היסטוריה פילוסופיה ואתיקה של המדע

תיאוריית התא - המשך ופיתוח: בשנת 1850, רימק וב-1855, ווירכוב הציעו את ההרחבה החשובה של תיאוריית התא: התאים נוצרים רק על ידי חלוקה של תאים קיימים. עקרון זה נודע בגרמנית כ-"Omnis cellula e cellula", שמשמעותו היא שכל תא חדש נוצר על ידי חלוקה של תא קיים, ולא על ידי היווצרות אקראית. ההבנה הזו הפכה להיות הבסיס למחקר על התפתחות, תורשה וביולוגיה מולקולרית: התפתחות: תיאוריה זו מסבירה את היציבות של התהליכים ההתפתחותיים, שבהם תהליך חלוקת התאים מבטיח את התפתחות האורגניזמים בצורה יציבה. תורשה: המחקר בנושא הפריה, גרעיני התאים, והביוכימיה של DNA וחלבונים הוביל להבין את העברת התכונות הגנטיות בין דורות.

הקטע עוסק בנקודה חשובה בהיסטוריה של הביולוגיה: הוויכוח ארוך השנים על בריאה ספונטנית (Spontaneous Generation). בריאה ספונטנית הייתה תאוריה נפוצה במשך מאות רבות, שטענה שיצורים חיים יכולים להיווצר באופן ספונטני מחומר דומם, לרוב מחומר אורגני מתכלה. לדוגמה, היו שחשבו שתולעים מופיעות בבשר רקוב מעצמן, או שעכברים נוצרים מחולצות מלוכלכות וחיטה. פליקס פושה (Félix Archimède Pouchet) היה חוקר טבע צרפתי. בשנת 1859, הוא פרסם מחקרים שבהם טען שביכולתו להוכיח בריאה ספונטנית. הוא ערך ניסויים שבהם חימם תמיסות אורגניות (למשל, חליטות צמחים), ואז איפשר להן לבוא במגע עם אוויר. הוא הבחין בהופעת מיקרואורגניזמים בתמיסות אלו, ופירש זאת כהוכחה לבריאה ספונטנית. "ביצים באופן כימי מחומר אורגני שיורי באמצעות 'כוח פלסטי'": זוהי תמצית טענתו של פושה. הוא לא טען שהיצורים הופיעו יש מאין, אלא שהם נוצרו ממרכיבים כימיים של חומר אורגני שכבר קיים (שאריות אורגניות), באמצעות סוג כלשהו של "כוח חיים" או "כוח יצירתי" שהוא כינה "force plastique" (כוח פלסטי/יצירתי). הוא חשב שהכוח הזה יכול לארגן את החומר הדומם לצורות חיים פשוטות, כמו ביצי מיקרואורגניזמים. החשיבות ההיסטורית: פרסומיו של פושה אכן הציתו מחדש את הוויכוח סביב בריאה ספונטנית, שהיה נחשב כמעט פתור לאחר עבודותיהם של חוקרים קודמים כמו פרנצ'סקו רדי (שבניסוייו הראה שתולעים בבשר רקוב מגיעות מביצי זבובים). הוויכוח הזה הגיע לשיאו בתחרות מדעית מפורסמת בין פושה לבין לואי פסטר. פסטר, באמצעות ניסוייו המבריקים עם בקבוקי צוואר-ברבור (swan-neck flasks), הוכיח באופן חד משמעי שמיקרואורגניזמים אינם נוצרים באופן ספונטני, אלא קיימים באוויר ורק כאשר הם באים במגע עם חומר אורגני, הם גורמים לצמיחת חיים. עבודתו של פסטר למעשה הפריכה סופית את תאוריית הבריאה הספונטנית, וביססה את העיקרון המדעי ש"חיים באים רק מחיים" (Omne vivum ex vivo)

לואי פסטר, 1822-1895, כימאי ומיקרוביולוג צרפתי אסימטריה מולקולרית של טרטרט (1847); סטריאוכימיה; מולקולות אסימטריות מאפיינות יצורים חיים. הסבר: פסטר גילה שתרכובות כימיות מסוימות, כמו מלח טרטרט, יכולות להתקיים בשתי צורות שהן תמונת ראי זו של זו (כמו יד ימין ויד שמאל), למרות שיש להן את אותו הרכב כימי. תכונה זו נקראת אסימטריה מולקולרית. תגלית זו הניחה את היסודות לסטריאוכימיה, ענף בכימיה העוסק במבנה התלת-ממדי של מולקולות. הוא גם ציין שמולקולות אסימטריות נפוצות מאוד בקרב יצורים חיים, מה שהיה תובנה עמוקה לגבי הייחודיות של הכימיה הביולוגית. הראה מיקרואורגניזמים בתהליכי תסיסה: תאוריית החיידקים של התסיסה. הסבר: פסטר הוכיח באופן ניסויי שמיקרואורגניזמים (חיידקים ושמרים זעירים) הם הגורמים האחראים לתהליכי תסיסה (למשל, הפיכת סוכר לאלכוהול בייצור יין או בירה, או הפיכת חלב ליוגורט). לפניו, חשבו שתסיסה היא תהליך כימי טהור. גילוי זה הוביל לתאוריית החיידקים של התסיסה, שהראתה שלכל סוג תסיסה יש מיקרואורגניזם ספציפי האחראי לה. מאוחר יותר: הציע את תאוריית החיידקים של מחלות מידבקות, פיתח חיסונים עם חיידקים מוחלשים (1877-1887). הסבר: בהמשך לעבודתו על תסיסה, פסטר הרחיב את הרעיון והציע את תאוריית החיידקים של מחלות מידבקות. תאוריה מהפכנית זו קובעת שמחלות מסוימות נגרמות על ידי מיקרואורגניזמים ספציפיים (חיידקים, וירוסים וכו') שפולשים לגוף. זו הייתה תפנית דרמטית מהסברים קודמים למחלות. על בסיס תאוריה זו, הוא פיתח חיסונים פורצי דרך. הוא גילה שחשיפה לחיידקים מוחלשים (שהורד כוחם המחולל מחלה) יכולה להקנות חסינות. הישגיו הבולטים כוללים את פיתוח החיסונים נגד אנתרקס וכלבת. כשפושה ביקש ממנו עצה בנוגע לבריאה ספונטנית, פסטר אמר לו: שעדיין לא ערך שום ניסויים בשאלה זו. שבריאה ספונטנית אינה אפשרית. שהוא יספק ראיות ניסוייות להסבר חלופי: חיידקים (מיקרואורגניזמים) אטמוספריים מתפשטים בסביבה. הסבר: פליקס פושה היה תומך בולט של תאוריית הבריאה הספונטנית. כשהוא פנה לפסטר, פסטר הביע בתחילה, אולי באופן דיפלומטי, שטרם ביצע ניסויים ספציפיים בנושא. עם זאת, הוא מיד הבהיר את עמדתו הנחרצת: הוא האמין שבריאה ספונטנית בלתי אפשרית (בהתבסס על הבנתו בספציפיות החיידקים). הוא הבטיח להוכיח בניסויים שהמיקרואורגניזמים אינם נוצרים יש מאין, אלא מגיעים מהאוויר ומתפשטים בסביבה, וכך למעשה הניח את היסודות לניסויי בקבוקי "צוואר הברבור" המפורסמים שלו, שהפריכו סופית את תאוריית הבריאה הספונטנית.

מיקרואורגניזמים אינם נוצרים באופן ספונטני, אלא רק לאחר מגע עם אבק או אוויר. הסבר: זהו ליבת המסקנה של פסטר מניסוייו המפורסמים, שפורסמו במאמרו משנת 1861. הוא הראה באופן חד משמעי שמיקרואורגניזמים (חיידקים) אינם מופיעים "יש מאין" בחומר אורגני, אלא חייבים להגיע ממקור חיצוני – בעיקר מהאוויר, שם הם נישאים על גבי חלקיקי אבק. בכך הפריך את תאוריית הבריאה הספונטנית. גייסון, פארלי: תפיסתו של פסטר לגבי אמת מדעית הייתה פשטנית מדי; הוא אפשר למחקריו להיות מודרכים על ידי הפילוסופיה המוקדמת והטיה אידיאולוגית שלו נגד בריאה ספונטנית (כחבר בממסד התרבותי הצרפתי). הסבר: היסטוריונים של המדע כמו ג'ייסון ופארלי מציעים פרספקטיבה ביקורתית על פסטר. הם טוענים שאף שפסטר הגיע למסקנה הנכונה, ייתכן שתהליך החשיבה שלו הושפע מראש מאמונותיו. כלומר, הוא לא ניגש לנושא ללא משוא פנים לחלוטין, אלא כבר היה לו "הטיה" חזקה נגד בריאה ספונטנית. רקע: בריאה ספונטנית אומצה על ידי חוקרים אנטי-דתיים. הסבר: תאוריית הבריאה הספונטנית נתפסה לעיתים קרובות כסותרת את הרעיון של בריאה אלוהית או את עקרונות הדת. לכן, חוקרים שנטו להיות אנטי-דתיים או חילוניים יותר נטו לאמץ אותה, בעוד אנשי מדע שהיו חלק מהממסד הדתי או התרבותי השמרני (כמו פסטר) נטו להתנגד לה. ההיסטוריונים מצביעים על כך שהוויכוח המדעי היה לעיתים קרובות שזור בוויכוחים פילוסופיים, דתיים ופוליטיים.

הניסויים של פסטור לבדם לא הפריכו את תיאוריית היווצרות ספונטנית (הוא הודה בכך). מסקנותיהם נתמכו במהרה על ידי: – התפתחויות באמבריולוגיה ובביוכימיה שהראו את המורכבות של תהליכים אלה גם אצל אורגניזמים פרימיטיביים. – פרדיננד קוהן (תחילת שנות ה-70 של המאה ה-19): • חיידקים הם מיני אורגניזמים ברורים שנוצרים רק מחיידקים מאותו סוג. • חלק מהחיידקים יכולים לייצר נבגים העמידים בפני חום. פסטור הודה כי ניסוייו לא היו מספיק כדי להפריך את תיאוריית היווצרות ספונטנית באופן מוחלט. עם זאת, בעקבות מחקריו, התפתחויות בתחומים כמו אמבריולוגיה וביוכימיה תרמו לחיזוק המסקנות שלו. מדענים כמו פרדיננד קוהן הוסיפו ראיות נוספות בכך שהראו שחיידקים הם אורגניזמים ברורים שאינם יכולים להיווצר באופן ספונטני, ושחלק מהם מסוגלים ליצור נבגים עמידים לחום, תכונה שלא הייתה ידועה קודם לכן.

1900: – תורת היווצרות ספונטנית של אורגניזמים נזנחה (ברוב המקרים). • הקונספט של יציבות וספציפיות של חיידקים היה תנאי מקדים חשוב ללימוד המיקרוביולוגיה. • היווצרות תיאוריית הגרם למחלה: מיקרואורגניזם אחד – מחלה אחת (רוברט קוך). • בידוד אורגניזמים פתוגניים ספציפיים על ידי פסטור, קוך ועוד. בסביבות 1900, הוכחה באופן מוחלט שהתיאוריה של היווצרות ספונטנית איננה נכונה, והחוקרים עברו להתמקד בקביעת יציבות וספציפיות החיידקים. הבנת המורכבות של חיידקים הובילה לפיתוח תחום המיקרוביולוגיה. כמו כן, פותחה תיאוריה חדשה שנקראה תיאוריית הגרם למחלה, לפיה כל מחלה נגרמת על ידי מיקרואורגניזם ספציפי. תיאוריה זו הייתה בסיסית להבנת המחלות הזיהומיות, והייתה מובילה מרכזית לעבודה של רוברט קוך, שהצליח לבודד פתוגנים ספציפיים.

היווצרות מינים מחומר מתכלה: הסבר: זהו למעשה תיאור נוסף של בריאה ספונטנית (Spontaneous Generation). לפני שהופרכה סופית על ידי פסטר במאה ה-19, התפיסה הרווחת הייתה שיצורים חיים, במיוחד פשוטים כמו חרקים, תולעים או עכברים, יכולים להיווצר ישירות מחומר אורגני נרקב או מתכלה (כמו בוץ, זבל או בשר). זו הייתה דרך להסביר את הופעת החיים ללא צורך בהתרבות קודמת. מושגים פופולריים של מפלצות ששילבו מאפיינים של מינים קיימים בספרי לימוד לזואולוגיה: הסבר: בתקופות קדומות וגם במאות הראשונות של המדע המודרני, ספרי לימוד בזואולוגיה לא היו תמיד מבוססים על תצפית מדויקת או עקרונות ביולוגיים מוכרים לנו כיום. הייתה נטייה לכלול סיפורים ואגדות על יצורים היברידיים או "מפלצות" ששילבו תכונות של בעלי חיים שונים (למשל, יצור עם ראש אריה וגוף עז, או אדם-דג). זה שיקף חוסר הבנה של גבולות המינים והאמונה ששילובים מוזרים כאלה יכולים להיווצר בטבע, אולי כתוצאה משינויים או הטיה טרנסמוטציה (שינוי מינים): הסבר: "טרנסמוטציה" (Transmutation) היא מונח מוקדם לרעיון של שינוי מינים לאורך זמן, שהפך מאוחר יותר לתאוריית האבולוציה. לפני דארווין, לא הייתה הבנה ברורה כיצד וכיצד מינים משתנים, אך הרעיון עצמו היה קיים בצורות שונות. באמצעות הכלאה (Lamia, 1658): הסבר: אחת הדרכים שבהן חשבו ששינוי מינים יכול להתרחש היא באמצעות הכלאה (Hybridization) בין מינים שונים. "למיה" (Lamia) הוא שמו של ספר או כתב יד משנת 1658 (ייתכן שזו התייחסות למיתוסים של יצורים היברידיים, או לטקסט ספציפי באותה תקופה) שתמך ברעיון הזה. האמונה הייתה ששני מינים שונים יכולים להתרבות זה עם זה ולייצר צאצאים שהם מין חדש, או משלב תכונות של שניהם באופן קיצוני, ובכך "משנים" את המינים הקיימים. השפעות סביבתיות והורשתן: הסבר: רעיון נוסף הקשור לטרנסמוטציה היה שהסביבה יכולה להשפיע על יצורים חיים, ושהשינויים הנגרמים על ידי הסביבה יכולים להיות מורשים לצאצאים. זהו רעיון הדומה לתורת הלמרקיזם (על שם ז'אן-בטיסט לאמארק, שפעל במאות ה-18-19), שטענה שתכונות נרכשות במהלך חייו של אורגניזם (כמו שרירים מפותחים בגלל שימוש רב) יכולות לעבור לדורות הבאים. למשל, אם בעל חיים חי בסביבה קרה, הוא יפתח פרווה עבה יותר, והפרווה העבה תעבור בירושה לצאצאיו. תפיסה זו שונה מתאוריית האבולוציה של דארווין, שמדגישה את הברירה הטבעית על וריאציות תורשתיות קיימות, ולא רכישת תכונות והורשתן

החוק הראשון: שינוי סביבה → שינוי צרכים: כשיש שינוי בסביבה, יצור חי יפתח צרכים חדשים. שינוי בצרכים → שינוי התנהגות: הצרכים החדשים יובילו לשינויים בהתנהגות. שימוש וחוסר שימוש באיברים → שינוי בגודל האיברים: איברים שנעשה בהם שימוש יתר יגדלו, ואיברים שלא נעשה בהם שימוש יקטנו. החוק השני: הורשה של תכונות נרכשות: התכונות שהושגו במהלך החיים (כגון שינוי בגודל איבר) יועברו לצאצאים.

אחידות גיאולוגית (Uniformitarianism): היא תיאוריה בתחום הגיאולוגיה הגורסת כי השינויים במעטפת כדור-הארץ במהלך ההיסטוריה הגיאולוגית התרחשו כתוצאה מ תהליכים עקביים ומתמשכים שהתרחשו לאורך מילניומים. כלומר, את השינויים שהתרחשו בכדור-הארץ, כמו רעידות אדמה, סחיפה של קרקע, והתפשטות הרי געש, יש להבין כתהליכים שנעשו בצורה עקבית והדרגתית לאורך זמן, ולא כתוצאה מאירועים קיצוניים ומזעזעים שהתרחשו רק לעיתים רחוקות. העקרון הזה שימש את דארווין להראות שהתפתחות החיים לא קרתה באופן מיידי, אלא בצורה הדרגתית לאורך זמן. כלומר, השינויים במינים היו מתמשכים והתרחשו על פני תקופות זמן ארוכות מאוד, תהליך שהסתמך על רעיונות גיאולוגיים.