10 bahnbrechende Erste in der Biologie

Es ist leicht zu vergessen, dass Ideen, die uns heute offensichtlich erscheinen und die jahrhundertelange kollektive Rücksicht genommen haben müssen, normalerweise nicht so begonnen haben. Die Tatsache, dass wir einige Dinge für selbstverständlich halten, ist wahrscheinlich ein Grund dafür, warum ihre Entstehungsgeschichten so interessant sind. Wir haben bereits Beispiele aus Recht, Medizin und Astronomie behandelt. Jetzt ist die Biologie an der Reihe.

10Die Erkenntnis, dass Tiere aussterben können

Wenn Sie am Strand entlang spazieren und ein Fossil fanden, würden Sie natürlich davon ausgehen, dass es von einer lange ausgestorbenen Spezies stammte. Die Vorstellung, dass Arten aussterben, ist für uns so normal, dass man sich kaum eine Zeit vorstellen kann, in der die Menschen glaubten, dass jede Art von Kreatur irgendwo noch am Leben wäre. Trotzdem glaubten die Menschen, dass Gott alles geschaffen hat. Warum sollte Er etwas schaffen, das nicht zum Leben geeignet war?

Georges Cuvier war der erste, der dies in Frage stellte. 1796 schrieb er einen Artikel über Elefanten, in dem er die afrikanischen und asiatischen Variationen beschrieb. Er erwähnte auch einen dritten Elefantentyp, der der Wissenschaft nur an seinen Knochen bekannt ist. Cuvier stellte die wichtigsten Unterschiede in der Form des Kiefers dieses dritten Elefanten fest und meinte, es handele sich ausschließlich um eine andere Art. Er nannte es das Mastodon, aber wo waren die lebenden Exemplare?

Curvier: "Alle diese Fakten, die untereinander konsistent sind und keinem Bericht entgegenstehen, scheinen mir die Existenz einer Welt vor uns zu beweisen, die durch eine Art Katastrophe zerstört wurde." diese revolutionäre Idee. Curvier forschte an alten Wirbeltierfossilien, die den Namen Pterodactyl prägten, und stellte fest, dass Reptilien einst die dominierende Art waren.

Die ersten Zellen, die außerhalb des Körpers gewachsen sind

Wenn ein Biologe das Innenleben von Tierzellen erforschen möchte, ist es viel einfacher, wenn diese Zellen zu diesem Zeitpunkt nicht Teil des Tieres sind. Heutzutage kultivieren Biologen in vitro eine riesige Zellschicht, die unser Verständnis des Lebens vielfältig beeinflusst. Der erste, der versuchte, Zellen außerhalb eines Gastgebers am Leben zu erhalten, war Wilhelm Roux, ein deutscher Zoologe. Im Jahr 1885 gab er einen Teil eines Hühnerembryos in eine Salzlösung und hielt ihn einige Tage am Leben.

Die Forschung wurde einige Jahrzehnte lang fortgesetzt. Wissenschaftler behielten das Gewebe am Leben, aber erst 1907 gelang es jemandem, neue Zellen in Lösung zu züchten. Ross Harrison nahm Gewebe aus Froschembryonen und konnte sie dazu bringen, neue Nervenfasern herzustellen, die er dann einen Monat am Leben erhielt. Jetzt können Zelllinien tatsächlich auf unbestimmte Zeit am Leben erhalten werden - Wissenschaftler führen immer noch Versuche mit Linien von Frauen durch, die seit über 50 Jahren tot sind.

8Die Entdeckung der Homöostase

Sie haben wahrscheinlich in der Schule etwas über Homöostase gelernt, aber es ist leicht zu vergessen, wie wichtig es ist. Die Homöostase ist neben Evolution, Genetik und Zelltheorie eines der vier verbindenden Prinzipien der modernen Biologie. Die Grundidee lässt sich in einem kurzen Satz zusammenfassen: Organismen regulieren ihre innere Umgebung. Aber wie viele andere Ideen, die sich kurz zusammenfassen lassen, Objekte mit Masse anziehen, umkreist die Erde die Sonne, gibt es keinen Löffel - es ist tatsächlich ein tiefer Einblick in die Natur unserer Welt.

Der Mann, der auf die Idee kam, war Claude Bernard, ein produktiver Wissenschaftler der Mitte des 19. Jahrhunderts, der mit Louis Pasteur um Ruhm rivalisierte (in der Tat waren die beiden Freunde). Bernard machte große Fortschritte beim Verständnis der Physiologie, obwohl seine Vorliebe für die Vivisektion seine erste Ehe zerstörte und seine Frau sich gegen seine Arbeit einsetzte. Doch Homöostase - die er angerufen hat milieu intérieur-wurde seine wahre Bedeutung erst Jahrzehnte nach Bernards Tod erkannt.

In einem Vortrag von 1887 erklärte Bernard seine Theorie: „Der lebende Körper, obwohl er die Umgebung braucht, ist dennoch relativ unabhängig davon. Diese Unabhängigkeit, die der Organismus von seiner äußeren Umgebung hat, rührt von der Tatsache her, dass die Gewebe im lebenden Wesen tatsächlich vor direkten äußeren Einflüssen zurückgezogen werden und durch eine wahre innere Umgebung geschützt werden, die insbesondere durch die zirkulierenden Flüssigkeiten gebildet wird im Körper."

Ein Wissenschaftler, der seiner Zeit voraus ist, bleibt oft völlig unerkannt, aber Bernards andere Arbeit reichte aus, um seinen Ruf zu festigen. Trotzdem hat es 50 Jahre gedauert, bis die Wissenschaft den Punkt erreicht hatte, an dem sie seine wichtigste Idee testen, bestätigen und würdigen konnte. Sein Eintrag von 1911 in Enzyklopädie Britannica Homöostase wurde überhaupt nicht erwähnt. Sechzig Jahre später nannte die gleiche Publikation den "wichtigsten Beitrag".

7Die erste Isolierung eines Enzyms

Zweifellos haben Sie in der Schule etwas über Enzyme gelernt, aber für den Fall, dass Sie ein bisschen rostig sind, sind sie große Proteine, die chemische Reaktionen unterstützen. Sie helfen unter anderem dabei, wirklich wirksames Waschpulver herzustellen. Sie ermöglichen auch Zehntausende chemischer Reaktionen in lebenden Organismen (von denen viele zu Flecken führen könnten, die das Waschpulver notwendig machen). Enzyme sind für das Leben genauso wichtig wie DNA - unser genetisches Material kann sich nicht ohne sie kopieren.

Das erste entdeckte Enzym war Amylase, auch Diastase genannt, die Sie gerade im Mund haben. Es zerlegt Stärke in Zucker und wurde 1833 von dem französischen Industriechemiker Anselme Payen entdeckt. Er konzentrierte das Enzym, aber die Mischung war unrein. Viele Biologen glaubten lange Zeit daran, ein reines Enzym nicht extrahieren zu können.

Der amerikanische Chemiker James Batcheller Sumner brauchte fast 100 Jahre, um sie zu beweisen. Zu Beginn der 1920er Jahre hatte Sumner das Ziel, ein Enzym zu isolieren. Sein Ziel war so kühn, dass er tatsächlich ein Stipendium bei einem der führenden Experten auf diesem Gebiet verlor, der den Plan für lächerlich hielt.Sumner machte trotzdem weiter und isolierte 1926 Urease, ein Enzym, das Harnstoff in seine chemischen Bestandteile zerlegt. Einige seiner Altersgenossen zweifelten jahrelang an seinen Ergebnissen, wurden aber letztendlich gezwungen zugeben. Sumners Arbeit brachte ihm 1946 den Nobelpreis ein.

6Der Vorschlag, dass alles Leben einen gemeinsamen Vorfahren hat

Wer war der erste Mensch, der darauf hindeutete, dass sich alles Leben aus einer einzigen Kreatur entwickelte? Ein paar von Ihnen würden wahrscheinlich „Charles Darwin“ antworten. Es ist wahr, dass Darwin diese Idee zum Ausdruck brachte - eine der meist zitierbaren Zeilen in Über den Ursprung der Arten ist: "Diese Sicht des Lebens mit seinen verschiedenen Kräften ist großartig. Sie wurde ursprünglich in ein paar Formen oder in eine Form eingeatmet." Obwohl es weit von uns entfernt war, Darwins Errungenschaften herunterzuspielen, war die Idee eines gemeinsamen Vorfahren eigentlich zuerst Jahrzehnte zuvor ausgedrückt.

Der Mann mit dem französischsten Namen der Geschichte, Pierre Louis Moreau de Maupertuis, schlug 1740 vor, dass "blindes Schicksal" eine Vielzahl von Individuen hervorgebracht haben könnte, von denen nur die fähigsten überlebten. Immanuel Kant wies 1790 darauf hin, dass dies eine ursprüngliche Lebensmutter bedeuten könnte. Fünf Jahre später schrieb Erasmus Darwin: „Wäre es zu kühn, sich vorzustellen, dass alle warmblütigen Tiere aus einem lebenden Faden entstanden sind?“ Sein Enkel Charles entschied, dass dies nicht zu kühn sein würde.

5 Die Erfindung der Färbung

Wenn Sie jemals Bilder von Zellen gesehen haben, die durch ein Mikroskop aufgenommen wurden (oder selbst durch ein Mikroskop betrachtet wurden), besteht eine gute Chance, dass sie zuerst befleckt wurden. Durch das Färben können wir Teile der Zellen sehen, die normalerweise nicht sichtbar sind, und das Sichtbare klarer sehen. Es gibt eine Reihe verschiedener Färbemethoden, und es ist eine der grundlegendsten Techniken in der Mikrobiologie.

Die erste Person, die eine Probe zur Untersuchung unter einem Mikroskop anfärbte, war Jan Swammerdam, ein niederländischer Naturforscher. Swammerdam ist am berühmtesten für die Entdeckung roter Blutkörperchen, aber er verbrachte seine Karriere damit, alles unter einem Mikroskop zu betrachten. In den 1680er Jahren schrieb er von „farbigen Likören“ bei zergliederten Würmern, „um die inneren Bestandteile besser unterscheiden zu können, die alle dieselbe Farbe haben“.

Unglücklicherweise für Swammerdam wurde dieser Text für weitere 50 Jahre nicht veröffentlicht. Zu diesem Zeitpunkt war er bereits tot. In der Zwischenzeit hatte sein Landsmann und Naturwissenschaftler Antonie van Leeuwenhoek die Idee eigenständig entwickelt. Im Jahr 1719 benutzte Leeuwenhoek Safran, um Muskelfasern zur Untersuchung anzufärben, und wird normalerweise als der Vater der Technik angesehen. Da beide Männer auf die Idee kamen und beide mit dem Ruf eines Mikroskopie-Pioniers endeten, gibt es wahrscheinlich keinen Grund, sich auf beiden Wegen schlecht zu fühlen.

4 Die Entwicklung der Zelltheorie

"Jede lebende Kreatur besteht aus Zellen", ist ein Satz, der wahrscheinlich weniger Unstimmigkeiten hervorruft als "die Erde ist nicht flach". Die Zelltheorie ist weitgehend selbstverständlich, aber die Idee kam erst im 19. Jahrhundert auf , 150 Jahre nach dem ersten Blick von Robert Hooke durch ein Mikroskop. Im Jahr 1824 schrieb Henri Durochet über die Zelle: „Es ist klar, dass sie die Grundeinheit des organisierten Staates darstellt. in der Tat leitet sich alles von der Zelle ab “- obwohl er es auf Französisch schrieb.

Abgesehen von Zellen ist die Zelltheorie auch die Idee, dass sich neue Zellen bilden, wenn sich eine andere Zelle in zwei Teile teilt. Dutrochet vermisste diesen Teil (er glaubte, dass sich neue Zellen in seinen Eltern gebildet hatten). Die anfängliche Erkenntnis, dass sich die Zellen zur Vermehrung halbieren, gehört einem anderen Franzosen, Barthelemy Dumortier, aber es gibt ein Dutzend andere, die Beiträge geleistet haben. Manchmal lässt sich eine Theorie auf ein Individuum beschränken - Newton, Galileo, Darwin und Einstein sprießen in den Kopf - aber die Zelltheorie nicht. Es ist darauf zurückzuführen, dass viele Menschen kleine Schritte auf dem Weg zum Fortschritt gemacht haben, ähnlich wie die moderne Wissenschaft funktioniert.

3 Sequenzierung von DNA

Der britische Wissenschaftler Frederick Sanger zeichnete sich bis zu seinem Tod kürzlich aus. Er war der einzige lebende Mensch, der zwei Nobelpreise erhielt. Es ist die Arbeit hinter seiner zweiten Auszeichnung, die ihm einen Platz auf dieser Liste eingebracht hat (was nur eine kleine Ehre ist). Sein Nobelpreis von 1980 wurde mit dem amerikanischen Biochemiker Walter Gilbert geteilt. Beide hatten 1977 eine Methode zur Ermittlung der Reihenfolge der Bausteine ​​in einem DNA-Strang veröffentlicht.

Die Bedeutung dieses Durchbruchs zeigt sich darin, wie schnell das Nobelkomitee die Wissenschaftler belohnt hat. Letztendlich erwies sich Sangers Methode als billiger und einfacher und wurde für ein Vierteljahrhundert zum Standard. Die Säulen mit ungleichmäßigen Abständen, die Sangers Methode herstellt, sind sofort als DNA-Tests erkennbar. Mit der Erfindung der Technik ebnete Sanger den Weg für Revolutionen in Strafjustiz, Evolutionsbiologie, Medizin und mehr.

2Die Entdeckung von Viren

In den 1860er Jahren wurde Louis Pasteur für seine Keimtheorie der Krankheit berühmt. Die Keime von Pasteur waren jedoch nur die halbe Wahrheit. Die ersten Befürworter der Keimtheorie galten als Infektionskrankheiten, die alle durch Bakterien verursacht wurden. Erkältung, Grippe, HIV und unzählige andere Zustände werden jedoch durch andere Viren verursacht.

Martinus Beijerinck ist der Mann, der zuerst erkannte, dass Bakterien nicht die ganze Geschichte waren. Im Jahr 1898 nahm er Saft aus Tabakpflanzen, die mit einem als Mosaikkrankheit bekannten Zustand infiziert waren. Er gab den Saft durch ein so feines Netz, dass er alle Bakterien herausfiltern konnte. Als Beijerinck die gefilterte Flüssigkeit an gesunden Pflanzen rieb, wurden sie immer noch krank. Er wiederholte das Experiment und fand keinen Ansteckungsverlust. Er kam zu dem Schluss, dass etwas anderes, vielleicht eine Flüssigkeit, das Problem war. Er hat es genannt contagium vivum fluidumoder löslicher lebender Keim.

Beijerinck nahm auch ein altes englisches Wort, Virus, und gab es seinem mysteriösen Agenten. Die Entdeckung, dass Viren keine Flüssigkeit waren, fiel einem Amerikaner namens Wendell Stanley zu. Es dauerte eine Weile - Stanley wurde erst 1904 geboren, sechs Jahre nach Beijerincks Entdeckung. Für seine Arbeit an Viren war Stanley einer der Empfänger des Nobelpreises für Chemie im Jahr 1946, an den Sie sich vielleicht erinnern, er wurde mit James Sumner für seine Arbeit an Enzymen geteilt.

1 Die Ablehnung des Präformationismus

Eine der ungewöhnlichsten Ideen der Geschichte war der Präformationismus, zu einem Zeitpunkt eine führende Theorie über die Entstehung von Babys. Wie der Name schon sagt, war die Theorie der Ansicht, dass alle Kreaturen vorgeformt waren, dh ihre Form war bereits vollständig, bevor sie zu wachsen begannen. In einfachen Worten, die Menschen glaubten, dass ein menschlicher Miniaturkörper entweder im Sperma oder im Ei existierte und darauf wartete, einen Ort zu finden, an dem er sich ausdehnen konnte. Diese winzige Person wurde Homunkulus genannt.

Einer der wichtigsten Befürworter des Präformationismus war Jan Swammerdam, der Erfinder der Anfärbetechnik. Die Idee war in den frühen Tagen der Wissenschaft über 100 Jahre lang populär, von der Mitte des 17. Jahrhunderts bis zum Ende des 18. Jahrhunderts.

Die Alternative zum Präformationismus ist die Epigenese, die Idee, dass das Leben durch eine Reihe von Prozessen entsteht. Der erste, der diese Theorie vor dem Hintergrund des Präformationismus vorstellte, war Caspar Friedrich Wolff. Er schrieb 1759 eine Arbeit, in der er die Entwicklung des Embryos als mit einer Schicht aus Zellen bezeichnete. Seine Arbeit war zu dieser Zeit umstritten, aber die Verbesserung der Mikroskoptechnologie machte die Annahme seiner Ideen unumgänglich. Zu der Zeit, als das 19. Jahrhundert einsetzte, war der Präformationismus fast tot.