Biologi i 1000 år

1600-tallet

Antony van Leeuwenhoek (1632-1723)

1600-tallet kan på mange måter betegnes som de optiske instrumentenes tidsalder. Galileo Galilei (1564-1642) hadde forbedret kikkerten slik at man kunne se ut i verdensrommet. Som kjent oppdaget han de fire store månene som kretser rundt Jupiter, og med dette beviste han at iallfall noen himmellegemer ikke kretser rundt jorda. Men snart skulle ikke bare det uendelige verdensrommet utforskes, også det "uendelig" lille ble utfordret! Ved å sette sammen linsene på en annen måte, klarte man i 1595 å lage et instrument som forstørret mye mer enn datidas "forstørrelsesglass" - de første mikroskopene så dagens lys. Og det var spesielt én person som skulle vise verden hvilket eventyrlig instrument dette var, Antony van Leeuwenhoek.

Antony van Leeuwenhoek var nederlender, født i Delft. Han tilhørte en familie av kjøpmenn, var ikke rik, fikk aldri noen universitetsgrad eller annen høyere utdannelse, og han kunne ingen andre språk enn hollandsk. Faren var korgmaker, mora kom fra en bryggerifamilie. Antony van Leeuwenhoek gikk på skole i byen Warmond, bodde etterpå hos en onkel i Benthuizen. I 1648 ble han assistent i en linklede-butikk. Rundt 1654 returnerte han til Delft hvor han bodde resten av livet. Her etablerte han seg som handelsmann i tøyvarer. I 1676 fungerte han som bobestyrer for sin venn, den berømte, men bankerotte maleren Jan Vermeer, som var jevngammel med van Leeuwenhoek. Egentlig burde alt dette ha vært nok for å ekskludere ham fra den tids fornemme, vitenskapelige selskap. Men heldigvis for ham at han bodde i Nederland som hadde et ganske åpent sinn for nye tanker og oppfinnsomme personer - vitenskapsfolk såvel som kunstnere. I tillegg var van Leeuwenhoek utstyrt med tålmodighet, skarpsindighet, nysgjerrighet og en fordomsfri holdning upåvirket av datidas vitenskapelige dogmer. For ham var mikroskopien bare en hobby, men som han dyrket med lidenskap og som opptok mesteparten av tida hans.

Utsyn over Delft, byen hvor Antony van Leeuwenhoek tilbrakte mesteparten av sitt liv. Malt av Jan Vermeer, venn av van Leeuwenhoek.

De første mikroskopene som ble benyttet besto av linsesystemer som minnet en del om våre dagers mikroskop. Disse systemene gir da også bedre forstørrelse enn ei enkelt linse aleine, men datidas linser var ufullkomne; uregelmessige og med indre feil. Objektene man studerte ble svært uklare. Rundt 1668 lærte van Leeuwenhoek å slipe mikroskoplinser. Opprinnelig fordi han hadde bruk for å studere kvalitet på tøyfibrer og tøyets sammensetning. Men istedenfor flere linser, benyttet han enkeltlinser som var så små at de kunne lages av små stykker feilfritt glass. Disse linsene, ofte ikke større enn et knappenålshode, slipte han ytterst omhyggelig, og oppnådde av og til forstørrelser på over 200 ganger. Det sies at han laget over 500 slike énlinse-mikroskop, av hvilke færre enn ti fins i dag. Inspirasjonen til å gjøre dette fikk han tydeligvis den gang han fikk se engelskmannen Roberts Hookes (1635-1703) illustrerte bok "Micrographia" (se seinere). Robert Hooke benyttet imidlertid mikroskop sammensatt av flere linser.

Van Leeuvenhoeks mikroskop var i virkeligheten en meget enkel innretning. Den ene linsa var festet i et hull i ei messingplate. Objektet ble montert på en skarp spiss som stakk opp foran linsa. Fokusering ble foretatt ved å dreie to skruer. Man måtte holde øyet tett inntil linsa, og det krevdes både god belysning og tålmodighet for å kunne observere noe. At van Leeuwenhoek ofte kalles "mikroskopets oppfinner", er feil på to måter. For det første ble mikroskopet oppfunnet nesten 40 år før van Leeuwenhoek ble født. For det andre bygget han mikroskopene etter et helt avvikende prinsipp. De er så ulike "vanlige" mikroskop, at det er vanskelig å skjønne at de virkelig er mikroskop. De opprinnelige flerlinse-mikroskopene liknet faktisk mer på våre dagers mikroskop. Det er heller det han observerte som gjorde van Leeuwenhoek berømt. Han hyret en illustratør til å nedtegne observasjonene. Disse oppdagelsene sendte han til Royal Society i London, hvor de ble oversatt fra hollandsk til engelsk eller latin og publisert i de filosofiske skriftene til Royal Society i London. I 1698 ble han fullt medlem av selskapet. Han ble oppsøkt av flere kjente personer som ville se undrene gjennom mikroskopet, blant annet tsar Peter den Store. Han fortsatte sine observasjoner helt til han døde i 1723 som en respektert mann.

Van Leeuwenhoek mikroskoperte nær sagt alt han kom over. Han beskrev røde blodlegemer, kapillærårer med stor detaljrikdom, tverrstripet skjelettmuskulatur osv. Han så hvordan blodlegemene beveget seg gjennom kapillærårene i halen til et rumpetroll, og kunne derved bekrefte William Harveys (1578-1657) hypotese om blodomløpet. En av assistentene hans var den første som så sædcellene. Men van Leeuwenhoek misforsto grovt hvordan sædcellene fungerte. Han betraktet dem som det nye individets kjerne, mens eggcellen ble oppfattet bare som "næring" for "sæddyret". Ja, hans etterfølgere kunne i mikroskopet beskrive det lille mennesket ("homunculus") som lå inne i hodet på sædcellen.

Van Leeuwenhoeks egne tegninger av sæceller. Disse er hva han i virkeligheten så, før fantasien fikk fritt spillerom.

Slik misforsto man etterhvert sædcellens funksjon, og puttet likså godt hele mennesket inne i hodet på sæcellen. Tegning i lærebok fra 1694.

Det mest oppsiktsvekkende var da van Leeuwenhoek tok ei dråpe skittent vann og studerte gjennom mikroskopet. Han fikk se bitte små skapninger som inntil da hadde vært usynlige for menneskene. Disse hadde imidlertid alle de kjennetegnene som særpreger levende organismer. Han kalte dem "animalculi" (dvs. "lite dyr"). Det er hva vi i dag kaller urdyr eller protozoer. I et brev datert oktober 1676 til Royal Society skriver han: "June 9th, having received, early in the morning, some rain-water in a dish ... and exposed it to the air, about the third story of my house ... I did not think I should then perceive any living creatures herein; yet viewing it attentively, I did, with admiration, observe a thousand of them in one drop of water, which were the smallest sort, that I had seen hitherto". Han så også mikroskopiske flercellete dyr som hjuldyr og rundormer. Det sensasjonelle var at det fantes skapninger som var så små at vi ikke kunne se dem med vårt blotte øye. Et nytt utforskningsområde åpnet seg - en vitenskap vi i dag kaller mikrobiologi.

Van Leeuwenhoek gir i et brev fra 1674 en levende beskrivelse av grønnalgen Spirogyra (spiralgrønntråd): "Passing just lately over this lake, ... and examining this water next day, I found floating therein divers earthy particles, and some green streaks, spirally wound serpent-wise, and orderly arranged, after the manner of the copper or tin worms, which distillers use to cool their liquors as they distil over. The whole circumference of each of these streaks was about the thickness of a hair of one's head... all consisted of very small green globules joined together: and there were very many small green globules as well."

I et annet brev fra 1702 beskriver han flimmerdyret (ciliaten) Vorticella (klokkedyr): "In structure these little animals were fashioned like a bell, and at the round opening they made such a stir, that the particles in the water thereabout were set in motion thereby... And though I must have seen quite 20 of these little animals on their long tails alongside one another very gently moving, with outstretched bodies and straightened-out tails; yet in an instant, as it were, they pulled their bodies and their tails together, and no sooner had they contracted their bodies and tails, than they began to stick their tails out again very leisurely, and stayed thus some time continuing their gentle motion: which sight I found mightily diverting."

I september 1683 fikk van Leeuwenhoek et flyktig glimt av enda mindre skapninger enn protozoene - fra overflata på tennene sine (og muligens kona og datteren). Beskrivelsene hans er vage, men det kan likevel ikke være tvil om at han var det første mennesket i verden som så det vi i ettertid kom til å kalle bakterier. Van Leeuwenhoek skriver: "I then most always saw, with great wonder, that in the said matter there were many very little living animalcules, very prettily a-moving. The biggest sort... had a very strong and swift motion, and shot through the water (or spittle) like a pike does through the water. The second sort... oft-times spun round like a top... and these were far more in number." Og i munnen til en gammel mann: "an unbelievably great company of living animalcules, a-swimming more nimbly than any I had ever seen up to this time. The biggest sort... bent their body into curves in going forwards... Moreover, the other animalcules were in such enormous numbers, that all the water... seemed to be alive."

Kolibakterier (Escherichia coli)

Van Leeuwenhoek skrev ned sine observasjoner i boka "Arcana Naturæ" fra 1695, ei bok vi trygt kan betegne som grunnpilaren i faget mikrobiologi. Her ble blodlegemer, sædceller, urdyr, mikroalger og bakterier beskrevet for første gang.

Van Leeuwenhoek var "moderne" i og med at han forkastet den utbredte hypotesen om generatio spontana, dvs. at liv kan oppstå av seg sjøl. Helt siden oldtida trodde mange at fisker ble til av sjøvann, at padder spratt opp av søle, og at sopper ble dannet av jord. Det ble også framlagt en teori som gikk ut på å syntetisere mus. En kunne gjøre det ved å legge noen skitne filler i et fat med korn. Om noen dager ville dette bli omdannet til mus. Det merkelige var at de "kunstige" musene var helt like de "naturlige". Og helt opp på 1800-tallet hevdet mange biologer og kjemikere at mikroorganismer som f.eks. gjærsopper oppsto fra død materie. Det var først franskmannen Louis Pasteur (1822-1895) som endelig avviste hypotesen om generatio spontana.

Den personen som kom opp mot van Leeuwenhoek i samme tidsperiode var, som nevnt, engelskmannen Robert Hooke (1635-1703). Han utførte også noen av de største pionérarbeid innafor mikroskopien. I 1665 utgav han boka "Micrographia", som inneholder noen av de vakreste tegninger som noen gang er gjort av mikroskopiske objekter. Hans kanskje mest berømte enkeltobservasjon var da han tok et stykke kork, skar ei tynn skive og la det under mikroskopet. Da oppdaget han at korken bestod av et fint, regelmessig mønster av rektangulære kammere. Disse kamrene kalte han CELLER, en betegnelse og et begrep som skulle få vidtrekkende konsekvenser i biologien.

Det første bilde av celler (planteceller i kork) - fra Hookes "Micrographia" (1665).

Det pussige var at interessen for mikroskopi svant hen, trass en lovende begynnelse. En sannsynlig forklaring var at grensene for yteevnen alt var blitt ferdig utvikla. Først da den teknologiske revolusjonen mot slutten av neste århundre gjorde at mikroskopene kunne konstrueres med ny, akromatisk optikk, ble det på nytt interesse for mikroskopi.

Kilder
Asimov, I. 1966. Biologiens utvikling. Oversatt av Brynjulf Valum.
   - Cappelens realbøker, J.W. Cappelens Forlag A/S, Oslo.
Bergersen, B. 1966. Liv og utvikling. - U-bøkene, Universitetsforlaget, Oslo.
Finlay, B.J. & Esteban, G.F. 2001. Exploring Leeuwenhoek’s legacy: the abundance
   and diversity of protozoa. - Int. Microbiol 4: 125-133.
Laane, M.M. & Lie, T. 2001. Håndbok i mikroskopi og fremstilling
   av preparater. - Gyldendal Norsk Forlag AS, Oslo.
http://www.ucmp.berkeley.edu/history/leeuwenhoek.html
http://www.ucmp.berkeley.edu/history/hooke.html