Přehled dějin biologie

BIOLOGICKÉ POZNATKY V PRAVĚKU

• • první lidské poznatky o organismech pramenily z každodenního života (lov, sběr)

  • záhy zájem o rostliny a živočichy, kteří byli nějak k užitku (zemědělství)

  • z doby 13–14 tisíc let př. Kr. známo vyobrazení mamuta s naznačeným srdcem

  • záměrné pěstování rostlin a zdomácňování zvířat asi od 8. tisíciletí př. Kr.

  • rozvíjí se i léčitelství, to původně magicko–kultovní charakter (zvládali trepanace, amputace, zlomeniny)

BIOLOGICKÉ POZNATKY VE STAROVĚKU A ANTICE

• • STAROVĚKÝ EGYPT: hlavně znalosti lidské anatomie (možná díky balzamování) a vývojové biologie (kompletní vývoj vrubouna posvátného, vznik masařky z červa žijícího v mase, vývoj žab z pulců)

  • STAROVĚKÁ INDIE: vysoká úroveň chirurgie (operace močových kamenů i očních zákalů), pitvy lidských těl (ovšem neřezalo se, tělo se nechalo macerovat 7 dní v tekoucí vodě a kůže se pak seškrábala)

  • STAROVĚKÁ ČÍNA: Traktát o trávách – nejstarší lékařské dílo vůbec, soupis 300 léčivých bylin

  • antická kultura obecně měla určující význam pro celou evropskou kulturu

  • speciální vědecké disciplíny neexistovaly, přírodovědné poznatky součástí filozofie, která tehdy shrnovala veškeré lidské poznatky

  • pro další vývoj přírodních věd byly důležité tyto dvě myšlenkové koncepce:

    • • atomismus (Démokritos, 460–370 př. Kr.): dále nedělitelné atomy jako základ všech věcí

      • učení o čtyřech elementech/živlech (Empedokles, 430–? př. Kr.): oheň, země, voda, vzduch

  • Hippokratés (460–377 př. Kr.): „otec medicíny“, v návaznosti na čtyři živly rozeznává v těle čtyři šťávy (krev, hlen, černá a žlutá žluč), na jejichž správném poměru závisí zdraví člověka – z toho později odvozeny čtyři typy temperamentu (sangvinik, flegmatik, melancholik, cholerik)

  • nejdůležitějším osobností antické přírodovědy byl bezesporu Aristoteles ze Stageiry (384–322 př. Kr.): žák Platóna, učitel Alexandra Velikého, asi 300 spisů

    • • přírodovědné spisy: Historia animalium (Přírodopis živočichů), De partibus animalium (O částech živočichů), De generatione animalium (O vzniku živočichů) – tradovány celý středověk

      • srovnávací anatomie + nastínění principu korelace (rozpracováno v 19. století Cuvierem), pokus o vymezení biologického druhu + systém živočichů (Enaima – s červenou krví, Anaima – bez červené krve)

      • studoval i rozmnožování živočichů (vejcorodost, živorodost), ale u nižších zvířat zastával myšlenku samoplození (např. červi se líhnou z bahna)

      • jeho pojetí přírody bylo teleologické, tzn. že všechny organismy podléhají příčinnému působení, jímž se uskutečňuje předem daný cíl

      • tělo živého organismu vnímal jako pasivní hmotu/látku, která je oživena dynamickou silou/formou – hmota těla je možností, teprve tvar (= duše = entelechie) jí jako formující princip propůjčuje skutečnost – na toto později navazují vitalisté

      • měl obrovský vliv, je biologickou autoritou až do 18. století

  • Theofrastos (371–287 př. Kr.): zakladatel systematické botaniky, zajímal se ale i o morfologii, fytogeografii, zpracování rostlin a jejich využití v medicíně/farmakologii

  • přírodovědné poznání v antickém Římě: Columella (spisy o zemědělství), Plinius starší (kompilační encyklopedie Historia naturalis [Děje přírody]), Dioskorides (botanika léčivých rostlin ve spise Materia medica [O léčivech])

  • Galenos (129–205? po Kr.): osobní lékař císaře Marka Aurelia, anatomické poznatky získával pitvou zvířat, čímž se dopustil mnoha omylů, které přetrvaly do středověku (např. jeho představa krevního oběhu, kdy se podle něj krev tvoří v játrech, odkud proudí do pravého srdce a otvory v přepážce se dostává do levého srdce, kde se oduševní životní „pneumou“, a takto oživená proudí do celého těla, kde se spotřebuje) × některé orgány popsal velmi precizně (atlas, Achillovu šlachu, některé hlavové nervy); zakladatel humorální teorie

BIOLOGICKÉ POZNATKY VE STŘEDOVĚKU (5.–15. století)

• • kontakt evropské a arabské kultury

    • • Arabové věnovali pozornost medicíně (nemocnice + lékařské školy a knihovny)

      • vycházeli z Aristotela a Galena, které komentovali – po přeložení těchto arabských spisů se tak Evropané dostali k řecké filosofii

      • významní autoři: Ibn Zakarija al Rází (Rhazes), Ibn Síná (Avicenna), Ibn Rušd (Averroes)

  • teologie původně odmítala aristotelismus, syntéza aristotelismu a křesťanství až ve filozofii Tomáše Akvinského (1225–1274; tomismus) – postupně se formuje ucelený pohled na svět zvaný scholastika

  • na tradici raně středověkých škol navazují od 12. století univerzity, které jsou nejvyšší vzdělávací institucí

    • • tradičně čtyři fakulty: artistická (vyučovalo se sedm svobodných umění) a dále teologická, právnická, lékařská

      • na lékařských fakultách výuka zpočátku hlavně teoretická, za autority platili antičtí vzdělanci (Hippokratés, Aristoteles, Galénos, Avicenna)

      • věda se zde dělala ne pro aplikaci, ale pro poznání samo

      • koncem středověku vyčerpán jejich potenciál a směřují k intelektuálnímu formalismu => úpadek univerzit spojován s nástupem renesance

BIOLOGICKÉ VĚDY V OBDOBÍ RENESANCE (15.–16. století)

• • renesance = mohutné kulturní a společenské hnutí, které vedlo k zásadním změnám v literatuře, umění, vědě, filosofii a životě vůbec = úsilí o novou světskou kulturu, která měla nahradit starší feudální kulturu opírající se o církev na základě snahy obrodit římskou antikuhumanismus = kulturní a duchovní hnutí pozdního středověku a raného novověku, které se od nebeských věcí obrací více k věcem pozemským a lidským

  • v 16.–17. století padají tabu pro přírodovědná bádání a začínají se formovat základy biologických oborů jako samostatných disciplín (oddělení od filozofie, resp. medicíny)

  • výraznou postavou byl umělec, vědec a vynálezce Leonardo da Vinci (1452–1519): orientace na praktické poznatky, studium anatomie (pitvy, objev štítné žlázy)

  • pitvy lidských těl se stávají základem vědecké anatomie, jejímž zakladatelem je Andreas Vesalius (1514–1564): revize zaostalých anatomických názorů antických autorit a vydání první moderní učebnice anatomie De humani corporis fabrica libri septem (O stavbě lidského těla knihy sedmery)

  • při univerzitách vznikají tzv. theatra anatomica se sbírkami anatomických preparátů, které slouží k výuce, osvětě, ale i zábavě podobně jako veřejné pitvy (první veřejná pitva v Čechách: Jan Jesenius v Praze v roce 1600)

  • do popisné anatomie se pomalu dostává i fyziologické hledisko, významným fyziologem byl William Harvey (1578–1657): Exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus (Anatomická pozorování o pohybu srdce a krve u živočichů; Obr. 3) – popis krevního oběhu v uzavřeném systému cév (× Galénova krev, která se ve tkáních spotřebovávala, viz výše); je mu také přisuzován výrok omne vivum ex ovo (všechno živé z vajíčka)

  • botanika: postupné oddělování od medicíny (původně totiž důraz hlavně na léčivé rostliny), vznik prvních herbářů (Mathioli, 1501–1577), zakládání botanických zahrad

  • zoologie: Konrád Gesner (1516–1565) vydal pětidílný spis Historia animalium (Přírodopis živočichů) a Ulysse Aldrovandi (1522–1605) sestavil monumentální zoologickou encyklopedii o více než 7000 stranách; Pierre Belon v roce 1555 porovnal lidskou a ptačí kostru, čímž položil základy komparativní anatomie

NOVOVĚKÁ BIOLOGIE (17.–18. století)

• převratné změny ve společnosti (třicetiletá válka, revoluce, selské bouře, osvícenství, rozvoj manufaktur, růst měst, diferenciace společenských vrstev, postupný nástup kapitalismu)

• převratné změny i ve vědě a technice (mohutný rozvoj matematiky a fyziky, objev a zdokonalení mnohých přístrojů [dalekohled, mikroskop])

• nástup novověké vědy, vyvíjí se v distanci od Aristotela a je nadkonfesní

  • • charakteristická denaturalizací (odživením) přírody

    • učenci studují na univerzitách, ale bádají mimo ně

    • rozklad aristotelovsko-ptolemaiovského systému: (1) astronomie: Koperník, Kepler, (2) mechanika: Galilei, Newton, (3) filozofická kritika: Bacon, Descertes

    • dedukce přírodních zákonů založená na matematických predikcích a následných experimentech

    • novověká přírodověda je experimentální, matematická, mechanistická

    • vznikají akademie, kde se věda osamostatňuje od spekulativně filozofického pohledu na okolní svět (teologii a filozofii ale přenechávají tradičním univerzitám)

• dosud neznámý pohled na svět přinesl objev mikroskopu, u kterého stáli Robert Hooke (1635–1703; v rostlinném pletivu objevil a popsal buňky) a Antony van Leeuwenhoek (1632–1732; objevil nálevníky, bakterie v zubním hlenu, spermie)

• pokusy o třídění organismů: Carl Linné (1707–1778) zavedl binomickou nomenklaturu a utřídil jak rostliny, tak živočichy; díla: Systema naturae, Philosophia botanica, Species plantarum

• s myšlenkou jednoty plánu přišel Georges Louis Leclerc Buffon (1707–1788): „Existuje původní a všeobecný plán, který lze u řady zvířat vystopovat do velkých detailů.“

Myšlenkové proudy a teorie

• Teorie preformace: nový jedinec je již hotový v pohlavních buňkách: (a) ve spermiích = animalkulisté, nebo (b) ve vajíčku = ovisté; zárodečný vývin je jen růstem miniaturního organismu

• Teorie epigeneze: individuální vývoj má charakter procesu probíhajícího postupně z nediferencovaného zárodku. Prokázáno při sledování vývoje kuřecího zárodku a vzrostného vrcholu rostlin.

• Materialismus/mechanicismus (Descartes): navazuje na atomistickou koncepci Démokrita a pohlíží na biologii jako na komplikovanou fyziku; rostliny vnímá jako stroje, živočichy jako automatické stroje a člověka jako dokonalý stroj s duší

• Vitalismus: naopak zdůrazňuje kvalitativní odlišnost živých organismů od neživé přírody a podstatu téhle odlišnosti vidí v existenci nehmotného principu životní síly (vis vitalis). Ta měla být zdrojem specifických životních projevů organismu.

BIOLOGICKÉ VĚDY V 1. POLOVINĚ 19. STOLETÍ

• dochází k mohutnému rozvoji jednotlivých oborů (následuje proto jen výběr osobností bez nároku na úplnost)

• zásadní vliv na další vývoj biologie měly buněčná a evoluční teorie

• k rozvoji některých oborů přispěly pokroky v laboratorní technice (achromatické mikroskopy, mikrotomy, podložní a krycí sklíčka) a metodice (fixace, řezání, barvení)

• k formování jednotlivých oborů přispělo i vydávání oborových periodik a pravidelná setkávání vědců

• Georges Cuvier (1769–1832)

  • • důsledně uplatnil srovnávací hledisko v živočišné morfologii a paleontologii

    • rozdělil živočichy podle typu nervové soustavy: obratlovci - rozlišený mozek a mícha, měkkýši - několik ganglií, členovci - dvojitý nervový provazec na břišní straně, paprsčití - rozptýlená nervová soustava => myšlenka čtyř základních, vzájemně nepřevoditelných tělních plánů

    • zákon korelace = jednotlivé části těla mají tvarovou i funkční souvislost, takže změna jedné části vyvolá zákonitě změny všech ostatních

    • teorie kataklyzmat = Země prodělala několik převratných změn (ve smyslu přírodních katastrof), po nichž byla živá příroda vždy znovu stvořena v jiné podobě => vysvětloval tím nálezy fosilií živočichů, kteří už na Zemi nežili

• velký vliv měla německá naturfilosofie (přírodní filozofie), která spíše než na empirii zakládala na myšlenkových spekulacích

  • • mezi významné naturfilosofy pařili Johan Wolfgang Goethe (1749–1832) a Lorenz Oken (1779–1851)

    • zastávali myšlenku jednotného tvůrčího plánu a metamorfózy jedněch orgánů ve druhé:

    • Goethe o orgánech rostlin: „Všechno je [modifikovaný] list.“

    • obratlová teorie lebky: lebka se skládá ze tří [modifikonaných] obratlů (tato myšlenka Goetheho napadla při pohledu na rozkládající se lebku ovce, Okena při pohledu na rozkládající se lebku jelena – přišli na to nezávisle na sobě)

• myšlenku jednotného stavebního plánu (unité de plan) zastával i Etienne Geffroy Saint-Hilaire (1772–1844)

  • všechny orgány u všech organismů jsou ve stejné pozici, liší se jen stupněm rozvoje (např. i škrkavka má potenci mít oči) – dostal se do obrovskéh osporu s Cuvierem

  • umělými zásahy do ptačích vajíček se dále pokusil získat monstrozity, což se mu také podařilo (experimentální embryologie)

• Richard Owen (1804–1892) definoval homologii a analogii:

  • analog = orgán jednoho organismu, který má stejnou funkci jako jiný orgán jiného organismu

  • homolog = stejný orgán u různých zvířat jakkoliv rozmanitý ve své funkci; rozlišoval homologii (a) obecnou - homologie s archetypem/původním stavem, (b) s peciální - homologie mezi jednotlivými druhy, (c) seriální - homologie v rámci jedince (např. jednotlivé články tykadel nebo obratle páteře)

  • záhy se objevil problém, protože pojmy nejsou vzájemně disjunktní, jeden nevylučuje druhý = homologie je de facto speciální případ analogie

• významný český biolog Jan Evangelista Purkyně (1787–1869) objevil a popsal vlákna vodivé svaloviny v srdci, buňky mozečku, strukturu pokožky (klasifikoval dermatoglyfické obrazce), řasinkový epitel ve sliznici vejcovodu, buněčné jádro slepičího vejce; dále pojmenoval živý obsah buněk jako protoplazmu (Obr. 4)

• Matthias Jacob Schleiden (1804–1881) a Theodor Schwann (1810–1882) stáli u formulace buněčné teorie (= těla všech organismů jsou tvořena z buněk)

• český fyziolog Jiří Procházka (1749–1820) dospěl k představě nervového reflexu (zjistil, že podněty dodávané senzitivními nervy do nervových ústředí se tam reflektují do činnosti nervů motorických)

• anglický lékař Edward Jenner (1749–1823) již v roce 1796 poprvé úspěšně vyzkoušel očkování proti neštovicím (vakcinace)

• Karl Ernst von Baer (1792–1876) objevil v Graafově folikulu savčí vajíčko a popsal jeho vývoj, zabýval se i srovnávací embryologií, popsal formování orgánových soustav ze tří zárodečných listů (v roce 1845 je Robert Remark pojmenoval jako entoderm, mezoderm a ektoderm)

• v rostlinné fyziologii byla všeobecně přijímaná humusová teorie, která popisovala příjem uhlíku rostlinou pouze kořenovým systémem z půdního humusu

BIOLOGICKÉ VĚDY VE 2. POLOVINĚ 19. STOLETÍ

• vzhledem k obrovskému rozvoji biologie ve druhé polovině 19. století následuje jen výběrový a heslovitý přehled hlavních událostí (opět bez nároku na úplnost)

• bližší informace jak o osobnostech, tak o objevech není problém dohledat v literatuře (např. Rádl, E.: Dějiny biologických teorií novověku. Academia, 2006.) nebo na internetu (Wikipedie)

• Charles Darwin, evoluční teorie (více zde) – naprosto klíčová událost biologie 2. poloviny 19. století

• Ernst Haeckel, základní biogenetický zákon o podobnosti živočišných zárodků

• Claude Bernard, fyziologie člověka a živočichů, homeostáza

• Ivan Petrovič Pavlov, podmíněný reflex (Nobelova cena /NC/ 1904)

• Pedro Rajmon y Cajal, vedení vzruchu neuronem (NC 1906)

• Louis Pasteur, kvašení jako biologický proces vázaný na živé mikroorganismy, prokázal nemožnost samoplození bakterií, aktivní imunizace proti drůbeží choleře

• Robert Koch, antrax, živné půdy pro mikroby, objevil původce TBC a cholery (NC 1905)

• Ilja Iljič Mečnikov, fagocytóza (NC 1908)

• Rudolf Virchow, omnis cellula e cellula (každá buňka z buňky)

• Robert Brown a Karl Wilhelm Nägeli, popis jádra rostlinný buněk

• Walter Flemming, popis chromatinu

• Theodor Boveri, základní zákon stálosti počtu chromozomů

• August Weismann, teorie zárodečné plazmy

• Julius Sachs, fyziologie rostlin (fotosyntéza)

• Eduard Buchner, zymáza jako látka zprostředkovávající kvašení cukru

• Johann Friedrich Miescher, izolace nukleových kyselin

• Johann Gregor Mendel, hybridizační pokusy s hrachem, základy klasické genetiky

BIOLOGICKÉ VĚDY VE 20. STOLETÍ

• počátkem 20. století již existují všechny klasické biologické disciplíny (morfologie, systematika, fyziologie, embryologie)

• postupně se začínají formovat obory nové/moderní, které jsou typické právě pro 20. století (genetika, ekologie, etologie, biochemie, buněčná a molekulární biologie)

• následuje seznam osobností a počinů opět bez nároku na úplnost, který končí zhruba v 60. letech 20. století

GENETIKA A MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE

• • Mendelova práce zůstává neznámá až do přelomu století

  • William Bateson: vazba genů, pojmy homozygot a heterozygot

  • Thomas Hunt Morgan: lineární uspořádání genů na chromozomu a rekombinace

  • Wilhelm Johannsen: gen, genotyp, fenotyp

  • rozvoj populační genetiky (Ronald Fisher) a polygenní dědičnosti

  • Oswald Avery: objev DNA jako nositelky genetické informace

  • Watson, Crick a Wilkins: struktura DNA

  • Crick (1958): centrální dogma molekulární biologie

  • Jacob a Monod: regulace proteosyntézy

  • Crick: tripletový systém genetického kódu

  • éra genového inženýrství (jako první takto získaný inzulín v roce 1982)

BIOCHEMICKÉ A FYZIOLOGICKÉ OBORY

• • Hans Krebs: cyklus močoviny a trikarboxylových kyselin (NC 1953)

  • Otto Warburg: cytochromoxidáza + koenzymy oxidoreduktáz, lokalizace buněčného dýchání do mitochondrií (NC 1931)

  • Feodor Lynen: beta-oxidace mastných kyselin (NC 1964)

  • Karl Lohmann: izolace ATP ze svalu

  • Fritz Lipman: izolace koenzymu A (NC 1953)

  • Richard Willstätter: struktura chlorofylu (NC 1915)

  • Melvin Calvin: Calvinův cyklus fixace oxidu uhličitého při fotosyntéze (NC 1961)

  • Frederick Banting: objev a izolace inzulinu

  • Earl Sutherland: cAMP a jeho funkce druhého posla v buněčné signalizaci

  • Jan Jánský: objev krevních skupin

  • Alexander Flemming: objev penicilinu (uvedení do klinické praxe Howard Florey)