Ciències de la vida. sXIX

Ciències de la Vida

Tècniques. El microscopi millora (Abbe 1878, amb Carl Zeiss), amb lents acromàtiques. Preparació de talls fins gràcies als micròtoms. Coloració de preparacions amb anilines que permet identificar diferents components orgànics, proteïnes, greixos o teixits nerviosos. Eines per micromanipulació, agulles i escalpels. Fotografia (1870) i cinema per enregistrar el moviment.
Apareixen els grans museus d’història natural, com els de París, Londres i New York [Viena]. Es creen parcs geològics, jardins i botànics i col·leccions d’herbaris. Apareixen les revistes especialitzades.

Teoria cel·lular. Bichat comença l’estudi dels teixits, la histologia, amb tècniques com la dissecació, maceració o cocció) i n’identifica 21, alguns especilitzats i també el teixit conjuntiu.
Schleiden (1804-1881), professor de Botànica a Jena, el 1838 conclou que tots els teixits de les plantes estan formats per cèl·lules i que l’embrió de la planta es desenvolupa a partir d’una sola cèl·lula. El 1839 Theodor Schwann (1810-1882), zoòleg a Berlin afirma el mateix pels animals. Col·laboren i encara no conceben la divisió per mitosi, així que pensen que les noves cèl·lules “cristalitzen” d’alguna manera en el material que hi ha entre elles. [això és el que deuria passar a l’origen de la vida ?]. El 1858 Rudof Virchow i després Pasteur confirmaran que tota cèl·lula ve d’una altra cèl·lula i que no hi ha generació espontània. Les tècniques de coloració permetran visualitzar els cromosomes [quants augments?]. Fleming, Hertwig i Weisman observaran els processos de reproducció de cèl·lules de la mitosi i la meiosi. En la mitosi es duplica el material genètic i després es divideix el nucli i la cèl·lula. En la meiosi primer es donen dues cèl·lules amb la meitat de cromosomes, i després aquestes es tornen a dividir per donar 4 gàmetes haploides. (Reproducció). Dutrochet (1827) descobreix el paper de l’òsmosi a la membrana. 1877 Pfeffer sobre la permeabilitat cel·lular. Van’t Hoff i Arrhenius n’enuncien les lleis (1884).

Microorganismes. Observats al sXVII per Leeuwenhoek, 1828 Ehrenberg els dóna nom. Ferdinand Cohn les classifica per la forma, bacils (bastonets), cocos (esferes), espirils (helicoïdals), vibrions (coma). 1870, Pasteur i Koch. Algunes poden obtenir energia de minerals en un procés similar a la fotosíntesi (Vinogradski). Algunes aprofiten l’amoníac dels cossos en descomposició obtenint energia i fent nitrats que podran fer servir els vegetals. (Procariotes). [l’estudi dels virus requereix el microscopi electrònic]

Fisiologia animal
Digestió. [Com es transformen els aliments?] els sucres es dissolen directament, la amilanasa desfà el midó, Theodor Schwamm va veure que la mucosa gàstrica desfeia les proteïnes. Kühne els anomenarà enzims. Claude Benard troba que el pàncrees segrega sucs capaços d’actuar sobre tots els nutrients. Poc a poc s’identifica què passa a cada etapa: boca, estómac, intestí prim, intestí gruixut. (Fisiologia animal). La glucosa és el combustible que circula per la sang i es crema als teixits. La combustió amb què havien especulat Lavoisier i Laplace, origen de la calor del cos, no té lloc als pulmons sinó als teixits.
Respiració. 1838 fermentació o respiració anaeròbica observada per Cagniard de la Tour. Felix Hope-Seyler descobreix com l’oxígen és recollit per la sang. El 1897 Büchner troba que extractes de llevat (sense la cèl·lula sencera) també poden fer fermentar la glucosa, ho fan els enzims.
Músculs. Es contrauen per l’acció de dues proteïnes la miosina (Kühne 1864) i l’actina (Halliburton 1887).

Fisiologia vegetal. [fins ara es pensava que les plantes es nodrien només amb aigua i podien ser ajudades pels fems. Saussure farà una sèrie d’experiments, publicant-ne els detalls per tal que d’altres els puguin replicar. Fotosíntesi Priestley ja havia indicat que les plantes sanejaven aire enrarit per combustió, és a dir, descomponien el CO2 fixant el carbó i alliberant oxigen. Això es produïa a la llum del sol i no amb la calor. Saussure prova que el carboni de les plantes l’han obtingut de l’aire. Proposa que el nitrogen l’adquireixen del sòl i no de l’atmosfera. A la nit no hi ha un procés de fixació del carboni però sí respiració, idèntic al dels animals, una mena de combustió lenta a tots els teixits. S’investiga el paper dels fongs en la fermentació i es treuen extractes de llevat que poden fer el mateix, per exemple transformar el sucre en alcohol. Els anomenen zimasa o diastasa i se’n van descobrint: emulsina (Liebig 1937), Lipasa (Claude Bernard 1849), Sacarasa (Berthelot).
Transport. L’òsmosi pot explicar l’absorció d’aigua a les arrels, però l’ascensió de la sàvia pel xilema s’ha de deure a un altre fenomen; la capilaritat encara està poc estudiada. Garreu (1849) mostra que l’evaporació d’aigua a les fulles és proporcional al nombre d’estomes. Strasburger 1891 mostrarà el paper de la capilaritat). El transport de nutrients pel floema no s’entendrà fins al s20)
Liebig mostrarà que l’humus i els fems no aporten altra cosa que minerals. Sachs i altres determinaran els que són essencials: nitrogen, fòsfor, sofre, calci, potassi i magnesi. A més tenen un paper en petites quantitats, el ferro, zenc, magnanesi, i boro. Juntament amb l’aigua, carboni i oxigen són els 13 elements que componen les plantes. Boussingault demostra que les plantes no obtenen nitrogen de l’aire, mentre que es troba un augment de nitrats, el nitrogen amoniacal del sòl s’ha oxidat. Julius von Sachs demostra que la producció de midó es deu a l’activitat clorofílica de la llum.

Regulació i conducta. Berthold observa que la castració dels galls en disminueix l’agressivitat (1849). Edward Sharpley-Schafer veu que el nivell de sucre de la sang està regulat per les hormones insulina i glucagón, segregats pel pàncrees. Douglas Spalding (1841-1877) estudia la conducta dels animals, innata i adquirida i assenyala l’efecte Baldwin, quan la conducta adquirida és un avantatge per a la supervivència en l’evolució. Audubon a Amèrica, Hans Christian Mortensen i Hans Christian Cornelius Mortensen que marquen els ocells amb anells, aporten coneixement sobre els patrons de migració. Nikolai Przhevalsky i Vladimir Kovshov ho fan pels mamífers a l’Àsia. Es troba que hi ha un coneixement innat de les rutes que pot ser modificat amb l’aprenentatge. Cap el 1850 Helmholtz estudia el calor animal, transmissió de senyals pel sistema nerviós, i els sentits de l’oïda i la vista. El 1891 Pavlov comença els experiments de condicionament amb gossos. Karl Ludwig.

Anatomia comparada. Cuvier estudia fòssils i espècies vivents i creu poder arribar a formular lleis, fins al punt que a partir d’un sol os es pot reconstruir l’animal sencer. Comparant els òrgans, distingeix vertebrats, mol·luscs, articulats i radiats. Estableix el principi de les correlacions orgàniques. Segueix la recerca Geoffroy Saint-Hilaire que assenyala la importància de les connexions entre els òrgans a l’hora de trobar la mateixa organització bàsica en tots els vertebrats. Els alemanys Kielmeyer, Oken, fan notar la semblança entre els estadis de desenvolupament de l’embrió i l’escala de les espècies [“l’ontogènia resumeix la filogènia”]. Meckel compara la placenta a les brànquies dels peixos. Richard Owen proposa la teoria teoria vertebral del crani que després serà descartada per Th. Huxley que observa que en els embrions el crani es comença a formar abans que front i mandíbula, nas i maxilar superior, cintura pectoral i occipital, parietals. Gegenbauer situarà l’anatomia comparada del punt de vista de l’evolució.
Classificació. Malgrat l’observació de microorganismes per Hooke (1665) i Leeuwenhoek (1674), Linneu (1735) no els esmenta i no és fins el 1866 que Haeckel proposa tres regnes: Protoctista, Plantae, Animalia.
Inventari de la vida. La classificació de les espècies que Linneu havia deixat en 4370 [animals], es transformarà a partir de Darwin i mirarà d’incorporar les troballes de l’anatomia comparada, l’embriologia i la paleontologia. S’incorporen els cucs plans, paràsits nematodes, tardígrads i s’amplia enormement el coneixement de mol·luscs i insectes. [Una estimació de chatGPT dóna 300m espècies de plantes i 400m espècies d’animals identificades.

Reialmes Biogeogràfics. Expedicions per estudiar la fauna marina [la fauna del fons del mar encara està pendent] Zoogreografia, per saber com estan distribuits els animals (Schmarda 1853), Wallace. Huxley proposa tres grans zones, Arctogea (paleàrtic, neàrtic, oriental i etiòpica), Neogea (neotropical) i Notogea (austràlia). Es plantegen preguntes sobre com és possible que hi hagi la mateixa fauna en regions separades. Alexander von Humboldt va observar que el clima determinava el tipus de vegetació encara que les espècies fossin molt diferents. Alfred Russell Wallace generalitza les regions a Philip Sclater havia identificat pels ocells i proposa els següents reialmes biogeogràfics: Neàrtic, Paleartic, Etiopia (Afrotropic), oriental (Indomalaia), Austrià (Australàsia i oceania), i neotròpic. (ecoregions). Haeckel introdueix el concepte d’ecologia i Spencer estudia l’evolució de les poblacions. La idea de la competència per uns recursos limitats serà fonamental en Darwin.

Teoria de l’evolució. [Les espècies, són fixes o canvien?] Les troballes de fòssils que corresponen a espècies diferents de les actuals. Com que no creu en l’evolució Cuvier afirma que alguna catàstrofre les va fer desaparèixer. Lamarck creu que els trets adquirits es poden transmetre, i així s’explicaria la diversitat d’espècies. Charles Darwin, tenint en compte Malthus i les observacions proposa a l’origen de les espècies de 1859, que es donen una diversitat de modificacions. Aquestes entren en competència i en sobreviu una.

Herència. Es creia, amb raó, que els individus hereten característiques dels pares. Però com? Per exemple creuant flors blanques i vermelles, se n’obtindrien de rosades? Els experiments de Mendel el 1866 amb pèsols al jardí del monestir on era abat, van dur-lo a la conclusió que les característiques del color, el que més endavant s’anomenaria gen, s’heretaven senceres, és a dir, o blanc o vermell. Una dominava sobre l’altra (gen recessiu). Aquest darrer podia quedar emmascarat fins a una propera generació. Els seus resultats van ser redescoberts el 1902 per Hugo de Vries Carl Correns. Més endavant es localitzarà el suport dels trets hereditaris als gens dels cromosomes.

1800s Bichat Traité des membranes.
1801 Persoon classifica els bolets
1804 NT Saussure estableix que la fotosíntesi és un procés químic. Recherches chimiques sur la végétation.
1806 Lamarck. tableau du règne animal. 1815. Histoire naturelle des animaux sans vertèbres.
1811 Christian Sprengel descobreix el paper dels insectes en la polinització.
1817 Cuvier Le régne animal. Basant-se en l’anatomia comparada estableix quatre tipus fonamentals: vertebrats, mol·luscs, articulats i zoòfits.
1818 Geoffroy saint Hilaire, Philosophie anatomique.
1821 Fries. Systema mycologicum
1822 Es troben ossos d’Iguanadon que suporten la hipòtesi d’extinció d’espècies. 1861 Descobriment de l’Archaeoteryx.
1827 Dutrochet, òsmosi.
1828 Christian Ehrenberg observa bacteris.
1831 Borwn descriu el nucli cel·lular.
1833 Müller, Handbuch der Physiologie des Menschen.
1837 Karl von Baer. Sobre els embrions. Über Entwickelungsgeschichte der Thiere
1838 Schleiden. estudi cèl·lula
1839: Purkyně observà el citoplasma cel·lular.
1842 Justus von Liebig estableix que el calor corporal es deu a processos químics.
1847 Theodor Schwann 214 tot està format de cèlules.
1848 Richard Owen. On the Archetype and Homologies of the vertebrate skeleton.
1848s Helmholtz mesura la velocitat de transmissió d’un estímul nerviós. Estudis dels sentits, acústica i òptica.
1849 Arnold Berthold observa que la castració dels galls fa que disminueixi l’agressivitat.
1849 Garreu mostra que l’evaporació d’aigua a les fulles és proporcional al nombre d’estomes.
1850 Claude Benard troba que el pàncrees segrega sucs que actuen sobre tots els nutrients. Aïlla el glucogen i estableix la funció del fetge.
1851 Garreu i Mohl, per separat estableixen la respiració de les plantes com un procés separat, similar al dels animals, que fixa oxigen i allibera CO2.
1851 Wilhem Hofmeister estudia l’alternança de generacions en el cicle reproductiu de les plantes. (DK 152) Biologia vegetal (DK 154)
1854s Pasteur estudia el llevat de la cervesa i el vi. Amb esterilització rigorosa prova que no hi ha generació espontània. Ho aplicarà a las malalties contagioses com el carboncle i la rabia. 1864. Demostra que els microbis presents a l’aire fan fermentar els liquids. 1870 teoria microbiana juntament amb Robert Koch. 1879 vacuna contra el còlera. 1882 vacuna contra la tuberculosi
1857 Kölliker identificà els mitocondris.
1857 Kelulé proposa l’estructura dels àtoms de carboni.
1858 Rudolf Virchov generalitza que tota cèl·lula, inclosos tumors i pus, ve d’una altra cèl·lula: Omnis cellula e cellula. Die Cellularpathologie.
1859 Primera edició de L’origen de les espècies de Darwin. 1871 L’origen de l’home.
1860 Boussingault, experiments sobre el procés de nitrificació de les plantes.
1860. Wallace. The geographical distribution of animals.
1862 Julius Sachs descobreix el paper de la llum solar. Lehrbuch der Botanik. Formula l’equació clàssica de la fotosíntesi: 6CO₂+6H₂O→C₆H₁₂O₆+6O₂.
1864 Wilhem Kühne aïlla la miosina que actúa als músculs. 1878 denomina els “enzims” que descomponen les proteïnes.
1866 Haeckel introdueix el terme Oecologia per designar les relacions dels animals i plantes amb el seu ambient.
1866. Gregor Mendel proposa que certes característiques s’hereten a través d’uns partícules que anomenarà gens.
1867. Spencer, Principes of Biology, amb teories sobre la població d’animals segons la seva fertilitat.
1869 Lechartier i Bellamy mostren que la fermentacio alcohòlica és un fenomen general, la glucòlisi anaeròbia (en absència d’oxígen).
1870 Carl Gegenbauer. Grunzüge der vergleichenden Anatomie.
1874 Johann Lieberkühn troba unes fisures a l’intestí que alliberen més enzims.
1875 Strasburger. Divisió cel·lular i cromosomes a les plantes.
1876 Hertwig estudia la reproducció d’eriçons de mar, la fecundació de l’òvul per l’espermatozou i dedueix que el material cel·lular s’havia de dividir.
1877 Pfeffer Osmotische Untersuchungen.
1879 Fleming. Divisió cel·lular i cromosomes als animals. Un tint d’anilina es fixa al material àcid de la cèl·lula i l’anomena cromatina. Va poder observar com en la divisió cel·lular, la mitosi, aquest es duplicava.
1880 Vinogradski descobreix la quimiosintesi, procés pels quals alguns bacteris poden sintetitzar components orgànics a partir de CO2 o metà fent servir l’oxidació de compostos inorgànics com sulfit d’hidrogen, o ions de ferro. Hi ha les Gammaproteobacteria que oxiden sulfurs, les Campylobacterota, les Aquificota, archea que es basen en metà, o les neutrofíliques que oxiden el ferro. Va inventar una columna amb fang, aigua i cel·lulosa per conrear diferents tipus de bacteris. El 1890 descobreix bacteris que intervenen en la nitrificació.
1883 August Weissman detallarà les dues fases de la meiosi, fins a obtenir 4 gàmetes. Proposa que els trets hereditaris es transmeten només a través de les cèl·lules sexuals i no les somàtiques. Estudiant l’herència, talla la cua a generacions de rates per demostrar que les característiques adquirides no s’heretaven. Descobrí que les cèl·lules actuals comparteixen una semblança estructural i molecular amb cèl·lules de temps remots.
1883 Andreas Schimper observa que la divisió de cloroplasts a les plantes s’assembla a la que duen a terme els cianobacteris i suggereix que les palntes es van originar per la unió simbiòtica de dos organismes.
1884. Tinció de Gram, en les preparacions per al microscopi.
1884 Van’t Hoff i Arrhenius formulen les lleis d l’òsmosi.
1886. Mercllin Berthelot descobreix com el nitrogen és fixat per bacteris.
1887 Halliburton aïlla la proteïna muscular actina.
1888 Waldeyer-Hartz estudia els filaments de cromatina de Fleming i els anomena “cromosomes”.
1891 Strasburger, transport per capilaritat al xilema.
1891 Pavlov comença els seus experiments sobre fisiologia de la digestió i condicionament a l’institut de medecina experimental de Sant Petersburg.
1891 Hans Driesch descobreix que les cèl·lules dels embrions d’eriçons de mar poden generar qualsevol altra cèl·lula del cos: cèl·lules mare.
1898 Martinus Beijerinck observa el virus del tabac.