Спонтанное зарождение — это устаревшая научная теория , согласно которой живые существа могли возникнуть из неживой материи и что такие процессы были обычными и регулярными. Была выдвинута гипотеза , что определенные формы, такие как блохи , могут возникнуть из неодушевленной материи, такой как пыль, или что личинки могут возникнуть из мертвой плоти. Учение о самозарождении было последовательно синтезировано греческим философом и натуралистом Аристотелем , который обобщил и расширил работы более ранних натурфилософов и различные древние объяснения появления организмов . Самопроизвольное зарождение считалось научным фактом на протяжении двух тысячелетий. Хотя в 17 и 18 веках она была оспорена экспериментами итальянских биологов Франческо Реди и Лаццаро Спалланцани , она не была дискредитирована до работы французского химика Луи Пастера и ирландского физика Джона Тиндаля в середине 19 века.
Отказ от спонтанного зарождения больше не вызывает споров среди биологов. К середине XIX века считалось, что эксперименты Пастера и других опровергли традиционную теорию самопроизвольного зарождения. Вместо этого внимание было обращено на происхождение жизни , поскольку вся жизнь, похоже, развилась из единой формы около четырех миллиардов лет назад.
«Спонтанное зарождение» означает как предполагаемые процессы, посредством которых различные типы жизни могут неоднократно возникать из конкретных источников, отличных от семян, яиц или родителей, так и теоретические принципы, представленные в поддержку любого такого явления. Решающее значение для этой доктрины имеют идеи о том, что жизнь возникает из не-жизни и что никакой причинный агент, такой как родитель, не требуется. Предполагаемые примеры включали сезонное появление мышей и других животных из ила Нила , появление блох из неживой материи, такой как пыль, или появление личинок в мертвой плоти. [2] [3] Такие идеи имеют что-то общее с современной гипотезой происхождения жизни , которая утверждает, что жизнь возникла около четырех миллиардов лет назад из неживого материала в течение миллионов лет и впоследствии разнообразилась. во все формы, которые сейчас существуют. [4] [5]
Термин «двусмысленное поколение» , иногда известный как гетерогенез или ксеногенез , описывает предполагаемый процесс, посредством которого одна форма жизни возникает из другой, несвязанной формы, такой как ленточные черви, из тел их хозяев. [6] [7]
Ранние греческие философы, действовавшие в VI и V веках до нашей эры , пытались дать естественные объяснения явлений , которые ранее приписывались посредничеству богов. [8] Физиологи искали материальный принцип или архе (греч. ἀρχή) вещей, подчеркивая рациональное единство внешнего мира и отвергая теологические или мифологические объяснения . [9]
Анаксимандр , который считал, что все вещи возникли из элементарной природы вселенной, апейрона (ἄπειρον), «неограниченного» или «бесконечного», вероятно, был первым западным мыслителем, предположившим, что жизнь возникла спонтанно из неживой материи. Первобытный хаос апейрона , вечно находящийся в движении, служил платформой, на которой элементарные противоположности (например, влажный и сухой , горячий и холодный ) порождали и формировали множество и разнообразных вещей в мире. [10] Согласно Ипполиту Римскому в третьем веке нашей эры, Анаксимандр утверждал, что рыбы или рыбоподобные существа впервые образовались во «влажности» под воздействием солнечного тепла и что эти водные существа дали начало людям. . [11] Римский автор Цензорин , писавший в III веке, сообщал:
Анаксимандр Милетский считал, что из нагретой воды и земли возникли либо рыбы, либо вполне рыбоподобные животные. Внутри этих животных формировались люди, а эмбрионы содержались в плену до полового созревания; только тогда, после того как эти животные раскрылись, смогли выйти мужчины и женщины, теперь способные прокормить себя. [12]
Греческий философ Анаксимен , ученик Анаксимандра, считал воздух стихией, дающей жизнь и наделяющей существа движением и мыслью. Он предположил, что растения и животные, включая человека, возникли из первичной земной слизи, смеси земли и воды в сочетании с солнечным теплом. Философ Анаксагор тоже считал, что жизнь возникла из земной тины. Однако Анаксимен считал, что семена растений изначально существовали в воздухе, а семена животных - в эфире . Другой философ, Ксенофан , возводил происхождение человека к переходному периоду между жидкой стадией Земли и образованием суши, под влиянием Солнца. [13]
В том, что иногда рассматривалось как прообраз концепции естественного отбора , Эмпедокл признавал самопроизвольное зарождение жизни, но считал, что различные формы, состоящие из различных комбинаций частей, возникали спонтанно, как бы методом проб и ошибок: образовывались успешные комбинации. особи присутствовали при жизни наблюдателя, тогда как неудачные формы не смогли воспроизвестися. [14]
В своих биологических работах натурфилософ Аристотель широко теоретизировал размножение различных животных путем полового , партеногенетического или спонтанного зарождения. В соответствии с его фундаментальной теорией гиломорфизма , которая утверждала, что каждая физическая сущность представляет собой соединение материи и формы, основная теория полового размножения Аристотеля утверждала, что семя самца наделяет форму, набор характеристик, передаваемых потомству по «материи». ( менструальная кровь ), выделяемая женщиной. Таким образом, женская материя является материальной причиной зарождения, она поставляет материю, которая будет составлять потомство, тогда как мужское семя является действенной причиной , фактором, который побуждает и определяет существование существа. [15] [16] Тем не менее, Аристотель предположил в «Истории животных» , что многие существа формируются не посредством половых процессов, а путем спонтанного зарождения:
Итак, есть одно свойство, которое объединяет животных с растениями. Ибо некоторые растения возникают из семени растений, в то время как другие растения возникают самостоятельно посредством образования какого-то элементарного начала, подобного семени; и из этих последних растений некоторые получают питание из земли, в то время как другие растут внутри других растений... Так и у животных некоторые происходят от родительских животных в соответствии с их видом, в то время как другие растут самопроизвольно, а не из родственного потомства; и из этих случаев самопроизвольного зарождения некоторые происходят из гниющей земли или растительного вещества, как в случае с рядом насекомых, тогда как другие самопроизвольно зарождаются внутри животных из выделений их отдельных органов. [17]
- Аристотель, История животных , Книга V, Часть 1.
Согласно этой теории, живые существа могут возникнуть из неживых существ способом, примерно аналогичным «образованию женской материи посредством мужского семени», наблюдаемому при половом размножении. [18] Неживые материалы, такие как семенная жидкость, присутствующая в половом поколении, содержат пневму (πνεῦμα, «дыхание») или « жизненное тепло ». По мнению Аристотеля, пневма имела больше «тепла», чем обычный воздух, и это тепло наделяло вещество определёнными жизненными свойствами:
Кажется, что сила каждой души заключена в другом и более божественном теле, чем так называемые [четыре] элемента ... Для каждого [животного] то, что делает семя воспроизводящим, присуще семени и называется его «теплом». Но это не огонь или какая-либо подобная сила, а пневма , заключенная в семени и пенистой материи, аналогичная элементу звезд. Вот почему огонь не порождает никакого животного ... но тепло солнца и тепло животных порождают, не только тепло, наполняющее семя, но и любой другой остаток [животной] природы, который может существовать, аналогичным образом обладает этот жизненно важный принцип.
- Аристотель, «Поколение животных» , 736b29ff. [19]
Аристотель провел аналогию между «пенистым веществом» (τὸ ἀφρῶδες, to aphrodes ), встречающимся в природе, и «семенем» животного, которое он рассматривал как нечто вроде пены (состоящей, как это было, из смеси вода и пневма ). Для Аристотеля репродуктивные материалы самцов и самок животных (сперма и менструальная жидкость) были, по сути, очищенными мужскими и женскими телами в соответствии с их соответствующими пропорциями тепла из потребляемой пищи, которая, в свою очередь, была побочным продуктом элементов. земля и вода. Таким образом, любое существо, независимо от того, возникло ли оно половым путем от родителей или спонтанно в результате взаимодействия жизненного тепла и элементарной материи, зависело от пропорций пневмы и различных элементов, которые, по мнению Аристотеля, составляли все сущее. [20] Хотя Аристотель признавал, что многие живые существа возникли из гниющей материи, он указывал, что гниение было не источником жизни, а побочным продуктом действия «сладкой» стихии воды. [21]
Животные и растения возникают в земле и в жидкости, потому что в земле есть вода, а в воде воздух, и во всем воздухе есть жизненное тепло, так что в некотором смысле все вещи полны души. Поэтому живые существа образуются быстро, когда этот воздух и жизненное тепло заключены в чем-либо. Когда они так заключены, телесные жидкости нагреваются, и возникает как бы пенистый пузырь.
- Аристотель, Порождение животных , Книга III, Часть 11.
С разной степенью достоверности наблюдений Аристотель выдвинул теорию спонтанного зарождения целого ряда существ из разных видов неодушевленной материи. Например, ракообразные ( род, который, по Аристотелю, включал двустворчатых моллюсков и улиток), характеризовались спонтанным зарождением из ила, но различались в зависимости от конкретного материала, в котором они росли: например, моллюски и гребешки в песке, устрицы в слизи и ракушка и блюдечко в впадинах скал . [17]
Афиней не соглашался с самозарождением, утверждая, что разновидность анчоусов возникла не из икры , как утверждал Аристотель, а, скорее, из морской пены . [22]
Поскольку среди философов и мыслителей по-прежнему преобладала точка зрения в пользу спонтанного зарождения, некоторые христианские богословы приняли эту точку зрения. Берберский богослов и философ Августин Гиппопотамский обсуждал самозарождение в книгах «Город Божий » и «Буквальный смысл Книги Бытия» , цитируя библейские отрывки, такие как «Да произведет вода обильно движущееся существо, имеющее жизнь» (Бытие 1:20) в качестве постановлений. это позволило бы постоянное творчество. [23]
С падением Римской империи в V веке до раскола между Востоком и Западом в 1054 году влияние греческой науки снизилось, хотя спонтанное зарождение в целом не подвергалось сомнению. Были сделаны новые описания. Некоторые из убеждений имели доктринальное значение. В 1188 году Джеральд Уэльский после путешествия по Ирландии утверждал, что миф о белоснежном гусях является свидетельством непорочного зачатия Иисуса . [24] Хотя практика поста во время Великого поста разрешала рыбу, но запрещала птицу, идея о том, что гусь на самом деле был рыбой, предполагала, что его употребление во время Великого поста разрешено. В конечном итоге эта практика была запрещена указом Папы Иннокентия III в 1215 году. [25]
После того, как работы Аристотеля были вновь представлены в Западной Европе, они были переведены на латынь с греческого или арабского оригинала. Наибольшего признания они достигли в 13 веке. Благодаря доступности латинских переводов немецкий философ Альберт Великий и его ученик Фома Аквинский подняли аристотелизм на величайшую известность. Альберт написал перефраз Аристотеля, De causis etprocessu universitatis , в котором он удалил некоторые комментарии арабских ученых и включил другие. [26] Влиятельные сочинения Фомы Аквинского, как по физике, так и по метафизике, преимущественно аристотелевские, но демонстрируют множество других влияний. [27]
Спонтанное зарождение описывается в литературе так, как если бы оно было фактом еще в эпоху Возрождения . Шекспир писал о змеях и крокодилах, образовавшихся из ила Нила : [ 28]
Лепид : У тебя там странные змеи?
Антоний : Да, Лепид.
Лепид: Твой египетский змей выведен теперь из твоей грязи действием твоего солнца; как и твой крокодил.
Антоний: Это так.Шекспир: Антоний и Клеопатра : Акт 2, сцена 7.
Автор книги «Совершенный рыболов» Изаак Уолтон повторяет вопрос о происхождении угрей, «поскольку крысы, мыши и многие другие живые существа размножаются в Египте солнечным теплом, когда оно светит над разлившейся рекой... ". Хотя древний вопрос о происхождении угрей остался без ответа и была упомянута дополнительная идея о том, что угри размножаются в результате старения, самопроизвольное зарождение крыс и мышей не вызвало никаких дискуссий. [29]
Голландский биолог и микроскопист Ян Сваммердам отверг концепцию, согласно которой одно животное могло возникнуть из другого или в результате случайного разложения, поскольку это было нечестиво ; он нашел концепцию спонтанного зарождения нерелигиозной и связал ее с атеизмом . [30]
Брюссельский врач Ян Баптист ван Гельмонт описал рецепт для мышей (кусок грязной ткани плюс пшеница на 21 день) и скорпионов ( базилик , помещенный между двумя кирпичами и оставленный на солнечном свете). Его записи позволяют предположить, что он, возможно, пытался это сделать. [36]
Если Аристотель считал, что эмбрион образовался в результате свертывания матки , то английский врач Уильям Гарвей путем вскрытия оленя показал , что в течение первого месяца эмбриона не было видно. Хотя его работа предшествовала появлению микроскопа , это привело его к предположению, что жизнь возникла из невидимых яиц. На фронтисписе своей книги 1651 года Exercitationes de Generatione Animalium ( «Очерки о зарождении животных ») он отрицал самопроизвольное зарождение, используя девиз omnia ex ovo («все из яиц»). [23] [37]
Древние верования подверглись проверке. В 1668 году итальянский врач и паразитолог Франческо Реди оспорил идею о том, что личинки возникают спонтанно из гниющего мяса. В первом крупном эксперименте , призванном бросить вызов самопроизвольному зарождению, он поместил мясо в различные закрытые, открытые и частично закрытые контейнеры. [38] Понимая, что запечатанные контейнеры лишены воздуха, он использовал «тонкую неаполитанскую вуаль» и не заметил червей на мясе, но они появились на ткани. [39] Реди использовал свои эксперименты для поддержки теории предсуществования, выдвинутой в то время католической церковью, которая утверждала, что живые существа произошли от родителей. [40] В научных кругах работы Реди очень скоро оказали большое влияние, о чем свидетельствует письмо английского теолога-естествоиспытателя Джона Рэя в 1671 году членам Лондонского королевского общества , в котором он называет самопроизвольное зарождение насекомых «маловероятным». [41]
Пьер Антонио Микели , ок. 1729 г. заметил, что при помещении спор грибов на ломтики дыни образуются грибы того же типа, из которых произошли споры, и на основании этого наблюдения он отметил, что грибы не возникают в результате спонтанного зарождения. [42]
В 1745 году Джон Нидэм провёл серию экспериментов над кипячёными бульонами . Полагая, что кипячение убьет все живое, он показал, что при запечатывании сразу после кипячения бульоны мутнеют, что позволяет сохранить веру в самопроизвольное зарождение. Его исследования были тщательно изучены его коллегами, и многие из них согласились. [38]
Лаццаро Спалланцани модифицировал эксперимент Нидхема в 1768 году, где он попытался исключить возможность введения загрязняющего фактора между кипячением и запечатыванием. Его метод заключался в кипячении бульона в герметичном контейнере с частично откачанным воздухом , чтобы предотвратить взрывы. Хотя он не видел роста, исключение воздуха оставило вопрос о том, является ли воздух важным фактором спонтанного зарождения. [38] Но отношение менялось; к началу XIX века такой учёный, как Джозеф Пристли, мог написать: «Нет ничего в современной философии, что кажется мне столь необычным, как возрождение того, что долгое время считалось взорванной доктриной двусмысленности, или, как Доктор Дарвин называет это спонтанным зарождением». [43]
В 1837 году физик Шарль Каньяр де ла Тур и Теодор Шванн , один из основоположников клеточной теории, опубликовали свое независимое открытие дрожжей при спиртовом брожении . Они использовали микроскоп, чтобы изучить пену, оставшуюся от процесса варки пива. Там, где голландский микроскопист Антони ван Левенгук описал «маленькие сфероидные шарики», они наблюдали, как дрожжевые клетки подвергаются клеточному делению . Ферментация не произошла бы при подаче стерильного воздуха или чистого кислорода, если бы не присутствовали дрожжи. Это позволило предположить, что ответственность за это лежит на микроорганизмах, передающихся по воздуху , а не на спонтанном зарождении. [44]
Однако, хотя идея самозарождения находилась в упадке уже почти столетие, ее сторонники не отказались от нее сразу. Как писал Джеймс Ренни в 1838 году, несмотря на эксперименты Реди, «выдающиеся натуралисты, такие как Блюменбах , Кювье , Бори де Сент-Винсент , Р. Браун и т. д.» продолжал поддерживать теорию. [45]
Многие считают, что эксперимент Луи Пастера 1859 года разрешил вопрос о самопроизвольном зарождении. [47] Он варил мясной бульон в колбе с лебединой шеей ; изгиб горлышка колбы не позволял падающим частицам достигать бульона, но при этом обеспечивал свободный поток воздуха. Колба оставалась свободной от роста в течение длительного периода времени. Когда колбу переворачивали так, чтобы частицы могли падать по изгибам, бульон быстро мутнел. [38] Однако возражения меньшинства были настойчивыми и не всегда необоснованными, учитывая, что экспериментальные трудности были гораздо более сложными, чем предполагают популярные отчеты. Исследования ирландского врача Джона Тиндаля , корреспондента Пастера и поклонника его работ, сыграли решающую роль в опровержении самозарождения. Тем не менее, Тиндаль столкнулся с трудностями при работе со спорами микробов , которые в его время еще не были хорошо изучены. Как и Пастер, он кипятил свои культуры , чтобы стерилизовать их, и некоторые виды бактериальных спор могут пережить кипячение. После этих экспериментов был введен автоклав , который со временем получил универсальное применение в медицинской практике и микробиологии для стерилизации оборудования . [46]
В 1862 году Французская академия наук обратила на этот вопрос особое внимание, учредив премию «тому, кто посредством хорошо проведенных опытов прольет новый свет на вопрос о так называемом самопроизвольном зарождении» и назначила комиссию для оценки победителя. [48] Пастер и другие использовали термин «биогенез» как противоположность спонтанному зарождению, имея в виду, что жизнь возникла только из другой жизни. Утверждение Пастера последовало за доктриной немецкого врача Рудольфа Вирхова Omnis cellula e cellula («все клетки из клеток») [49] , которая сама по себе взята из работы Роберта Ремака . [50] [38] После эксперимента Пастера 1859 года термин «спонтанное зарождение» вышел из употребления. Экспериментаторы использовали различные термины для изучения происхождения жизни из неживого материала. Гетерогенез применялся к зарождению живых существ из некогда живого органического вещества (например, кипяченых бульонов), а английский физиолог Генри Чарльтон Бастиан предложил термин архебиоз для обозначения жизни, возникшей из неживых материалов. Не любя случайность и непредсказуемость, подразумеваемую термином « спонтанное зарождение» , в 1870 году Бастиан ввёл термин « биогенез» , обозначающий образование жизни из неживой материи. Однако вскоре после этого английский биолог Томас Генри Хаксли предложил термин « абиогенез» для обозначения того же самого процесса и принял термин «биогенез» для обозначения процесса, посредством которого жизнь возникает из существующей жизни. [51]