Historie biologie. 7. přednáška. FRANCOUZSKÁ BIOLOGIE (v období od 2. pol. 18. století do 1. pol. 19. století)

Transkript

1 Historie biologie 7. přednáška FRANCOUZSKÁ BIOLOGIE (v období od 2. pol. 18. století do 1. pol. 19. století)

2 Národní školy v biologii část I. Ačkoliv se současná biologie samozřejmě chápe jako nezávislá jak na osobě experimentátora či pozorovatele, v kulturním kontextu tomu tak nebylo. V polovině 18. stol. se i v přírodních vědách rozpadl universalismus. Projevoval se v jednotném stylu myšlení, práce a publikování v jednom (tehdy latinském jazyce). Rozdělení biologie na národní vědy probíhalo po celé 19. stol. a končilo až 2. světovou válkou, kdy se anglosaský model stává univerzálním a angličtina výhradním publikačním jazykem. Během pozdního osvícenství došlo k intenzivnímu uvědomování si národních rozdílů a někdy i ke vzniku nových národů.

3 Národní školy v biologii část II. Poprvé v dějinách se vnímá výrazně časová dimenze světa a výrazný kvalitativní rozdíl mezi minulostí a současností. (Všechny předcházející doby vnímaly minulost v zásadě jako přítomnost, což dokládají obrazy té doby o narození Páně v Betlémě, kde jeho obyvatelé mají znaky současných měst a oděvů). Toto pojetí, které vedlo k fascinaci středověkem, jako barvitým obdobím, otevírá cestu k pochopení geologické minulosti a vnímání rozdílů dřívějších faun a flór od současných. Nadšenému sbírání starých kulturních památek a rodící se archeologii odpovídá v přírodních vědách rozvoj paleontologie a živý zájem o fosilie, které jsou již chápány jako zbytky živých organismů ér dávno minulých. Období romantismu přineslo víru v harmonický řád přírody (ve Francii a Německu), na Britských ostrovech se romantický idealismus mísil s náboženským dogmatem.

4 Národní školy v biologii část III. Jedním ze základních teoretiků této doby byl Johann Gottfried Herder ( ) teolog, zabývající se biologií, antropologií a historií. Patřil k prvním, který si uvědomoval, že národní uvědomění bylo podporováno zdůrazněním odlišností jednotlivých národů. Odlišný byl hlavně jazyk a folklór se stal předmětem sběru (nezřídka současně s místní faunou a flórou). Pochopení, že by popěvky nebo vyprávění sedláků mohly mít nějakou hodnotu a krásu, představovalo ve své době naprosté novum. Jako ideál se jevil přirozený svět živá příroda, divoši a obyčejný lid se stali protipólem formální, vyprázdněné a mravně zkažené klasicistní kultury. Toto hnutí ve společnosti, později hlavně v literatuře označované jako romantismus, změnilo estetické vnímání nejen v oblasti umění mění se např. i vkus v architektuře zahrad. Prosazuje se anglický park, který uměle napodobuje přírodní lesostepní krajiny. Osvícenský park s přísně geometricky zastřiženými stromovými alejemi a záhony (např. Versailles či Schönbrunn), který byl dosud považován za ideál, mizí.

5 Změna architektury zahrad Mění se architektura zahrad od přísně geometrické osvícenecké na tzv. anglický park.

6 Představitelé francouzské biologie část I. Jean-Jacques Rousseau ( ) Filozof a spisovatel. Narodil se ve Švýcarsku, žil ve Francii. Přední teoretik romantického pohledu na svět (předromantismus). Prosazoval návrat k přírodě a k lidské přirozenosti, společnost (konvence) má podle něho vinu na zkaženosti lidí, kteří se rodí dobří. Vidí citlivost jako základ lidských práv a povinností, kritizuje dědičnou aristokracii (stal se duchovní vůdce francouzské revoluce). Byl sice významným autorem a vzorem pro tisíce následovníků, kteří mu přezdívali Filozof s velkým F, nicméně jeho osobní život byl značně kontroverzní. Ačkoliv volal po návratu k přírodě, sám se v ní zdržoval jen krátkodobě (nanejvýš několik dní). A přestože kritizoval dědičnost stavů a šlechtické konvence, rád přijímal pozvání bohatých šlechtických hostitelů a nezdráhal se přijímat finanční dary. Psal o ideální výchově k přirozenosti a nezkaženosti, avšak svých pět dětí umístil brzy po narození do hrůzných podmínek tehdejších sirotčinců.

7 Představitelé francouzské biologie část II. Georges Louis Leclerc de Buffon ( ) Francouzský matematik, přírodovědec a spisovatel. Dlouholetý ředitel pařížské botanické zahrady. Před Darwinem byl nejblíže našemu pojetí evoluce. Studoval matematiku a botaniku na univerzitě v Angers. Protože však zabil v souboji důstojníka, musel z univerzity odejít. V Nantes se setkal s bohatým anglickým šlechticem (Evelyn Pierrepont), který cestoval po Evropě, a s ním procestoval značnou část Francie a Itálie. Přestěhoval se do Paříže, seznámil se s Voltairem a dalšími osvícenci. Byl přijat do Francouzské akademie. Jako jeden z prvních vědců se pokusil o exaktní odhad stáří Země (pomocí měření doby zchladnutí železné koule) a přišel s údajem zhruba let, což se tehdy zdálo jako neobyčejně nadsazené. (Např. arcibiskup James Ussher v 17. stol. dopočítal počátek světa do roku 4004 př. Kr.). Podle Buffona rostliny a živočichové vznikli před lety. Geologické časové měřítko skladby éry dějin země

8 Představitelé francouzské biologie část III. Georges Louis Leclerc de Buffon dílo Dílo: Histoire naturelle générale et particulière (Obecný a speciální přírodopis, ) 36 svazků; věnuje se zejména přírodopisu obratlovců a dále vzniku a historii Země. Dílo bylo velmi čtivé, mělo vynikající literární úroveň a jeho cílem bylo i čtenáře pobavit.

9 Představitelé francouzské biologie část IV. Georges Louis Leclerc de Buffon myšlenky V Obecném a speciálním přírodopisu Leclerc de Buffon uvádí, že každý druh obsahuje neměnnou vnitřní matrici (moule interieur), která je zodpovědná za jeho typickou podobu. Druhy chápal biologicky za kritérium považoval produkci plodného potomstva, nikoliv Linného představu o konstantnosti druhů. Později uvažoval o tom, že některé blízce příbuzné druhy se vyvinuly ze společného předka, a konečně v roce 1766 dospěl k závěru, že všechny druhy téhož rodu mají totožnou matrici, vznikly ze společného předka a byly různým způsobem modifikovány klimatickými faktory. Zdůrazňoval přechody mezi druhy. Vznik nových druhů v průběhu historie Země a přeměnu jednoho druhu v jiný chápal ale jako degeneraci (např. oslové podle něj vznikli degenerací koňů, opice lidí ). Buffonovo podání přeměny druhů

10 Představitelé francouzské biologie část V. Georges Louis Leclerc de Buffon Jardin des plantes Jardin des plantes (česky botanická zahrada) je veřejný park a současně botanická zahrada v Paříži o rozloze 23,5 ha (Královská zahrada). Byla založena roku 1626 a stala se po celé 17. a 18. století hlavním centrem botanického výzkumu ve Francii. Buffon se v r stal ředitelem Královské zahrady, ve Francouzích probudil zájem o přírodu, povznesl studium biologie ve Francii. Probíhalo zde biologické bádání (od 2. pol. 18. stol. a 1. pol. 19. stol. centrem), studium bylo bohatě dotováno nejdříve králem, později státem.

11 Představitelé francouzské biologie část VI. Georges Louis Leclerc de Buffon Jardin des plantes Buffon zahradu rozšířil, doplnil o přírodovědecké muzeum a obklopil se vynikajícími přírodovědci i anatomy, zahrada se stala chloubou francouzského dvora, kam se vodily královské návštěvy. Nachází se v ní i malá zoologická zahrada. Jardin des plantes je součástí muzea přírodní historie. Rozložení zahrady

12 Představitelé francouzské biologie část VII. Jean-Baptiste Lamarck ( ) V přírodních vědách byl naprostým samoukem. Mládí strávil jako důstojník v armádě, po úrazu se nechal demobilizovat a stal se písařem a intelektuálním nádeníkem v Paříži. Nejdříve se věnoval botanice, později se zaměřil na zoologii (v zoologickém muzeu se staral o sbírku konchylií, tj. měkkýší lastury a ulity). V rámci biologie dosáhl světové proslulosti, i když z větší části až posmrtně. Při studiu fosilních měkkýšů si všiml, že některé druhy lze sestavit v kontinuální řady, které spojuje pozvolná tvarová transformace tím vznikla myšlenka o historickém vývoji živé přírody. Jeho současníci nebrali Lamarckovy teorie příliš vážně (přispěla k tomu i nenávist a žárlivost G. Cuviera a pověst spekulanta ).

13 Mezi jeho nejvýznamnější díla patří: Představitelé francouzské biologie část VIII. Jean-Baptiste Lamarck dílo 1) Flore françoise (Flóra Francie, 1778) věnuje se botanice. 2) Recherches sur l organisation des corps vivants (Výzkum organizace živých těl, 1802) o definuje zde jako jeden z prvních pro nauky o životě pojem biologie ( Věda pojednávající o všeobecných zjevech životních. ). 3) Histoire naturelle des animaux sans vertèbres (Přírodopis bezobratlých, ) o 7 svazků; shrnutí jeho zoologického bádání. o Jako první použil termín bezobratlí a spojil obratlovce do jedné systematické jednotky.

14 Představitelé francouzské biologie část IX. Jean-Baptiste Lamarck dílo 4) Philosophie zoologique (Zoologická filozofie, 1809) o Publikuje zde své epochální pojetí evoluce (lamarckismus představoval první ucelenou evoluční teorii). o Přestože viděl původ nejnižších živočichů (nálevníci, červy) v pradávném prvoplození, další vývoj živočichů už chápal jako descendenční, tzn. jako odvozování nových druhů z původních druhů zdokonalováním a tvarovou transformací. o Živočichům přisuzoval tendenci ke zdokonalování. o Nezabýval se přírodním výběrem, konkurencí a selekčními mechanismy důležitý rozdíl oproti darwinismu. Strom života znázornění původu skupin zvířat s rozvětvenými evolučními cestami

15 Představitelé francouzské biologie část X. Jean-Baptiste Lamarck lamarckismus Historická evoluční teorie, která není dnes obecně přijímána. Nepočítá s vymíráním druhů, minulé druhy se přetransformovaly v dnešní a fosilie ukazují fragmenty těchto transformačních řad. Za hybnou sílu transformací (přeměn) považoval u rostlin přímý vliv prostředí, u živočichů dědičnost v důsledku používání či naopak nepoužívání některých orgánů a vliv nervového fluida, které prostřednictvím nervového systému vyvolává morfologické změny a ty poté odpovídají nastalým potřebám, to znamená, že vlastnosti jsou získávány z adaptivních důvodů (např. dlouhý krk žiraf, zakrnělé oči u krtka). Jedinci od rodičů dědí takové vlastnosti, které rodiče mají v době početí potomka (tedy kovář, který díky své práci posiluje ruce, bude mít také svalnaté syny).

16 Představitelé francouzské biologie část XI. Jean-Baptiste Lamarck lamarckismus Podle Lamarcka dochází k transformaci primitivních forem organismů do složitějších a jednotlivé druhy nemají společného předka. Tato interpretace je ale zjednodušená a poněkud zavádějící. I Lamarck začal používat představu rozvětveného stromu jako důsledek stálého objevování nových druhů rostlin a živočichů, které nemohl jednoduše včlenit do daného schématu přímočarého vývoje směrem vzhůru (ale rozvětvené vztahy mezi jednotlivými druhy akceptoval jen ve svých taxonomických spisech, nepojednávajících o evolučních otázkách a existenci bočních větví považoval jen za mechanický důsledek dědičností získaných vlastností). Kladogeneze = štěpení linií ze společného předka; charakteristická vlastnost evoluce. Mezi populacemi dochází k postupnému genetickému rozrůzňování a divergencí až ke vzniku nových druhů, které dále divergují. Podobně dochází k větvení větších skupin (čeledí, řádů).

17 Představitelé francouzské biologie část XII. Jean-Baptiste Lamarck lamarckismus Lamarckismus Darwinismus Kreacionismus Kreacionismus Obr. (a) Podle Lamarckovi teorie dochází k neustálému spontánnímu vzniku druhů, které se dále vyvíjejí ve stále organizovanější formy, vzhůru po žebříčku života. Jednotlivé druhy nemají společného předka. Obr. (b) Podle Darwina druhy vnikají postupnou modifikací štěpením ze společného předka; linie, které nedosahují vrcholu fylogenetického stromu, představují vymřelé druhy. Obr. (c) Dvě různé verze kreacionismu: druhy vznikají odděleně a jsou v čase neměnné; schéma vpravo graficky znázorňuje teorii kataklysmat, podle které dochází k novému stvoření po celosvětové masové extinkci (vymírání).

18 Přírodní (naturální) teologie Věda určená k odhalení Stvořitelova plánu pomocí studia přírody, především klasifikace druhů - druhy jsou stálé, dokonalé a neměnné. Přírodní teologie považovala svět za statický. Bůh stvořil všechny druhy takové, jak vypadají dnes. Příbuzenské vztahy mezi druhy proto nemohou existovat. Již v aristotelském i platónském pohledu byly všechny formy života uspořádány do jedné kontinuální řady, které začínají nejjednoduššími neživými objekty a pokračují k rostlinám a živočichům (scala naturae). Bůh vložil do živých bytostí budoucí účel a tím jim určil místo v přírodě (přírodní procesy nemohly vést ke vzniku a reprodukci tak složitých struktur, jakými jsou např. oko a mozek). Stupně přírody

19 Kreacionismus (versus evoluce) Kreacionismus = přesvědčení, že vše (lidi, Zemi a vesmír) stvořil Bůh. Většina přírodovědců neuznává, neboť nelze vědecky zkoumat a nemůže být součástí vědeckých teorií. Představitel kreacionismu byl Carl Linné ( ). Různé pohledy věřících na stvoření světa: Striktní kreacionisté - Bůh stvořil svět v dnešní podobě během sedmi dní. Teistická evoluce uznávají vědecky ověřenou biologickou evoluci. Odkud to všechno pochází? Jak to všechno směřovalo a nakonec dospělo až k člověku? Kdo věří ve Stvořitele, neměl by myslet na evoluci, a kdo naopak hájí evoluci, měl by vylučovat Boha? Spor mezi kreacionisty a evolucionisty v USA

20 Překážky lamarckistické evoluce část I. 1) Weismannova bariéra (1889 autorem August Weismann) Somatické změny získané v průběhu života vyšších živočichů neovlivňují reprodukční buňky či potomstvo. Rostliny a nižší živočichové tuto bariéru nemají. 2) Nemožnost přepsat informaci z proteinů do DNA. 3) Epigenetika Současný pokrok v epigenetice oživuje filosofii zatracovaného Lamarcka, ale ještě na počátku 20. století lamarckisté sváděli s weismannisty prudké boje. Při současném poznání, že k dědičnosti získaných změn mohou přispívat epigenetické procesy, horizontální přenos genů a také editace genů s využitím bakteriálního systému CRISPR-Cas9 už tak hluboký rozpor mezi lamarckismem a weismannismem nevnímáme. Epigenetika impozantní odmítnutí evoluce

21 Překážky lamarckistické evoluce část II. Epigenetika Dědičné znaky nejsou spojeny se změnou genetickou (změna nukleotidové sekvence DNA), nýbrž se změnou epigenetickou tj. zpravidla chemickou modifikací makromolekuly DNA, nezasahující přímo do vlastního genového zápisu. Epigenetika je důležitá mimo jiné proto, že svrhla takzvané centrální dogma molekulární genetiky tvrdící, že příčinnost, a tedy i informace, prochází pouze jedním směrem z DNA do RNA a dále do proteinů. J. Dupré (2012) Processes of life. Essays in philosophy of biology. Oxford Univ. Press, s.158. Existují jevy, kdy jednoduchá složka výživy (např. vitamín) nebo vystavení dalším vlivům vnějších podmínek (může jít i o chování) tlumí, nebo zesiluje účinek genů bez změny genetického kódu. Vystavení vnějším podmínkám spouští v těle chemické změny, některé z nich mobilizují skupinu molekul, kterým říkáme metylové skupiny. Metylové skupiny se dokáží připojit na řídící jednotky spouštěných genů a tím jejich funkčnost utlumí, nebo posílí. Vlastnost, kterou gen řídí, se tak může měnit.

22 Překážky lamarckistické evoluce část III. Epigenetika U lidí k těmto změnám dochází nejčastěji ve stádiu embryonálního a fetálního vývoje, ale výsledek ve formě náchylnosti k nemocem, změn v chování, se projeví až v dospělosti a může se přenášet z jedné generace na další generaci. Geny si metylaci nějakou dobu pamatují. Existují důkazy o tom, že nejsme ovlivněni jen tím co jíme nyní, ale i tím co jedli naši rodiče, nebo dokonce prarodiče. Tyto myši jsou geneticky stejné, přesto se liší barvou, obezitou a náchylností k onemocněním. Tento stav byl u nich vyvolán výživou, ta u nich navodila metylaci genů a změnila jejich funkci. Vlastnost se předává na potomstvo.

23 Překážky lamarckistické evoluce část IV. Epigenetika Epigenetické mechanismy jsou ovlivňovány několika faktory a procesy, včetně vývoje v děloze a v dětství, chemikálií v životním prostředí, léků a léčiv, stárnutí a stravy. Metylace DNA nastává, když methylové skupiny, epigenetický faktor nalezený v některých dietních zdrojích, mohou značit DNA a aktivovat nebo potlačovat geny. Histony jsou proteiny, kolem kterých se může DNA navinout na zhutnění a regulaci genů. K modifikaci histonu dochází, když vazba epigenetických faktorů na ocasy histonu změní rozsah, v němž je DNA obalena kolem histonů, a dostupnost genů v DNA, které mají být aktivovány. Všechny tyto faktory a procesy mohou mít vliv na zdraví lidí a ovlivňovat jejich zdraví, což může mít za následek rakovinu, autoimunitní onemocnění, duševní poruchy nebo cukrovku. (Národní institut zdraví) Znázornění dvou typických příkladů epigenetických procesů - methylace DNA a acetylace histonů

24 Lamarckismus ve 20. století část I. V roce 1906 se k lamarckistům přiklonil Josif Vissarionovič Stalin ve své stati Anarchismus nebo socialismus a biologický spor zpolitizoval. Důvodem odsuzování Mendela, Weismanna i Morgana bylo, že ruští revolucionáři chtěli vytvořit nového člověka a vyhovovala jim Lamarckova dědičnost získaných vlastností. Lev Davidovič Trockij po Ruské revoluci prohlásil: A nyní na tobě Homo sapiens zapracujeme! Stalin O 30 let později vystoupil s podobnými názory na evoluci Trofim Děnisovič Lysenko ( ), ukrajinský agronom, který v období stalinismu mocenskými metodami zcela ovládl sovětskou biologii. Využil jména úspěšného šlechtitele Ivana Vladimiroviče Mičurina ( ), který se ale jako praktický šlechtitel ovocnář ke klasické genetice nevyjadřoval a nejostřejších sporů se ani nedožil. Lysenko se prohlásil jeho dědicem a nazval své postupy mičurinskými. Mičurin

25 Lamarckismus (resp. Lysenkismus) ve 20. století část II. Lysenko odmítl mendelovskou genetiku a místo toho vycházel z nekriticky aplikované Mičurinovy teorie hybridizace a Lamarckovy teorie o dědičnosti získaných vlastností. Lysenkovo učení zahrnovalo přesvědčení o skokové přeměně druhů. Podle této představy začne část jedinců v populaci reagovat na vnější podmínky jiným způsobem (např. z pšenice vyroste žito, z čočky vikev). Lysenkův vliv na sovětskou zemědělskou praxi zeslábl v 50. letech. Když se nepodařilo dosáhnout slibovaných vysokých výnosů, Sovětský svaz v tichosti opustil Lysenkovu zemědělskou praxi ve prospěch moderních zemědělských postupů. Lysenkovo učení bylo v Sovětském svazu oficiálně zavrženo v roce 1964 a následujícího roku byl Lysenko odvolán z funkce ředitele Ústavu genetiky.

26 Představitelé francouzské biologie část XIII. Georges Cuvier ( ) Baron Georges Léopold Chrétien Frédéric Dagobert Cuvier, francouzský přírodovědec a zoolog. Byl velmi úspěšným jak na poli akademickém, tak politickém (byl ministrem školství). Zabýval se paleontologií, věnoval se srovnávací anatomii (srovnávání živých zvířat s fosiliemi), ve které byl velký znalec (po nějaký čas byl asistentem profesora srovnávací anatomie v Národním muzeu přírodní historie v Paříži). Inspirovalo ho Linného dílo. Kritizoval evoluční teorii Lamarcka, byl hlavním odpůrcem evolucionismu. V jeho prvních pracích se objevila otevřenost vůči evolučním myšlenkám, ale postupně se utvrzoval v názoru o samostatném původu a neměnnosti jednotlivých druhů až do jejich vymření. Tento postoj se díky Cuvierově vědecké reputaci stal mezi biology ortodoxním.

27 Představitelé francouzské biologie část XIV. Georges Cuvier - dílo 1) Leçons d anatomie comparée (Přednášky ze srovnávací anatomie, ) 5-ti dílný spis, u živočichů rozeznával čtyři stavební plány: plán obratlovců, plán členovců a kroužkovců, plán měkkýšů a plán radiálně symetrických skupin, odmítal rozdělení živočichů na obratlovce a bezobratlé kvůli nestejnosti těchto kategorií.

28 Představitelé francouzské biologie část XV. Georges Cuvier - dílo 2) Recherches sur les ossemens fossiles (Výzkum fosilních koster, 1812) založil paleontologii jako samostatný obor (zoopaleontologii), formuloval tzv. korelační zákon, který stanovuje vzájemnou propojenost jednotlivých partií kostry a celého těla. Jednotlivé části těla mají tvarovou i funkční souvislost, takže změna jedné části vyvolá změny všech ostatních částí, např. korelace změn páteře a chrupu.

29 Představitelé francouzské biologie část XVI. Georges Cuvier - teorie kataklyzmat Cuvier se v souvislosti s paleontologií (náhlé střídání fosilních faun) proslavil svou teorií kataklyzmat. Kataklyzmata jsou katastrofy (zejména povodně), které na velké ploše vyhubily všechno živé a umožnily následné osídlení novou faunou pocházející z jiné oblasti. Navazuje na myšlenky tzv. školy diluvianistů (Robert Hooke, ). Rozpoznal, že zánik (extinkce) byl běžnou událostí v historii života. Příčinou rozsáhlých záplav bylo podle Cuviera prasknutí zemské kůry, které vyvolalo změny hladiny a polohy moří. Cuvier se pokusil vysvětlit paleontologickými nálezy vznik světa v souvislosti s výkladem v Bibli. Věřil, že po poslední takovéto katastrofě došlo ke stvoření nejdokonalejšího z Božích výtvorů, tedy člověka.