Esperimenti sulla Generazione spontanea - Stelle degli Iblei
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Esperimenti sulla generazione spontanea
Prima pubblicazione Febbraio 2013 - Aggiornamento Febbraio 2017 - © Felice Placenti
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Introduzione
Sappiamo che anticamente si credeva nella teoria della generazione spontanea (puoi leggere questo articolo). Ma ancora nel XVII secolo alcune scuole di pensiero sostenevano la dottrina dell'abiogenesi! L'invenzione del microscopio minava le basi di questa dottrina ma, al tempo stesso, le forniva nuovi elementi di sostegno! Lo sviluppo di microrganismi dagli infusi (perciò detti infusori) aveva del miracoloso! Fu in quel periodo che si aprì un'epoca di affascinanti ricerche ed esperimenti che, alla fine, ebbero importantissimi sviluppi nel settore della medicina (igiene, medicinali e vaccini) e dell'industria alimentare (fermentazioni, conservazione degli alimenti).
Gli esperimenti avevano come denominatore comune le infusioni, i terreni di coltura e lo sviluppo di microrganismi quali gli infusori e le muffe. A quell'epoca rimangono legati nomi che hanno fatto la storia delle scienze naturali, della biologia e della medicina: Redi, Leeuwenhoek, Spallanzani, Pasteur, solo per citarne alcuni.
Oggi con mezzi semplicissimi e comuni è possibile ripetere gli esperimenti che portarono alla scomparsa definitiva della dottrina della generazione spontanea.
Noi abbiamo pensato agli esperimenti di Pasteur.
Che cosa faremo?
Per prima cosa prepareremo un sistema di coltura fatto con brodo di banana, zucchero e gelatina.
A che cosa servirà questo sistema di coltura?
Come avremo modo di vedere, il sistema di coltura sarà conservato in modi differenti. Così facendo potremo verificare in quali condizioni si sviluppano i microrganismi e, sulla base delle procedure seguite, rifletteremo sul perché.
Al termine della sperimentazione avremo del materiale fresco (microrganismi) da osservare al microscopio.
Questa pagina si articola nei seguenti paragrafi:
Attenzione
In questo genere di esperimenti si ha a che fare con muffe, lieviti e colonie batteriche, le stesse che compaiono negli alimenti guasti o su frutta e ortaggi marcescenti. La prudenza non è mai troppa! E' bene, quindi, che i preparati su cui compaiono questi microrganismi siano manipolati con guanti e che si tenga il viso ben lontano da essi.
Noi abbiamo tenuto i preparati all'aperto, in balcone o in giardino.
Preparazione del sistema di coltura
Materiale occorrente:
- gelatina alimentare (colla di pesce), in polvere o in fogli;
- zucchero;
- una banana matura;
- un piatto di plastica piccolo oppure una capsula di Petri;
- una spatola oppure un cucchiaino da caffè;
- due bicchieri;
- un pentolino;
- una pentola a pressione;
- un colino;
- un imbutino;
- 6 flaconcini di vetro da 10 ml (tipo quelli dei medicinali, ben puliti);
- piccolo contenitore metallico o di vetro in cui porre quattro dei sei flaconcini (deve poter essere contenuto all'interno della pentola a pressione);
- acqua;
- fornello a gas o elettrico;
- cotone;
- due tappi forati (facoltativi);
- misurino per liquidi oppure piccolo cilindro graduato o siringa graduata;
- tubicino dritto di vetro o di plastica rigida della lunghezza di circa 5 cm e del diametro interno di 1-2 mm;
- tubicino piegato a S (o Z) di vetro o di plastica rigida con lati di circa 5 cm e diametro interno di 1-2 mm;
- etichette adesive bianche oppure nastro carta adesivo su cui scrivere;
- carta e penna.
Materiale occorrente.
Svolgimento:
In questa fase dell'esperimento dobbiamo preparare un sistema di coltura fatto con brodo di banana, zucchero e gelatina alimentare. Il procedimento è descritto in quest'altra pagina.
Una volta preparato il terreno di coltura, prendiamo i sei flaconi di vetro da 10 ml e la capsula di Petri e poniamoli in ordine l'uno accanto all'altro. Servendoci dell'imbutino, riempiamo i sei flaconcini fino a metà della loro altezza e la capsula fin quasi all'orlo (al posto della capsula di Petri, in alternativa, possiamo usare un piccolo piattino di plastica o qualcosa di simile). Adesso operiamo come segue:
Flaconcino n. 1:
Sarà lasciato aperto e vi sarà applicata un'etichetta con il numero "1".
Flaconcino n. 2:
Sarà chiuso con un batuffolo di cotone e vi sarà applicata un'etichetta con il numero "2".
Flaconcino n. 3:
Anch'esso sarà chiuso con un batuffolo di cotone. Prepareremo un'etichetta con il numero "3", senza applicarla.
Flaconcino n. 4:
Sarà lasciato aperto. Prepareremo un'etichetta con il numero "4", senza applicarla.
Flaconcino n. 5:
Sarà chiuso con un tappo forato all'interno del quale avremo inserito il tubicino dritto. Al posto del tappo forato potremo usare il cotone: prepareremo il tappo avvolgendo una striscia di cotone intorno al tubicino, nella parte centrale, poi infileremo il tappo a pressione nel flaconcino (con alcuni tentativi si riesce ad ottenere un tappo di cotone delle dimensioni giuste). Prepareremo un'etichetta con il numero "5", senza applicarla.
Flaconcino n. 6:
Sarà preparato come il n. 5, ma con il tubicino piegato a S. Sull'ultima etichetta, che non applicheremo, scriveremo il numero "6".
Capsula di Petri:
Sarà lasciata aperta. In questo modo avremo una superficie più ampia su cui si potranno sviluppare le muffe e su cui potremo effettuare osservazioni tramite lenti di ingrandimento o microscopi.
I flaconcini n. 1 e n. 2 e la capsula di Petri sono pronti, mentre gli altri quattro flaconcini necessitano ancora di un ultimo passaggio: mettiamoli in un recipiente metallico o di vetro che, successivamente porremo nella pentola a pressione per la sterilizzazione.
Servono, però, alcuni accorgimenti:
1) il contenitore deve essere pesante (all'interno della pentola a pressione non si dovrà muovere), eventualmente oltre alle boccettine vi metteremo anche qualche pesetto (serve un po' di inventiva);
2) i flaconcini messi dentro il contenitore non dovranno muoversi (quindi li incastreremo con qualche spessore, anche in questo caso serve un po' di inventiva);
3) per finire, flaconcini, contenitore e tubicini dovranno avere un ingombro tale da poter entrare comodamente nella pentola a pressione (se disponiamo di un set di pentole a pressione di svariate dimensioni potremo scegliere quella più adatta).
Riempiamo la pentola a pressione con acqua fino all'altezza di qualche centimetro.
Riempiamo di acqua il contenitore con i flaconcini fino all'altezza di qualche centimetro, evitando che il livello raggiunga l'imboccatura dei flaconcini (terremo il livello 1-2 cm al di sotto dell'imboccatura).
Chiudiamo la pentola a pressione e poniamola sul fornello acceso per 15 minuti (misurati a partire dal fischio che segna il raggiungimento della giusta pressione).
La pentola a pressione si comporta come un'autoclave consentendo di sterilizzare in maniera efficace il terreno di coltura (alta temperatura e alta pressione).
Trascorsi i 15 minuti toglieremo la pentola a pressione dal fornello e lasceremo raffreddare.
Non appena la pentola sarà fredda, apriremo il coperchio ed estrarremo il contenitore con i quattro flaconcini.
Asciugheremo all'esterno i flaconcini e vi applicheremo le etichette già preparate.
A quel punto avremo tutti e sei i flaconcini pronti.
A questo punto abbiamo tutti e sei i flaconcini pronti (vedi tabella):
| FLACONCINO N. | TIPO DI CHIUSURA | STERILIZZAZIONE | ||
| 1 | Aperto | NO | ||
| 2 | Chiuso con cotone | NO | ||
| 3 | Chiuso con cotone | SI | ||
| 4 | Aperto | SI | ||
| 5 | Chiuso con tappo di gomma o cotone, con tubicino dritto | SI | ||
| 6 | Chiuso con tappo di gomma o cotone, con tubicino a S | SI | ||
Conservazione dei terreni di coltura
Accertiamoci che le etichette siano bene incollate ai flaconcini.
Flaconcini e capsula di Petri (o piattino) devono essere conservati nello stesso luogo e non devono essere coperti. Il luogo prescelto deve essere ben ventilato, protetto dalla pioggia e dai raggi diretti del sole.
Monitoraggio giornaliero dei terreni di coltura
I preparati dovranno essere controllati giorno dopo giorno, al fine di verificare la comparsa delle muffe. Sarà utile prendere nota su una tabella come quella che segue (qui rappresentata solo per i primi cinque giorni).
Sulle caselle della tabella faremo un segno "-" se non c'è comparsa di muffe, un segno "+" se c'è.
E' bene precisare che le osservazioni dovranno essere condotte per diversi giorni. I risultati sono influenzati dalle condizioni ambientali (temperatura, umidità, ventilazione, etc.), e per tal motivo il periodo di osservazione potrebbe prolungarsi anche fino a 15-20 giorni (e anche più)!
GIORNO N. | OSSERVAZIONI (comparsa di muffe) | NOTE | ||||||
| FLACONCINO N. | CAPSULA PETRI (o piattino) | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |||
| 1 | ||||||||
| 2 | ||||||||
| 3 | ||||||||
| 4 | ||||||||
| 5 | ||||||||
Abbiamo preparato una tabella in bianco.
La tabella è in formato pdf (19,5 kb) e puoi scaricarla cliccando sull'icona sottostante.
Risultati
Abbiamo incollato i flaconi e la capsula di Petri in un contenitore di legno mediante pezzetti di nastro bi-adesivo. In questo modo tutti i preparati sono rimasti nella loro posizione durante tutto il periodo di osservazione.
Già dal giorno successivo alla preparazione abbiamo riscontrato la presenza di polvere sui preparati.
Dopo quattro giorni la gelatina nella capsula di Petri si è seccata.
Il sesto giorno sono comparse le prime muffe, tutte di colore verde.
Sviluppo delle muffe nei flaconcini.
Abbiamo segnato i risultati nella tabella:
GIORNO N. | OSSERVAZIONI (comparsa di muffe) | NOTE | ||||||
| FLACONCINO N. | CAPSULA PETRI (o piattino) | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |||
| 1 | - | - | - | - | - | - | - | Giorno della preparazione |
| 2 | - | - | - | - | - | - | - | Polvere sui preparati |
| 3 | - | - | - | - | - | - | - | |
| 4 | - | - | - | - | - | - | - | La gelatina nella capsula si è seccata |
| 5 | - | - | - | - | - | - | - | |
| 6 | + | - | - | + | - | - | + | Prime muffe di colore verde |
| 7 | + | - | - | + | - | - | + | |
| 8 | + | - | - | + | - | - | + | |
| 9 | + | - | - | + | + | - | + | Muffe di vari colori (verde, rosso, giallo, nero) |
Osserviamo la tabella e riflettiamo sui risultati.
Flaconcino n. 1 (aperto e non sterilizzato):
Sono comparse le muffe. Non è possibile dire se le spore delle muffe siano arrivate dall'aria e abbiano contaminato il terreno di coltura, oppure se si siano "generate" in base al principio della "generazione spontanea".
Flaconcino n. 2 (chiuso con cotone e non sterilizzato):
Nei primi nove giorni di osservazione non è apparsa alcuna traccia di microrganismi. Il terreno di coltura, il flaconcino e il cotone non sono stati sterilizzati. Sulla base delle attuali conoscenze ci si aspetterebbe, quindi, la comparsa di muffe o colonie batteriche. Anche sulla base dell'abiogenesi dovrebbero "generarsi" microrganismi: l'aria, e con esso il "principio vitale" previsto dell'abiogenesi, possono attraversare il tappo di cotone e "generare" microrganismi, inoltre il terreno di coltura non è stato sottoposto ad alcun trattamento capace di inibire la generazione spontanea.
Quindi abbiamo continuato le osservazioni.
Flaconcino n. 3 (chiuso con tappo di cotone e sterilizzato):
Nei primi nove giorni di osservazione non è apparsa alcuna traccia di microrganismi. Il sistema è stato preventivamente sterilizzato, quindi se si accetta per veritiera la teoria della generazione spontanea, dobbiamo supporre che l'eventuale fluido vitale in esso contenuto sia stato reso inattivo (incapace di generare) dal trattamento di sterilizzazione.
Secondo le moderne conoscenze, invece, l'assenza di microrganismi sarebbe dovuta al trattamento di sterilizzazione e alla chiusura con cotone che, benché permetta il passaggio dell'aria riesce a bloccare il passaggio di spore e batteri trasportati dall'aria stessa.
Flaconcino n. 4 (aperto e sterilizzato):
Sono comparse le muffe. Secondo i dettami della generazione spontanea le muffe hanno avuto origine dal "principio vitale" posseduto dall'aria (principio che, evidentemente, la sterilizzazione non è riuscita ad inibire!).
Secondo le moderne conoscenze, invece, le spore sono state trasportate dall'aria e sono cadute direttamente nel terreno di coltura che, sebbene sterilizzato, ha costituito comunque un ambiente favorevole allo sviluppo delle muffe.
Flaconcino n. 5 (chiuso, con tubicino dritto e sterilizzato):
Sono comparse le muffe. Secondo i dettami della generazione spontanea la spiegazione è identica a quella del flaconcino n. 4: le muffe hanno avuto origine dal "principio vitale" posseduto dall'aria (principio che, evidentemente, la sterilizzazione non è riuscita ad inibire!).
Secondo le moderne conoscenze, invece, il tubicino ha consentito il passaggio delle spore. Queste, trasportate dall'aria, sono cadute direttamente nel terreno di coltura che, come nel caso precedente, sebbene sterilizzato, ha costituito comunque un ambiente favorevole allo sviluppo delle muffe.
Flaconcino n. 6 (chiuso, con tubicino a S e sterilizzato):
Nei primi nove giorni di osservazione non è apparsa alcuna traccia di muffe. Secondo l'abiogenesi, l'aria, e con essa il principio vitale, hanno avuto la possibilità di passare attraverso il tubicino, tuttavia non è apparsa alcuna traccia di microrganismi!
Le attuali conoscenze ci insegnano che i microrganismi presenti nel terreno di coltura sono stati resi inattivi dal trattamento di sterilizzazione e che quelli trasportati dall'aria sono penetrati nel tubicino ma si sono fermati in corrispondenza delle sue curve (l'eventuale principio vitale presente nell'aria sarebbe dovuto arrivare fino al terreno di coltura nonostante le curve del tubicino!).
Capsula di Petri:
Anche se la gelatina si è seccata già dopo pochi giorni vi sono comparse numerose muffe. Essendo la gelatina già secca, queste non si sono potute sviluppare bene e sono rimaste alquanto minute. Ciò, tuttavia, non ci ha impedito di fare belle osservazioni al microscopio.
Spore di muffe che si sono sviluppate in uno dei flaconcini.
Osservazione fatta con microscopio biologico in luce trasmessa. Montaggio del campione in glicerina.
Una delle muffe che si sono sviluppate nella capsula di Petri.
Osservazione fatta con microscopio biologico in luce riflessa.
La stessa muffa osservata in luce trasmessa.
A proposito: le muffe appartengono al regno dei funghi. In questa pagina trovi una breve descrizione dei funghi.
Louis Pasteur si soffermò sull'analisi dei flaconi 4 e 5 (egli utilizzò vetreria da laboratorio diversa ma gli esperimenti furono concettualmente simili) e concluse che i microrganismi, come le spore delle muffe, dovevano essere già presenti nell'aria e, trasportati da questa, dovevano aver contaminato i preparati. Se i microrganismi non avevano contaminato il terreno di coltura del flaconcino 6, ciò era dovuto al fatto che le spore si fermavano nella prima curva del tubicino piegato a S.
Pasteur pensò ad un esperimento capace di confutare una volta per tutte questa teoria e preparò la sua prova decisiva.
La prova decisiva di Pasteur - Conclusioni
Dall'analisi dei risultati abbiamo visto che dopo nove giorni le muffe si sono sviluppate anche nel flaconcino n. 5 (chiuso, con il tubicino dritto). Invece non si sono sviluppate nel flaconcino n. 6 (chiuso, con il tubicino piegato a S). Ricordiamoci che entrambi i terreni di coltura sono stati preventivamente sterilizzati.
Perché nel flaconcino con il tubicino ad S non si è formata la muffa?
Secondo Pasteur le spore delle muffe sono già presenti nell'aria e possono contaminare il terreno di coltura anche se questo è stato preventivamente sterilizzato. L'assenza di microrganismi è dovuta al fatto che questi, pur essendo penetrati nel tubicino, si sono fermati nella prima curva.
Se la generazione di microrganismi fosse veramente spontanea e dovuta al principio vitale dell'aria, questi dovrebbero comparire sul terreno di coltura. Se il terreno di coltura fosse reso incapace di far generare i microrganismi, questi, opportunamente inoculati non dovrebbero svilupparsi.
Secondo Pasteur nel primo tratto del tubicino piegato dovrebbero esserci microrganismi. Se facciamo in modo di spingerli all'interno del flacone e portarli a contatto col terreno di coltura, dovremmo assistere al loro sviluppo. Se ciò non avvenisse avrebbero ragione i sostenitori della dottrina della generazione spontanea.
Materiale occorrente:
- siringa senza ago;
- pentolino;
- fornello a gas o elettrico;
- acqua.
Svolgimento
Facciamo bollire un po' d'acqua, nel frattempo con la stessa acqua bollita sterilizziamo la siringa.
Non appena l'acqua si sarà raffreddata introduciamone un po' nel tubicino del flacone n. 6. Questa operazione è alquanto delicata: per introdurre l'acqua nel tubicino occorre fare uscire un po' d'aria dal flacone; se il flacone è chiuso con il cotone l'aria potrà uscire agevolmente, se, invece, il flacone è chiuso con il tappo di gomma si dovrà allentare la tenuta del tappo. Vedremo che l'acqua tenderà ad uscire dall'imboccatura del tubicino esterna al flacone, allora, per evitarlo, con del nastro adesivo uniremo l'estremità della siringa all'imboccatura del tubicino (costruiremo, cioè, un raccordo a tenuta). Se disponiamo di un vero e proprio laboratorio, al posto del nastro adesivo possiamo usare un raccordo tubolare di gomma elastica.
Eseguita questa preparazione, faremo in modo che 2-3 gocce di acqua cadano sul terreno di coltura all'interno del flaconcino.
Se nel primo tratto del tubicino erano presenti microrganismi, questi saranno stati trasportati dall'acqua fin sul preparato.
A questo punto dovremo aspettare qualche giorno per dar tempo ai microrganismi di svilupparsi.
Se dopo una decina di giorni non si saranno sviluppati microrganismi (muffe o batteri) si dovrà ripetere la prova!
La prova è stata fatta il 9° giorno dall'inizio degli esperimenti e abbiamo continuato a segnare le osservazioni nella stessa tabella (qui riprodotta dal 9° giorno):
GIORNO N. | OSSERVAZIONI (comparsa di muffe) | NOTE | ||||||
| FLACONCINO N. | CAPSULA PETRI (o piattino) | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |||
| 9 | + | - | - | + | - | - | + | Giorno della prova decisiva di Pasteur |
| 10 | + | - | - | + | - | - | + | |
| 11 | + | - | - | + | - | - | + | |
| 12 | + | - | - | + | - | - | + | |
| 13 | + | - | - | + | - | - | + | |
| 15 | + | - | - | + | - | - | + | |
| 15 | + | - | - | + | - | - | + | |
| 16 | + | - | - | + | - | - | + | |
| 17 | + | - | - | + | + | - | + | |
| 18 | + | - | - | + | + | - | + | |
| 19 | + | - | - | + | + | + | + | Comparsa di colonie di microrganismi nel flaconcino n. 6 |
Lieviti cresciuti a seguito della prova di Pasteur.
Un disegno dei lieviti osservati al microscopio.
Osserviamo la tabella e riflettiamo sui risultati.
Flaconcino n. 2 (chiuso con cotone e non sterilizzato):
Dopo ben 19 giorni di osservazioni non sono ancora comparse tracce di microrganismi. Il terreno di coltura non è stato sterilizzato. Evidentemente la preparazione è stata eseguita in un ambiente particolarmente pulito. La preparazione del terreno di coltura sul fornello acceso per sciogliere la gelatina deve avere svolto, evidentemente, una funzione di sterilizzazione. La chiusura con tappo di cotone ha impedito ai germi di contaminare il sistema.
Continueremo le osservazioni.
Flaconcino n. 3 (chiuso con tappo di cotone e sterilizzato):
Come era logico aspettarsi, non sono comparsi microrganismi (sistema sterilizzato e chiuso).
In ogni caso continueremo le osservazioni.
Flaconcino n. 6 (chiuso, con tubicino a S e sterilizzato):
Dopo dieci giorni dalla prova di Pasteur sono comparse numerose colonie di microrganismi. Non c'è traccia di muffe ma sembra che i microrganismi, osservati al microscopio, siano dei lieviti.
Se supponiamo sufficientemente sterilizzate sia l'acqua che la siringa, possiamo ipotizzare che i batteri fossero presenti nel tubicino.
Non sappiamo per quale motivo non si è sviluppata la classica muffa! Possiamo supporre che l'acqua introdotta nel tubicino non sia stata capace di trasportare le spore ivi presenti, oppure che le poche spore trasportate siano state distrutte da batteri prima di poter sviluppare le muffe (mi piacerebbe conoscere il parere di qualche esperto).
Non è escluso che ripetendo l'esperimento si ottengano risultati differenti!
Conclusioni
Quali conclusioni possiamo trarre da questa prova?
Lo sviluppo dei microrganismi non può essere dovuto ad un "principio vitale" dell'aria in quanto, se così fosse, avremmo assistito al loro sviluppo fin dai primi giorni!
Il terreno di coltura preventivamente sterilizzato continua a comportarsi come un ambiente favorevole allo sviluppo dei microrganismi, ma questi devono avere la possibilità di raggiungerlo: nel flacone n. 3 questa possibilità gli è stata negata e non si sono sviluppati!
In definitiva, i microrganismi non vengono generati dal "nulla", per virtù di un principio vitale, ma si sviluppano a partire da individui già presenti nell'aria, nell'acqua e sulle cose.
Segnalatemi pure eventuali imprecisioni, passaggi poco chiari e differenti risultati. Gradirei ricevere commenti e critiche!
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