10 baanbrekende primeurs in de biologie

Het is gemakkelijk om te vergeten dat ideeën die vandaag voor ons vanzelfsprekend lijken, met eeuwen van collectieve terugblik om een ​​beroep op te doen, meestal niet op die manier zijn begonnen. Het feit dat we sommige dingen als vanzelfsprekend beschouwen is waarschijnlijk een deel van waarom hun oorsprongsverhalen zo interessant zijn. We hebben al voorbeelden uit de rechtsgeleerdheid, geneeskunde en astronomie behandeld. Nu is het de beurt aan de biologie.

10Het besef dat dieren uitgestorven kunnen worden

Als je langs het strand wandelde en een fossiel vond, zou je aannemen dat het van een lang uitgestorven soort kwam. Het idee dat soorten uitsterven, is zo normaal voor ons dat het moeilijk is om je een tijd in te denken waarin mensen dachten dat elk type wezen nog ergens leefde. Toch geloofden mensen dat God alles had geschapen - waarom zou Hij iets maken dat niet geschikt was om te leven?

Georges Cuvier was de eerste die dit in vraag stelde. In 1796 schreef hij een artikel over olifanten, waarin hij de Afrikaanse en Aziatische variaties beschrijft. Hij noemde ook een derde type olifant, alleen bij de wetenschap bekend bij zijn botten. Cuvier merkte belangrijke verschillen op in de vorm van de kaak van deze derde olifant en stelde voor dat het een geheel andere soort was. Hij noemde het de mastodont, maar waar waren de levende exemplaren?

Volgens Curvier: "Al deze feiten, consistent onder elkaar, en niet tegengesteld aan enig rapport, lijken mij het bestaan ​​te bewijzen van een wereld die aan de onze voorafgaat, vernietigd door een of andere catastrofe." Hij stopte niet gewoon met dit revolutionaire idee. Curvier deed onderzoek naar oude fossielen van gewervelde dieren - en noemde daarbij de naam Pterodactyl - en kwam erachter dat reptielen ooit de dominante soort waren.

9De eerste cellen worden buiten het lichaam gekweekt

Als een bioloog onderzoek wil doen naar de interne werking van dierlijke cellen, is het een stuk eenvoudiger als die cellen op dat moment geen deel uitmaken van het dier. Tegenwoordig kweken biologen een enorme hoeveelheid cellen in vitro, met veel voordelen voor ons begrip van het leven. De allereerste persoon die probeerde cellen buiten een gastheer in leven te houden, was Wilhelm Roux, een Duitse zoöloog. In 1885 bracht hij een deel van een kippenembryo in een zoutoplossing en hield het een paar dagen in leven.

Het onderzoek werd een aantal decennia voortgezet met wetenschappers die weefsel levend hielden, maar het was pas in 1907 dat iemand erin slaagde om nieuwe cellen in oplossing te laten groeien. Ross Harrison nam weefsel van kikkerembryo's en kon ze nieuwe zenuwvezels laten produceren, die hij vervolgens een maand lang in leven kon houden. Nu kunnen cellijnen zelfs voor onbepaalde tijd in leven worden gehouden - wetenschappers doen nog steeds experimenten op lijnen van een vrouw die al meer dan 50 jaar dood is.

8De ontdekking van de homeostase

Je hebt waarschijnlijk op school geleerd over homeostase, maar het is gemakkelijk om te vergeten hoe belangrijk het is. Homeostase is een van de vier verenigende principes van de moderne biologie, samen met evolutie, genetica en celtheorie. Het basisidee kan worden ingekapseld in een korte zin: organismen reguleren hun interne omgeving. Maar zoals veel andere ideeën die kort samengevat kunnen worden: objecten met massa trekken elkaar aan, de aarde draait om de zon, er is geen lepel - het is eigenlijk een vrij diep inzicht in de aard van onze wereld.

De man die het idee bedacht, was Claude Bernard, een productieve wetenschapper uit het midden van de 19e eeuw, die Louis Pasteur raakte voor roem (inderdaad, de twee waren vrienden). Bernard maakte grote vooruitgang in het begrijpen van de fysiologie, hoewel zijn voorliefde voor vivisectie zijn eerste huwelijk vernietigde en zijn vrouw campagne voerde tegen zijn werk. Toch homeostase - wat hij noemde milieu intérieur- het werd pas decennia na de dood van Bernard herkend.

In een lezing uit 1887 legde Bernard zijn theorie uit: "Het levende lichaam, hoewel het de omgeving nodig heeft, is niettemin relatief onafhankelijk ervan. Deze onafhankelijkheid die het organisme heeft van zijn externe omgeving, komt voort uit het feit dat in het levende wezen de weefsels in feite worden onttrokken aan directe externe invloeden en worden beschermd door een echte interne omgeving die met name wordt gevormd door de vloeistoffen die circuleren in het lichaam."

Een wetenschapper die zijn tijd ver vooruit gaat, wordt vaak helemaal niet herkend, maar het andere werk van Bernard was genoeg om zijn reputatie te versterken. Desalniettemin duurde het 50 jaar voordat de wetenschap zover was dat het zijn belangrijkste idee kon testen, bevestigen en waarderen. Zijn inzending voor 1911 in Encyclopedie Britannica noemde helemaal geen homeostase. Zestig jaar later noemde dezelfde publicatie het zijn 'meest belangrijke bijdrage'.

7De eerste isolatie van een enzym

Ongetwijfeld heb je op school geleerd over enzymen, maar voor het geval je een beetje roestig bent, zijn het grote eiwitten die chemische reacties helpen. Ze helpen onder andere om echt effectief waspoeder te maken. Ze maken ook tienduizenden chemische reacties mogelijk in levende organismen (waarvan er vele zouden kunnen leiden tot de vlekken die het waspoeder zo nodig maken). Enzymen zijn net zo belangrijk voor het leven als DNA - ons genetisch materiaal kan zichzelf niet kopiëren zonder hen.

Het eerste ontdekte enzym was amylase, ook wel diastase genoemd, dat je nu in je mond hebt. Het breekt zetmeel af in suiker en werd ontdekt door de Franse industrieel chemicus Anselme Payen in 1833. Hij concentreerde het enzym, maar het mengsel was onzuiver. Lange tijd geloofden veel biologen dat het niet mogelijk was om een ​​zuiver enzym te extraheren.

Het duurde bijna 100 jaar voor de Amerikaanse chemicus James Batcheller Sumner om te bewijzen dat ze ongelijk hadden. Aan het begin van de jaren twintig richtte Sumner zijn zinnen op het isoleren van een enzym. Zijn doel was zo gewaagd dat het hem eigenlijk een studiebeurs verloor met een van de meest vooraanstaande experts in het veld, die vond dat het plan belachelijk was.Sumner drong toch door en in 1926 isoleerde urease, een enzym dat ureum afbreekt in zijn chemische componenten. Sommige van zijn collega's twijfelden al jaren aan zijn resultaten, maar moesten uiteindelijk toegeven. Sumner's werk leverde hem de Nobelprijs op in 1946.

6 De suggestie dat al het leven een gemeenschappelijke voorouder heeft

Wie was de eerste persoon die suggereerde dat al het leven is geëvolueerd uit één enkel wezen? Een stel van jullie zou waarschijnlijk 'Charles Darwin' antwoorden. Het is waar dat Darwin dit idee uitdrukte - een van de meest geciteerde regels in Over de herkomst van soorten is: "Er is grootsheid in deze kijk op het leven, met zijn verschillende krachten, die oorspronkelijk in een paar vormen of in één zijn ingeblazen." Maar hoewel het ver van ons was om Darwins prestaties te bagatelliseren, was het idee van een gemeenschappelijke voorouder eigenlijk eerst tientallen jaren eerder tot uitdrukking gebracht.

In 1740 suggereerde de man met de meest Franse naam in de geschiedenis, Pierre Louis Moreau de Maupertuis, dat "blinde bestemming" een grote verscheidenheid aan individuen heeft voortgebracht, waarvan alleen de meest capabele mensen het overleefd hebben. In 1790 wees Immanuel Kant erop dat dit een originele ouder van het leven zou kunnen betekenen. Vijf jaar later schreef Erasmus Darwin: "Zou het te brutaal zijn om je voor te stellen dat alle warmbloedige dieren zijn ontstaan ​​uit één levend filament?" Zijn kleinzoon Charles besloot dat het helemaal niet te vet zou zijn.

5 De uitvinding van kleuring

Als je ooit foto's van cellen hebt gezien die door een microscoop zijn genomen (of zelf door een microscoop gekeken), is de kans groot dat ze het eerst bevlekt zijn. Kleuring stelt ons in staat om delen van de cellen te zien die normaal niet zichtbaar zijn en om de zichtbare dingen duidelijker te zien. Er zijn een hele reeks verschillende kleuringsmethoden beschikbaar en het is een van de meest fundamentele technieken in de microbiologie.

De eerste persoon die een monster voor onderzoek onder een microscoop bevlekte was Jan Swammerdam, een Nederlandse natuuronderzoeker. Swammerdam is het meest bekend om het ontdekken van rode bloedcellen, maar hij bracht zijn carrière door met het bekijken van alles onder een microscoop. In 1680 schreef hij over het gebruik van "gekleurde likeuren" op ontlede wormen, "hoe beter het is om hun interne onderdelen te onderscheiden, die allemaal dezelfde kleur hebben".

Helaas voor Swammerdam, werd die tekst nog geen 50 jaar gepubliceerd, waardoor hij al dood was. In de tussentijd kwamen zijn landgenoot en mede-natuuronderzoeker Antonie van Leeuwenhoek zelfstandig op het idee. In 1719 gebruikte Leeuwenhoek saffraan om spiervezels voor onderzoek te bevlekken en wordt meestal beschouwd als de vader van de techniek. Omdat beide mannen op het idee kwamen en beiden eindigden met een reputatie als pionier op het gebied van microscopie, is er waarschijnlijk niets om zich slecht over te voelen.

4De ontwikkeling van celleer

'Elk levend wezen bestaat uit cellen', is een uitdrukking die je waarschijnlijk minder oneens zal maken dan 'de aarde is niet vlak'. Celtheorie wordt grotendeels als vanzelfsprekend beschouwd, maar het idee kwam pas in de 19e eeuw op tafel , 150 jaar nadat Robert Hooke cellen voor het eerst door een microscoop had bekeken. In 1824 schreef Henri Durochet over de cel: "Het is duidelijk dat het de basiseenheid van de georganiseerde staat vormt; inderdaad, alles is uiteindelijk afgeleid van de cel "- hoewel hij het in het Frans schreef.

Naast dat cellen de basiseenheid van het leven zijn, bevat de celtheorie ook het idee dat nieuwe cellen ontstaan ​​wanneer een andere cel in tweeën splitst. Dutrochet miste dit deel (hij geloofde dat er nieuwe cellen in hun ouder werden gevormd). Het eerste besef dat cellen halveren om te reproduceren, is van een andere Fransman, Barthelemy Dumortier, maar er zijn een dozijn andere mensen die bijdragen hebben geleverd. Soms kan een theorie worden vastgepind aan een individu - Newton, Galileo, Darwin en Einstein komen in aanmerking - maar de celtheorie kan dat niet. Het kwam omdat veel mensen kleine stappen naar vooruitgang maakten, op dezelfde manier als de moderne wetenschap werkt.

3Sequencing van DNA

Tot zijn zeer recente dood had de Britse wetenschapper Frederick Sanger het unieke onderscheid dat hij de enige levende persoon was die twee Nobelprijzen had gewonnen. Het is het werk achter zijn tweede prijs die hem een ​​plaats op deze lijst heeft opgeleverd (wat maar een klein beetje een eer is). Zijn Nobelprijs uit 1980 werd gedeeld met Walter Gilbert, een Amerikaanse biochemicus. In 1977 hadden ze allebei een methode gepubliceerd om de volgorde van de bouwstenen in een DNA-streng te achterhalen.

Het belang van deze doorbraak komt tot uiting in hoe snel het Nobelcomité de wetenschappers beloonde. Uiteindelijk bleek de methode van Sanger goedkoper en eenvoudiger en werd hij de standaard voor een kwart eeuw. De kolommen van ongelijk verdeelde banen die Sanger produceert, zijn onmiddellijk herkenbaar als DNA-tests. Bij het uitvinden van de techniek baant Sanger de weg voor revoluties in strafrecht, evolutionaire biologie, geneeskunde en meer.

2De ontdekking van virussen

In de jaren 1860 werd Louis Pasteur beroemd vanwege zijn kiemtheorie van de ziekte. De kiemen van Pasteur waren echter slechts de helft van het verhaal. De vroege voorstanders van de kiemtheorie dachten dat infectieziekten allemaal door bacteriën werden veroorzaakt. Maar de verkoudheid, griep, HIV en talloze andere aandoeningen worden veroorzaakt door iets anders, volledig virussen.

Martinus Beijerinck is de man die voor het eerst besefte dat bacteriën niet het hele verhaal waren. In 1898 haalde hij sap uit tabaksplanten die waren besmet met een aandoening die mozaïekziekte wordt genoemd. Hij gaf het sap door een zeef, zo fijn dat het alle bacteriën eruit kon filteren. Toen Beijerinck de gefilterde vloeistof op gezonde planten wreef, werden ze nog steeds ziek. Hij herhaalde het experiment en vond geen verlies aan besmetting. Hij concludeerde dat iets anders, misschien een vloeistof, het probleem was. Hij noemde het contagium vivum fluidumof oplosbare levende kiem.

Beijerinck nam ook een oud Engels woord, virus, en gaf het aan zijn mysterieuze agent. De ontdekking dat virussen geen vloeistof waren, kwam van de Amerikaan Wendell Stanley. Het duurde even - Stanley werd niet eens geboren tot 1904, zes jaar na de ontdekking van Beijerinck. Voor zijn werk aan virussen was Stanley een van de ontvangers van de Nobelprijs voor de Scheikunde van 1946, waarvan u zich wellicht herinnert dat deze met James Sumner werd gedeeld voor zijn werk aan enzymen.

1De afwijzing van het pre-formatisme

Een van de meest ongewone ideeën van de geschiedenis was preformationisme, op een gegeven moment een leidende theorie over het creëren van baby's. Zoals de naam al aangeeft, stelde de theorie dat alle wezens voorgevormd waren - dat wil zeggen, hun vorm was al voltooid voordat ze begonnen te groeien. In eenvoudige bewoordingen geloofden mensen dat er een miniatuur menselijk lichaam bestond in het sperma of in het ei, wachtend op het vinden van een plek waar het zich zou kunnen uitbreiden. Deze kleine persoon werd een homunculus genoemd.

Een van de belangrijkste voorstanders van preformationisme was Jan Swammerdam, de uitvinder van kleurtechnieken van vroeger. Het idee was meer dan 100 jaar populair in de vroege dagen van de wetenschap, vanaf het midden van de 17e eeuw tot het einde van de 18e eeuw.

Het alternatief voor preformationisme is epigenese, het idee dat het leven ontstaat door een reeks processen. De eerste persoon die deze theorie naar voren bracht, tegen de achtergrondacceptatie van preformationisme, was Caspar Friedrich Wolff. Hij schreef in 1759 een paper waarin de embryonale ontwikkeling werd beschreven als beginnend met een met een laag cellen. Zijn werk was destijds controversieel, maar door de verbetering van de microscooptechnologie was het accepteren van zijn ideeën onvermijdelijk. Tegen de tijd dat de 19e eeuw binnen rolde, was het Preformationisme bijna dood.