自然発生

紀元前6世紀から5世紀にかけて活躍した初期のギリシャ哲学者たちは、古代ではフィジオロゴイ（ギリシャ語: φυσιολόγοι、英語ではphysical philosophers またはnatural philosophers）と呼ばれ、それまで神々の働きによるものとされてきた現象を自然的な説明で解明しようと試みた。 ^{[ 8 ]}フィジオロゴイは、事物の物質的原理またはアルケー（ギリシャ語: ἀρχή）を探求し、外界の合理的な統一性を強調し、神学的または神話的な説明を拒否した。^{[ 9 ]}

宇宙の根源的な性質であるアペイロン（ἄπειρον）または「無限」から万物が生じると信じていたアナクシマンドロスは、生命が非生物から自然発生的に発達したと提唱した最初の西洋思想家である可能性が高い。永遠に動き続けるアペイロンの根源的な混沌は、根源的な対立（例えば、湿と乾、熱と冷）が世界の多様な事物を生み出し、形作るための基盤として機能した。 ^{[ 10 ]} 3世紀のローマのヒッポリュトスによれば、アナクシマンドロスは、魚または魚のような生物は太陽の熱によって「湿った」状態で最初に形成され、これらの水生生物が人間を生み出したと主張した。^{[ 11 ]} 3世紀のローマの著述家ケンソリヌスは次のように報告している。

ミレトスのアナクシマンドロスは、温められた水と土から魚、あるいは完全に魚のような動物が生まれると考えていた。これらの動物の中で人間は形作られ、胎児は思春期まで囚われの身となる。そして、これらの動物が破裂した後、初めて男女が外に出ることができ、自力で栄養を摂取できるようになる。^{[ 12 ]}

ギリシャの哲学者アナクシメネスは、アナクシマンドロスの弟子であり、空気は生命を与え、生物に運動と思考を授ける要素であると考えていた。彼は、植物や動物、そして人間は、太陽の熱と結合した土と水の混合物である原始的な地上の粘液から発生したと提唱した。哲学者アナクサゴラスもまた、生命は地上の粘液から発生したと信じていた。しかし、アナクシメネスは、植物の種子は最初から空気中に存在し、動物の種子はエーテル中に存在していたと主張した。別の哲学者クセノファネスは、太陽の影響下で、地球の流動段階と陸地の形成の間の過渡期に人間の起源を遡った。^{[ 13 ]}

自然選択の概念の先駆けと見なされることもあるが、エンペドクレスは生命の自然発生を認めつつも、異なる部分の組み合わせからなる様々な形態が試行錯誤によって自然発生的に生じると主張した。観察者の生涯に存在する個体は成功した組み合わせによって形成され、失敗した形態は繁殖に失敗した。^{[ 14 ]}

In his biological works, the natural philosopher Aristotle theorized extensively the reproduction of various animals, whether by sexual, parthenogenetic, or spontaneous generation. In accordance with his fundamental theory of hylomorphism, which held that every physical entity was a compound of matter and form, Aristotle's basic theory of sexual reproduction contended that the male's seed imposed form, the set of characteristics passed down to offspring on the "matter" (menstrual blood) supplied by the female. Thus female matter is the material cause of generation—it supplies the matter that will constitute the offspring—while the male semen is the efficient cause, the factor that instigates and delineates the thing's existence.^[15][16] Yet, Aristotle proposed in the History of Animals, many creatures form not through sexual processes but by spontaneous generation:

Now there is one property that animals are found to have in common with plants. For some plants are generated from the seed of plants, whilst other plants are self-generated through the formation of some elemental principle similar to a seed; and of these latter plants some derive their nutriment from the ground, whilst others grow inside other plants ... So with animals, some spring from parent animals according to their kind, whilst others grow spontaneously and not from kindred stock; and of these instances of spontaneous generation some come from putrefying earth or vegetable matter, as is the case with a number of insects, while others are spontaneously generated in the inside of animals out of the secretions of their several organs.^[17]

According to this theory, living things may come forth from nonliving things in a manner roughly analogous to the "enformation of the female matter by the agency of the male seed" seen in sexual reproduction.^[18] Nonliving materials, like the seminal fluid present in sexual generation, contain pneuma (πνεῦμα, "breath"), or "vital heat". According to Aristotle, pneuma had more "heat" than regular air did, and this heat endowed the substance with certain vital properties:^[19]

すべての魂の力は、いわゆる[四つの]元素とは異なる、より神聖な身体で共有されているように思われる…すべての[動物]にとって、種子を生殖させるものは種子に内在し、その「熱」と呼ばれる。しかし、これは火やそのような力ではなく、種子と泡状の物質の中に閉じ込められたプネウマであり、これは星の元素に類似している。これが、火が動物を生み出さない理由である …しかし、太陽の熱と動物の熱は生み出す。種子を満たす熱だけでなく、同様にこの生命原理を持つ[動物の]性質の他の残滓も存在する。

アリストテレスは、自然界に見られる「泡状の物質」（τὸ ἀφρῶδες、アフロデス）と動物の「種子」との間に類似性を見出した。彼は種子を一種の泡（水とプネウマの混合物から構成されている）とみなした。アリストテレスにとって、雄と雌の動物の生殖物質（精液と月経血）は、本質的に精錬されたものであり、摂取した食物と熱のそれぞれの割合に応じて、雄と雌の身体によって作られる。そして食物は、土と水の元素の副産物であった。したがって、親から性的に生み出されたか、生命熱と元素物質の相互作用によって自然発生的に生み出されたかにかかわらず、あらゆる生物は、アリストテレスが万物を構成すると信じていたプネウマと様々な元素の割合に依存していた。^{[ 20 ]}アリストテレスは多くの生物が腐敗物から発生することを認めたが、腐敗は生命の源ではなく、水の「甘い」要素の作用の副産物であると指摘した。^{[ 21 ]}

動物や植物は、土や液体の中で生まれる。なぜなら、土の中には水があり、水の中には空気があり、そしてすべての空気には生命の熱が宿っているからである。つまり、あらゆるものは魂に満ちていると言える。したがって、この空気と生命の熱が何かに閉じ込められると、生命体は速やかに形成される。そして、それらが閉じ込められ、物質的な液体が加熱されると、まるで泡のようなものが湧き上がるのである。

アリストテレスは、観察の確信度は様々であったものの、様々な種類の無生物から多様な生物が自然発生するという理論を提唱した。例えば、殻を持つ生物（アリストテレスによれば、この属には二枚貝や巻貝が含まれる）は泥から自然発生するという特徴があったが、生育する正確な物質によって異なっていた。例えば、アサリやホタテガイは砂の中で、カキは粘液の中で、フジツボやカサガイは岩のくぼみの中で生育した。^{[ 17 ]}

アテナイオスは自然発生説に異議を唱え、ある種のカタクチイワシはアリストテレスが述べたように卵からではなく、海の泡から発生すると主張した。^{[ 22 ]}

哲学者や思想家の間で自然発生説が主流であったため、キリスト教の神学者の中にはこの見解を受け入れた者もいた。ベルベル人の神学者で哲学者のヒッポのアウグスティヌスは、 『神の国』や『創世記の文字通りの意味』の中で自然発生説について論じ、「水は、命ある生き物を豊かに生み出せ」（創世記 1:20）などの聖書の箇所を引用し、創造が継続することを可能にする命令だと主張した。^{[ 23 ]}

ブリュッセルの医師ヤン・バプティスト・ファン・ヘルモントは、ネズミ（汚れた布切れと小麦を21日間）とサソリ（バジルを2つのレンガの間に挟んで日光に当てる）の駆除方法を記述した。彼のメモからは、彼が実際にこれらのことを試みた可能性が示唆される。^{[ 35 ]}

アリストテレスは胚は子宮内での凝固によって形成されると主張したが、イギリスの医師ウィリアム・ハーヴェイは鹿の解剖によって、最初の1か月間は目に見える胚は存在しないことを示した。彼の研究は顕微鏡より前のものであったが、このことから彼は生命は目に見えない卵から生じると示唆した。1651年に出版された著書『Exercitationes de Generatione Animalium』（動物の発生に関するエッセイ）の扉絵で、彼は「omnia ex ovo」（すべては卵から）というモットーで自然発生説を否定した。 ^{[ 23 ] [ 36 ]}

古代の信仰は検証の対象となった。1668年、イタリアの医師で寄生虫学者のフランチェスコ・レディは、ウジが腐った肉から自然発生するという考えに異議を唱えた。自然発生に異議を唱える最初の主要な実験で、彼は肉をさまざまな密閉容器、開放容器、部分的に覆われた容器に入れた。^{[ 37 ]}密閉容器は空気が遮断されていることに気づいた彼は、「ナポリの細かいベール」を使用し、肉には虫が見られなかったが、布には虫が現れたことを確認した。^{[ 38 ]}レディは、生物は親から発生するという当時のカトリック教会が提唱した先在説を支持するために、これらの実験を使用した。^{[ 39 ]}レディの研究は科学界ですぐに大きな影響を与え、1671年にイギリスの自然神学者ジョン・レイがロンドン王立協会の会員に宛てた手紙にもそれが表れている。彼はその中で、昆虫の自然発生を「ありそうもない」と述べている。^{[ 40 ]}

ピエル・アントニオ・ミケーリは、1729年頃、真菌の胞子をメロンのスライスに置くと、胞子の由来となったものと同じ種類の真菌が生成されるのを観察し、この観察から真菌は自然発生によって生じるのではないと指摘した。^{[ 41 ]}

1745年、ジョン・ニーダムは煮汁に関する一連の実験を行った。煮沸すればすべての生物が死ぬと信じていた彼は、煮沸直後に密封すると煮汁が濁ることを示し、自然発生説の信念が維持されるようにした。彼の研究は同僚によって厳密に精査され、その多くが同意した。^{[ 37 ]}

ラッツァーロ・スパランツァーニは、1768年にニーダムの実験を修正した広範な観察と実験を行い、沸騰と密封の間に汚染因子が混入する可能性を排除しようと試みた。彼の手法は、爆発を防ぐために空気を部分的に抜いた密封容器でスープを沸騰させるというものだった。彼は成長は見られなかったが、空気の排除により、空気が自然発生の必須因子であるかどうかという疑問が残った。^{[ 37 ]}しかし、考え方は変化しつつあり、19世紀初頭には、ジョセフ・プリーストリーのような科学者が「現代哲学において、長い間破綻したと考えられてきた曖昧な、あるいは[エラスムス]ダーウィン博士が言うところの自然発生の教義の復活ほど、私には驚くべきものはない」と書くことができた。^{[ 42 ]}

1837年、物理学者のシャルル・カニャール・ド・ラ・トゥールと細胞説の創始者の一人であるテオドール・シュワンは、アルコール発酵における酵母の発見をそれぞれ独立して発表した。彼らは顕微鏡を用いてビール醸造の過程で残った泡を観察した。オランダの顕微鏡学者アントニ・ファン・レーウェンフックが「小さな球状の小球」と表現したのに対し、彼らは酵母細胞が細胞分裂を起こしているのを観察した。酵母が存在しない場合、滅菌空気や純酸素を導入しても発酵は起こらなかった。このことから、自然発生ではなく、空気中の微生物が原因であることが示唆された。 ^{[ 43 ]}

しかし、自然発生説はほぼ1世紀にわたって衰退していたものの、その支持者たちは一斉にそれを放棄したわけではなかった。ジェームズ・レニーが1838年に書いたように、レディの実験にもかかわらず、「ブルーメンバッハ、キュヴィエ、ボリー・ド・サン・ヴァンサン、R・ブラウンなどの著名な博物学者」は引き続きこの理論を支持した。^{[ 44 ]}

ルイ・パスツールの1850年代後半の実験は、自然発生説の問題を解決したと広く考えられている。^{[ 46 ]}彼は白鳥の首のような形をしたフラスコで肉汁を煮沸した。フラスコの首の曲がりによって、落下する粒子が汁に到達するのを防ぎつつ、空気の自由な流れは可能だった。フラスコは長期間にわたって増殖しなかった。粒子が曲がりから落下できるようにフラスコを回転させると、汁はすぐに濁った。^{[ 37 ]}しかし、少数派の反論は根強く、実験の難しさが一般に知られているよりもはるかに困難だったことを考えると、必ずしも不合理ではなかった。パスツールの文通相手であり、彼の研究を賞賛していたアイルランドの医師ジョン・ティンダルの研究は、自然発生説を否定する上で決定的なものとなった。とはいえ、ティンダルは当時よく理解されていなかった微生物胞子を扱うのに苦労した。パスツールと同様に、彼は培養物を煮沸して滅菌したが、細菌胞子の中には煮沸に耐えられるものもある。最終的に医療現場や微生物学で器具の滅菌に広く用いられるようになったオートクレーブは、これらの実験の後に導入された。^{[ 45 ]}

1862年、フランス科学アカデミーはこの問題に特別な注意を払い、「適切に実施された実験によっていわゆる自然発生の問題に新たな光を当てた者」に賞を授与し、受賞者を審査する委員会を任命した。^{[ 47 ]}パスツールらは、生命は他の生命からのみ発生するという意味で、自然発生の反対として生物発生という用語を使用した。パスツールの主張は、ドイツの医師ルドルフ・フィルヒョウの「すべての細胞は細胞から生じる」という教義[48]に従ったものであり、それ^{自体はロベール}・レマクの研究に由来する。^{[ 49 ] [ 37 ]}パスツールの1859年の実験の後、「自然発生」という用語は好まれなくなった。実験家は、非生物からの生命の起源の研究にさまざまな用語を使用した。異種発生説は、かつて生きていた有機物（煮汁など）から生物が発生する現象に適用され、イギリスの生理学者ヘンリー・チャールトン・バスティアンは、非生物から生命が発生する現象にアーケビオシスという用語を提案した。バスティアンは、自然発生説が示唆するランダム性と予測不可能性を嫌い、1870年に非生物から生命が形成される現象にバイオジェネシスという用語を使用した。しかし、その後まもなく、イギリスの生物学者トーマス・ヘンリー・ハクスリーは、同じプロセスにアビオジェネシスという用語を提案し、既存の生命から生命が発生するプロセスにはバイオジェネシスという用語を採用した。 ^{[ 50 ]}