Опыты Франческо Реди

Тосканский врач Франческо Реди (1626-1698 гг.) был первым человеком, документально доказавшим ошибочность теории самозарождения. Он произвёл ряд опытов, доказывавших, что мухи, вопреки бытовавшему в ту пору мнению, не могут зарождаться сами по себе в гниющем мясе. Реди брал два куска мяса, раскладывал их в глиняные горшочки, и один из них накрывал тончайшей неаполитанской кисеёй. Через какое-то время он снимал кисею, но ни мух, ни их личинок в мясе не было. Из этого учёный сделал вполне закономерный вывод: мухи садятся на гниющее мясо и откладывают в него личинки, в результате чего рождаются новые мухи. Рождаются, а не появляются сами по себе. Следовательно, «большинство насекомых и червей не самозарождается».

Опыты Реди серьёзно поколебали господствовавшую идею о самозарождении жизни. Однако его выводы не были сразу приняты наукой и обществом. Это был только первый шаг на долгом и трудном пути опровержения теории самозарождения - ведь даже сам Реди «…в отношение других случаев вполне допускал возможность самозарождения; так, например, он считал, что кишечные и древесные черви возникают сами собой из гниющих материалов».

После открытия А. ван Левенгуком микроорганизмов не удивительно, что именно они стали основным предметом научных споров о возможности самозарождения - казалось вполне закономерным, что если самозарождение вообще имеет место, то оно непременно должно быть характерно именно для этих «ничтожных зверушек» Левенгука.

Опыты Луи Пастера

К тому моменту, когда французский учёный Луи Пастер (1822-1895) приступил к решению вопроса о происхождении микроорганизмов, он уже успел совершить ряд открытий в химии и микробиологии. В частности, ему принадлежит открытие пространственной изомерии, процесса брожения и пастеризации. На протяжении всей жизни его научная деятельность была так или иначе связана с промышленным производством, и именно ему Пастер был обязан большинством своих достижений.

Пастера, как и большинство учёных того времени, волновал вопрос о происхождении живых существ, изучению деятельности которых он отдал столько времени и сил. Он повторял опыты Спалланцани, но сторонники теории самозарождения утверждали, что для самозарождения микроскопических животных необходим натуральный, не нагретый воздух, т. к. по мнению виталистов нагревание убивало «животворящую» или «плодотворную» силу. Ко всему прочему они утверждали (впрочем, Пастер и сам это понимал), что для чистоты эксперимента необходимо, чтобы в сосуд, содержащий не нагретый воздух, не проникли дрожжевые грибки и вибрионы. Задача показалась Пастеру невыполнимой.

Но вскоре, заручившись помощью французского учёного Антуана Балара, известного на весь мир открытием брома, он сумел найти выход из этой затруднительной ситуации. Пастер поручил своим помощникам приготовить весьма необычные колбы - их горлышки были вытянуты и загнуты книзу наподобие лебединых шей (S-образно), Балар подсказал эту идею и выдул на огне первый экземпляр. В эти колбы он наливал отвар, кипятил его, не закупоривая сосуд, и оставлял в таком виде на несколько дней. По прошествии этого времени в отваре не оказывалось ни одного живого микроорганизма, несмотря на то, что не нагретый воздух свободно проникал в открытое горлышко колбы. Пастер объяснял это тем, что все микробы, содержащиеся в воздухе, просто-напросто оседают на стенках узкого горлышка и не добираются до питательной среды. Свои слова он подтвердил, хорошенько встряхнув колбу, так чтобы бульон ополоснул стенки изогнутого горлышка, и обнаружив на этот раз в капле отвара микроскопических животных.

Франческо Реди (Francesco Redi , (18.02.1626, Ареццо - 01.03.1698, Пиза) - итальянский зоолог, врач, поэт, литератор, лингвист, историк, знаток различных областей естествознания, остроумный экспериментатор.

Франческо Реди

Биография

В городе Пиза изучал философию и медицину. Вернувшись в Ареццо, за свои заслуги в области исследования природы получил назначение на должность домашнего врача от Тосканского принца Фердинанда II, а также членство в Academia del cimento, также Реди являлся главным фармацевтом герцогства. Реди основательно изучил все труды по анатомии и физиологии, которые были известны до него.

Печатные труды

Принимал участие в составлении словаря «Academia della Crusca». Все его оригинальные печатные труды вышли во Флоренции в 1664-90 г. (7 томов) и Венеции в 1712-28 г. (7 томов). Самые известные:

• «Опыты о размножении насекомых» (1668 г.)
• «Наблюдения над животными, живущими в живых же животных» (1684 г.)

Обе книги были непосредственно связаны с обсуждением возможности самопроизвольного зарождения организмов. Реди также написал ряд трудов по медицине, опубликовал книгу о действии змеиного яда.

Эксперимент

При опытах с действием змеиного яда; доказал, что яд гадюки безвреден, если его проглотить.

Другим известным членом академии Чименто стал арстинец Франческо Реди (1626-1698), который выступил с решительной критикой теории самозарождения. В работе "Опыты о размножении насекомых " Реди пишет: "По мнению древних и современных ученых, всякий гниющий и разлагающийся труп или грязь иного рода порождает червей; поэтому я, решив выяснить истину, в начале июня попросил умертвить трех змей из тех, которых называют змеями Эскулапа; мертвых их я поместил в открытый ящик, с тем, чтобы они там разлагались; прошло немного времени, и я увидел, что они все покрыты червями конусной формы без единой ноги, насколько можно было увидеть глазами, и эти черви, пожирая мясо, росли на глазах". Тем самым Реди словно бы подтверждает теорию самозарождения. Но далее он пишет, что, повторяя эксперимент, он "почти всегда видел на мясе, рыбе и вокруг... не только червей, но и личинки, из которых выводятся черви. Эти личинки появлялись из испражнений мух, оставляемых на рыбе или мясе. Это уже было отмечено и составителями словаря нашей Академии, и охотниками на диких зверей, и мясниками, и домохозяйками, которые, чтобы предохранить летом мясо от всякой дряни, кладут его под сетку от мух или покрывают куском белой ткани. Великий Гомер в девятнадцатой книге «Илиады» описывает опасения Ахилла, когда он собирался отомстить Гектору за смерть друга: как бы мухи не развели червей в ранах мертвого Патрокла... И сердобольная мать пообещала ему, что с божьей помощью она не допустит к телу Патрокла полчища несущих нечистоты мух; и вопреки законам природы она сохранит его целым и невредимым в течение года... Вот почему, - продолжает Реди, - я начал сомневаться и думать, не из яиц ли мух появляются черви, а не из самого прогнившего мяса; и я тем более утверждался в своем мнении, когда во всех своих опытах видел, что на мясо, прежде чем оно покрывалось червями, всегда садились такие же мухи, которые потом рождались. Но сомнение было бы бесплодным, если бы не подтверждалось опытом. Поэтому в июле я положил в четыре фляги с широким горлом змею, несколько речных рыб. несколько угрей из р. Арно и кусок телятины; затем, закрыв, как следует, горлышки бумагой, перевязал веревкой и запечатал, я положил в другие такие же фляги те же предметы и оставил горлышки открытыми; прошло совсем немного времени, и рыбы и мясо в открытых флягах покрылись червями, и видно было, как в эти сосуды свободно влетали мухи. Но в закрытых флягах я не увидел ни одного червя, хотя прошло много месяцев с того дня, когда туда были положены рыбы и мясо; но снаружи я несколько раз находил на бумаге испражнения мух или червяка, которые всячески пытались найти какую-нибудь дырочку, чтобы проникнуть внутрь и полакомиться".

Но вернемся к Гарвею. Доказанная им теория кровообращения дала важный результат. Но, как всегда, теория решает одну проблему и создает другие. Теория Гарвея предполагала наличие капиллярных сосудов между артериями и венами, но Гарвей их не видел. Он не мог увидеть их, потому что для этого необходим микроскоп. Марчелло Малъпиги (1628-1694) с помощью микроскопа в 1661 г. обнаружил кровь в капиллярах легких лягушки. Неутомимый и гениальный исследователь, в 1669 г. Мальпиги был избран членом Королевского общества. Используя экспериментальную технику, он изучал легкие, язык, мозг, образование эмбриона в яйце курицы и т. д. В 1663 г. Роберт Бойль (1627-1691), вливая подкрашенные жидкости и жидкий воск, установил направление капилляров. "Отец" микроскопов Антон Левенгук (1623-1723) (он конструировал микроскопы разной мощности, вплоть до двухсоткратного увеличения) наблюдал движение крови в капиллярах хвоста головастика и лапки лягушки.

Бабочки, конечно, ничего не знают о змеях. Зато о них знают птицы, охотящиеся на бабочек. Птицы, плохо распознающие змей, чаще становятся...

Вопрос о возникновении жизни волновал человечество на протяжении всей его истории. Долгое время самопроизвольное зарождение жизни считалось обычным способом появления живых существ из неживой материи. Еще Аристотель писал о том, что лягушки и насекомые зарождаются в сырой почве. Многие средневековые схоласты полагали, что черви и водоросли самозарождаются в стоячих водоемах, а личинки мух – в протухшем мясе.

Один из первых экспериментов, опровергающих самопроизвольное зарождение жизни, провел в 1668 г. итальянский врач, лингвист и поэт Франческо Реди. Эксперимент Реди был простым: он оставлял кусочки мертвой змеи, рыбу и телятину в плотно закрытых и в незакрытых сосудах. В обоих сосудах происходило загнивание, но в открытых сосудах обнаруживались в большом количестве черви, в закрытых их не было. Реди доказал, что появлявшиеся в разлагающихся продуктах черви-личинки мух: «...Когда все мясо было съедено, черви начали энергично искать выход, но я закрыл все отверстия. На девятнадцатый день того же месяца некоторые червячки совсем перестали двигаться, как если бы они уснули, начали сморщиваться и постепенно принимать форму, напоминающую яйцо... Я отложил эти шары отдельно в стеклянные сосуды, тщательно прикрыл их бумагой, и к концу восьмого дня из каждого шара вышла муха...»

В конце XVII века голландский натуралист Антони ван Левенгук, создал первый микроскоп и обнаружил микроорганизмов, или «анималькулей». Наблюдая их, он высказал предположение, что эти организмы образуются из себе подобных

Рис. 2. Бактерии и мокроорганизмы, зарисованные Антони ван Левенгуком

Того же мнения придерживался и итальянский врач и естествоиспытатель Ладзаро Спалланцани – преподаватель университета города Реджо. Вслед за Франческо Реди он экспериментально показал, что микроорганизмы не способны к самопроизвольному зарождению. Наполнив несколько колб крепким бульоном, Спалланцани запаял входные отверстия, а затем вскипятил их содержимое на огне. В дальнейшем в большей части колб микроорганизмы не развивались. Однако оппоненты Спалланцини считали, что он провел свои опыты неверно, поскольку из-за кипячения воздух стал не пригоден для жизни. Кроме того, под воздействием высокой температуры разрушились какие-то жизненно важные молекулы, способствовавшие превращению неживой материи в живую.

Вильям Гарвей, английский врач, основоположник эмбриологии, провел эксперименты с куриными яйцами. Он покрывал яйца лаком, после чего их высиживала курица. Из экспериментов был сделан вывод – без доступа воздуха зародыши не развивались.

Споры о самозарождении живой материи из неживой не утихали до самой середины XIX века. Французская академия наук даже учредила специальную премию тому, кто разрешил бы этот вопрос.

20 апреля 1862 г. известный французский микробиолог и химик Луи Пастер совместно с физиологом Клодом Бернаром завершили простой, но очень элегантный опыт, поставивший окончательную точку в споре о самопроизвольном зарождении жизни. Первая серия опытов Пастера была посвящена улавливанию из воздуха мельчайших существ и их зародышей. «Следовательно, – говорил, он, – в воздухе имеются организованные тельца. Обладают ли они способностью к прорастанию и могут ли они переходить в растворы? Вот вопрос, который необходимо разрешить». Пастер пропускал через вату поток атмосферного воздуха, оседавшие на вате частицы переносились в раствор. Опыты подтвердили предположение о том, что микроорганизмы могут находиться в воздухе.

Следующая серия опытов демонстрировала разницу в количестве микроорганизмов на открытом воздухе и в помещении. Сосуды с легко разлагающимися растворами, имеющие вертикальные тонкие шейки, нагревались до кипения, затем шейки запаивались и отламывались. Поток горячего воздуха, вырывавшийся из сосуда, выносил вместе с собой пары и споры микроорганизмов. Затем партии таких сосудов оставлялись на некоторое время – одна партия в шкафу в подвале Парижской обсерватории, другая – во дворе. Во всех 11 сосудах, вскрытых во дворе, кишели микроорганизмы. И только в одном сосуде из тех, что стояли в подвале, они были обнаружены. Опыты, проведенные в горах, показали, что на больших высотах содержание бактерий в воздухе значительно меньше. Позже колбы были модифицированы, вытянутое горлышко изогнуто.

«Вот настойка из органического вещества, прозрачная, как дистиллированная вода, но в то же время легко подвергающаяся изменениям. Она была приготовлена сегодня. Завтра в ней уже появятся мельчайшие существа – маленькие инфузории или хлопья плесени.

Я помещаю часть этой настойки из органического вещества в сосуд с длинным горлышком. Предположим, что я сначала кипячу этот сосуд, а затем остужаю его. Через несколько дней в этой жидкости появится плесень или инфузории. Прокипятив эту жидкость, я уничтожаю зародыши, которые, возможно, находились в жидкости или на поверхности стенок сосуда. Однако как только эта настойка приходит в соприкосновение с воздухом, она немедленно изменяется, подобно всем настойкам...

Теперь предположите, что я повторяю этот опыт, но, прежде чем кипятить жидкость, при помощи паяльной лампы вытягиваю шейку сосуда, не запаивая ее отверстия. Затем я довожу жидкость в сосуде до кипения и охлаждаю ее. Жидкость в этом сосуде останется неизмененной не только в течение двух, трех, четырех дней, одного месяца или года, но в течение трех и четырех лет, так как вот уже четыре года, как у меня поставлен опыт такого рода, и жидкость до сих пор остается прозрачной. В чем же разница между этими двумя сосудами? Оба содержат одну и ту же жидкость, оба содержат воздух, оба открыты. Почему же в одном сосуде жидкость изменяется, а в другом не изменяется? Между этими двумя сосудами имеется только одно различие, а именно: в одном из них пыль, взвешенная в воздухе, и содержащиеся в ней зародыши проходят через горлышко сосуда и приходят в соприкосновение с жидкостью, в которой они находят пищу, обеспечивающую их развитие. Отсюда и появление микроскопических существ. В опыте же с другим сосудом, наоборот, невозможно или, во всяком случае, очень трудно, чтобы пыль, заключающая в себе зародыши, попала внутрь сосуда.

Куда же она попадает? Она скапливается в изгибе шейки. Когда воздух по законам диффузии и вследствие разницы в температуре попадает в сосуд, то, если эта разница не особенно велика, он входит в сосуд достаточно медленно для того, чтобы содержащаяся в нем пыль и все плотные частицы, попадая в шейку сосуда, задерживались в месте изгиба.

Этот опыт очень поучителен. Заметьте, что все, содержащееся в воздухе, кроме пыли, может легко проникнуть внутрь сосуда и прийти в соприкосновение с жидкостью. Представьте себе, что все, что имеется в воздухе, электричество, магнетизм, озон и все то, чего мы еще не знаем, все это имеет полную возможность прийти в соприкосновение с настойкой. Только одно не так-то легко может проникнуть в сосуд – это пыль, взвешенная в воздухе. Это очень легко доказать: стоит только резко встряхнуть сосуд, и через два–три дня в нем появятся инфузории и плесень. Почему? Потому, что движение воздуха было резким, и в своем движении он увлек за собой пыль.

Следовательно, господа, я могу сказать, показывая вам эту жидкость: вот я взял эту каплю воды, полную элементов, которые необходимы для развития низших существ. Я жду, я наблюдаю, я спрашиваю, требую от нее, чтобы она начала свою основную созидательную работу. Но она молчит! Она молчит уже в течение нескольких лет, прошедших с момента начала этого опыта. И это потому, что я удалил из нее и удаляю до сих пор единственное, что не может создать человек; я удаляю из нее зародыши, носящиеся в воздухе, я удаляю из нее жизнь, так как жизнь – это зародыш, и зародыш – это жизнь! Никогда теория самопроизвольного зарождения не поднимется после того смертельного удара, который нанес ей этот простой опыт».

Пастер и Бернар наливали молоко в круглодонные колбы, после чего надевали на них длинное S-образное изогнутое горлышко. Затем в течение 20–30 минут они нагревали содержащееся в колбах молоко до 60–70 °С. После этого колбы охлаждали и оставляли на открытом воздухе. Несмотря на то, что сосуды оставались на открытом воздухе сколь угодно долго, молоко в них не портилось. Дело в том, что тонкая трубка изолировала содержимое колбы от внешнего воздуха, благодаря оседавшему на ее внутренних стенках водяному пару. Образовавшаяся в результате его конденсации влага играла роль фильтра, не пропускавшего бактерии из окружающего колбу воздуха. Однако стоило отломить горлышко, как вскоре в колбе начинали развиваться бактерии, и молоко скисало. Это убедительно доказывало, что микроорганизмы распространяются по воздуху, а не самозарождаются в молоке. Если воздух, попадающий в колбы со стерилизованным молоком, свободен от бактерий, то они в нем никогда не заведутся.

За решение вопроса о невозможности самозарождения живых организмов из неживой материи Французская академия наук в 1864 г. присудила Луи Пастеру специальную премию. Более того, способ предохранения продуктов питания от порчи, использованный Пастером в своем эксперименте, получил название «пастеризация».

В 1875–1876 гг. эксперименты Пастера повторил известный английский физик Джон Тиндаль. Он последовательно нагревал жидкости до 100–120 °С с промежутками в 24 часа, повторяя эту процедуру 3–4 раза. Это позволило избавиться от бактерий, споры которых выдерживали нагревание до 100 °С. Такой способ стерилизации был назван «тиндализацией».