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Sobre la generación espontanea, investigadores y experimentos: Van Helmont, Francesco Redi, John Needham, Luis Pasteur, Lazzaro Spallanzani


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LECTURAS DE BIO-II, 1ª UNIDAD, 2006-07.

Sobre la generación espontanea, investigadores y experimentos: Van Helmont, Francesco Redi, John Needham, Luis Pasteur, Lazzaro Spallanzani...

J.B. Van Helmont.



La generación espontánea es una hipótesis que nació en la antigüedad. Postula que los seres vivos se pueden originar espontáneamente. Aristóteles había pensado que los animales podían producirse del suelo, de las plantas y de otros animales diferentes, la influencia de este pensamiento era amplia aún en el siglo xvii. Se aceptaba entonces, por ejemplo, que las larvas de moscas podían producirse exponiendo la carne al calor moderado y al aire.

Francesco Redi (1626-1697) pudo demostrar que eso no era cierto con un experimento. En sus pruebas, Redi introdujo pequeños trozos de carne en varios frascos de boca ancha; a unos los cubrió con gasa y otros los dejó abiertos; las moscas atraídas por el olor de la carne, depositaron huevecillos en el lienzo de los frascos cerrados y en la carne de los frascos abiertos. De los huevecillos nacieron las larvas; en los frascos cubiertos la carne no las presentaba, mientras en los abiertos, la carne estaba llena de ellas.

 A pesar de los resultados obtenidos en los experimentos de Redi, aparecieron defensores de la teoría de la generación espontánea.

En el año de 1749, John Needham (1713-1781) hizo un experimento en el que puso caldo de carne en un recipiente, luego lo selló con un corcho y lo dejó en reposo sobre ceniza por algunos días, al cabo de los cuales observó la aparición de microorganismos, deduciendo con ello que las bacterias se habían originado de la carne.

En esa misma época, Spallanzani (1729-1799) hirvió caldo de carne durante una hora, a continuación cerró herméticamente las vasijas, en éstas, no aparecieron microbios.

Pero Needham se opuso a esos resultados y aseguró que para la producción espontánea de los microorganismos era esencial el aire.

Unos investigadores defendían la teoría, otros la desechaban, hasta que Louis Pasteur demostró que no existe la generación espontánea.

Pasteur preparó matraces cuyas bocas se prolongaban en un tubo abierto, largo y estrecho, encorvado en forma de cuello de cisne. Hirvió las soluciones nutritivas en estos matraces, en los que el aire podía entrar y salir libremente.

Los microorganismos que había en el aire quedaban adheridos al pasar a las curvaturas del cuello del matraz y no aparecían en la solución, permaneciendo inalterada.

Louis Pasteur expuso sus resultados en la Universidad de La Sorbona de París el 7 de abril de 1804, de la siguiente forma:



"Mis matraces no presentan señales de vida porque los he preservado, y los sigo preservando, de la única cosa que está por encima del poder del hombre: crear.
No se conoce hoy ningún caso en el que podáis afirmar que los seres microscópicos vienen al mundo sin gérmenes, sin padres semejantes a ellos. Quienes sostienen esto, han sido juego de ilusiones, de experimentos defectuosos, viciados con errores que no han sido capaces de advertir y que no han sabido evitar
."

TEORÍA DE LA BIOGÉNESIS

Los principales investigadores que han estudiado esta teoría son: Alexander I. Oparin, el mexicano Alfonso Herrera y los estadounidenses Stanley Miller y Sidney W. Fox.

Cada uno de estos investigadores, de manera autónoma, ha llegado a conclusiones que se complementan y que hacen de la biogénesis una explicación aceptable del origen de la vida. La biogénesis, acepta el origen fisicoquímico de la vida; explica su aparición en la Tierra a partir de los elementos presentes en la atmósfera primitiva (anhídrido carbónico, metano, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno) en combinación con la intensa actividad volcánica y eléctrica de aquella atmósfera

Los investigadores estadounidenses Miller y Urey idearon un experimento sencillo, que ha servido de apoyo a esta teoría

En este experimento se suministraron, aproximadamente durante una semana, descargas eléctricas en un recipiente que contenía una mezcla de hidrógeno, metano, nitrógeno y amoniaco; al mismo tiempo se administraba vapor de agua. Todo esto para crear experimentalmente las mismas condiciones que probablemente existieron en la atmósfera al principio de la historia de la Tierra.

Observaron que se habían formado diferentes combinaciones orgánicas, entre otras, diversos aminoácidos, que son la base para la formación de las proteínas celulares.

Esta teoría es la base de las ideas que se aceptan en la actualidad y se debe, en gran parte, al bioquímico ruso A. l. Oparin.

Oparin supone en su teoría que "la vida se origina a partir de la evolución gradual de compuestos de carbono y nitrógeno".

Según esta teoría, los océanos primitivos contenían gran cantidad de compuestos orgánicos disueltos. Esos compuestos se fueron agrupando para formar gotitas ricas en polímeros (proteínas y ácidos nucleicos) a las que Oparin llamó coacervados (modelos precelulares).

En cierto momento y con la ayuda de la energía proporcionada por las descargas eléctricas y las radiaciones ultravioleta, estas gotitas adquirieron diversas propiedades que las convirtieron en protobiontes. Los protobiontes tenían una membrana que los separaba de su medio ambiente circundante y, con el tiempo, tuvieron la capacidad de intercambiar moléculas con éste.

Cabe mencionar que el gran biólogo mexicano Alfonso Herrera es conocido en el mundo científico por sus estudios sobre plasmogenia, ciencia que él creó y que investiga el origen del protoplasma.

EL DEBATE SOBRE LA GENERACIÓN ESPONTÁNEA.

La autoridad intelectual de Aristóteles por un lado, y la autoridad moral representada por la Biblia, por otro, junto con las opiniones de escritores clásicos como Galeno, Plinio y Lucrecio, a los que se citaba como referencias incontrovertibles en la literatura médica en la Edad Media y Renacimiento, dieron carta de naturaleza a la idea de que algunos seres vivos podían originarse a partir de materia inanimada, o bien a partir del aire o de materiales en putrefacción. Esta doctrina de la "generatio spontanea" o abiogénesis, fue puesta en entredicho por los experimentos de Francesco Redi (1621-1697), quien había acuñado la expresión "Omne vivum ex ovo" (1668), tras comprobar que los insectos y nematodos procedían de huevos puestos por animales adultos de su misma especie. Demostró que si un trozo de carne era cubierto con gasa de forma que las moscas no podían depositar allí sus huevos, no aparecían "gusanos", que él correctamente identificó como fases larvarias del insecto. Los descubrimientos de Redi tuvieron el efecto de desacreditar la teoría de la generación espontánea para los animales y plantas, pero la reavivaron respecto de los recién descubiertos "animálculos", de modo que aunque se aceptó la continuidad de la vida en cuanto a sus formas superiores, no todos estaban dispuestos a admitir el más amplio "Omne vivum ex vivo" aplicado a los microorganismos.

Hubo que esperar un siglo más hasta que una serie de naturalistas recomenzaran el ataque a la teoría preformacionista. Lazzaro Spallanzani (1729-1799) sostuvo una disputa con J.T. Needham (1713-1781) en la que el primero demostró que los "infusorios" no aparecían en muestras de maceraciones animales o vegetales sometidas durante tiempo suficiente a ebullición en frascos herméticamente cerrados, pero volvían a aparecer si se practicaban agujeros en el recipiente. Sin embargo los preformacionistas no se daban por vencidos; el mismo Needham, recogiendo una idea ya expresada por Huygens, amigo de Leeuwenhoek, replicó -con argumentos vitalistas muy propios de la época- que el calor había destruido la "fuerza vegetativa" de las infusiones y había cambiado la "cualidad" del aire dentro de los frascos.

Durante el primer tercio del siglo XIX la doctrina de la arquegénesis o generación espontánea recibió un último refuerzo antes de morir, debido por un lado a razones extracientíficas (el auge del concepto de transmutación producido por la escuela de la filosofía de la naturaleza), y por otro al descubrimiento del oxígeno y de su importancia para la vida, de modo que los experimentos de Spallanzani se interpretaron como que al calentarse las infusiones, el oxígeno del aire se destruía, y por lo tanto desaparecía la "fuerza vegetativa" que originaba la aparición de microorganismos.

Theodor Schwann (1810-1882) presentó en 1836 un método seguro para refutar la teoría abiogénica: calentó maceraciones en frascos a los que se había eliminado previamente el aire, pero no continuó trabajando en esta línea.

Para complicar más las cosas, la publicación de "Sobre el origen de las especies" por Darwin en 1859, fue utilizada por algunos preformacionistas para apoyar sus argumentos. El mismo Haeckel, en una fecha tan tardía como 1866, se mostraba escéptico ante las pruebas aportadas por Pasteur.

Fue, efectivamente Louis Pasteur (1822-1895) el que asestó el golpe definitivo y zanjó la cuestión a favor de la teoría biogénica. En un informe a la Académie des Sciences de París, en 1860 ("Expériences rélatives aux générations dites spontanées") y en escritos posteriores comunica sus sencillos y elegantes experimentos: calentó infusiones en matraces de vidrio a los que estiraba lateralmente el cuello, haciéndolo largo, estrecho y sinuoso, y dejándolo sin cerrar, de modo que el contenido estuviera en contacto con el aire; tras esta operación demostró que el líquido no desarrollaba microorganismos, con lo que eliminó la posibilidad de que un "aire alterado" fuera la causa de la no aparición de gérmenes. Antes bien, comprobó que los gérmenes del aire quedaban retenidos a su paso por el largo cuello sinuoso, en las paredes del tubo, y no alcanzaban el interior del recipiente donde se encontraba la infusión, quedando ésta estéril indefinidamente. Sólo si se rompía el cuello lateral o si se inclinaba el frasco de modo que pasara parte de líquido a la porción de cuello, los gérmenes podían contaminar la infusión y originar un rápido crecimiento.

En 1861 Pasteur publica otro informe en el que explica cómo se pueden capturar los "cuerpos organizados" del aire con ayuda de un tubo provisto de un tapón de algodón como filtro, y la manera de recuperarlos para su observación microscópica. De esta forma quedaba definitivamente aclarado el origen de los microorganismos, y se abría la Edad de Oro del estudio científico de las formas de vida no observables a simple vista.

Los últimos escépticos quedaron silenciados cuando en 1877 John Tyndall (1820-1893) aplicó su sistema de esterilización por calentamiento discontinuo (hoy conocida precisamente como tindalización), que evidenció la existencia de formas microbianas de reposo muy resistentes al calor, lo cual fue confirmado poco más tarde por Ferdinand Cohn al descubrir las esporas bacterianas.

EL DEBATE SOBRE LOS FERMENTOS

Un segundo factor contribuyente al nacimiento de la ciencia microbiológica fue el establecimiento de la relación que une ciertas transformaciones químicas que se dan en las infusiones con el crecimiento de los gérmenes en ellas existentes. Cagniard-Latour en 1836, y Schwann y Kützing en 1837 habían sugerido que las levaduras eran las causantes de la fermentación alcohólica por la que el azúcar pasa a alcohol etílico y dióxido de carbono, pero se encontraron con la crítica adversa de los grandes químicos de la época (Berzelius, Wohler y Liebig). Liebig, hacia 1840, había realizado importantes confirmaciones a la "teoría mineral" sobre la nutrición de las plantas, enfrentándose a la "teoría del humus" sostenida por Thaer, asestando un golpe a las ideas vitalistas heredadas de Leibniz. Puesto que se consideraba a las levaduras como plantas microscópicas, se suponía que los procesos de fermentación y putrefacción se debían a fenómenos químicos de descomposición y muerte encuadrables en el marco de la teoría mineral de la fisiología vegetal. Su convencimiento de que toda actividad vital se podía explicar en términos de química y física retrasó por algún tiempo la adscripción de estos fenómenos a células vivas.

Fue Pasteur (que, desde sus primeros estudios sobre las propiedades ópticas de los cristales de tartrato, venía suponiendo que estos compuestos tenían un orígen orgánico) quien de nuevo intervino en el debate de forma decisiva. En 1857 demostró que los agentes de la fermentación láctica eran microorganismos, trabajando sobre un problema que había surgido entre los destiladores de Lille cuando en sus cubas la fermentación alcohólica se vio sustituida por una indeseable fermentación láctica. Este fue el inicio de una larga serie de estudios que habría de durar hasta 1876, en los que Pasteur identificó distintos microorganismos responsables de diferentes clases de procesos fermentativos. Así, en 1860 adscribe inequívocamente la fermentación alcohólica a ciertos tipos de levaduras, y en 1866, en sus Études sur le vin resume sus hallazgos al respecto, inaugurando la Microbiología Aplicada, una de las primeras derivaciones prácticas no empíricas emanadas de la Biología. A finales del siglo XIX eminentes biólogos como Hansen, en Copenhague, y Beijerink, en Delft, desarrollaban su actividad en industrias y destilerías.

Trabajando sobre los agentes de la fermentación butírica, Pasteur descubrió la presencia de microorganismos que se desarrollaban en ausencia de oxígeno, lo cual desmentía la creencia de que todas las formas de vida necesitan aire para crecer. Acuñó los términos aerobiosis y anaerobiosis para denominar, respectivamente, a la vida en presencia y en ausencia de oxígeno.

Tras el descubrimiento de la anaerobiosis, el mismo Pasteur comprendió las distintas implicaciones energéticas subyacentes a la utilización de sustratos orgánicos en presencia y en ausencia de oxígeno, demostrando que, en el segundo caso el rendimiento (medido como crecimiento microbiano) era siempre menor, al no poder realizarse la degradación total de las correspondientes sustancias.

Una profundización en los fenómenos de fermentación llegó cuando en 1897 Buchner obtuvo, a partir de levaduras, una preparación enzimática (zimasa) que era capaz de realizar la misma transformación de "fermentación" que las células vivas. Este descubrimiento, que evocaba las propuestas de Berzelius y Liebig, supuso en realidad la confluencia de los enfoques químico y biológico: las fermentaciones eran procesos químicos catalizados por enzimas presentes dentro de células vivas, que podían ser estudiados extracelularmente. De esta forma, la Bioquímica, nacida como una rama de la química fisiológica, que se venía especializando en la enzimología, encontró una alianza fructífera y duradera con la joven Microbiología.



UNAM, CCH. Plantel Oriente. Área de Ciencias Experimentales.


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