3.1: الجيل التلقائي

أهداف التعلم

• اشرح نظرية التوليد التلقائي ولماذا قبلها الناس ذات مرة كتفسير لوجود أنواع معينة من الكائنات الحية
• اشرح كيف حاول بعض الأفراد (فان هيلمونت، ريدي، نيدهام، سبالانزاني، وباستور) إثبات أو دحض الجيل التلقائي

التركيز السريري: الجزء الأول

باربرا طالبة جامعية تبلغ من العمر 19 عامًا وتعيش في السكن. في يناير، أصيبت بالتهاب في الحلق وصداع وحمى خفيفة وقشعريرة وسعال عنيف ولكن غير منتج (أي بدون مخاط). لعلاج هذه الأعراض، بدأت باربرا في تناول دواء البرد الذي لا يحتاج إلى وصفة طبية، والذي يبدو أنه لا يعمل. في الواقع، خلال الأيام القليلة التالية، بينما بدأت بعض أعراض باربرا في التلاشي، استمر السعال والحمى، وشعرت بالتعب والضعف الشديد.

التمارين\(\PageIndex{1}\)

ما أنواع أمراض الجهاز التنفسي التي قد تكون مسؤولة؟

ظل البشر يسألون منذ آلاف السنين: من أين تأتي الحياة الجديدة؟ لقد تصارع الدين والفلسفة والعلوم مع هذا السؤال. واحدة من أقدم التفسيرات كانت نظرية التوليد التلقائي، والتي يمكن إرجاعها إلى الإغريق القدماء وكانت مقبولة على نطاق واسع خلال العصور الوسطى.

نظرية الجيل التلقائي

كان الفيلسوف اليوناني أرسطو (384-322 قبل الميلاد) واحدًا من أوائل العلماء المسجلين الذين أوضحوا نظرية التوليد التلقائي، وهي فكرة أن الحياة يمكن أن تنشأ من مادة غير حية. اقترح أرسطو أن الحياة نشأت من مادة غير حية إذا كانت المادة تحتوي على pneuma («الحرارة الحيوية»). وكدليل على ذلك، أشار إلى عدة حالات لظهور حيوانات من بيئات كانت خالية من هذه الحيوانات في السابق، مثل الظهور المفاجئ للأسماك في بركة مياه جديدة. ¹

استمرت هذه النظرية في القرن ^السابع عشر، عندما أجرى العلماء تجارب إضافية لدعمها أو دحضها. في هذا الوقت، أشار أنصار النظرية إلى كيف يبدو أن الضفادع تظهر ببساطة على طول الضفاف الموحلة لنهر النيل في مصر خلال الفيضانات السنوية. لاحظ آخرون أن الفئران ظهرت ببساطة بين الحبوب المخزنة في الحظائر ذات الأسقف المصنوعة من القش. عندما تسرب السقف وتم تشكيل الحبوب، ظهرت الفئران. اقترح جان باتيستا فان هيلمونت، العالم الفلمنكي في ^القرن السابع عشر، أن الفئران يمكن أن تنشأ من الخرق وحبوب القمح المتبقية في حاوية مفتوحة لمدة 3 أسابيع. في الواقع، قدمت هذه الموائل مصادر غذائية مثالية ومأوى لمجموعات الفئران لتزدهر.

ومع ذلك، أجرى أحد معاصري فان هيلمونت، وهو الطبيب الإيطالي فرانشيسكو ريدي (1626-1697)، تجربة في عام 1668 كانت من أوائل التجارب التي دحضت فكرة أن اليرقات (يرقات الذباب) تتولد تلقائيًا على اللحوم المتروكة في الهواء الطلق. وتوقع أن منع الذباب من الاتصال المباشر باللحم سيمنع أيضًا ظهور اليرقات. تركت ريدي اللحم في كل حاوية من ست حاويات (الشكل\(\PageIndex{1}\)). كانت اثنتان مفتوحتين للهواء، واثنتان مغطتان بالشاش، واثنتان مغلقتان بإحكام. تم دعم فرضيته عندما تطورت اليرقات في الجرار المكشوفة، ولكن لم تظهر أي ديدان في الجرار المغطاة بالشاش أو الأوعية المغلقة بإحكام. وخلص إلى أن اليرقات لا يمكن أن تتشكل إلا عندما يُسمح للذباب بوضع البيض في اللحم، وأن اليرقات كانت من نسل الذباب، وليست نتاجًا للتوليد التلقائي.

الشكل\(\PageIndex{1}\): تألف الإعداد التجريبي لفرانشيسكو ريدي من حاوية مفتوحة، وحاوية محكمة الغلق بسطح من الفلين، وحاوية مغطاة بشبكة تسمح بدخول الهواء ولكن ليس الذباب. ظهرت اليرقات فقط على اللحم في الحاوية المفتوحة. ومع ذلك، تم العثور على اليرقات أيضًا على شاش الحاوية المغطاة بالشاش.

في عام 1745، نشر جون نيدهام (1713-1781) تقريرًا عن تجاربه الخاصة، حيث قام بغلي المرق لفترة وجيزة مع مادة نباتية أو حيوانية، على أمل قتل جميع الميكروبات الموجودة مسبقًا. ² ثم ختم القوارير. بعد بضعة أيام، لاحظ نيدهام أن المرق أصبح غائمًا وأن قطرة واحدة احتوت على العديد من المخلوقات المجهرية. وقال إن الميكروبات الجديدة يجب أن تكون قد نشأت تلقائيًا. لكن في الواقع، من المحتمل أنه لم يغلي المرق بما يكفي لقتل جميع الميكروبات الموجودة مسبقًا.

ومع ذلك، لم يوافق لازارو سبالانزاني (1729-1799) على استنتاجات نيدهام، وأجرى مئات التجارب التي تم تنفيذها بعناية باستخدام المرق الساخن. ³ كما هو الحال في تجربة نيدهام، تم غرس المرق في عبوات محكمة الغلق ومرطبانات غير مختومة بالمواد النباتية والحيوانية. تتناقض نتائج سبالانزاني مع نتائج نيدهام: ظلت القوارير الساخنة ولكن المختومة نظيفة، دون أي علامات على النمو التلقائي، ما لم يتم فتح القوارير لاحقًا في الهواء. هذا يشير إلى أنه تم إدخال الميكروبات إلى هذه القوارير من الهواء. ورداً على النتائج التي توصل إليها سبالانزاني، قال نيدهام إن الحياة تنبع من «قوة الحياة» التي دُمرت أثناء غليان سبالانزاني الممتد. ثم أدى أي ختم لاحق للقوارير إلى منع قوة الحياة الجديدة من الدخول والتسبب في توليد تلقائي (الشكل\(\PageIndex{2}\)).

الشكل\(\PageIndex{2}\): (أ) فرانشيسكو ريدي، الذي أثبت أن اليرقات كانت من نسل الذباب، وليست منتجات التوليد التلقائي. (ب) جون نيدهام، الذي قال إن الميكروبات نشأت تلقائيًا في مرق من «قوة الحياة». (ج) لازارو سبالانزاني، الذي هدفت تجاربه مع المرق إلى دحض تجارب نيدهام.

التمارين\(\PageIndex{2}\)

1. وصف نظرية التوليد التلقائي وبعض الحجج المستخدمة لدعمها.
2. اشرح كيف تحدت تجارب ريدي وسبالانزاني نظرية التوليد التلقائي.

دحض الجيل العفوي

استمر الجدل حول الجيل العفوي حتى القرن ^التاسع عشر، حيث عمل العلماء كأنصار لكلا الجانبين. لتسوية النقاش، عرضت أكاديمية باريس للعلوم جائزة لحل المشكلة. قبل لويس باستير، الكيميائي الفرنسي البارز الذي كان يدرس التخمير الميكروبي وأسباب تلف النبيذ، التحدي. في عام 1858، قام باستير بتصفية الهواء من خلال مرشح من القطن المسنن، وبعد الفحص المجهري للقطن، وجد أنه مليء بالكائنات الحية الدقيقة، مما يشير إلى أن تعرض المرق للهواء لم يكن بمثابة إدخال «قوة حياة» إلى المرق بل الكائنات الحية الدقيقة المحمولة جواً.

في وقت لاحق، صنع باستير سلسلة من القوارير ذات الرقاب الطويلة الملتوية (قوارير «ذات رقبة البجع»)، حيث قام بغلي المرق لتعقيمها (الشكل\(\PageIndex{3}\)). سمح تصميمه بتبادل الهواء داخل القوارير مع الهواء من الخارج، لكنه منع إدخال أي كائنات دقيقة محمولة جواً، والتي من شأنها أن تعلق في التقلبات والانحناءات في أعناق القوارير. إذا كانت قوة الحياة إلى جانب الكائنات الحية الدقيقة المحمولة جواً مسؤولة عن نمو الميكروبات داخل القوارير المعقمة، فسيكون بإمكانها الوصول إلى المرق، في حين أن الكائنات الحية الدقيقة لن تفعل ذلك. وتوقع بشكل صحيح أن المرق المعقم في قوارير عنق البجعة سيظل عقيمًا طالما بقيت رقاب البجعة سليمة. ومع ذلك، في حالة كسر الرقاب، سيتم إدخال الكائنات الحية الدقيقة، مما يؤدي إلى تلويث القوارير والسماح بنمو الميكروبات داخل المرق.

لقد دحضت مجموعة تجارب باستير بلا شك نظرية الجيل التلقائي وأكسبته جائزة Alhumbert المرموقة من أكاديمية باريس للعلوم في عام 1862. في محاضرة لاحقة عام 1864، أوضح باستور «One vivum ex vivo» («الحياة تأتي فقط من الحياة»). في هذه المحاضرة، روى باستير تجربته الشهيرة على شكل قارورة ذات عنق البجعة، قائلاً: «... الحياة عبارة عن جرثومة والجرثومة هي الحياة. لن تتعافى عقيدة الجيل التلقائي أبدًا من الضربة المميتة لهذه التجربة البسيطة». ⁴ يُنسب إلى باستير أنها لم تفعل ذلك أبدًا.

الشكل\(\PageIndex{3}\): (أ) العالم الفرنسي لويس باستور، الذي دحض بشكل قاطع نظرية التوليد التلقائي المتنازع عليها منذ فترة طويلة. (ب) سمحت السمة الفريدة للقوارير المستخدمة في تجربة باستير بدخول الهواء إلى القارورة ولكنها منعت دخول الجراثيم البكتيرية والفطرية. (ج) تتألف تجربة باستير من جزأين. في الجزء الأول، تم غلي المرق الموجود في القارورة لتعقيمها. عندما تم تبريد هذا المرق، ظل خاليًا من التلوث. في الجزء الثاني من التجربة، تم غلي القارورة ثم تم قطع الرقبة. أصبح المرق في هذه القارورة ملوثًا. (المرجع: تعديل العمل من قبل «صور ويلكوم» /ويكيميديا كومنز)

التمارين\(\PageIndex{3}\)

1. كيف سمح التصميم التجريبي لباستير بدخول الهواء، ولكن ليس الميكروبات، ولماذا كان هذا مهمًا؟
2. ما هي المجموعة الضابطة في تجربة باستير وماذا أظهرت؟

ملخص

• تنص نظرية الجيل التلقائي على أن الحياة نشأت من مادة غير حية. لقد كان اعتقادًا قديمًا يعود إلى أرسطو والإغريق القدماء.
• قدمت التجارب التي أجراها فرانشيسكو ريدي في القرن السابع عشر أول دليل مهم يدحض التوليد التلقائي من خلال إظهار أن الذباب يجب أن يكون لديه إمكانية الوصول إلى اللحوم حتى تنمو اليرقات على اللحوم. صمم علماء بارزون التجارب وجادلوا لدعم الجيل العفوي (جون نيدهام) وضد الجيل التلقائي (لازارو سبالانزاني).
• يُنسب إلى لويس باستير الفضل في دحض نظرية التوليد التلقائي بشكل قاطع من خلال تجربته الشهيرة على شكل قارورة ذات رقبة البجع. اقترح لاحقًا أن «الحياة تأتي فقط من الحياة».

الحواشي

1. 1 ك. زوير. «أرسطو عن الجيل العفوي». www.sju.edu/int/academics/cas... R.% 20Zwier.pdf
2. 2 إي كابانا. «لازارو سبالانزاني: في جذور علم الأحياء الحديث.» مجلة علم الحيوان التجريبي 285 رقم 3 (1999): 178—196.
3. 3 - السيد مانشيني، والسيد نيغرو، وغ. إيبوليتو. «لازارو سبالانزاني ودحضه لنظرية الجيل العفوي». لو إنفيزيوني في ميديسينا 15 رقم 3 (2007): 199—206.
4. 4 آر. فاليري-رادوت. حياة باستير، ترانس. آر إل ديفونشاير. نيويورك: مكلور وفيليبس وشركاه، 1902، 1:142.