Aristoteles (384-322 fvt) trodde på epigenese eller predannelse ved at individet fantes i en miniatyr i egget. Høyerestående dyr hadde seksuell reproduksjon, mens laverestående dyr ble til ved spontan generasjon, et dogme som ble bevart til det 1700 århundre Ifølge Aristoteles strevet alle organismene mot det fullkomne. Lenge hadde man forestillingen om at organismer kunne oppstå fra jord og råtnende materiale. Abiogenese - generatio spontanea - liv kan oppstå spontant ved selvavl, mente man, selv om allerede grekeren Anaxagoras (500-428 f.kr) hadde argumentert mot dette syn, og mente at dyr og planter kom fra kimer i luften. . Fluelarver trodde man kom fra dugg, møkk og varme, og begrepet "moder jord" har overlevd fra Aristoteles. Jan Swannderdam (1637-1680) trodde på preformasjon om at individet var i egget i miniatyr som i en matrusjkadukke. Franskmannen Nicolaas Hartsoeker (1637-1680) hevdet i 1694 at han kunne se et homunculus (liten mann) i miniatur inne i hodet på spermiene . Anton Philips van Leeuwenhoek (1632-1723)hadde oppdaget spermiene i sæd fra hanndyr, små rumpetroll-lignende vesener som det krydde av i den klare sædvæsken. Leeuwenhoek fortalte om oppdagelsen i brev til faren til Christiaan Huygens. Disse spermatozooene, kalt animalcules, vakte større oppsikt enn bakteriene Leeuwenhoek fant i munnen. Kunne det være ormlignende parasitter ? Nicolas Andry de Bois-Regard skrev om dette i De la génération des vers dans le corps de l´homme (1700). Det pågikk meningsbrytning mellom animalkulistene og ovistene. Animalkulistene, også kalt spermatistene, var påvirket av Aristoteles og mente at faren inneholdt kimen og grunnlaget for utvikling av et foster, og moren var jorden som det grodde i. Ovistene, påvirket av Hippokrates og inspirert av William Harvey () med Ex ovo omnia,som mente at et egg hos moren var utgangspunktet. William Harvey (1578-1657) som også oppdaget blodsirkulasjonen I kroppen hadde skrevet Exercitationes des generatione animalium (On the Generation of Animals) (1651). Tittelsiden inneholder et bilde hvor Zevs holder et egg med innskriften Ex ovo omnia. Harvey hadde studert ved universitetet i Padua hvor bl.a. Hieronymus Fabricius (1537-1619) var lærer i antatomi. Fabriricius studerte befruktningen hos høner. Harvey betraktet egget som et primordium, og på den tiden var sperm ikke oppdaget. Fluer trodde man oppstod fra urin og nedbrutt organisk materiale. Hvordan kunne insekter komme inn i galler på planter var et annet uløst spørsmål. En teori var panspermia om at liv ble spredd i form av sporer eller kimer som virket som livsfrø. Malpighi skrev Dissertatio epistolica de formatione pulli in ovo (Dannelse av kyllingen i egget )(1673), og beskrev utviklingen av kyllingembryo. Kyllingen lages i egget ved epigenese.
I Sverige på midten av 1700-tallet var det noen som hevdet at havre kunne omdannes til rug, et guds mirakel. Linné og hans elev Pehr Forsskål (1732-1763) viste at noe slikt ikke kunne skje, og løste "havrestriden". Selv om Harvey mente at alt kom fra et egg og at alt kommer fra et primordium, så fornektet han ikke at dette primordiet kunne oppstå spontant.
Allerede i 1665 hadde Francesco Redi (1626-1698) vist, med forsøk på spyfluelarver, at dyr ikke kunne oppstå spontant, men det pågikk lenge en diskusjon om hvorvidt mikroorganismer kunne. Redi utførte et eksperiment med fire lukkete kar med en slange, fisk, et stykke kalvekjøtt, og tilsvarende fire åpne kar som kontroll. Redi konkluderte med at spyfluelarvene oppstod når fluene la egg i kjøttet, og dette skjedde ikke i de lukkete karene. Det var vanskelig å komme med overbevisende eksperimenter siden mikroorganismene kan overleve som mikrosporer. Redi hadde opprinnelig spekulert over hvordan et egg til en flue kunne komme henholdsvis inn og ut av et kirsebær eller galle. Redis konklusjon: alt levende kommer fra noe levende.
Francesco Redis eksperimenter viste liv ikke oppstår spontant og følgende biologiske maksime gjelder : Alt levede kommer fra noe levende, det vil si fra et egg (Omne vivum ex ovo) Den tyske legen Rudolf Ludwig Carl Virchow (/r 1821 –1902) utvidet dette til å gjelde: Alle celler kommer fra celler (Omnis cellula e cellula). Enhver celle kommer fra en annen celle i følge celleteorien. Cellen er den minste enheten og for liv. For flercellete organismene inngår cellene i cellevev og organer. Dg det går kontinuerlige cellelinjer fra dagens celler i alt levende tilbake til de første cellene på Jorden. Innen utviklingsbiologi kan man følge veien fra en befruktet eggcelle til alle kroppens celler og organer, inkludert reproduksjonsorganer som lager celler til neste generasjon.
Antonio Valllisneri (1661-1730) var ansatt ved universitetet i Padova og var av dem som sa farvel til Aristoteles teorier, og la istedet vekt på eksperimenter, erfaring og fornuft slik som Galielo, Redi og Lorenzo Magalotti (1637-1712 )
Louis Joblot (1645-1723) hadde vist at infusoria ikke ble skapt spontant. Joblot kokte næringsløsning og delte denne i to, hvor den ene ble dekket til og den andre ikke, og han observerte hva som skjedde.
Pierre Louis Moreau de Maupertius (1698-1759) godtok verken ovistenes eller spermatistenes syn. Maupertius var blitt kjent for måling av lengden av meridianen (breddegradsavstanden) ved polarsirkelen sammenlignet med lengden ved ekvator, publisert i La Figure de la Terre (1738). Målingene som bl.a. ble gjort i Tornedalen bekreftet Newtons antagelse om at jorda var flat ved polene. Debattantene om livets opprinnelse var bl.a. engelskmannen John Tuberville Needham (1713-1781) som trodde på spontan generering av mikroorganismer og at det var en vegetativ kraft i alt levende, men italieneren Lazzaro Spallanzani (1729-1799). Spallanzani hadde gjort eksperimenter som motbeviste at liv kunne oppstå spontant. Spallanzani kokte planteekstrakt og egg uten luft, og så at det ikke ble dannet noen organismer i blandingen. Dette var samme resultat som Joblot, Schwann og Schulze var kommet fram til. Sterilisering kan drepe bakterier og andre mikroorganismer, men oppvarming er ikke nok siden endosporer kan overleve denne behandlingen. Det er sporer av sopp og bakterier i lufta som blir avsatt kontinuerlig på alle objekter og overflater. Needham mente at Spallanzani hadde ødelagt "livskraften" ved å koke vannet.
Det var først i 1859, etter at det franske vitenskapsakademiet hadde utlovet en pris til den som enten kunne bevise eller motbevise om at liv kan oppstå spontant, at det endelige svaret kom. Oppgaven var Attempt, by means of well-devised experiments to throw new light on the question of spontaneous generation.
Den unge franske kjemikeren Louis Pasteur (1822-1895) vant prisen. I 1871 hadde Pasteur viste at alkoholgjæring er avhengig av gjær, og at prosessen ikke trenger oksygen. Han fant videre at gjærtypen bestemmer om det skal bli alkoholgjæring eller melkesyregjæring. Han forklarte hvordan melk surnes og hvordan mikroorganismer ble spredd med luft.
Pasteurs læremester, Antoine-Jérôme Balard (1802-1876) som oppdaget grunnstoffet brom, lærte bort bruken av svanehalsflasker. Med svanehalsflasker viste Pasteur at kokte medier er sterile for alltid og at liv ikke kan oppstå spontant. Bakterier fanget i halsen kunne overføres til mediet når Pasteur ønsket det. Cystene til bakteriene tålte lang koking og ble først drept når de ble kokt i en trykkoker. Pasteur laget også renkulturer av mikroorganismer og hadde stor suksess med en vaksine mot rabies. Rask oppvarming av vin til ca. 50o C, var en metode som Pasteur brukte for å drepe gjæren, og som derved hindret at vinen ble sur ved lagring. Pasteurisering er i dag vanlig brukt i næringsmiddelindustrien. Pasteureffekten var et fenomen Pasteur oppdaget vedrørende omsetning av sukker under anaerobe forhold.
Den tyske biologen Rudolf Luwig Karl Virchow (1821-1902) var en av grunnleggerne av celleteorien som viste at celler kommer fra andre celler, celler kan ikke oppstå spontant, en organisme kan ikke oppstå fra noe ikke-levende.
Det var imidlertid mange som trodde på vitalisme som en egen kraft. Denne troen eksisterte lenge blant filosofer bl.a. hos Henri Bergson (1859-1941) som trodde på at livskraften var en iboende egenskap (élan vital) i alt levende. Det finnes ingen vitenskapelige bevis for at det finnes en egen livskraft.
Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1674) hadde omgått dette problemet med sine udelelige åndelige substanser kalt monader. Leibniz utviklet infinitesimalregningen og arbeidet med små enheter som nesten var lik null.
I 1812 hadde den franske fysikeren Jean Baptise Biot (1774-1862) observert at polarisert lys som ble sendt gjennom krystaller av kvarts kunne brytes to veier, mens sukker brøt lyset bare en vei til høyre I 1848 presenterte Pasteur resultater i det franske vitenskapsakademi som viste at tartarsyre (vinsyre) finnes i to forskjellige former som han kunne plukke ut under mikroskopet, og som dreide planpolarisert lys hver sin vei. Like deler av + og - krystaller ga ingen dreining av lyset. Seinere oppdaget man at aminosyren asparagin fra levende materiale dreide det polariserte lyset til venstre, mens asparagin som ble laget syntetisk ikke ga noen slik dreining. På 1860-tallet var det en sykdom i Frankrike som tok livet av silkeormer som ble brukt i silkeindustrien. Pasteur fant en parasitt i silkeormene, og hans råd var å drepe alle infekterte silkeormer og derved forsvant sykdommen. Pasteurinstituttet ble opprettet i 1888 i Paris, hvor Pasteur bl.a. arbeidet med sykdommen rabies.
Tyskerne Heinrich Schröder (1810-1885) og Theodor von Dusch (1824-1890) tok i bruk bomullsplugger for å holde medier sterile og antiseptiske. Bruk av bomullsplugger ble populært for å hindre at mikroorganismer på støvpartikler kunne komme ned i vekstmediene der man dyrket bakterier.
John Tyndall (1820-1893) var en engelsk fysiker som fant en optisk metode for å se at lufta var ren. Støvpartikler kunne observeres med sterkt lys, og så at absolutt ren luft ikke inneholdt bakterier eller sporer. Tyndall skrev Essays on the Floating-Matter of the Air in Relation to Putrefaction and Infection (1881).
John Tyndall sa på 1870-tallet: "Gi den skapende forsker den nødvendige frihet til forskning. Fjern alle hindringer fra hans vei. Og fremfor alt: Still ham aldri det spørsmål uvitenheten så ofte stiller til geniet: hva er nytten ved ditt arbeide ?"
Livets opprinnelse
De første biomolekylene ble laget ved energidrevet kjemisk evolusjon. Stanley Miller viste i 1953 at aminosyrer, hydroksysyrer og aldehyder kan bli laget ved UV-stråling av en prebiotisk atmosfære bestående av ammoniakk (NH3), hydrogensulfid (H2S), metan (CH4), vanndamp (H2O), hydrogen (H2), karbonmonoksid (CO) og karbondioksid (CO2). Transisjonsmetaller som jern og mangan har spilt i viktig rolle i overføring av elektroner. Jorden er 4.6 milliarder år gammel, men allerede for 3.5 milliarder år siden startet utviklingen av liv, muligens i tilknytning til hydrotermiske undervannskilder , Wood-Ljungdal omsetningsvei, og sannsynligvis via selvreplikerende RNA i en RNA-verden.
Opprinnelsen til liv har sin opprinnelse fra enkle organiske molekyler som kan kopiere seg selv (selvreplikere) og hvor noen av dem kan inngå i autokatalytiske reaksjoner. Selvorganisering gir mer ordnet struktur og har skjedd i tilknytning til membranlignende strukturer. Jern og andre transisjonsmetaller deltar i energioverføring og transport av elektroner. Panspermiahypotesen innen astrobiologi går ut på at det allerede finnes organiske molekyler i Universet og at disse kan bli fraktet via meteorer a la Murchison meteoritten, asteroider eller kometer. Livet har valgt ut chirale former av molekylene slik som L-aminosyrer og D-karbohydrater. Den franske biologen Jean-Baptiste de Lamarck (1744-1829)mente at liv kunne ha startet fra ikke-levende materiale hvor lys, fuktighet og varme deltok.
Den sovjetiske biokjemikeren Alexander Ivanovich Oparin (1894-1980) viste i boka The origin of life til en heterotrofisk teori for opprinnelsen til liv i en reduserende atmosfære med hydrogen, metan, ammoniakk, karbondioksid og vanndamp. Britiske John Burdon Sanderson Haldane (1892-1964) en av grunnleggerne av biostatistikk og neo-Darwinisme, utviklet i 1929 en teori om abiogenese, utvikling av liv i en UV-bestrålt «prebiotisk suppe» med samme konklusjon som Oparin. Prebiotisk vil si reaksjoner som skjedde i den primitive fasen av Jordens utvikling før utvikling av liv. En en probiotiske suppe med aminosyrer og redusert sukker e.g. ribose kunne det ved høy termperatur skje Maillardreaksjoner hvor det blir laget hundrevis av forskjellige molekyler hvor det kunne skje molekylær seleksjon og evolusjon, Abiotisk vil si prosesser som skjer uten nærvær av liv.
Miller-Urey eksperimentet i 1952, utført av Stanley Miller (1930-2007)og Harold Clayton Urey (1893-1981) viser at det er mulig å få dannet organiske molekyler i termogradienter og elektriske utladninger i en prebiotisk atmosfære.
Den spanske biokjemikeren Johan Oró (1923-2004) viste at det var mulig å lage basen adenin, en bestanddel i nukleinsyrer, ved oppvarming av ammoniumcyanid (NH4CN). Den tyske kjemikeren Manfred Eigen (1927-2019) og Peter K Schuster utviklet en teori om selvorganisering av selvreplikerende makromolekyler (RNA) i sykliske og autokatalytiske hypersykluser i utviklingen av liv i en prebiotisk periode. Teorien omhandler også kvasiarter og viser hvordan resplikasjonssystemet hos RNA-virus kan ha bidratt til opprinnelsen av liv, noe som understøtter teorien om først var det en RNA-verden (RNA-verde hypotese). Viruskvasiarter er stor samling med genotyper hvor det skjer mange mutasjoner. Imidlertid er det mange spørsmålstegn ved utviklingsveien til den første selvreplikerende cellen på Jorden.
Hva er liv ?
Alle organismer og alt levende på Jorden er satt sammen av en eller flere celler omgitt av en cellemembran kan klassifiseres etter følgende:
1. Hvilke molekyler er elektrondonor og hvilke er elektronakseptor. Alt levende skaffer seg energi ved å flytte elektroner opp eller ned på en redoksskala med redokspar og redokspotensial . Det er redoksreaksjoner som skaffer energi til å drive livsprosessene anaerob eller aerob i cellerespirasjon. I transport av elektroner deltar transisjonsmetallene. Spesielt jern i kombinasjon med svovel har spilt en viktig rolle i utviling av liv.
2. Hvilket stoff som er karbonkilden. Karbonkilden kan være uorganisk karbon (karbondioksid, karbonmonoksid) som hos de autotrofe eller organiske molekyler som inngår i biomasse laget via fotosyntese eller kjemosyntese hos de heterotrofe.
Natur og kultur
Alt levende kommer fra et egg (Omne vivum ex ovo).
Av intet kommer intet (De nihilo nihil). Lucretius
Naturen gjør ingen sprang (Natura non facit saltus). Aristoteles
Litteratur
Wikipedia