10 banebrytende førstegang i biologi

Det er lett å glemme at ideer som føles åpenbare for oss i dag, med århundrer med kollektive ettersyn å ringe på, begynte vanligvis ikke på den måten. Det faktum at vi tar noen ting for gitt er trolig en del av hvorfor deres opprinnelseshistorier er så interessante. Vi har allerede dekket eksempler fra lov, medisin og astronomi. Nå er det biologiens tur.

10Den realisering at dyr kan bli utryddet

Hvis du gikk langs stranden og fant en fossil, ville du naturligvis anta at den kom fra noen utdøde arter. Ideen om at artene dør er så normale for oss at det er vanskelig å forestille seg en tid da folk trodde at hver eneste type skapning fortsatt var i live. Men folk trodde at Gud hadde skapt alt - hvorfor skulle han skape noe som ikke var egnet til å leve?

Georges Cuvier var den første personen til å stille spørsmål til dette. I 1796 skrev han et papir om elefanter, der han beskrev afrikanske og asiatiske variasjoner. Han nevnte også en tredje type elefant, kjent for vitenskapen bare av beinene. Cuvier bemerket viktige forskjeller i form av denne tredje elefantens kjeve, og foreslo at det var en annen art helt. Han kalte det mastodonet, men hvor var de levende eksemplene?

Ifølge Curvier: "Alle disse fakta, konsekvent mellom seg selv, og ikke motsatt av noen rapport, ser ut til å bevise at det eksisterer en verden tidligere enn vår, ødelagt av en slags katastrofe." Han stoppet ikke med bare denne revolusjonerende ideen. Curvier forsket på gamle vertebratfossiler - mynter navnet Pterodactyl i prosessen - og fant ut at reptiler en gang hadde vært den dominerende arten.

9 De første cellene vokste utenfor kroppen

Hvis en biolog ønsker å undersøke dyrecellens indre virkninger, er det mye lettere om disse cellene ikke er en del av dyret på den tiden. I dag kultiverer biologer en stor mengde celler in vitro, med mange fordeler for vår forståelse av livet. Den aller første personen som forsøkte å holde celler i live utenfor verten var Wilhelm Roux, en tysk zoolog. I 1885 satte han en del av et kyllingembryo i en saltoppløsning og holdt den i live i noen dager.

Forskning fortsatte i et par tiår med forskere som holdt vevet i live, men det var ikke før 1907 at noen klarte å vokse nye celler i løsningen. Ross Harrison tok vev fra froskembryoer og klarte å få dem til å produsere nye nervefibre, som han deretter klarte å holde seg i live i en måned. Nå kan cellelinjer faktisk holdes i live på ubestemt tid - forskere gjør fortsatt eksperimenter på linjer fra en kvinne som har vært død i over 50 år.

8The Discovering Of Homeostasis

Du har sikkert lært om homeostase i skolen, men det er lett å glemme hvor viktig det er. Homeostase er et av de fire samlende prinsippene for moderne biologi, sammen med evolusjon, genetikk og celleteori. Den grunnleggende ideen kan innkapsles i en kort setning: organismer regulerer sitt indre miljø. Men som mange andre ideer som kan oppsummeres kort, gjenstander med masse tiltrekker seg hverandre, Jorden dreier seg om solen, det er ingen skje - det er faktisk ganske dypt innblikk i naturen til vår verden.

Mannen som kom opp med ideen var Claude Bernard, en frodig forsker fra midten av 1800-tallet, som rivaliserte Louis Pasteur for berømmelse (de to var venner). Bernard gjorde store fremskritt i forståelse av fysiologi, selv om hans kjærlighet for viviseksjon ødela sitt første ekteskap og hans kone fortsatte å kjempe mot sitt arbeid. Likevel homeostase-som han ringte miljøinteriør-Did har ikke sin sanne betydning anerkjent til tiår etter Bernards død.

I en 1887 forelesning forklarte Bernard sin teori: "Den levende kropp, selv om den har behov for det omgivende miljøet, er likevel relativt uavhengig av det. Denne uavhengigheten som organismen har av sitt ytre miljø, stammer fra det faktum at vevene i virkeligheten er trukket tilbake fra direkte ytre påvirkninger og er beskyttet av et veritabelt indre miljø som særlig utgjøres av væskene som sirkulerer i kroppen. "

En forsker foran sin tid går ofte helt ukjent, men Bernards andre arbeid var nok til å sementere sitt rykte. Likevel tok det 50 år for vitenskap å komme seg inntil det kunne teste, bekrefte og sette pris på sin viktigste ide. Hans 1911 inngang i Encyclopedia Britannica omtalte ikke homeostase i det hele tatt. Sixty år senere kalte den samme publikasjonen sitt "mest seminal bidrag".

7 Den første isolasjonen av et enzym

Ingen tvil om at du lærte om enzymer i skolen, men hvis du er litt rusten, er de store proteiner som hjelper kjemiske reaksjoner. Blant annet bidrar de til å gjøre virkelig effektivt vaskepulver. De muliggjør også titusenvis av kjemiske reaksjoner i levende organismer (hvorav mange kan føre til flekker som gjør vaskepulveret så nødvendig). Enzymer er like viktige for livet som DNA-vårt genetiske materiale kan ikke kopiere seg uten dem.

Det første enzymet oppdaget var amylase, også kalt diastase, som du har i munnen akkurat nå. Den bryter ned stivelse til sukker og ble oppdaget av fransk industriell kjemiker Anselme Payen i 1833. Han konsentrert enzymet, men blandingen var urent. I lang tid trodde mange biologer å utvinne et rent enzym kanskje umulig.

Det tok nesten 100 år for amerikansk kjemiker James Batcheller Sumner å bevise at de var feil. I begynnelsen av 1920-tallet satte Sumner sine synspunkter på å isolere et enzym. Hans mål var så dristig at det faktisk mistet ham et stipend med en av de ledende eksperter på feltet, som trodde at planen var latterlig.Sumner presset på allikevel, og i 1926 isolert urease, et enzym som bryter ned urea i dets kjemiske komponenter. Noen av hans jevnaldrende tvilte på hans resultater i mange år, men ble til slutt tvunget til å innrømme. Sumners arbeid ga ham nobelprisen i 1946.

6 Forslaget om at alt liv har en felles forfedre

Hvem var den første personen som foreslo at alt liv utviklet seg fra en eneste skapning? En haug av deg vil nok svare "Charles Darwin." Det er sant at Darwin uttrykte denne ideen - en av de mest sannsynlige linjene i På artens opprinnelse er: "Det er storhet i denne visningen av livet, med sine flere krefter, å ha blitt opprinnelig pustet inn i noen få former eller til en." Men mens det var langt fra oss å nedbryte Darwins prestasjoner, var ideen om en felles forfedre faktisk først uttrykt årtier tidligere.

I 1740 antydet mannen med det mest franske navnet i historien, Pierre Louis Moreau de Maupertuis, at "blind skjebne" kan ha produsert et bredt utvalg av individer, hvorav bare de mest dyktige overlevde. I 1790 påpekte Immanuel Kant at dette kunne innebære en opprinnelig forelder for livet. Fem år senere skrev Erasmus Darwin: "Ville det være for dristig å forestille seg at alle varmblodige dyr har oppstått av en levende filament?" Hans barnebarn Charles bestemte seg for at det ikke ville være for dristig i det hele tatt.

5 Oppfinnelsen av farging

Hvis du noen gang har sett bilder av celler tatt gjennom et mikroskop (eller sett på dem gjennom et mikroskop selv), er det en god sjanse for at de ble farget først. Ved farging kan vi se deler av cellene som ikke er synlige, og for å se de synlige stoffene tydeligere. Det finnes en rekke forskjellige fargemetoder, og det er en av de mest grunnleggende teknikkene i mikrobiologi.

Den første personen til å plette et utvalg for undersøkelse under et mikroskop var Jan Swammerdam, en nederlandsk naturforsker. Swammerdam er mest kjent for å oppdage røde blodlegemer, men han tilbrakte sin karriere og så på alt i alt alt under et mikroskop. På 1680-tallet skrev han om å bruke "fargede likører" på dissekerte ormer, "jo bedre å skille deres indre deler, som alle er av samme farge."

Dessverre for Swammerdam ble denne teksten ikke publisert i ytterligere 50 år, da han allerede var død. I mellomtiden hadde landsmannen og kollega-naturisten Antonie van Leeuwenhoek selvsagt kommet opp med ideen. I 1719 brukte Leeuwenhoek saffron til å fargelegge muskelfibre for undersøkelse og anses vanligvis som teknikkens far. Siden begge menn kom opp med ideen, og begge endte med et rykte som mikroskopi pionerer, er det sannsynligvis ingenting å føle seg dårlig om begge veier.

4 Utviklingen av celleteori

"Hver levende vesen er laget av celler", er en setning som sannsynligvis vil gi deg mindre uenighet enn "Jorden er ikke flat." Celleteori er stort sett tatt for gitt, men ideen ble faktisk ikke opp til 1800-tallet , 150 år etter at Robert Hooke først så på celler gjennom et mikroskop. I 1824 skrev Henri Durochet om cellen: "Det er klart at det utgjør grunnleggende enhet i den organiserte staten; Ja, alt er til slutt avledet fra cellen ", selv om han skrev det på fransk.

Bortsett fra at cellene er den grunnleggende enhet av livet, inneholder celle teorien også ideen om at nye celler dannes når en annen celle splittes i to. Dutrochet savnet denne delen (han trodde nye celler dannet i deres foreldre). Den første realiseringen at cellene halverer for å reprodusere tilhører en annen franskmann, Barthelemy Dumortier, men det er et dusin andre som har gjort bidrag. Noen ganger kan en teori være festet til en person - Newton, Galileo, Darwin og Einstein våren til tankene - men celleteori kan ikke. Det skjedde fordi mange mennesker gjorde små skritt mot fremgang, på samme måte som moderne vitenskap fungerer.

3Sequencing DNA

Inntil sin siste død, hadde den britiske forskeren Frederick Sanger det unike skillet mellom å være den eneste levende personen som har vunnet to Nobelpriser. Det er arbeidet bak sin andre pris som har tjent ham et sted på denne listen (som bare er litt mindre en ære). Hans Nobelpris fra 1980 ble delt med Walter Gilbert, en amerikansk biokjemi. I 1977 hadde de begge publisert en metode for å finne ut sekvensen av byggeblokkene i en DNA-streng.

Betydningen av dette gjennombruddet gjenspeiles i hvor raskt Nobelkomiteen belønnet forskerne. Til syvende og sist viste Sanger-metoden seg billigere og enklere og ble standard for et kvart århundre. Kolonnene av ujevnt fordelte baner Sanger's metode produserer er umiddelbart gjenkjennelig som DNA-tester. Ved oppfinnelsen av teknikken har Sanger banet vei for revolusjoner i straffesett, evolusjonær biologi, medisin og mer.

2Disinfeksjon av virus

På 1860-tallet ble Louis Pasteur kjent for sin germtheori om sykdom. Pasteurens bakterier var imidlertid bare halvparten av historien. De tidlige tilhengerne av kimteori trodde smittsomme sykdommer var alle forårsaket av bakterier. Men forkjølelse, influensa, hiv og utallige andre forhold er forårsaket av noe helt annet virus.

Martinus Beijerinck er mannen som først skjønte bakterier, var ikke hele historien. I 1898 tok han juice fra tobakkplanter smittet med en tilstand som kalles mosaikk sykdom. Han passerte sapet gjennom et maske så fint det kunne filtrere ut alle bakterier. Når Beijerinck gned den filtrerte væsken på sunne planter, ble de fortsatt syk. Han gjentok eksperimentet og fant ingen tap i smitte. Han konkluderte med at noe annet, kanskje en væske, var problemet. Han ringte det contagium vivum fluidum, eller løselig levende bakterie.

Beijerinck tok også et gammelt engelsk ord, virus, og ga det til sin mystiske agent. Oppdagelsen at virus ikke var en væske, falt til en amerikansk kalt Wendell Stanley. Det tok en stund - Stanley ble ikke engang født før 1904, seks år etter Beijerincks oppdagelse. For hans virkevirus var Stanley en av mottakerne av Nobelprisen i kjemi fra 1946, som du kanskje husker ble delt med James Sumner for sitt arbeid med enzymer.

1 Forkastelsen av preformasjonisme

En av historiens mest uvanlige ideer var preformationisme, på et tidspunkt en ledende teori om opprettelse av babyer. Som navnet tilsier, hevdet teorien at alle skapninger var preformed-det vil si, deres form var allerede fullført før de begynte å vokse. Enkelt sagt trodde folk at en miniatyr menneskekropp eksisterte inne i sæd eller egg, og ventet på å finne et sted der det kunne utvides. Denne lille personen ble kalt en homunculus.

En av de viktigste fortalerne til preformationismen var Jan Swammerdam, oppfinneren av fargingsteknikker fra tidligere. Ideen var populær i over 100 år i vitenskapens tidlige dager, fra midten av 1700-tallet helt til slutten av 18.

Alternativet til preformationisme er epigenese, ideen om at livet kommer fram gjennom en rekke prosesser. Den første personen som satte denne teorien fram, mot bakgrunnen aksept av preformationisme, var Caspar Friedrich Wolff. Han skrev et papir i 1759 som beskriver embryonisk utvikling som begynner med et med et lag av celler. Hans arbeid var kontroversielt på den tiden, men forbedring av mikroskopteknologi gjorde at ideene hans var uunngåelige. Da 1900-tallet rullet inn, var preformasjonismen alt annet enn død.