10 Banbrytande första i biologi

Det är lätt att glömma att idéer som känns uppenbara för oss idag, med århundraden kollektiv eftersyn att ringa på, började vanligtvis inte på så sätt. Det faktum att vi tar vissa saker för givet är troligen en del av varför deras ursprungshistorier är så intressanta. Vi har redan täckt exempel från lag, medicin och astronomi. Nu är det biologins tur.

10 Förverkligandet av att djuren kan bli utrotade

Om du vandrade längs stranden och hittade en fossil, skulle du naturligtvis anta att den kom från några utdöda arter. Tanken att arten dör ut är så normalt för oss att det är svårt att föreställa sig en tid då folk trodde att varje enskild typ av varelse fortfarande levde någonstans. Men folk trodde att Gud hade skapat allting - varför skulle han skapa något som inte var lämpligt att leva?

Georges Cuvier var den första personen att ifrågasätta detta. År 1796 skrev han ett papper om elefanter, där han beskrev de afrikanska och asiatiska variationerna. Han nämnde också en tredje typ av elefant, som endast är känd för vetenskapen av sina ben. Cuvier noterade viktiga skillnader i form av den tredje elefantens käke och föreslog att det var en helt annan art helt. Han kallade det mastodonen, men var var de levande exemplen?

Enligt Curvier: "Alla dessa fakta, konsekventa och inte motsatta av någon rapport, verkar mig bevisa existensen av en värld tidigare än vår, förstörd av någon slags katastrof." Han slutade inte med bara den här revolutionära idén. Curvier forskade på gamla vertebratfossiler som coinerade namnet Pterodactyl i processen - och räknade ut att reptiler en gång varit den dominerande arten.

9 De första cellerna växte utanför kroppen

Om en biolog önskar undersöka djurcellens inre verkningar är det mycket lättare om dessa celler inte är en del av djuret vid den tiden. Numera odlar biologer en stor mängd celler in vitro, med många fördelar för vår förståelse av livet. Den allra första personen som försökte hålla cellerna levande utanför en värd var Wilhelm Roux, en tysk zoolog. År 1885 lade han del av ett kycklingembryo i en saltlösning och höll det levande i några dagar.

Forskning fortsatte i ett par decennier med forskare som håller vävnaden vid liv, men det var inte förrän 1907 att någon lyckades växa nya celler i lösning. Ross Harrison tog vävnad från grodaembryon och kunde få dem till att producera nya nervfibrer, som han då lyckades hålla i livet i en månad. Nu kan cellinjer faktiskt hållas levande på obestämd tid - forskare gör fortfarande experiment på linjer från en kvinna som varit död i över 50 år.

8The Discovery Of Homeostasis

Du lärde dig antagligen om homeostas i skolan, men det är lätt att glömma hur viktigt det är. Homeostas är en av de fyra förenande principerna för modern biologi, tillsammans med evolution, genetik och cellteori. Grundidén kan inkapslas i en kort fras: organismer reglerar sin interna miljö. Men som många andra idéer som kan sammanfattas kortfattat - objekt med massa lockar varandra, jorden kretsar mot solen, det finns ingen sked - det är faktiskt ganska djupt inblick i naturen i vår värld.

Mannen som kom med idén var Claude Bernard, en produktiv forskare från mitten av 1800-talet, som rivaliserade Louis Pasteur för berömmelse (de två var verkligen vänner). Bernard gjorde stora framsteg i förståelse av fysiologi, fastän hans kärlek för vivisektion förstörde sitt första äktenskap och hans fru fortsatte sin kamp mot sitt arbete. Ändå hemostas-som han ringde milieu intérieur-Did har inte sin sanna betydelse erkänd till årtionden efter Bernards död.

I en föreläsning från 1887 förklarade Bernard sin teori: "Den levande kroppen, trots att den behöver omgivningen, är ändå relativt oberoende av den. Detta oberoende som organismen har av sin yttre miljö härrör från det faktum att vävnaderna i levande väsen faktiskt dras tillbaka från direkta yttre influenser och skyddas av en verklig inre miljö som framförallt utgörs av vätskor som cirkulerar i kroppen."

En forskare före sin tid går ofta helt okänt, men Bernards andra arbete var tillräckligt för att cementera sitt rykte. Det tog emellertid 50 år för vetenskapen att komma fram till den punkt som den kunde testa, bekräfta och uppskatta sin viktigaste idé. Hans 1911 inträde i Encyclopedia Britannica nämnde inte homeostas alls. Sextio år senare kallade den samma publikationen sitt "mest betydande bidrag".

7 Den första isoleringen av ett enzym

Ingen tvekan om att du lärde dig om enzymer i skolan, men om du är lite rostig, är de stora proteiner som hjälper kemiska reaktioner. Bland annat hjälper de till att göra riktigt effektivt tvättpulver. De möjliggör också tiotusentals kemiska reaktioner i levande organismer (varav många kan leda till de fläckar som gör tvättpulveret så nödvändigt). Enzymer är lika viktiga för livet som DNA-vårt genetiska material kan inte kopiera sig utan dem.

Det första enzymet som upptäcktes var amylas, även kallat diastas, som du har i munnen just nu. Den bryter ner stärkelse i socker och upptäcktes av fransk industrikemist Anselme Payen 1833. Han koncentrerade enzymet men blandningen var oren. Under lång tid trodde många biologer att extrahera ett rent enzym kan vara omöjligt.

Det tog nästan 100 år för amerikanska kemisten James Batcheller Sumner att bevisa att de var felaktiga. I början av 1920-talet satte Sumner sina synpunkter på att isolera ett enzym. Hans mål var så djärvt att det faktiskt förlorade honom ett stipendium med en av de ledande experterna på fältet, som trodde att planen var löjlig.Sumner pressade i alla fall, och i 1926 isolerade ureas, ett enzym som bryter ner urea i sina kemiska komponenter. Några av hans kamrater tvivlade på hans resultat i åratal, men blev så småningom tvungna att erkänna. Sumners arbete fick honom Nobelpriset 1946.

6 Förslaget att allt liv har en gemensam förfader

Vem var den första personen som föreslog att allt liv utvecklades från en enda varelse? En massa av dig skulle antagligen svara "Charles Darwin." Det är sant att Darwin uttryckte den här tanken - en av de mest citerade linjerna i På artens ursprung är: "Det finns storhet i denna syn på livet, med sina flera krafter, som ursprungligen andades i några former eller in i ett." Men det är långt ifrån oss att nedlämna Darwins prestationer, tanken om en gemensam förfader var faktiskt första uttryckt årtionden tidigare.

År 1740 föreslog mannen med det mest franska namnet i historien, Pierre Louis Moreau de Maupertuis, att "blind öde" kan ha producerat en mängd olika individer, av vilka endast de mest skickliga överlevde. I 1790 påpekade Immanuel Kant att detta kan innebära en ursprunglig förälder till livet. Fem år senare skrev Erasmus Darwin: "Skulle det vara för djärvt att föreställa mig att alla varmblodiga djur har uppstått från ett levande filament?" Hans barnbarn Charles bestämde att det inte skulle vara för djärvt alls.

5 Uppfinningen av färgning

Om du någonsin sett bilder av celler som tagits genom ett mikroskop (eller tittat på dem via ett mikroskop själv), finns det en bra chans att de färgades först. Staining tillåter oss att se delar av cellerna som inte är normalt synliga och att se de synliga sakerna tydligare. Det finns en massa olika färgmetoder tillgängliga och det är en av de mest grundläggande teknikerna inom mikrobiologi.

Den första personen att fläcka ett prov för undersökning under ett mikroskop var Jan Swammerdam, en nederländsk naturforskare. Swammerdam är mest känd för att upptäcka röda blodkroppar, men han tillbringade sin karriär och tittade på allt i stort sett allt under ett mikroskop. På 1680-talet skrev han om att använda "färgade likörer" på dissekerade maskar, "desto bättre är att skilja deras inre delar, som alla är av samma färg."

Tyvärr för Swammerdam publicerades inte texten i ytterligare 50 år, varav han redan var död. Under tiden hade hans landsman och naturkunnare Antonie van Leeuwenhoek självständigt kommit upp med tanken. År 1719 använde Leeuwenhoek saffran för att fläcka muskelfibrer för undersökning och brukar anses vara teknikerens far. Eftersom båda männen kom upp med tanken, och båda slutade med ett rykte som mikroskoppionjärer, finns det förmodligen inget att känna sig dåligt på något sätt.

4 Utvecklingen av cellteori

"Varje levande varelse är gjord av celler" är en fras som sannolikt kommer att få dig mindre meningsskiljaktighet än "jorden är inte platt". Cellteori är i stor utsträckning tagen för givet, men idén visade sig inte fram till 1800-talet , 150 år efter att Robert Hooke först betraktade celler genom ett mikroskop. År 1824 skrev Henri Durochet om cellen: "Det är uppenbart att det utgör den organiserade statens grundenhet; ja, allting kommer slutligen från cellen ", trots att han skrev det på franska.

Bortsett från att celler är den grundläggande enheten i livet innehåller cellteorin också tanken att nya celler bildas när en annan cell splittras i två. Dutrochet missade denna del (han trodde att nya celler bildades inom deras förälder). Den initiala realiseringen att cellerna halverar för att reproducera tillhör en annan franskman, Barthelemy Dumortier, men det finns ett dussin andra personer som gjorde bidrag. Ibland kan en teori fästas ned till en individ - Newton, Galileo, Darwin och Einstein våren att tänka - men cellteori kan inte. Det berodde på att många människor gjorde små steg mot framsteg, på ungefär samma sätt som modern vetenskap fungerar.

3Sequencing DNA

Fram till sin allra senaste död hade den brittiska forskaren Frederick Sanger den unika skillnaden att han var den enda levande personen som har vunnit två Nobelpriser. Det är arbetet bakom hans andra utmärkelse som har tjänat honom en plats på denna lista (som bara är något mindre av en ära). Hans Nobelpris från 1980 delades med Walter Gilbert, en amerikansk biokemist. 1977 hade de båda publicerat en metod för att räkna ut sekvensen av byggstenarna i en DNA-sträng.

Betydelsen av detta genombrott återspeglas i hur snabbt Nobelkommittén belönade forskarna. I slutändan visade sig Sanger metod billigare och lättare och blev standard för kvart i seklet. Kolonnerna av ojämnt åtskilda banor Sanger metod producerar är omedelbart igenkännliga som DNA-test. Genom att uppfinna tekniken banade Sanger vägen för revolutioner i straffrätt, evolutionsbiologi, medicin och mer.

2Detekteringen av virus

På 1860-talet blev Louis Pasteur känd för sin bakterie teori om sjukdom. Pasteurs bakterier var dock bara hälften av berättelsen. De tidiga förespråkare av kiemteori trodde smittsamma sjukdomar var alla orsakade av bakterier. Men förkylningen, influensan, hiv och otaliga andra tillstånd är orsakade av något helt annat virus.

Martinus Beijerinck är mannen som först insåg bakterier var inte hela historien. År 1898 tog han sap från tobak växter infekterade med ett tillstånd som kallas mosaik sjukdom. Han passerade sapet genom ett nät så bra det kunde filtrera bort alla bakterier. När Beijerinck gnidde den filtrerade vätskan på friska växter, blev de fortfarande sjuka. Han upprepade experimentet och fann ingen förlust i smitta. Han drog slutsatsen att något annat, kanske en vätska, var problemet. Han ringde det contagium vivum fluidum, eller lösligt levande bakterie.

Beijerinck tog också ett gammalt engelska ord, virus och gav det till hans mystiska agent. Upptäckten att virus inte var en vätska föll till en amerikan som heter Wendell Stanley. Det tog ett tag - Stanley var inte ens född förrän 1904, sex år efter Beijerincks upptäckt. För hans arbete med virus var Stanley en av mottagarna av Nobelpriset 1946 i kemi, som du kanske minns delades med James Sumner för hans arbete med enzymer.

1Förebyggandet av preformationism

En av historiens mest ovanliga idéer var preformationism, en gång en ledande teori om skapandet av spädbarn. Som namnet antyder höll teorin att alla varelser var förformade, det vill säga deras form var redan färdig innan de började växa. I enkla termer trodde människor att en miniatyrkropp existerade inom antingen spermierna eller ägget och väntade på att hitta en plats där den kunde expandera. Denna lilla person kallades en homunculus.

En av de främsta förespråkare av preformationism var Jan Swammerdam, uppfinnaren av färgningsteknik från tidigare. Idén var populär i över 100 år i vetenskapens tidiga dagar, från mitten av 17th century fram till slutet av 18th.

Alternativet till preformationism är epigenes, tanken att livet framträder genom en serie processer. Den första personen som satte denna teori framåt mot bakgrundsansvaret för preformationism var Caspar Friedrich Wolff. Han skrev ett papper 1759 som beskriver embryonisk utveckling som börjar med ett med ett lager av celler. Hans arbete var kontroversiellt vid tiden, men förbättring av mikroskopstekniken gjorde accepten av hans idéer oundviklig. När 1900-talet rullade in var preformationismen allt utom död.