10 risultati pionieristici in biologia

È facile dimenticare che le idee che ci sembrano ovvie oggi, con secoli di rimandi collettivi a cui fare appello, di solito non sono iniziate in quel modo. Il fatto che prendiamo alcune cose per scontate è probabilmente parte del motivo per cui le loro storie di origine sono così interessanti. Abbiamo già trattato esempi di legge, medicina e astronomia. Ora è il turno della biologia.

10 La realizzazione che gli animali possono estinguersi

Se stavate camminando lungo la spiaggia e trovato un fossile, naturalmente pensereste che provenisse da alcune specie estinte da lungo tempo. L'idea che le specie si estinguano è così normale per noi che è difficile immaginare un momento in cui la gente pensava che ogni singolo tipo di creatura fosse ancora vivo da qualche parte. Eppure la gente credeva che Dio avesse creato tutto - perché avrebbe creato qualcosa che non era adatto per vivere?

Georges Cuvier è stato il primo a metterlo in discussione. Nel 1796, scrisse un articolo sugli elefanti, in cui descriveva le variazioni africane e asiatiche. Ha anche menzionato un terzo tipo di elefante, noto alla scienza solo per le sue ossa. Cuvier notò differenze chiave nella forma della mascella di questo terzo elefante, e suggerì che fosse una specie completamente diversa. Lo chiamava il mastodonte, ma dov'erano gli esemplari viventi?

Secondo Curvier: "Tutti questi fatti, coerenti tra loro, e non contrastati da alcun rapporto, mi sembrano dimostrare l'esistenza di un mondo precedente al nostro, distrutto da qualche tipo di catastrofe." Non si fermò solo questa idea rivoluzionaria. Curvier fece ricerche su antichi fossili di vertebrati, coniando il nome Pterodactyl nel processo, e capì che i rettili erano stati una volta la specie dominante.

9 Le prime cellule sviluppate al di fuori del corpo

Se un biologo desidera fare ricerche sul funzionamento interno delle cellule animali, è molto più facile se quelle cellule non sono parte dell'animale in quel momento. Oggigiorno, i biologi coltivano in vitro una vasta fascia di cellule, con molteplici benefici per la nostra comprensione della vita. Wilhelm Roux, uno zoologo tedesco, fu la prima persona a cercare di tenere in vita le cellule al di fuori di un ospite. Nel 1885, mise parte di un embrione di pollo in una soluzione salina e la mantenne viva per alcuni giorni.

La ricerca continuò per un paio di decenni con gli scienziati che mantenevano vivo il tessuto, ma fu solo nel 1907 che qualcuno riuscì a far crescere nuove cellule in soluzione. Ross Harrison prese del tessuto dagli embrioni di rana e fu in grado di farli produrre nuove fibre nervose, che poi riuscì a tenere in vita per un mese. Ora, le linee cellulari possono essere effettivamente mantenute in vita indefinitamente - gli scienziati stanno ancora facendo esperimenti su linee di una donna che è morta da oltre 50 anni.

8 La scoperta dell'omeostasi

Probabilmente hai imparato a conoscere l'omeostasi a scuola, ma è facile dimenticare quanto sia importante. L'omeostasi è uno dei quattro principi unificanti della biologia moderna, insieme all'evoluzione, alla genetica e alla teoria cellulare. L'idea di base può essere riassunta in una breve frase: gli organismi regolano il loro ambiente interno. Ma come molte altre idee che possono essere riassunte brevemente - gli oggetti con la massa si attraggono l'un l'altro, la Terra orbita attorno al Sole, non c'è un cucchiaio - in realtà è una visione abbastanza profonda della natura del nostro mondo.

L'uomo che ha avuto l'idea era Claude Bernard, un prolifico scienziato della metà del XIX secolo, che rivaleggiava con Louis Pasteur per la fama (anzi, i due erano amici). Bernard fece grandi progressi nella comprensione della fisiologia, anche se la sua passione per la vivisezione distrusse il suo primo matrimonio e sua moglie iniziò una campagna contro il suo lavoro. Eppure l'omeostasi, che chiamò milieu intérieur-non ha riconosciuto la sua vera importanza fino a decenni dopo la morte di Bernard.

In una conferenza del 1887, Bernard spiegò la sua teoria: "Il corpo vivente, sebbene abbia bisogno dell'ambiente circostante, è tuttavia relativamente indipendente da esso. Questa indipendenza che l'organismo ha del suo ambiente esterno deriva dal fatto che nell'essere vivente i tessuti vengono infatti prelevati da influenze esterne dirette e protetti da un vero e proprio ambiente interno costituito, in particolare, dai fluidi che circolano nel corpo."

Uno scienziato in anticipo sui tempi spesso non viene riconosciuto completamente, ma l'altro lavoro di Bernard è stato sufficiente a cementare la sua reputazione. Tuttavia, ci sono voluti 50 anni perché la scienza raggiungesse il punto di poter testare, confermare e apprezzare la sua idea più importante. La sua entrata nel 1911 a Enciclopedia Britannica non ha menzionato l'omeostasi. Sessant'anni dopo, la stessa pubblicazione lo definì il suo "contributo più seminale".

7Il primo isolamento di un enzima

Senza dubbio hai imparato a conoscere gli enzimi a scuola, ma nel caso tu sia un po 'arrugginito, sono grandi proteine ​​che aiutano le reazioni chimiche. Tra le altre cose, aiutano a rendere veramente efficace il detersivo in polvere. Inoltre, consentono di attivare decine di migliaia di reazioni chimiche negli organismi viventi (molti dei quali potrebbero portare alle macchie che rendono così necessario il detersivo). Gli enzimi sono importanti per la vita quanto il DNA: il nostro materiale genetico non può copiarsi se stesso senza di essi.

Il primo enzima scoperto era l'amilasi, chiamata anche diastasi, che hai in bocca proprio ora. Distrusse l'amido in zucchero e fu scoperto dal chimico industriale francese Anselme Payen nel 1833. Concentrò l'enzima ma la miscela era impura. Per molto tempo molti biologi ritenevano impossibile estrarre un enzima puro.

Ci sono voluti quasi 100 anni per il chimico americano James Batcheller Sumner per dimostrare loro che avevano torto. All'inizio degli anni '20, Sumner si concentrò sull'isolamento di un enzima. Il suo obiettivo era talmente audace da farlo perdere una borsa di studio con uno dei massimi esperti del settore, che pensava che il piano fosse ridicolo.Sumner continuò comunque, e nel 1926 l'ureasi isolato, un enzima che scinde l'urea nei suoi componenti chimici. Alcuni dei suoi pari dubitavano dei suoi risultati per anni, ma alla fine furono costretti a concedere. Il lavoro di Sumner gli è valso il premio Nobel nel 1946.

6Il suggerimento che tutta la vita abbia un antenato comune

Chi è stato il primo a suggerire che tutta la vita si è evoluta da una singola creatura? Molti di voi probabilmente risponderebbero "Charles Darwin". È vero che Darwin ha espresso questa idea, una delle righe più quotabili in Sull'origine delle specie è: "C'è una grandeur in questa visione della vita, con i suoi numerosi poteri, essendo stata originariamente respirata in alcune forme o in una sola." Tuttavia, mentre siamo lontani da noi a minimizzare i risultati di Darwin, l'idea di un antenato comune era in realtà prima espresso decenni prima.

Nel 1740, l'uomo con il nome più francese nella storia, Pierre Louis Moreau de Maupertuis, suggerì che "il destino cieco" avrebbe potuto produrre una grande varietà di individui, di cui solo i più capaci sopravvissero. Nel 1790, Immanuel Kant ha sottolineato che questo potrebbe implicare un genitore originale della vita. Cinque anni dopo, Erasmus Darwin scrisse: "Sarebbe troppo audace immaginare che tutti gli animali a sangue caldo siano sorti da un filamento vivente?" Suo nipote Charles decise che non sarebbe stato troppo audace.

5 L'invenzione della colorazione

Se hai mai visto delle foto di cellule prese al microscopio (o le hai guardate al microscopio da sole), ci sono buone probabilità che siano state macchiate per prime. La colorazione ci consente di vedere parti delle celle che normalmente non sono visibili e di vedere più chiaramente le cose visibili. Sono disponibili diversi metodi di colorazione ed è una delle tecniche più fondamentali della microbiologia.

La prima persona a macchiare un campione per l'esame al microscopio era Jan Swammerdam, un naturalista olandese. Swammerdam è più famoso per la scoperta dei globuli rossi, ma ha trascorso la sua carriera guardando praticamente tutto sotto un microscopio. Nel 1680, scrisse di usare "liquori colorati" su vermi sezionati, "per distinguere meglio le loro parti interne, che sono tutte dello stesso colore".

Sfortunatamente per Swammerdam, quel testo non fu pubblicato per altri 50 anni, a quel punto era già morto. Nel frattempo, il suo connazionale e naturalista Antonie van Leeuwenhoek si erano fatti un'idea autonoma. Nel 1719, Leeuwenhoek usò lo zafferano per colorare le fibre muscolari per l'esame ed è generalmente considerato il padre della tecnica. Poiché entrambi gli uomini hanno avuto l'idea, ed entrambi hanno finito con la reputazione di pionieri della microscopia, probabilmente non c'è nulla di male in entrambi i casi.

4Lo sviluppo della teoria cellulare

"Ogni creatura vivente è fatta di cellule", è una frase che probabilmente vi farà meno disaccordo di "la Terra non è piatta". La teoria delle cellule è in gran parte data per scontata, ma l'idea non si è manifestata fino al XIX secolo , 150 anni dopo che Robert Hooke osservò per la prima volta le cellule attraverso un microscopio. Nel 1824, Henri Durochet scrisse della cellula: "È chiaro che costituisce l'unità di base dello stato organizzato; in effetti, alla fine tutto è derivato dalla cellula ", anche se lo ha scritto in francese.

A parte il fatto che le cellule sono l'unità di base della vita, la teoria cellulare contiene anche l'idea che le nuove cellule si formano quando un'altra cellula si divide in due. Dutrochet ha perso questa parte (credeva che nuove cellule si formassero all'interno dei loro genitori). La realizzazione iniziale che le cellule dimezzano per riprodursi appartiene a un altro francese, Barthelemy Dumortier, ma ci sono una dozzina di altre persone che hanno fatto dei contributi. A volte una teoria può essere attribuita a un individuo: Newton, Galileo, Darwin ed Einstein vengono alla mente, ma la teoria cellulare non può farlo. Ciò è avvenuto perché molte persone hanno fatto piccoli passi verso il progresso, più o meno allo stesso modo in cui funziona la scienza moderna.

3Sequitazione del DNA

Fino alla sua recente scomparsa, lo scienziato britannico Frederick Sanger ebbe l'unica distinzione di essere l'unica persona vivente ad aver vinto due premi Nobel. È il lavoro dietro il suo secondo premio che gli è valso un posto in questa lista (che è solo un po 'meno d'onore). Il suo Nobel per il 1980 fu condiviso con Walter Gilbert, un biochimico americano. Nel 1977, avevano entrambi pubblicato un metodo per capire la sequenza degli elementi costitutivi in ​​un filamento di DNA.

Il significato di questa svolta si riflette nella rapidità con cui il comitato Nobel ha premiato gli scienziati. In definitiva, il metodo di Sanger si dimostrò più economico e facile e divenne lo standard per un quarto di secolo. Le colonne di corsie irregolarmente distanti che il metodo di Sanger produce sono immediatamente riconoscibili come test del DNA. Nell'inventare la tecnica, Sanger ha spianato la strada a rivoluzioni in materia di giustizia penale, biologia evolutiva, medicina e altro ancora.

2 La scoperta dei virus

Nel 1860, Louis Pasteur divenne famoso per la sua teoria dei germi sulla malattia. I germi di Pasteur erano solo metà della storia, comunque. I primi sostenitori della teoria dei germi ritenevano che le malattie infettive fossero tutte causate da batteri. Ma il comune raffreddore, influenza, HIV e innumerevoli altre condizioni sono causate da qualcos'altro interamente virus.

Martinus Beijerinck è l'uomo che per primo ha capito che i batteri non erano l'intera storia. Nel 1898, prese la linfa dalle piante di tabacco infette da una condizione nota come malattia del mosaico. Passò la linfa attraverso una rete così sottile da poter filtrare tutti i batteri. Quando Beijerinck ha strofinato il liquido filtrato su piante sane, si sono ammalati. Ha ripetuto l'esperimento e non ha trovato alcuna perdita di contagio. Ha concluso che qualcos'altro, forse un liquido, era il problema. Lo ha chiamato contagium vivum fluidumo germe vivente solubile.

Beijerinck ha anche preso una vecchia parola inglese, virus, e l'ha consegnata al suo misterioso agente. La scoperta che i virus non erano un liquido cadde su un americano di nome Wendell Stanley. Ci è voluto un po '- Stanley non era nemmeno nato fino al 1904, sei anni dopo la scoperta di Beijerinck. Per il suo lavoro sui virus Stanley è stato uno dei destinatari del premio Nobel per la chimica nel 1946, che si potrebbe ricordare è stato condiviso con James Sumner per il suo lavoro sugli enzimi.

1 Il rifiuto del preformazionismo

Una delle idee più insolite della storia era il preformazionismo, a un certo punto una teoria fondamentale sulla creazione di bambini. Come suggerisce il nome, la teoria sosteneva che tutte le creature erano preformate, cioè la loro forma era già completa prima che iniziassero a crescere. In termini semplici, la gente credeva che esistesse un corpo umano in miniatura all'interno dello spermatozoo o dell'uovo, in attesa di trovare un posto dove potesse espandersi. Questa persona minuscola era chiamata un omuncolo.

Uno dei principali sostenitori del preformazionismo fu Jan Swammerdam, l'inventore delle tecniche di colorazione di prima. L'idea è stata popolare per oltre 100 anni nei primi anni della scienza, dalla metà del 17 ° secolo fino alla fine del 18.

L'alternativa al preformazionismo è l'epigenesi, l'idea che la vita emerga attraverso una serie di processi. Il primo a proporre questa teoria, contro l'accettazione del preformazionismo, fu Caspar Friedrich Wolff. Scrisse un documento nel 1759 descrivendo lo sviluppo embrionale cominciando con uno strato di cellule. All'epoca il suo lavoro era controverso, ma il miglioramento della tecnologia dei microscopi rese inevitabile l'accettazione delle sue idee. Quando arrivò il XIX secolo, il preformazionismo era quasi morto.