham att livet härstammar från en ”livskraft” som förstördes under Spallanzanis förlängda kokning. Eventuell efterföljande försegling av kolvarna förhindrade sedan ny livskraft från att komma in och orsaka spontan generation (Figur 2).

Figur 2. (a) Francesco Redi, som visade att maskar var avkomma till flugor, inte produkter från spontan generation. (b) John Needham, som hävdade att mikrober uppstod spontant i buljong från en ”livskraft”. (c) Lazzaro Spallanzani, vars experiment med buljong syftade till att motbevisa Needhams.

Motbevisa spontan generation

Debatten om spontan generation fortsatte långt in på 1800-talet, där forskare fungerade som förespråkare för båda sidor. För att lösa debatten erbjöd Paris Academy of Sciences ett pris för lösning av problemet. Louis Pasteur, en framstående fransk kemist som hade studerat mikrobiell jäsning och orsakerna till vinförstöring, accepterade utmaningen. 1858 filtrerade Pasteur luft genom ett pistol-bomullsfilter och, vid mikroskopisk undersökning av bomullen, fann den att den var full av mikroorganismer, vilket tyder på att exponeringen av en buljong till luft inte införde en ”livskraft” till buljongen utan snarare luftburen mikroorganismer.

Senare gjorde Pasteur en serie kolvar med långa, vridna halsar (”svanhals” -kolvar), där han kokade buljong för att sterilisera den (figur 3). Hans design gjorde att luft inuti kolvarna kunde bytas ut med luft från utsidan, men förhindrade införandet av luftburna mikroorganismer som skulle fastna i kolvarnas vridningar. Om en livskraft förutom de luftburna mikroorganismerna var ansvarig för mikrobiell tillväxt i de steriliserade kolvarna, skulle den ha tillgång till buljongen, medan mikroorganismerna inte skulle göra det. Han förutspådde korrekt att steriliserad buljong i hans svanhalsflaskor skulle förbli steril så länge svanhalsarna förblev intakta. Men om halsen skulle brytas, skulle mikroorganismer införas, som förorenar kolvarna och tillåter mikrobiell tillväxt i buljongen.

Pasteurs uppsättning experiment motbevisade obestridligt teorin om spontan generation och gav honom det prestigefyllda Alhumbert-priset från Paris vetenskapsakademi 1862. I en efterföljande föreläsning 1864 formulerade Pasteur ”Omne vivum ex vivo” (”Livet kommer bara från livet”). I denna föreläsning berättade Pasteur om sitt berömda svanhals-kolvexperiment och sade att ”livet är en grodda och en grodda är liv. Aldrig kommer läran om spontan generation att återhämta sig från det dödliga slaget i detta enkla experiment.” Till Pasteurs kredit har det aldrig gjort.

Figur 3. (a) Fransk forskare Louis Pasteur, som definitivt motbevisade den länge omtvistade teorin om spontan generation. (b) Den unika svanhalsfunktionen hos kolvarna som användes i Pasteurs experiment tillät luft att komma in i kolven men förhindrade inträde av bakterie- och svampsporer. (c) Pasteurs experiment bestod i två delar. I den första delen kokades buljongen i kolven för att sterilisera den. När denna buljong kyldes förblev den fri från förorening. I den andra delen av experimentet kokades kolven och sedan bröts nacken Buljongen i denna kolv blev förorenad. (kredit b: modifiering av arbete av ”Wellcome Images” / Wikimedia Commons)