fot.Maxo/CC BY-SA 2.5 Spallanzani dowiódł, jak dochodzi do zapłodnienia, zakładając żabom majtki!

Lazzaro Spallanzani był wyjątkowym naukowcem, którego dokonania pchnęły naprzód badania nad rozmnażaniem. Choć trzeba przyznać, że jego metody bywały nieco dziwaczne…

Naukowcy długo błądzili na granicy doświadczeń, utrwalonych przekonań i powszechnej wiedzy, szukając odpowiedzi na pytanie: skąd się biorą dzieci? W jaki sposób wywoływany jest proces powstawania zarodka? Gdy zbudowano pionierskie mikroskopy, uczeni po raz pierwszy mogli zobaczyć plemniki i komórki jajowe. Ale żaden z nich nie rozumiał, jaką pełnią rolę.

Animalkuliści twierdzili, że plemniki zagnieżdżają się w ścianie macicy i rozwijają w zarodek, podczas gdy owuliści byli zdania, że to żeńskie jaja stają się dziećmi. Nikt nie przejmował się przy tym faktem, że u niektórych zwierząt zapłodnienie i rozwój płodów odbywa się na zewnątrz organizmu. Na domiar złego w głowach mieszali zwolennicy dawno już odrzuconej teorii samorództwa – ówczesny odpowiednik płaskoziemców…

Na całe szczęście na naukowej scenie pojawił się Lazzaro Spallanzani, którego życiorys nadawałby się na film. Tym razem zajmiemy się jednak tylko jednym, konkretnym rozdziałem jego przygód.

W imię nauki

Lazzaro Spallanzani był naukowcem na miarę swojej epoki. Choć był w gruncie rzeczy następcą słynnego Leeuwenhoeka, w sferze prywatnej stanowił jego całkowite przeciwieństwo. „W wieku dwudziestu pięciu lat spisywał przekłady antycznych poetów i krytykował standardowe i uznane przekłady Homera” – czytamy w „Microbe Hunters” Paula de Kruifa. Ale to nie wszystko! „Został księdzem kościoła katolickiego i sam wspierał swoją pracę, odprawiając msze”. Nieustraszony i wiecznie ciekawy wszystkiego, co go otaczało, nie wahał się ryzykować, by zobaczyć coś na własne oczy. W ten sposób pewnego razu omal nie zginął, obserwując wybuch wulkanu z bliska, ale to zupełnie inna historia.

W pewnym momencie uczony postanowił zająć się obaleniem teorii samorództwa, która na krótki czas wróciła na naukowe salony. Dawniej wspierana przez takich słynnych uczonych, jak Kartezjusz czy Newton, zdyskredytowana w XVII wieku, a następnie przywołana ponownie przez francuskiego przyrodnika Georgesa-Louisa Leclerca (szerzej znanego jako hrabia de Buffon) i jego zwolenników, musiała spędzać sen z powiek co rozsądniejszym naukowcom. Jak się wkrótce okaże, nasz dzielny Włoch z rozpędu narobił niezłego zamieszania: obalił nie tylko twierdzenia sformułowane już przez Arystotelesa, ale również Linneuszowską koncepcję zapłodnienia!

fot.domena publiczna Spallanzani obalił nie tylko twierdzenia sformułowane już przez Arystotelesa, ale również Linneuszowską koncepcję zapłodnienia!

Spallanzani podjął walkę z teorią samorództwa, dowodząc jego bzdurności przy pomocy prostych eksperymentów: na przykład próżno oczekiwał samoistnego powstania życia w wystawionych na powietrze butelkach z bulionem. Pozostało jedynie uzasadnić: skoro nowe organizmy nie biorą się z niczego, to w takim razie skąd? Włoch zajął się więc rolą spermy w zapłodnieniu, a jako materiał badawczy wykorzystał zwierzęta powszechnie uznawane za „rodzące się z ziemi”.

Czytaj też: Plemnik to maciupeńki człowiek, a kobieta znosi jaja? Jak odkryto, skąd się biorą dzieci

Zawzięte żaby

Uczony zauważył, że kopulacja u żab przebiega w dość oryginalny sposób: samiec chwyta samicę, kurczowo trzymając się jej pleców i tworząc tzw. ampleksus. Następnie samica składa sznur jaj w postaci skrzeku, a samiec ostrzykuje je spermą – to przecież wygląda zupełnie jak zapłodnienie zewnętrzne, czyli odrzucenie teorii wielkiego Linneusza! Spallanzani postanowił zgłębić temat.

I tu pojawił się problem: jak dowieść, że sperma padająca na jaja faktycznie prowadzi do ich zapłodnienia? Włoski badacz podjął się zadania, które w jego czasach wydawało się praktycznie niemożliwe – ba, nawet współcześnie byłoby dość karkołomne: uszycia prezerwatyw dla męskiej części analizowanych zwierząt. Za materiał posłużył jedwab nasączony woskiem, a środek antykoncepcyjny miał postać… miniaturowych majtek.

Założył bieliznę rechoczącym ochoczo panom i… udało się! Płazy w majtkach kopulowały bez efektu, ze skrzeku nic się nie wykluwało. W grupie kontrolnej – czyli wśród żab bez majtek – akt „miłosny” skończył się zaś przyjściem na świat setek malutkich kijanek.

W ramach dodatkowego potwierdzenia wyniku eksperymentu Włoch zebrał nasienie z żabich majtek i pomazał nim niezapłodnione sznury skrzeku – z nich również wkrótce wykluły się zupełnie normalne kijanki. Doświadczenie dowiodło, że udział jaja i spermy jest w równym stopniu kluczowy w procesie zapłodnienia, choć sam Spallanzani… nigdy nie doszedł do tej konkluzji! Skupiał się już bowiem zupełnie na czymś innym.

Prekursor in vitro

Aby potwierdzić działanie mechanizmu dla innych zwierząt, Spallanzani wykazał się precyzją niespotykaną w swoich czasach: pobrał nasienie od motyli jedwabnika i pokrył nim jaja. Sukces! Niebawem wykluły się malutkie gąsienice. Eksperyment powtórzył z psami – na szczęście żadnego nie pokroił, dokonał jedynie zapłodnienia przy pomocy wczesnej wersji inseminatora, czyli zwyczajnej strzykawki. Kolejny triumf. Następne pytanie w głowie uczonego brzmiało: czy tylko sperma może zapładniać? To akurat łatwo było sprawdzić…

Zaczęło się smarowanie skrzeku rozmaitymi substancjami. Najpierw Spallanzani użył żabiej krwi, a później wyciągu z płuc i wątroby. Kijanki się nie wykluły. Spróbował z octem, winem, moczem, sokiem z limonki oraz ekstraktem ze skórek owoców – bez efektu. Potraktował skrzek prądem, ale i wówczas żadna kijanka się nie wykluła. Wniosek był prosty: tylko plemniki mogą zapładniać.

fot.domena publiczna Długo nie wiedziano, jaką rolę w zapłodnieniu odgrywa sperma, a plemniki uważano za… pasożyty.

Problem polegał na tym, że Spallanzani nie miał pojęcia, jak dokładnie sperma powoduje wzrastanie nowych organizmów. Spekulując, porównywał ją do jadu węża, który również miał tajemniczą moc wywoływania zmian, ale nikt nie wiedział w jaki sposób. Tymczasem liczne grono naukowców uważało męskie komórki rozrodcze za… mikroskopijne pasożyty!

Przed Spallanzanim nasienie obserwował już Leeuwenhoek, który opisał setki tysięcy drobnych żyjątek o długich ogonach. Sądził, że stworzonka te zagnieżdżają się w macicy i to właśnie z nich wyrastają dzieci… Ale niewielu akceptowało fakt, iż z czegoś, co przypomina robaka, może powstać człowiek.

Dowiedz się więcej: Czy Leonardo da Vinci wiedział skąd się biorą dzieci?

Tajemniczy składnik

Spallanzani nie poprzestał na stwierdzeniu, że sperma i jajo muszą mieć fizyczny kontakt. Słusznie wnioskował, że za zapłodnienie odpowiedzialny jest któryś ze składników męskiej wydzieliny. Zaczął od jej rozcieńczania i sprawdzania, kiedy przestanie działać. Wychodził z założenia, że aby doszło do poczęcia, niezbędny jest jakiś czynnik chemiczny, który w końcu utraci swoją cudowną moc. „Odkryłem, że objętość jaja ma się do objętości nasiennych cząsteczek jak 1 064 777 777 do jednego” – zapisał w swoich notatkach.

W dalszej części dochodzenia przepuszczał „płodną” substancję przez papier do filtrowania i nakładał na skrzek. Działała, kijanki się rozwijały. Używał więc kolejno dwóch, trzech, czterech warstw papieru. Nadal dochodziło do zapłodnienia. Dopiero po przetłoczeniu spermy przez sześć warstw „magiczna zdolność” zniknęła.

Spallanzani stwierdził, że coś na papierze zostaje i to właśnie jest tajemniczy składnik. „[…] uczony z radością opisał swoje odkrycia. Nigdy nie umieścił kropli osiadłych na papierze do sączenia pod mikroskopem. Gdyby im się przyjrzał, zobaczyłby, że roi się w nich od plemników, i być może zastanowiłby się, dlaczego” – czytamy w „Nowym życiu” Edwarda Dolnicka.

Co ciekawe, Spallanzani zajmował się również obserwacją samych plemników, ale… nie dopuścił do siebie myśli, że mogłyby one być odpowiedzią na jego liczne pytania. Znalazł te mikroskopijne „żyjątka” w spermie wszystkich zwierząt, od których udało mu się pobrać próbki. Tok rozumowania uczonego był w gruncie rzeczy logiczny: plemniki zachowują się jak mikroskopijne zwierzęta, właściwie zupełnie jak plankton odkrywany w stawach, więc z pewnością nie mogą brać udziału w rozmnażaniu innych gatunków.

Na domiar złego parę razy zdarzyło się uczonemu znaleźć próbki żabiej spermy nie zawierające plemników. Spryskiwał nimi skrzek, a kijanki mimo to się wykluwały! Najprawdopodobniej zwyczajnie przeoczył plemniki w próbkach, ale efekty doświadczeń tylko utwierdzały go w przekonaniu, że małe żyjątka o długich ogonach muszą być pasożytami.

Jednak jajo?

„Niemal tak samo niezwykłe, jak lekceważenie przez Spallanzaniego plemników, było to, że mimo wszystkiego, co odkrył odnośnie do działania spermy, ani przez chwilę nie pomyślał, iż być może sperma i jaja zasługują na równe wynagrodzenie za udział w dramacie seksu i poczęcia” – pisze Edward Dolnick. Biolog zajął się więc badaniem zapłodnionych i niezapłodnionych jaj, bezskutecznie szukając różnic. To oznaczało, że kijanki muszą być już w środku, kiedy dochodzi do zapłodnienia, a więc sperma pełni jedynie rolę katalizatora reakcji.

Niedokończone i – pechowo – niezbyt udane, choć w gruncie rzeczy genialne eksperymenty Spallanzaniego rozpowszechniły przekonanie, że dominującą rolę w rozmnażaniu pełnią kobiety. Mężczyźni stali się jedynie „inicjatorami” – reszta była już po stronie żeńskiej. Być może, gdyby uczony przyjrzał się nieco uważniej „żyjątkom”, jakimś cudem wpadłby na pomysł, że nie muszą być zwyczajnymi zwierzętami, i jego dokonania byłyby jeszcze większe. Niestety, tak się nie stało, choć nazwisko Włocha i tak zapisało się złotymi literami w historii nauki.

Bibliografia:

1. de Kruif, P., Microbe Hunters. A Harvest/HBJ Book, 1926.
2. Dolnick, E., Nowe życie. Znak Horyzont, Kraków, 2019.
3. Dinsmore, C., E., A History of Regeneration Research: Milestones in the Evolution of a Science. Cambridge University Press, 1991.