Роль случая в великих открытиях

Известно много открытий, которые не начинались с осмысленной идеи и тщательно спланированного эксперимента. Некоторые поразительные открытия произошли случайно или были сделаны во время проведения обычных опытов, или же служили решению проблемы, которая не имела никакого отношения к той области, в которой было сделано открытие. Из множества подобных примеров упомянем некоторые. Эдуард Бюхнер открыл в 1897 году бесклеточное брожение благодаря случаю, когда для сохранения дрожжевого экстракта он добавил к нему сахар в качестве консерванта. Александр Флеминг открыл в 1928 году пенициллин, когда изучал морфологию колоний стафилококков и обнаружил, что случайно попавшая на чашку колония плесневого гриба задерживала рост бактерий. Ф. Гриффит открыл в 1928 году трансформацию ДНК при проведении исследований по эпидемиологии Рпеитососсис. Ф. В. Творт обнаружил в 1915 году стекловидные прозрачные бляшки в колониях стафилококков, т. е. бактериофагов, когда он пытался установить происхождение вируса вакцины. М. Лемуань открыл природу жировых гранул Ваcillus megaterium в 1925 году, когда он обнаружил, что в суспензии этой бактерии в дистиллированной воде идет подкисление. Он идентифицировал в растворе β-гидроксимасляную кислоту и установил ее происхождение из полимера. Г. Столп открыл Bdellovibrio bacteriovorus при изучении фагов. Не обнаружив фаговых бляшек на чашках Петри в обычные сроки опыта, он смотрел бактериальный газон на день (1 день!) позднее, чем обычно.

Этих примеров достаточно, чтобы утверждать, что многие открытия были сделаны случайно. Здесь уместно вновь вспомнить «модное» словечко - «Serendipity», - смысл которого можно выразить словами: «Дар делать счастливые и неожиданные открытия случайно». Однако такие открытия не являются случайным подарком, это утверждал уже Пастер: «Случай покровительствует только духовно подготовленному». Другой рецепт на тему «как сделать открытие» дает Феодор Линен (1911-1979) в своей лекции «Жизнь, удача и логика в биохимических исследованиях» (1969): «Верить и пытаться экспериментировать, даже если шансы на успех очень малы».

Контрольные вопросы:

1. Что изучает микробиология?

2. Каковы были знания о микроорганизмах до XVII века.

3. Влияние эпохи Возрождения на развитие естествознания.

4. Антон ван Левенгук и его открытие.

5. Совершенствование микроскопа.

6. Как повлияли химия и физика на развитие микробиологии как науки?

7. Какие открытия в области микробиологии были сделаны по воле случая?

Тема лекции №2 Концепции возникновения жизни План

1. Первые эксперименты, отвергающие теорию о самозарождении жизни.

2. Полемика Джона Нидхема и Лаццаро Спалланцани.

3. Опыты, отвергающие теорию о самозаролждении.

4. Открытие Тиндаля.

Первые эксперименты, отвергающие теорию о самозарождении жизни

Рассуждения ученых о происхождении жизни (абиогенез, спонтанное зарождение) приобрели иную направленность в связи с открытием Левен-гуком новых объектов. Сообщения о экспериментах, которые были проведены Франческо Реди (1626-1697), Луи Жобло (1645-1723), Джоном Нидхемом (1713-1781), Жоржем Леклером, графом де Бюффоном (1707-1788) и другими, чтобы подтвердить или опровергнуть доктрину о самозаро­ждении жизни, были изложены Фридрихом Лёфлером в его «Лекциях об истории развития учения о бактериях» (1887), а Вильям Буллок еще раз произвел тщательные поиски и посвятил возникновению жизни особенно обстоятельную главу в своей «Истории бактериологии» (1938). История роли микроорганизмов в спорном вопросе о возникновении жизни регулярно описывается в большинстве учебников по микробиологии. Поиски экспериментальных доказательств «за» или «против» учения о самозарождении жизни были наиболее сильным импульсом, способствующем бактериологическим исследованиям в XVIII и XIX столетиях. Импульс, исходивший от гипотезы о происхождении жизни, был большим, чем исходивший от медицины. Доктрина о происхождении жизни была известна в широких научных кругах и приводила в замешательство как философов, так и крупных естествоиспытателей того времени.

Путь от убеждения, что жизнь возникает каждый раз из неживой материи, до признания, что все живое происходит от живого «omne vivum ex vivo», от макроорганизмов и до мельчайших живых существ, был очень длинным. Трудно представить, как много красноречия, воинственного задора и душевных сил было потрачено и как мало экспериментов было предпринято в спорных вопросах о происхождении жизни. Дискуссии начинались с обсуждения возникновения высших животных, мышей, амфибий, рыб, через насекомых, червей до кишечнополостных и простейших, и останавливались, наконец, на дрожжах, грибах и бактериях. Создавалось впечатление, что натурфилософы получили столько же удовольствия от открытия мельчайших существ, как и владевшие экспериментом исследователи. Противоборствующие стороны имели разные исходные позиции. В то время как одни считали возможным возникновение живых существ из неживого материала, из неорганической материи, другие верили, что происходит превращение распавшихся организмов в новые мелкие формы. Фантазии и рассуждения были безграничны. Следует, однако, допустить, что стремление подтвердить или опровергнуть служило импульсом к исследованиям. Противоборствующие стороны имели разные исходные позиции. В то время как одни считали возможным возникновение живых существ из неживого материала, из неорганической материи, другие верили, что происходит превращение распавшихся организмов в новые мелкие формы. Фантазии и рассуждения были безграничны. Следует, однако, допустить, что стремление подтвердить или опровергнуть служило импульсом к исследованиям.

Опыт, описанный Я. Б. ван Гельмонтом о зарождении мышей из зерен пшеницы, подтверждает, что представление древних, отраженное в трудах Аристотеля, было живо более двух тысяч лет. По Аристотелю, известные двоякодышащие рыбы возникли из нильского ила, насекомые из экскрементов и ила или из упавших на листья капель росы. Первые эксперименты, противостоящие учению Аристотеля, поставил тосканский придворный медик Франческо Реди. Он отвергал представление о том, что черви возникают из мертвых животных и растений, и думал, что они возникают из семян и яиц. Для доказательства этого им было проведено большое число экспериментов. Он помещал мясо в ящик, наблюдал его разложение, при этом видел яйца и личинки мух, их развитие в насекомых, и составил свое мнение, которое выразил так: «Суеверие тщетно без подтверждения экспериментом». Реди помещал различные сорта мяса в сосуды, которые были закрыты непроницаемой для насекомых бумагой, и обнаруживал личинки и мух только в открытых контрольных сосудах. Чтобы исключить возражения, что бумажная защита препятствует поступлению воздуха, он закрыл сосуд плотной неаполитанской марлей, которая сдерживала проникновение мух, но не воздуха, и таким образом не давала возможности появиться личинкам. Этими опытами Реди разрушил представление о том, что личинки и мухи зарождаются в разлагающемся мясе.

После работ Реди накал споров о возникновении макроскопических организмов стал спадать, но дискуссии возникли в рассуждениях о происхождении мелких животных, которых Левенгук описал как анималькулей. Левенгук сам отклонил представление о самозарождении и придерживался мнения о том, что наблюдаемые им животные развиваются из зародышей и семян, содержащихся в воздухе.

Поводом к новой дискуссии стали наблюдения над инфузориями из сена, семян, плодов или мяса, необработанных или прокипяченных. Первые опыты французского микроскописта Луи Жобло (1645-1723) привели к опровержению учения о самозарождении. Однако благодаря рассуждениям английского (точнее, валлийского) католического священника Джона Турбервиля Нидхема (1713-1783) и француза Жоржа Леклера, графа де Бюффона (1707-1788) учение о самозарождении получило новое развитие. Последний был известен благодаря своей монументальной работе «Histoire naturelle» (1749). Сначала Нидхем ставил свои эксперименты, а Бюффон обеспечивал их интерпретацию. Было бы излишним останавливаться на этих экспериментах и их значении. Нидхем учил, что все существа наполнены особой жизненной силой, которая пронизывает все части материи, оживляет их и дает возможность принимать новые формы. Учение Нидхема было просто и получило признание, кроме Бюффона, и таких естествоиспытателей, как В. Ф. фон Глейхен, О. Ф. Мюллер, Дж. Пристли и Ж. Югенхонз.

Нельзя не отметить и работы М.М. Тереховского (1740-1746), доказавшего, что анималькули, возникающие в настоях, происходят из воды, используемой для этих настоев. Ученый отмечал, что предварительное кипячение или замораживание такой воды делает настои стерильными. Таким образом, работы Тереховского с удивительной простотой доказали, что анималькули не зарождаются внезапно, самопроизвольно из неживой материи, а появляются в колбах с настоями вместе с некипяченой водой. Выводы ученого предвосхитили научные обоснования, сделанные через сто лет Луи Пастером, положившим начало асептике – системе стелилизации посредством кипячения или использования горячих паров.