自然発生説
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自然発生説（しぜんはっせいせつ）とは、「現在においても生物が親無しで無生物から自然に発生しうる」とする、生命の起源に関する説の1つである。一般にアリストテレスが提唱したとされている。19世紀までの、二千年以上にわたり支持された。
フランチェスコ・レディの対照実験を皮切りに自然発生説を否定する実験的証明が始まり1861年のルイ・パスツール著『自然発生説の検討』に至って、自然発生説がほぼ完全に否定された、とされる。
別名、偶然発生説とも呼ばれる。
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自然発生説を支持した観察
紀元前4世紀にアリストテレスの提唱した自然発生説は以下の観察を根拠とした。『動物誌』や『動物発生論』では次のような例を挙げる。
そこには次のようなプロセスがあるとする。
アリストテレスのこれらの観察はルネサンスまで疑いなく人々に受け入れられていた。ただし、それらの実験的証明はなされなかった。
なお、厳密には自然発生とは言えないだろうが、伝説的には羊の実る木とか、陸に落ちると鳥に、水に落ちると魚になる木などといったことが伝えられ、これも自然発生に含めることが多かった。
自然発生説を支持した実験
1668年、フランチェスコ・レディの対照実験によって自然発生説を否定する最初の実験的証明が行なわれたが、時を同じくして自然発生説を肯定する実験も行なわれていた。ファン・ヘルモントは17世紀に
- 小麦の粒と汗で汚れたシャツに油と牛乳をたらし
- それを壺にいれ倉庫に放置することにより
- ハツカネズミが自然発生する
と言う実験を行なった。現代でこそ一笑に付される実験ではあるが、当時有名な化学者、医学者および錬金術師であった彼の実験は大いに自然発生説論者を勇気付けたとされる。さらに錬金術的な人工生命の実験として最も有名なものがパラケルススによるホムンクルスの作成だろう。他にもカエル、ウナギなどの自然発生の実験も行なっている。
自然発生説否定の歴史
自然発生説否定の歴史はその多くが実験によるものであった。これは、まず記載を重視する生物学の歴史の中では、特筆すべき側面である。しかし、レーウェンフックの発見した微生物により、その完全否定には困難を極めることとなった。肉眼で確認できる生物の自然発生を否定するのは難しくないが、相手が微生物ではその実験結果を否定する反論や例証（反証）を挙げられたのである。しかし更にそれらを否定することで、自然発生説はより強く否定されていった。また自然発生説否定の実験は、食品の保存に関する知見に非常に深い影響を与えた。
レディの実験
まずはじめに自然発生説を否定する実験を行なったのは上述したようにフランチェスコ・レディであった（1665年）。彼の実験は科学に基本的な対照の概念をもたらしたと言う点で評価されるべきものである。このレディの実験は、以下のようなものである。
- 2つのビンの中に魚の死体を入れる。
- 一方のビンはふたをせず、もう一方のビンは布（目の細かいガーゼ）で覆ってふたをする。
- そのまま、数日間放置する。
- 結果、ふたをしなかったビンにはウジがわくが、ふたをしたビンにはウジはわかなかった。（生命の起源から転載）
これは、ガーゼによってハエが肉に卵を産み付けられないようにすることで、ハエがたからない肉片にはウジが自然発生しない、と言うことを証明したものであった。
ただし、あくまでウジやハエに関する自然発生だけを否定したのであり、レディ自身「寄生虫は自然発生する」としていた。
しかし、このような方法で自然発生説を否定することが可能であることに道を開き、安易に自然発生説を肯定することはなされなくなった点では、大きな前進であるとされ、これ以降、大型生物についての自然発生論は下火となった。
微生物の問題
ところが、1672年にレーウェンフックによって微生物が発見された。当然のようにこの微生物が肉汁（有機物溶液）に現れる現象を自然発生の例証とする論が現れた（18世紀、ニーダムによる）。今度はその侵入を確認するのが極端に困難であり、その検証には長くかかることとなった。
有機物溶液の加熱および密閉
有機物溶液中における微生物の自然発生の否定はイタリアの動物学者ラザロ・スパランツァーニによって実験された。彼の行なった実験は非常に単純で、
- 有機物溶液を加熱することにより微生物の発生を抑止できる
というものであった。微生物の発生を抑止するには加熱以外に有機物溶液を外気に触れさせないという彼の主張があったが、これは
- 微生物は空中から運搬され、有機物溶液中に侵入する
という論拠が根底にあった。加熱および有機物溶液を外気に触れさせない、いわゆる『溶接密閉法』の技術を考案し、ガラス瓶を用いて以下の実験を行なった。
- フラスコ内の有機物溶液を加熱した後、金属でフラスコの口の溶接密閉を行なう。
- 長期間保存しても微生物は現れない。
- フラスコ壁面に微小な亀裂を生じると微生物が発生する。
- 結果、微生物を永久に有機物溶液内に発生させないようにするには、溶液を加熱した後、容器を溶接密閉した状態に保つ、とした。
スパランツァニのこれらの実験は『滅菌』と言う概念を生じ、自然発生説の否定はおろか、食品の保存に関する方法について重大な影響を与えた。後にニコラ・アペールによって缶詰法（アペルティゼーション）が開発された。
しかしながら、以上の実験より自然発生論者は以下のように反論した。
- 密閉により微生物の運搬を防いだわけではなく、空気の中の何かが生命の発生に必須であり、それが供給されなかったためではないか。
つまり、ここで自然発生説否定派に対して、培地に新鮮な空気を供給しつつ、それでも微生物は発生しないことを示すことが求められたのである。
白鳥の首フラスコ実験
ルイ・パスツールがこの実験を行なった理由は、『有機物溶液の変化と微生物の増殖に因果関係がある』ことを証明するためであった。すなわち、微生物が増殖せず、有機物溶液に変化が見られなければ、上記の命題を証明できる。パスツールが始めに行なった実験は、
- 加熱し密閉した有機物溶液に加熱した空気を綿火薬を通して送りこむ
と言う実験であった。この実験では微生物の増殖は見られなかったが、これは綿火薬に微生物がトラップされたことによる。事実、綿火薬を有機物溶液に入れると微生物の増殖が見られた。
更に、加熱せずに空気を通した上で微生物をトラップする実験を行なうために考え出されたのが有名な『白鳥の首フラスコ実験』である。
- フラスコ内に有機物溶液を入れる。
- フラスコの口を加熱して長く伸ばし、下方に湾曲させた口を作る。
- フラスコを加熱し、細い口からしばらく蒸気が噴き出すようにする。
- この白鳥の首フラスコをしばらく放置しても微生物の増殖は見られなかった。
- このフラスコの首を折る、あるいは無菌の有機物溶液を微生物をトラップさせた首の部分に浸し、それをフラスコ内に戻すと微生物の増殖がみられる。
これは、非加熱の空気の交換を行なうが、微生物の増殖が見られないと言う点で、極めて説得力ある自然発生説否定の実験である。この実験を基にして1861年、ルイ・パスツールは『自然発生説の検討』と言う論文を著した。
この実験が自然発生説の否定に最も貢献したと言われているが、次に自然発生論者は『干草の抽出液を用いた同様の実験では微生物が増殖する』ことを反証にあげた。
ちなみに、このような「微生物が成育できる条件を保ちつつ、外部の微生物が入らない条件を作る」のは、微生物の純粋培養における要求であり、微生物研究の基礎である。現在では、培養栓などがこの機能を果たしている。
ティンダルの実験
イギリスの物理学者、ジョン・ティンダルは上記の『干草の抽出液』には従来の加熱法では殺菌することが出来ない、耐熱性を有した状態をそれらの菌が取ると仮定した。そのため、干草抽出液を5.5時間煮沸し、それでもなお一部の菌が生残することを観察した。また、その菌が熱に弱い状態を取ることもある（5分間の煮沸で全滅）ことも同時に観察した。結果、干草抽出液から分離される菌は耐熱性に富んだ状態を取ることを明らかにした。
これは、ある種のグラム陽性菌が内生胞子の状態を取っている、と現在では証明されている。内生胞子はドイツの植物学者フェルディナンド・コーンによって発見され、耐熱性を有することが示された。なお、このため、現在では滅菌にはオートクレーブが使用される。
パスツールの観察
なお、パスツールが自然発生説に反対したのは、上記の実験だけによるものではない。以下のような観察事実についても述べている。
フラスコに入れて煮沸した肉汁などを放置すると微生物が発生するが、蓋を開ける時間を短時間にした場合、フラスコによって異なる微生物が出現することがある。もしも気体の成分が原因となって自然発生したのであれば、どの瓶からも等しく多種類の微生物が出現するはずであり、上記のような観察結果は、空中に様々な微生物の元になる粒子が浮いていて、そのどれかがフラスコ内に入り込んだためと考えた方がよい。つまり、短時間しか蓋を開けない場合、そのうちの限られたものだけが入ることが出来るため、瓶によって出現する種が異なるという結果が出る。
参考文献
- ルイ・パスツール,(1861),山口清三郎訳『自然発生説の検討』,(1970),岩波文庫(岩波書店)
脚注
関連項目
arz:اصل الحياه
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