Самопроизвольное зарождение жизни — основная концепция

Теория самопроизвольного (спонтанного) зарождения жизни

Концепция спонтанного зарождения жизни существовала в Вавилоне, Египте и Китае как альтернатива креационизму.

Концепция спонтанного зарождения жизни исходит из возможности самопроизвольного неоднократного зарождения жизни из неживой материи. Известным сторонником данной гипотезы является Аристотель, считавший, что частицы, из которых состоит вещество, обладают неким «началом». Оно при определенных условиях способно зародить жизнь. Древнегреческий философ верно определял заложенную жизнь в оплодотворенном яйце, но ошибался, что новые организмы могут появляться в тине и гниющем мясе. Взгляды Аристотеля значительно повлияли на ученых средневековья. Даже спустя долгое время люди продолжали верить в то, что живые существа возникают из неживой материи. 

В Средние века была популярна идея о создании живых существ «гомункулусов»; экспериментами в этой области занимались алхимики. Известным ученым данного периода, который «доказал» возможность самозарождения, был Ян Баптиста ван Гельмонт (1580-1644), нашедший способ создания мышей из зерен, белья и кувшина. В ходе эксперимента Гельмонт положил в темное помещение кувшин с горстью пшеницы и грязную рубашку. Через какое-то время ученый обнаружил в этом помещении мышей, что стало для него доказательством теории самозарождения. Активным началом в процессе зарождения мыши Ван Гельмонт считал человеческий пот.

Поддерживали данную гипотезу и другие натуралисты. Например, один исследователь утверждал, что видел через микроскоп самозарождение лягушки из майской росы. Эту теорию поддерживали также Галилей, Декарт, Гарвей, Гегель, Ламарк.

Однако в конце XVII века итальянский врач и натуралист Франческо Реди смог доказать ненаучность теории экспериментальным методом. Окончательно опровергнуть гипотезу спонтанного возникновения живых организмов удалось в 1859 г. французскому микробиологу Л. Пастеру.

Опыты Реди, Нидхэма, Спалланцани, Тереховского и Пастера

Эксперимент Реди

Для доказательства ошибочности теории самозарождения Франческо Реди взял два сосуда с мертвым червем, один из которых он оставил открытым. Через какое-то время ученый заметил, что в открытом сосуде червь оказался покрыт личинками мух, а в закрытом не произошло таких же изменений. Так была доказана невозможность самозарождения мух в гниющем мясе. Результаты своих опытов Реди опубликовал в 1668 году в труде «Опыты по происхождению насекомых».

Спустя несколько лет после опытов Реди был изобретен мощный микроскоп, позволяющий увидеть мельчайшие организмы, которые могут жить в разных веществах. Это возобновило споры о самозарождении организмов. 

Эксперимент Нидхэма

В 1745 г. английский естествоиспытатель Джон Тербервилл Нидхем провел ряд экспериментов, результаты которых оценивались в пользу абиогенеза.

Ученый для опытов использовал питательные жидкости (куриный бульон и др.). Нидхем производил нагрев жидкости и наливал ее в пробирку, которую впоследствии закупоривал. В итоге воздухонепроницаемую пробирку ученый снова нагревал и оставлял на несколько дней. В результате в жидкости образовывались организмы.

Эксперименты Спалланцани

Итальянский ученый Ладзаро Спалланцани (1729-1799) понимал, что Нидхем ошибся в своих экспериментах, и решил доказать экспериментально, что в нагреве жидкости решающую роль играет температура нагрева, которая при недостаточно высоком показателе не убивает микроорганизмы. Спалланцани закрывал пробирки с отварами и нагревал их в течение часа. Для сравнения ученый брал другие пробирки с жидкостью, которые кипятил только несколько минут. Через какое-то время Спалланцани обнаружил, что в плотно закрытых пробирках, которые он кипятил продолжительное время, никаких микроорганизмов не появилось. В тех емкостях, где нагревание проходило короткий промежуток времени, появилась жизнь.

Нидхем не желал признавать поражения и заявил в ответ на эксперименты ученого о существовании Производящей силы, находящейся в семенных отварах и бульоне, которую Спалланцани убивает путем активного нагревания пробирок. Спалланцани снова провел эксперимент: ученый приоткрыл крышку емкости с семенным отваром, который прогревал в течение нескольких часов. Согласно возражению Нидхема, Производящая сила жидкости должна была умереть, однако, приоткрытая пробирка впускала микроорганизмы из воздуха, что стало причиной их размножения в дальнейшем. Результаты экспериментов Спалланцани набирали популярность, а доказательства Нидхема стали терять актуальность.

Опыты Тереховского

Российский врач и натуралист Мартын Тереховский основывался на опытах Спалланцани, однако обратил особое внимание на природу микроскопических организмов, обитающих в водных настоях, приготовленных на веществах с растительным или животным происхождением. М. Тереховский привел описание изучаемых организмов, которые могут:

• активно двигаться;
• реагировать на яды;
• реагировать на электрические заряды;
• двигаться с помощью специальных органов;
• погибать при определенной температуре.

Спалланцани считал, что микроорганизмы попадают в настой из воздуха. Тереховский решил связать условия их появления с естественными условиями пребывания организмов в природе. Ученый определил, что состав вида микроскопических элементов в настоях соответствует их видовому составу в обычной воде, которая используется для приготовления этих настоев. Это говорило о том, что организмы возникают не из вещества, на основе которого делается настой.

Ученый провел ряд экспериментов, в результате которых он пришел к следующим положениям:

1. Микроорганизмы вносятся в настой с водой, которая берется из естественных водоемов и других источников, где эти организмы обычно обитают. 
2. Растительная и животная основа, на которой готовится настой, не гарантирует появление в жидкости микроорганизмов.
3. Не существует никакой связи между появлением организмов и гниением настоя.
4. Если число микроорганизмов увеличивается в чистой воде — это результат их размножения из изначально заложенных в ней живых элементов.

Плюсом изучения Тереховским микроорганизмов стало создание нового представления о них не как о скоплениях с заложенной жизненной активностью, а как достаточно сложных по своему строению и своей жизнедеятельности организмов. Минусом концепции ученого была ограниченность круга его изучения: Тереховский в основном занимался крупными водными микроскопическими организмами и не обращал внимание на существование спор, которые обитают в воздушной среде.

Эксперимент Пастера

Окончательно опровергнуть гипотезу спонтанного возникновения живых организмов удалось в 1859 году французскому химику и микробиологу Л. Пастеру. Он проводил ряд опытов с колбами с S-образными горлами. Особенность такой конструкции заключается в том, что если такие колбы прокипятить и аккуратно охладить, то даже при отсутствии пробки в емкости будет сохраняться стерильность. Такой эффект возможен благодаря изгибам S-образного горла, в которых оседают содержащиеся в воздухе микроорганизмы.

При удалении этой конструкции в колбе активно начинают распространяться микроорганизмы. Этот опыт позволил Луи Пастеру опровергнуть существование особой «производящей силы», которая содержится в питательной среде (в случае с экспериментом жидкость содержала подсахаренную дрожжевую воду). Также ученый доказал, что «самозарождение» в большинстве случаев появляется из-за попадания микроорганизмов в колбу из воздуха.

После экспериментов Пастера в конце XIX века возникли новые споры о самозарождении плесневых грибов в процессе брожения вин. Ученый вновь был вынужден проводить опыт, отбирая мякоть винограда и помещая ее в стерильные условия, лишенные контакта с воздухом. Пастер доступно и понятно доказал, что спорам дрожжей необходим воздух, чтобы вызвать определенные процессы в ткани винограда.

Несостоятельность теории витализма

Несмотря на ряд проведенных опытов, в XX веке были популярны идеи о самозарождении относительно субмикроскопических живых частиц — вирусов. 

Современные доказательства несостоятельности витализма ссылаются на работы Реди, Тереховского и Луи Пастера, которые внесли вклад в признание на мировом уровне теории, что любой организм, от самого примитивного до самого сложного и высокоорганизованного, рождается только от своих родителей, живых организмов.