Dejiny biológie - 19. storočie

Pred 19. storočím sa nedalo presne hovoriť o histórii biológie, pretože pojem „biológia“ ešte neexistoval. Skôr sa hovorilo o histórii vedy o živote. Termín „biológia“ (z gr. bios = život, logos = veda) použil prvýkrát nemecký fyziológ KARL FRIEDRICH BURDACH (1800) a nezávisle od neho francúzsky prírodovedec LAMARCK a nemecký lekár TREVIRANUS v roku 1802, ktorý biológiu jasne definoval ako náuku o živote.

Bunková teória link

Neustále mikroskopické pozorovania živočíšnych tkanív, rastlinných pletív a mnohých mikroorganizmov viedli napokon k postulácii, že základnou stavebnou a funkčnou časticou každého živého organizmu je bunka. Táto tzv. bunková teória bola formulovaná v rokoch 1838–1839.

Formulovatelia a hlavní predstavitelia bunkovej teórie boli:

• MATTHIAS JAKOB SCHLEIDEN (1804–1881) – nemecký botanik (definoval, že všetky rastliny sa skladajú z buniek)
• THEODOR SCHWANN (1810–1882) – nemecký fyziológ, histológ a cytológ (definoval, že všetky živočíchy sa skladajú z buniek)
• JAN EVANGELISTA PURKYNĚ (1787–1869) – český anatóm a fyziológ (takmer nezávisle v rovnakom čase poukázal na to, že všetky živočíšne tkanivá aj rastlinné pletivá sa skladajú z buniek, pričom objavil napr. Purkyňove bunky v mozočku).
• RUDOLF LUDWIG KARL VIRCHOW (1821–1902) – nemecký lekár, ktorý v roku 1855 bunkovú teóriu skorigoval a doplnil o tretí kľúčový bod: „Omnis cellula e cellula“ (Každá bunka vzniká len rozdelením už existujúcej bunky)

Evolučné teórie link

Evolučná teória vysvetľuje mechanizmy, ktorými sa organizmy vyvíjajú a prispôsobujú svojmu prostrediu v priebehu času. Počas histórie vznikli rôzne teórie, ktoré sa snažili pochopiť tento proces, pričom každá z nich priniesla nové myšlienky a prístupy.

Medzi najvýznamnejšie patria:

• lamarckizmus
• darwinizmus
• neodarwinizmus

Lamarckizmus link

Tvorcom prvej ucelenej evolučnej teórie bol francúzsky prírodovedec JEAN BAPTISTE DE LAMARCK (1744–1829). Lamarck sa veľmi intenzívne zaoberal zoológiou bezstavovcov a považuje sa za zakladateľa paleontológie bezstavovcov. Vo svojom slávnom diele Filozofia zoológie (Philosophie zoologique, 1809) predložil tieto vývojové zákony:

• snaha organizmu po zväčšovaní objemu tela (vnútorná snaha po dokonalosti),
• nový orgán vzniká v dôsledku novovzniknutej potreby prispôsobiť sa prostrediu,
• vývoj orgánov závisí od ich používania (používané orgány sa posilňujú, nepoužívané zakrpatievajú),
• všetko, čo organizmus nadobudol počas života, sa prenáša na potomstvo (dedičnosť získaných vlastností).

Po vzniku modernej genetiky bol napadnutý a vyvrátený predovšetkým 4. bod, pretože súčasné poňatie evolúcie nepripúšťa dedičnosť vlastností získaných počas života jedinca (ak nie sú zapísané v DNA pohlavných buniek). Evolučná teória založená práve na tejto dedičnosti získaných vlastností sa dnes nazýva lamarckizmus.

Francúzsky prírodovedec ÉTIENNE GEOFFROY SAINT-HILAIRE (1772–1844) bol veľkým zástancom lamarckizmu. V rámci porovnávacej morfológie formuloval 3 základné, dodnes akceptovateľné princípy, podľa ktorých sa riadi stavba všetkých organizmov:

• princíp analógie – všetky živočíchy sú zložené z rovnakých častí, ktoré sú v rôznom stupni vývoja
• princíp súvislosti – všetky funkčne rovnaké orgány majú v tele rovnakú polohu a rovnakú súvislosť s inými orgánmi
• princíp rovnováhy orgánov – vzrast alebo oslabenie jedného orgánu je závislé od zväčšenia alebo zmenšenia iného orgánu, následkom čoho je hmotnosť tela v rovnováhe

Darwinizmus link

Nepochybne najznámejším zakladateľom súčasnej evolučnej teórie bol Angličan CHARLES ROBERT DARWIN (1809–1882). Pri jeho úvahách ho najviac ovplyvnila práca demografa THOMASA ROBERTA MALTHUSA (1766–1834) – Princípy populácie (Principles of population, 1798), kde bol mimochodom prvýkrát použitý termín „populácia“. Darwin videl v tejto práci podobnosť ľudskej spoločnosti so živočíšnou ríšou, v ktorej prebieha neustály „boj o prežitie“. Významnou mierou dopomohol Darwinovi k formulovaniu jeho teórie aj anglický biogeograf ALFRED RUSSEL WALLACE (1823–1913).

Darwin svoje myšlienky definitívne sformuloval po svojich cestách po Galapágoch (známe Darwinove pinky) v prelomovom diele O pôvode druhov (On the origin of species), publikovanom v roku 1859. Evolúciu vysvetlil na základe prírodného výberu – prežije ten jedinec (druh), ktorý je na svoje podmienky lepšie adaptovaný, a selekcia postupne odstráni menej adaptovaných. Zástancovia Darwinovej evolučnej teórie sa nazývajú darwinisti.

Okrem prírodného výberu definoval v ďalších dielach aj pohlavný výber (The descent of man and selection in relation to sex, 1871), za ktorý sa mu dostalo veľkej kritiky od cirkvi, a umelý výber (Animals and plants under domestication, 1868), kde pojednáva o človeku ako o faktore evolúcie v šľachtiteľstve.

ERNST HEINRICH HAECKEL (1834–1919) je autorom biogenetického zákona (tiež zákon rekapitulácie), ktorý v stručnosti hovorí o tom, že „ontogenéza jedinca je skrátenou a zrýchlenou fylogenézou druhu“. To znamená, že živočích prejde počas svojho embryonálneho vývinu takými obdobiami a vyskytujú sa u neho také orgány, ktorými boli charakteristickí jeho evolučne starší predkovia v dospelosti (napr. žiabrové štrbiny u ľudského embrya). Haeckel ako fylogenetik je tiež autorom pojmu Protista, ktorý pôvodne zahŕňal všetky jednobunkovce, vrátane baktérií.

Klasický neodarwinizmus link

AUGUST WEISMANN (1834–1914) sa považuje za zakladateľa pôvodného neodarwinizmu. Ten vznikol očistením Darwinovej evolučnej teórie od lamarckizmu a jej skĺbením s prvými teóriami o bunkovej dedičnosti (ešte pred vznikom modernej genetiky). Weismann rozlíšil hmotu organizmu na somatoplazmu (telové bunky) a zárodočnú plazmu (pohlavné bunky), ktorá je skutočným a izolovaným nositeľom tajomstva dedičnosti. Svojou teóriou, ktorá sa nazýva Weismannova bariéra, definitívne odbúral (Lamarckovu) myšlienku dedičnosti získaných vlastností. Tvrdil, že zmeny na tele spôsobené prostredím sa nemôžu preniesť na potomstvo, pokiaľ nezasiahnu zárodočnú plazmu.

Kritici Darwina (Ortogenéza a teleologické koncepcie) link

Niektorí vedci však odmietali „náhodu“ v Darwinovom prírodnom výbere a verili v dopredu určený cieľ evolúcie.

Embryológ a anatóm KARL ERNST VON BAER (1792–1876) kritizoval Darwina za to, že považoval „náhodu“ za základ vývoja organizmov (v zmysle, že smer evolúcie nie je dopredu určený, ale náhodný). Nahradil preto pojem „náhoda“ pojmom „cieľavedomé úsilie“. Fylogenézu vnímal ako cestu neustáleho vnútorného zdokonaľovania sa a lepšej kompenzácie tlakov prostredia. Okrem iného ako prvýkrát na svete pozoroval samičie pohlavné bunky cicavcov (vajíčko).

Švajčiarsky botanik KARL WILHELM VON NÄGELI (1817–1891) dokazoval, že prírodný výber nie je činiteľom, ktorý utvára nové formy, ale že dokáže iba zničiť prechodné bezúčelné formy (napr. albinotický živočích je viditeľnejší pre predátora, preto bude odstránený). Podobne ako Baer veril vo vnútornú hybnú silu evolúcie zameranú na zdokonaľovanie sa.

Popieranie hypotézy samoplodenia link

Vieru mnohých v existenciu samoplodenia nepotlačili ani pokusy FRANCESCA REDIHO (1621–1697) s larvami múch v 17. storočí, ktorý dokázal, že larvy múch sa nevyskytovali na rozkladajúcom sa mäse, ktoré bolo na rozdiel od mäsa voľne dostupného muchám uložené v nedostupnom boxe. Významným krokom vpred boli aj pokusy talianskeho biológa LAZZARA SPALLANZANIHO (1729–1799), ktorý vyvrátil samoplodenie mikróbov tým, že dokázal, že v sterilizovaných a uzavretých fľašiach nevznikajú žiadne mikroorganizmy, pokiaľ nie sú exponované na vzduchu. S definitívnym pádom hypotézy samoplodenia úzko súvisí búrlivý rozvoj lekárskej mikrobiológie.

Najväčšiu zásluhu na poprení tejto hypotézy mal francúzsky chemik a biológ LOUIS PASTEUR (1822–1895). Dokázal, že kvasenie nie je zvláštnym spôsobom umierania organickej hmoty, ale že súvisí s prítomnosťou mikroorganizmov. Zároveň definitívne potvrdil, že mikroorganizmy nevznikajú spontánne, ale že ich základom je iná generácia mikroorganizmov, a že nevznikajú v dôsledku kvasenia či hniloby, ale naopak, mikroorganizmy tieto procesy vyvolávajú, ak sa dostanú do vhodného prostredia. Pasteur zaviedol do praxe aj ochranné opatrenia (krátkodobé zahriatie), aby predišiel rozmnožovaniu patogénnych organizmov a kontaminácii. Tento postup sa nazýva na jeho počesť pasterizácia. Vypracoval aj laboratórne metódy na pestovanie mikroorganizmov na živných pôdach a objavil aktívnu imunizáciu (očkovanie proti besnote).

Ďalším významným mikrobiológom 19. storočia bol nemecký lekár ROBERT KOCH (1843–1910). Preštudoval vývoj pôvodcu anthraxu (mikrób Bacillus anthracis), tuberkulózy (mikrób Mycobacterium tuberculosis) a cholery (mikrób Vibrio cholerae). FRIEDRICH LÖFFLER (1852–1915) objavil pôvodcu záškrtu (mikrób Corynebacterium diphteriae). PAUL EHRLICH (1854–1915) vynašiel liečivo proti syfilisu a trypanozómam.

Ruský mikrobiológ SERGEJ NIKOLAJEVIČ VINOGRADSKIJ (1856–1953) použil mikrobiologické metódy na štúdium baktérií vyskytujúcich sa v pôde. Pokladá sa za zakladateľa pôdnej bakteriológie.

Rozvoj ostatných vedných disciplín link

Významným porovnávacím anatómom živočíchov 19. storočia bol francúzsky paleontológ GEORGES CUVIER (1769–1832). Na základe prác s fosílnymi a recentnými (dnes sa vyskytujúcimi) živočíšnymi druhmi dospel k teórii katakliziem (katastrof), ktoré podľa neho pravidelne postihujú Zem, čím vysvetľoval náhle striedanie živočíšnych foriem vo vrstvách. Bol zarytým zástancom stálosti druhov (neuznával evolúciu).

K poznatkom zo živočíšnej fyziológie prispel významnou mierou ruský lekár a profesor fyziológie IVAN PETROVIČ PAVLOV (1849–1936) svojím objavom vrodených a podmienených reflexov.

ILJA ILJIČ MEČNIKOV (1845–1916) je považovaný za objaviteľa dôležitého imunitného procesu – fagocytózy, za čo v roku 1908 získal Nobelovu cenu.

Na poli rastlinnej fyziológie bol významným vedcom český rastlinný fyziológ a anatóm BOHUMIL NĚMEC (1873–1966), ktorý v roku 1900 publikoval statolitovú teóriu, na základe ktorej rastliny vnímajú zemskú gravitáciu (geotropizmus).