Тірі материяның өмірден пайда болу теориясы

Кіріспе

Тірі емес заттардан тіршілік пайда болуы туралы теория, тіршіліктің пайда болуына қатысты тарихи теориялар. Өздігінен тіршілік пайда болуы – бұл тірі жандардың тірі емес заттардан туындауы мүмкін деген және мұндай процестердің әдеттегі және үнемі болатын құбылыс екендігін жоғары бағалаған ескірген ғылыми теория. Мысалы, масалардың шаң сияқты жансыз заттардан пайда болуы, немесе шіріген еттен құрттардың тууы мүмкін деген болжамдар айтылған. Өздігінен тіршілік пайда болуы туралы ілімді грек философы және табиғат зерттеушісі Аристотель біріктіріп, бұрынғы табиғат зерттеушілерінің еңбектерін жинақтап, организмдердің пайда болуын түсіндіретін ежелгі әр түрлі түсіндірмелерді кеңейтті. Бұл теория екі мың жыл бойы ғылыми факт ретінде қабылданып келді. 17-18 ғасырларда итальян биологтары Франческо Реди мен Лаццаро Спаланзани жүргізген тәжірибелермен сынға түсілгенімен, 19 ғасырдың ортасында француз химигі Луи Пастер мен ирланд физигі Джон Тиндаллдің жұмыстарымен толыққанды жоққа шығарылды. Биологтар арасында өздігінен тіршілік пайда болуын жоққа шығару енді дау тудырмайды. Пастер және басқалар жүргізген тәжірибелер 1800 жылдардың ортасына қарай өздігінен тіршілік пайда болуы туралы дәстүрлі ұғымды жоққа шығарды деп есептеледі. Барлық тіршілік шамамен төрт миллиард жыл бұрын бір түрден пайда болғандықтан, қазір назар өмірдің бастауына аударылды.

Сипаттама

"Спонтантты ұрпақ" термині тұқым, жұмыртқа немесе ата-анадан басқа белгілі бір көздерден әртүрлі тіршілік түрлерінің қайта-қайта пайда болуы мүмкін деген болжамды процестерді және мұндай құбылыстарды қолдайтын теориялық қағидаларды білдіреді. Осы ілімнің негізгі идеялары – тіршілік тіршіліксізден пайда болады және оның себебін тудыратын, мысалы, ата-ана сияқты фактор қажет емес. Мысалдарға Нил өзенінің лайынан тышқандар мен басқа жануарлардың маусымдық пайда болуы, шаң сияқты тірі емес заттардан биттердің пайда болуы немесе өлі етте дері құрттарының пайда болуы жатады. Бұл ойлар қазіргі заманғы өмірдің пайда болуы туралы гипотезамен байланысты, ол өмір шамамен төрт миллиард жыл бұрын тірі емес заттардан миллиондаған жылдар бойында пайда болып, кейіннен қазіргі барлық түрлерге айналғанын көрсетеді. "Екіұшты ұрпақ" термині, кейде гетерогенез немесе ксеногенез деп аталады, бір тіршілік түрінің басқа, байланыссыз түрден пайда болуын, мысалы, иесінің денесінен таспа құрттарының пайда болуын сипаттайды.

Сократқа дейінгі философтар

Б.з.д. 6 және 5 ғасырларда белсенді болған ерте грек философтары, ежелгі дәуірде физиологтар (грекше: φυσιολόγοι; ағылшын тілінде физикалық немесе табиғи философтар) деп аталды, бұрын құдайлардың әрекетіне жатқызылған құбылыстарға табиғи түсіндірме беруге тырысты. Физиологтар заттардың бастапқы қағидасын немесе археясын (грекше: ἀρχή) іздеді, сыртқы әлемнің рационалды біртүтастығын баса назардап, теологиялық немесе мифологиялық түсіндірмелерді қабылдамады. Анаксимандр барлық нәрсе ғаламның бастапқы табиғатынан, апейроннан (ἄπειρον) немесе "шексізден" немесе "шегі жоқтан" пайда болды деп сенген, ал тірі емес материядан өмірдің өздігінен пайда болуын алғашқы батыстық ойшыл ретінде ұсынды. Апейронның бастапқы хаосы, мәңгі қозғалыста болып, элементтік қарама-қарсылықтардың (мысалы, ылғал мен құрғақ, ыстық пен суық) әлемдегі көптеген және әртүрлі нәрселерді тудырып, қалыптастыру платформасы болды. Римнің Гипполиті III ғасырда Анаксимандрдың балық немесе балыққа ұқсас жаратылыстар күннің жылуының әсерінен "ылғалды" ортада пайда болды және осы су жануарлары адамдарды дүниеге келтірді деп мәлімдегенін айтты. III ғасырда жазған римдік автор Цензорин былай деп хабарлады: Грек философы Анаксимен, Анаксимандрдың шәкірті, ауаның тіршілік күшін сыйлап, жаратылыстарға қозғалыс пен ой беруші элемент екенін ойлады. Ол өсімдіктер мен жануарлар, соның ішінде адамдардың, жер бетіндегі бастапқы лайдан, яғни жер мен судың қосылысынан, күннің жылуымен пайда болды деп есептеді. Философ Анаксагор да өмірдің жер бетіндегі лайдан пайда болғанына сенді. Алайда Анаксимен өсімдіктердің тұқымдары бастапқыда ауада, ал жануарлардың тұқымдары эфирде болғанын айтты. Тағы бір философ Ксенофан адамның тегін Жердің сұйық күйінен құрлықтың қалыптасуына дейінгі кезеңге, Күннің ықпалымен байланыстырды. Эмпедокл, кейде табиғи іріктеу тұжырымдамасының алғышарты ретінде қарастырылатын, өмірдің өздігінен пайда болуын қабылдады, бірақ әртүрлі бөліктердің әртүрлі комбинацияларынан тұратын түрлер сынақ пен қате арқылы өздігінен пайда болды деп санады: сәтті комбинациялар бақылаушының өміріндегі жеке тұлғаларды құрады, ал сәтті емес түрлер көбейе алмады.

Active in the 6th and 5th centuries BCE, early Greek philosophers, called physiologoi in antiquity (Greek: φυσιολόγοι; in English, physical or natural philosophers), attempted to give natural explanations of phenomena that had previously been ascribed to the agency of the gods. The physiologoi sought the material principle or arche (Greek: ἀρχή) of things, emphasizing the rational unity of the external world and rejecting theological or mythological explanations. Anaximander, who believed that all things arose from the elemental nature of the universe, the apeiron (ἄπειρον) or the "unbounded" or "infinite", was likely the first western thinker to propose that life developed spontaneously from nonliving matter. The primal chaos of the apeiron, eternally in motion, served as a platform on which elemental opposites (e. g., wet and dry, hot and cold) generated and shaped the many and varied things in the world. According to Hippolytus of Rome in the third century CE, Anaximander claimed that fish or fish like creatures were first formed in the "wet" when acted on by the heat of the sun and that these aquatic creatures gave rise to human beings. The Roman author Censorinus, writing in the 3rd century, reported:

The Greek philosopher Anaximenes, a pupil of Anaximander, thought that air was the element that imparted life and endowed creatures with motion and thought. He proposed that plants and animals, including human beings, arose from a primordial terrestrial slime, a mixture of earth and water, combined with the sun's heat. The philosopher Anaxagoras, too, believed that life emerged from a terrestrial slime. However, Anaximenes held that the seeds of plants existed in the air from the beginning, and those of animals in the aether. Another philosopher, Xenophanes, traced the origin of man back to the transitional period between the fluid stage of the Earth and the formation of land, under the influence of the Sun. In what has occasionally been seen as a prefiguration of a concept of natural selection, Empedocles accepted the spontaneous generation of life, but held that different forms, made up of differing combinations of parts, spontaneously arose as though by trial and error: successful combinations formed the individuals present in the observer's lifetime, whereas unsuccessful forms failed to reproduce.

Аристотель

Табиғат философы Аристотель өзінің биологиялық еңбектерінде әртүрлі жануарлардың жыныстық, партеногенетикалық немесе өздігінен пайда болу арқылы көбеюін кеңінен зерттеді. Аристотельдің әрбір физикалық зат зат пен формадан тұрады деген гиломорфизм теориясына сәйкес, жыныстық көбеюдің негізгі теориясы еркектің тұқымы форманы, ал әйел берген "материяға" (ай қанға) ұрпаққа берілетін сипаттамалар жиынтығын қосады. Осылайша, әйел заты ұрпақтың материалдық себебі болып табылады – ол ұрпақты құрайтын затты қамтамасыз етеді, ал еркек тұқымы тиімді себеп, заттың пайда болуын қозғайтын және анықтайтын фактор. Бірақ Аристотель "Жануарлар тарихында" көптеген тіршілік иелері жыныстық процестер арқылы емес, өздігінен пайда болады деп көрсеткен: осы теорияға сәйкес, тірі организмдер тірі емес заттардан, жыныстық көбеюде байқалатын "еркек тұқымы арқылы әйел затының қалыптасуына" ұқсас түрде пайда болуы мүмкін. Жыныстық қатынаста кездесетін тұқымдық сұйықтық сияқты тірі емес заттарда пневма (πνεῦμα, "демік") немесе "өмірлік жылу" бар. Аристотельдің айтуынша, пневма қалыпты ауадан көбірек "жылуға" ие, және осы жылу затқа белгілі бір өмірлік қасиеттер береді.

In his biological works, the natural philosopher Aristotle theorized extensively the reproduction of various animals, whether by sexual, parthenogenetic, or spontaneous generation. In accordance with his fundamental theory of hylomorphism, which held that every physical entity was a compound of matter and form, Aristotle's basic theory of sexual reproduction contended that the male's seed imposed form, the set of characteristics passed down to offspring on the "matter" (menstrual blood) supplied by the female. Thus female matter is the material cause of generation—it supplies the matter that will constitute the offspring—while the male semen is the efficient cause, the factor that instigates and delineates the thing's existence. Yet, Aristotle proposed in the History of Animals, many creatures form not through sexual processes but by spontaneous generation:

According to this theory, living things may come forth from nonliving things in a manner roughly analogous to the "enformation of the female matter by the agency of the male seed" seen in sexual reproduction. Nonliving materials, like the seminal fluid present in sexual generation, contain pneuma (πνεῦμα, "breath"), or "vital heat". According to Aristotle, pneuma had more "heat" than regular air did, and this heat endowed the substance with certain vital properties:

Aristotle drew an analogy between the "foamy matter" (τὸ ἀφρῶδες, to aphrodes) found in nature and the "seed" of an animal, which he viewed as being a kind of foam itself (composed, as it was, from a mixture of water and pneuma). For Aristotle, the generative materials of male and female animals (semen and menstrual fluid) were essentially refinements, made by male and female bodies according to their respective proportions of heat, of ingested food, which was, in turn, a byproduct of the elements earth and water. Thus any creature, whether generated sexually from parents or spontaneously through the interaction of vital heat and elemental matter, was dependent on the proportions of pneuma and the various elements which Aristotle believed comprised all things. While Aristotle recognized that many living things emerged from putrefying matter, he pointed out that the putrefaction was not the source of life, but the byproduct of the action of the "sweet" element of water. With varying degrees of observational confidence, Aristotle theorized the spontaneous generation of a range of creatures from different sorts of inanimate matter. The testaceans (a genus which for Aristotle included bivalves and snails), for instance, were characterized by spontaneous generation from mud, but differed based upon the precise material they grew in—for example, clams and scallops in sand, oysters in slime, and the barnacle and the limpet in the hollows of rocks. As the dominant view of philosophers and thinkers continued to be in favour of spontaneous generation, some Christian theologians accepted the view. The Berber theologian and philosopher Augustine of Hippo discussed spontaneous generation in The City of God and The Literal Meaning of Genesis, citing Biblical passages such as "Let the waters bring forth abundantly the moving creature that hath life" (Genesis 1:20 (KJV)) as decrees that would enable ongoing creation.

Аристотель табиғатта кездесетін "көбікті затты" (τὸ ἀφρῶδες, афродтар) және жануардың "тұқымын" салыстырды, оны өзі көбіктің бір түрі ретінде қарады (су мен пневма қоспасынан құралған). Аристотель үшін еркек және әйел жануарлардың ұрпақ беру материалдары (сперма және ай қан) – еркек және әйел денелерінің, олардың сәйкес жылу мөлшерлеріне қарай, сіңірілген тамақтың тазартылған түрі, ал ол, өз кезегінде, жер мен су элементтерінің қосалқы өнімі еді. Осылайша, кез келген тіршілік иесі, жыныстық жолмен туған болса да, немесе өмірлік жылу мен элементтік материяның өзара әрекеттесуі арқылы өздігінен пайда болса да, пневманың және Аристотельдің барлық нәрсені құрайды деп сенетін әртүрлі элементтердің пропорциясына байланысты. Аристотель көптеген тіршілік иелері шіріген заттардан пайда болатынын мойындаса да, шірудің өмірдің бастауы емес, судың "таза" элементінің әрекетінен туындайтынын айтты. Аристотель әртүрлі бақылаулар негізінде әртүрлі тіршілік иелерінің жансыз заттардан пайда болуын болжады. Мысалы, моллюскалар (Аристотель үшін екі жақтауы барлар мен бұршақтарды қамтитын топ), саздан өздігінен пайда болады, бірақ олар өскен нақты материалға байланысты ерекшеленеді – мысалы, құмда моллюскалар мен скалоптар, лайда устрицалар, ал жартастардың қуыстарында бақшалар мен лимпеттер. Философтар мен ойшылдардың басым көзқарасы өздігінен пайда болуды қолдағандықтан, кейбір христиан діншілдері бұл көзқарасты қабылдады. Бербер діншілі және философы Августин Гиппо "Құдай қаласы" және "Жаратылыс кітабының тура мағынасы" еңбектерінде өздігінен пайда болу туралы айтты, "Сулар тіршілік иелерін көптеп шығарсын" (Жаратылыс 1:20 (KJV)) сияқты Киелі кітаптағы өлеңдерді, олардың үздіксіз жаратылысты қамтамасыз ететін бұйрықтар ретінде келтірді.

Бұрынғы наным-сенімдері

Қақалар өздігінен саздан пайда болды деп есептелді. Тышқандар тұзды жалап жүкті болады деп есептелді, немесе жердің ылғалынан өседі. Кейінгі авторлар бұған келіспеді. Римдік автор және табиғат зерттеушісі Плиний Үлкені бақалардың анатомиялық шектеріне қарсы шықпады, бірақ бақалар өсіп-өніп, жартастарға сүртініп, бақаға айналатын бөлшектерді босатады деді. Грек авторы Афиней бақалардың суға сіңісіп, сұйықтық шығарып, оны лайға түсіріп, содан өмір пайда болатынын айтты. Кітап құрттары тым көп желден пайда болуы мүмкін. Біздің заманымыздан бұрынғы 1 ғасырдағы римдік сәулетші және жазушы Витрувий кітапханаларды шығысқа қаратып орналастыруға кеңес берді, себебі таңғы жарықтан пайда алуға болады, ал оңтүстікке немесе батысқа қарату зиянды желдерге ұшыратады. Бал аралары шіріген сиырлардан, бугония деп аталатын процесте пайда болды. Самуилдың жұмбағы кейбіреулерді арыстан денесінен де пайда болатынына сендірді. Шыбындар шіріген жылқылардан пайда болуы мүмкін. Цикадалар көкектің сілекейінен пайда болды. Аристотель ұрықтың жатырда қан ұйып пайда болады десе, ағылшын дәрігері Уильям Харви бұғыны кесіп қарағанда алғашқы айда ұрық байқалмайтынын көрсетті. Оның зерттеулері микроскоп ойда болмаған кезде жасалғанмен, ол өмір көзге көрінбейтін жұмыртқадан пайда болады деген қорытындыға келді. 1651 жылы жарық көрген "Exercitationes de Generatione Animalium" (Жануарлардың пайда болуы туралы зерттеулер) кітабының алқағында ол "omnia ex ovo" ("барлығы жұмыртқадан") деген ұранымен өздігінен пайда болуды жоққа шығарды. 1668 жылы Редидің өздігінен пайда болуды жоққа шығару тәжірибесінің суреті. 1668 жылы итальяндық дәрігер және паразитолог Франческо Реди құрттардың шіріген еттен өздігінен пайда болатыны туралы идеяны сынап көрді. Өздігінен пайда болуды тексеру үшін ол етті әртүрлі жабық, ашық және ішінара жабық ыдыстарға салды. Тығыздалған ыдыстарда ауа жоқ екенін түсінген соң, ол "наполистік жамылғыны" пайдаланды және етте құрттарды байқамады, бірақ олар матада пайда болды. Реди өз тәжірибелерін сол кездегі католик шіркеуінің тірі нәрселер ата-аналардан пайда болады деген теориясын қолдау үшін пайдаланды. 1671 жылы ағылшыз табиғаттанушысы Джон Рей Лондон Корольдік қоғамының мүшелеріне жазған хатында жәндіктердің өздігінен пайда болуы "әбден күмәнді" екенін жазды. Пьер Антонио Мишели шамамен 1729 жылы саңырауқұлақ спораларын қарпуыздан жасалған кесектерге салғанда, споралардан шыққан саңырауқұлақтың түрі бірдей екенін байқады және саңырауқұлақтар өздігінен пайда болмайтынын атап өтті. 1745 жылы Джон Нидэм қайнатылған сорпалармен тәжірибелер жасады. Ол қайнату барлық тірі нәрсені өлтіретініне сенгендіктен, қайнатқаннан кейін бірден жабылып, сорпаның бұрқыратынын көрсетті, бұл өздігінен пайда болу туралы сенімді сақтауға мүмкіндік берді. Оның зерттеулерін әріптестері мұқият тексерді және көптері келісті. 1837 жылы физик Шарль Каньяр де ла Тур және жасуша теориясын қалағандардың бірі Теодор Шванн алкогольді ашытуда ашытқының өздігінен пайда болатынын дербес ашты. Олар сыра пісіру процесінен қалған көбікті микроскоппен қарады. Голланд микроскопшысы Антони ван Левенгук "кішкентай шар тәрізді дөңгелектерді" сипаттаған, ал олар ашытқы жасушаларының бөлінуін байқады. Ашытқы болмаса, стерильді ауа немесе таза оттегі енгізілгенде ашыту жүрмейді. Бұл ауадағы микроорганизмдердің себебін көрсетті, өздігінен пайда болған емес. Алайда, өздігінен пайда болу идеясы бір ғасырға жуық уақыттан бері төмендегенімен, оны қолдаушылар бірден бас тартқан жоқ. Джеймс Ренни 1838 жылы жазғандай, Редидің тәжірибелеріне қарамастан, "Блюменбах, Кювье, Бори де Сент-Винсент, Р. Браун және т.б." сияқты көрнекті табиғат зерттеушілері теорияны қолдауды жалғастырды.

Frogs were believed to have spontaneously generated from mud. Mice were believed to become pregnant though the act of licking salt, or grew from the moisture of the earth. Later authors dissented. The Roman author and natural historian Pliny the Elder did not argue against the anatomic limits of eels, but stated that eels reproduce by budding, scraping themselves against rocks, liberating particles that become eels. The Greek author Athenaeus described eels as entwining and discharging a fluid which would settle on mud and generate life. Bookworms could generate from excessive wind. Vitruvius, a Roman architect and writer of the 1st century BCE, advised that to stop their generation, libraries be placed facing eastwards to benefit from morning light, but not towards the south or the west as those winds were particularly offensive. Bees were generated in decomposing cows, through a process known as bugonia. Samson's riddle led some to believe they could also generate through the body of a lion. Wasps could be generated from decomposing horses. Cicada were generated from the spittle of the cuckoo. Where Aristotle held that the embryo was formed by a coagulation in the uterus, the English physician William Harvey showed by way of dissection of deer that there was no visible embryo during the first month. Although his work predated the microscope, this led him to suggest that life came from invisible eggs. In the frontispiece of his 1651 book Exercitationes de Generatione Animalium (Essays on the Generation of Animals), he denied spontaneous generation with the motto omnia ex ovo ("everything from eggs"). thumb|upright=1.5|Illustration of Redi's 1668 experiment to refute spontaneous generation

The ancient beliefs were subjected to testing. In 1668, the Italian physician and parasitologist Francesco Redi challenged the idea that maggots arose spontaneously from rotting meat. In the first major experiment to challenge spontaneous generation, he placed meat in a variety of sealed, open, and partially covered containers. Realizing that the sealed containers were deprived of air, he used "fine Naples veil", and observed no worms on the meat, but they appeared on the cloth. Redi used his experiments to support the preexistence theory put forth by the Catholic Church at that time, which maintained that living things originated from parents. In scientific circles Redi's work very soon had great influence, as evidenced in a letter from the English natural theologian John Ray in 1671 to members of the Royal Society of London, in which he calls the spontaneous generation of insects "unlikely". Pier Antonio Micheli, c. 1729, observed that when fungal spores were placed on slices of melon, the same type of fungi were produced that the spores came from, and from this observation he noted that fungi did not arise from spontaneous generation. In 1745, John Needham performed a series of experiments on boiled broths. Believing that boiling would kill all living things, he showed that when sealed right after boiling, the broths would cloud, allowing the belief in spontaneous generation to persist. His studies were rigorously scrutinized by his peers, and many of them agreed. In 1837, Charles Cagniard de la Tour, a physicist, and Theodor Schwann, one of the founders of cell theory, published their independent discovery of yeast in alcoholic fermentation. They used the microscope to examine foam left over from the process of brewing beer. Where the Dutch microscopist Antonie van Leeuwenhoek described "small spheroid globules", they observed yeast cells undergo cell division. Fermentation would not occur when sterile air or pure oxygen was introduced if yeast were not present. This suggested that airborne microorganisms, not spontaneous generation, was responsible. However, although the idea of spontaneous generation had been in decline for nearly a century, its supporters did not abandon it all at once. As James Rennie wrote in 1838, despite Redi's experiments, "distinguished naturalists, such as Blumenbach, Cuvier, Bory de St. Vincent, R. Brown, &c." continued to support the theory.

Пастер мен Тинделл

Луи Пастердің 1859 жылғы тәжірибесі қайнатылған қоректік орта өздігінен жаңа өмір тудырмайтынын көрсетті, бірақ егер ауаға тікелей қол жеткізілсе, орта бұзылады, яғни кішкентай организмдер (қазіргі терминдермен микробтық споралар) түсіп, ортада өсе бастайды. Ол еттен жасалған сорпаны құсының мойны пішіндес колбада қайнатты; колба мойнының иілуі түскен бөлшектердің сорпаға жетуіне кедерілді, бірақ ауаның еркін ағылуына мүмкіндік берді. Колба ұзақ уақыт бойы өсусіз қалды. Колбаны бұрғанда, бөлшектер иілістер арқылы түсіп, сорпа тез бұршықтанды. 1862 жылы Француз ғылым академиясы бұл мәселеге ерекше назар бөлді, "жақсы жүргізілген тәжірибелер арқылы өздігінен пайда болу деп аталатын құбылысқа жаңаша жарық түсірген адамға" жүлде белгіледі және жеңімпазды анықтау үшін комиссия тағайындады. Пастер және басқалар биогенез терминін өздігінен пайда болудың қарама-қарсысы ретінде қолданып, өмір тек басқа тірі организмдерден туады дегенді білдірді. Пастердің бұл тұжырымы неміс дәрігері Рудольф Вирховтың "Omnis cellula e cellula" ("барлық жасушалар жасушалардан") деген қағидасына сүйенді, ол қағида Роберт Ремак еңбегінен туындаған.