Thời đại anh hùng của sinh học

Vào buổi tối ngày 11 tháng 3 năm 1890, hàng trăm người đàn ông mặc cà vạt trắng và áo đuôi tôm đã tụ tập để dự một buổi dạ tiệc tại Tòa thị chính Berlin. Căn phòng có đèn chùm được lót bằng những cây cọ, và tất cả những người đáng chú ý đều ở đó, bao gồm cả những nữ tiếp viên hàng đầu của Đức, ngồi ở những chiếc bàn riêng biệt trong một gian hàng có mái vòm. Theo một người có mặt, đó là “Một lễ hội hoành tráng có lẽ chưa từng có trong lịch sử khoa học” và để đánh dấu dịp này, mười bài phát biểu đã được phát biểu. 1

Mỗi bài phát biểu vinh danh một người đàn ông, người nói cuối cùng. Bữa tối, được gọi là Benzolfest, được tổ chức để đánh dấu kỷ niệm 25 năm ngày ông đã khám phá ra một trong những cuộc phiêu lưu vĩ đại của trí óc vào thế kỷ 19 và điều đó chỉ xảy ra sau nửa thế kỷ dày công tìm hiểu. Người đàn ông đó là August Kekulé và phát hiện của ông là vòng benzen và nhận thức muộn màng rằng có một thứ gọi là phân tử, hạt nhỏ nhất của một hợp chất hóa học có thể tồn tại, rằng nó có cấu trúc—hình dạng và kích thước, với các tính chất cụ thể tùy thuộc vào cấu trúc đó—và rằng đây là khối xây dựng cơ bản của hóa học hữu cơ, hóa học của sự sống, hóa học chi phối sinh học. 2

Hóa học hữu cơ đã được phát minh ra—hoặc khám phá ra—bảy mươi năm trước. Đó là một trong ba bước đột phá khiến những năm giữa thế kỷ 19 trở thành thời kỳ hào hùng của sinh học. Thứ hai là sự phát triển của phân bón, đã làm thay đổi ngành nông nghiệp vào thời điểm nhiều người trên khắp châu Âu đang rời bỏ mảnh đất để làm việc ở các đô thị mới, do đó nhu cầu về lương thực đã đạt đến mức chưa từng có. Thứ ba là xác định tế bào, nhận ra rằng nó là khối xây dựng cơ bản của cả thực vật và động vật, và sự biệt hóa của nó tạo nên các cơ quan khác nhau của sinh vật. Giữa chúng, những phát triển này đã làm thay đổi y học, các khái niệm về bệnh tật và sức khỏe, công nghiệp (thuốc nhuộm, phân bón, mỹ phẩm, dược phẩm) và — theo như những khám phá mới giải thích các quá trình sống và liên kết vật chất trơ về mặt khái niệm với các sinh vật sống — đóng một vai trò triết học và tôn giáo lớn. trong việc tinh chỉnh sự hiểu biết của chúng ta về bản thân vào thời điểm mà niềm tin truyền thống đang bị đe dọa nghiêm trọng.

Vai trò quan trọng của carbon trong khoa học về các sản phẩm tự nhiên—hóa học hữu cơ—đã được biết đến từ khá sớm. Điều khiến mọi người bối rối là tại sao một nguyên tố trong số hàng chục nguyên tố đã biết lại giải thích cho sự đa dạng đáng kinh ngạc của các chất tự nhiên. Tình trạng kỳ lạ này giải thích cho thực tế là rất nhiều nhà khoa học đầu thế kỷ 19 tin rằng hóa học không đủ để giải thích sự đa dạng và rằng một số loại “lực lượng quan trọng” phải hoạt động. 3

Thuật ngữ “hóa học hữu cơ” bắt đầu được sử dụng vào khoảng năm 1777, mặc dù sự hiểu biết còn sơ khai, và các sách giáo khoa ban đầu chỉ liệt kê các chất khác nhau được coi là hữu cơ: kẹo cao su, nước bọt, nước tiểu, lòng trắng, gelatin và máu, mà nhiều người coi là chất hữu cơ. một chất "không thể phức tạp". 4

Ý nghĩa hệ thống lần đầu tiên được đưa vào lĩnh vực này bởi người Pháp Antoine Lavoisier, người đã chỉ ra rằng một số sản phẩm tự nhiên—rượu, đường và axit axetic (từ giấm)—chỉ chứa ba nguyên tố: carbon, hydro và oxy. Hai người đàn ông đã xây dựng trên cơ sở này và do đó trở thành hiện thân của sự xuất hiện của hóa học hữu cơ là Justus von Liebig và Friedrich Wöhler. Từ khoảng năm 1824, trong khoảng ba thập kỷ, von Liebig và Wöhler đã nghiên cứu hầu hết mọi lĩnh vực của khoa học mới, xuất bản hàng trăm tài liệu nghiên cứu và giảng dạy cho hàng nghìn sinh viên (8.000 trong trường hợp của Wöhler). Wöhler, hơn von Liebig ba tuổi, ít nói và khiêm tốn, mảnh khảnh, và luôn trông trẻ hơn nhiều so với tuổi (khi gặp Michael Faraday trong một chuyến thăm Anh, Faraday nghĩ rằng anh ta đang nói chuyện với con trai của Wöhler). 5 Mặt khác, Von Liebig là một người dễ nổi nóng, quá dễ sai lầm, như John Buckingham đã nói trong lịch sử về sinh vật học sơ khai của mình, đã có một sự nghiệp bị biến dạng bởi nhiều thất bại, sai lầm và những cuộc tranh cãi gay gắt ( tại một giai đoạn, các nhà xuất bản ở Anh của ông đã từ chối in một cuốn sách của ông vì những lời phỉ báng trong văn bản). Tuy nhiên, những thành tựu của von Liebig đã mở ra một kỷ nguyên mới trong việc khám phá ra phân tử hữu cơ.

Ông sinh vào tháng 5 năm 1803 tại Darmstadt và nghiên cứu hóa học dưới sự hướng dẫn của Wilhelm Kastner tại Bon và Joseph-Louis Gay-Lussac tại Paris, nơi các phương pháp phân tích lúc bấy giờ khắt khe hơn nhiều so với ở Đức. Bước đột phá của ông đến khi, theo lời giới thiệu của Alexander von Humboldt, Ludwig I của Hessen đã bổ nhiệm von Liebig làm giáo sư phi thường tại Đại học Giessen. Gần như ngay lập tức, anh và hai đồng nghiệp thành lập phòng thí nghiệm giảng dạy của riêng họ. Hai mươi vị trí nhanh chóng được lấp đầy, và việc thành lập một phòng thí nghiệm hóa học mới tại Giessen báo hiệu sự khởi đầu của quá trình di cư hóa học về phía đông qua sông Rhine. Sử dụng thiết bị mới do von Liebig tự thiết kế, cho phép phân tích nhanh hơn và chính xác hơn, ông và các sinh viên của mình đã phân tích nhiều chất tự nhiên bí ẩn hơn, bao gồm quinine, morphine và strychnine, phát hiện ra rằng trong quá trình phân tử của chúng chứa tương đối lớn. số lượng nguyên tử nhưng không theo tỷ lệ đơn giản.

Họ cũng phát hiện ra hiện tượng đồng phân quan trọng, xảy ra khi von Liebig ở Giessen nghiên cứu muối của axit fulminic, và Wöhler ở Stockholm, cộng tác với Jöns Jakob von Berzelius (1779–1848), nhà hóa học nổi tiếng người Thụy Điển, và kiểm tra một axit khác, axit xyanic. 6 Mặc dù hoàn toàn khác nhau về tính chất của chúng (axit xyanic hoàn toàn không phải là chất nổ như các fulminat), Wöhler thu được kết quả phân tích bạc xyanate chính xác như von Liebig đã làm đối với bạc fulminat của mình. Làm thế nào mà có thể được? Hai người gặp nhau ở Frankfurt để so sánh kết quả, và trước sự ngạc nhiên của mọi người, họ quyết định rằng cả hai đều đúng. Điều này có nghĩa là hai chất khác nhau có thể có thành phần nguyên tố giống nhau . Trong trường hợp cụ thể này, axit xyanic và axit fulminic đều chứa carbon, nitơ, oxy và hydro theo tỷ lệ chính xác như nhau. Chính Berzelius là người đã đặt ra thuật ngữ “đồng phân” để mô tả hiện tượng này, ngày càng có nhiều ví dụ về hiện tượng này sẽ được khám phá trong những năm tới. 7

Đó là một hiện tượng chậm được nắm bắt một phần bởi vì, trong suốt thế kỷ 18 và 19, hóa học hữu cơ, chưa kể đến sinh lý học, đã bị lẫn lộn bởi khái niệm “lực lượng quan trọng” - niềm tin rằng các sinh vật sống không thể được giải thích chỉ bằng các quy luật vật lý. , rằng phải có một số “ảnh hưởng đặc biệt” tại nơi làm việc. Quan điểm này được củng cố bởi mức độ và sự đa dạng tuyệt đối của các chất hữu cơ mà người ta cho rằng chỉ có một vị thần mới có thể hình dung ra. Khi nhiều phân tích được hoàn thành và nhiều chất được tìm thấy chỉ được tạo thành từ carbon, nitơ và nước, bí ẩn ngày càng sâu sắc. số 8

Chính trong môi trường tri thức và tôn giáo này, Wöhler đã thực hiện thí nghiệm mà ông sẽ luôn được nhớ đến. Bằng cách xử lý bạc xyanat với amoni clorua, ông hy vọng sẽ thu được muối amoni của axit xyanic của mình. Tuy nhiên, sau khi lọc hết bạc clorua (không hòa tan) và làm bay hơi dung dịch còn lại, ông phát hiện ra mình có “các tinh thể trong suốt, không màu ở dạng lăng trụ nhọn bốn cạnh mảnh mai”. Trước sự ngạc nhiên của anh ấy, chúng chẳng giống gì so với urê. “Sự giống nhau này…khiến tôi thực hiện các thí nghiệm so sánh với urê hoàn toàn tinh khiết được phân lập từ nước tiểu, từ đó rõ ràng là [urê và] chất kết tinh này, xyanate của amoniac, nếu có thể gọi như vậy, là những hợp chất hoàn toàn giống nhau .” Trên thực tế, hai hợp chất này không giống nhau—chúng là đồng phân của nhau, nhưng dù vậy thí nghiệm của Wöhler vẫn là một thí nghiệm mang tính biểu tượng: ông đã sản xuất một chất, urê, cho đến nay chỉ là sản phẩm của động vật, từ các vật liệu vô cơ và không có bất kỳ sự can thiệp nào của lực lượng quan trọng . “Von Liebig và những người kế nhiệm ông coi thí nghiệm [này] là [khởi đầu] của hóa học hữu cơ thực sự mang tính khoa học.” 9

Lực lượng quan trọng không biến mất trong một đêm mà giờ đây nó đã bị tấn công liên tục, đặc biệt là từ von Liebig, người đã thực hiện một loạt thí nghiệm về tiêu thụ thực phẩm và sản xuất nhiệt ở động vật. Ông đã chứng tỏ rõ ràng rằng năng lượng đặc trưng cho một sinh vật sống là sản phẩm của quá trình đốt cháy thức ăn trong các mô, không cần đến các nguồn bí ẩn khác như “điện” hoặc “năng lượng thần kinh” hoặc “sinh lực”. 10

B ENZENE : AN EW E RA IN C HEMISTRY

Hóa học sinh lý là một dòng nghiên cứu sinh học. Một cái khác, dường như không chắc lắm, phát triển từ ánh sáng khí đốt. Đến năm 1816, 26 dặm đường ống kim loại đã được lắp đặt ở Luân Đôn để vận chuyển khí đốt đến các nhà máy và chiếu sáng đường phố. * Nguồn cung cấp khí đốt ban đầu được tạo ra, không phải từ nhựa than đá, như sau này, mà từ dầu cá voi hoặc cá tuyết hữu cơ rõ ràng hơn, tạo ra một lượng lớn chất thải lỏng sẽ ngưng tụ lại, tại công trình hoặc trong chính các đường ống . Chất thải này, cái gọi là dầu khí, được sản xuất với số lượng đủ để chủ sở hữu của các nhà máy khí đốt ở London gửi một mẫu cho Michael Faraday vào năm 1825 để xem nó là gì và nó có thể được sử dụng cho mục đích gì. Ông đã thử nghiệm trong khoảng mười ngày và nhận thấy nó là một hydrocacbon—một chất chỉ chứa cacbon và hydro. 11

Lúc đầu, Faraday gọi chất thải là “bicarburet hydro”, sau này được gọi là benzen. Ở giai đoạn đó, không có chút nghi ngờ nào rằng benzen là xương sống ổn định làm cơ sở cho một loạt các chất sau này được gọi là “các hợp chất thơm”. * 12

Bảy năm sau khi Faraday xác định được benzen vào năm 1832, von Liebig và Wöhler bắt đầu sự hợp tác quan trọng thứ hai của họ, lần này là nghiên cứu về các hợp chất thơm. Trong giai đoạn đầu tiên, họ đã phân lập được từ dầu hạnh nhân đắng một chất mà họ đặt tên là hydrobenzoyl (ngày nay được gọi là benzaldehyde), chất mà họ phát hiện chỉ chứa carbon, hydro và oxy. Nhưng bước đi tiếp theo của họ mới chứng tỏ tính quyết định: họ thực hiện một loạt các biến đổi—và phát hiện ra rằng xử lý benzaldehyde bằng clo tạo ra benzoyl clorua, một chất có thể tiếp tục chuyển hóa thành benzoyl iodua bằng kali iodua, v.v. Đây là minh chứng đầu tiên của một loạt các biến đổi hóa học có hệ thống có thể được thực hiện với các chất hữu cơ liên quan. Điều mà von Liebig và Wöhler là những người đầu tiên nhận ra là trong suốt chuỗi biến đổi này, một xương sống khá lớn của cấu trúc phân tử, mà họ tính toán là C 14 H 10 O 2 (như được viết sau đó), vẫn không thay đổi . Xương sống này, mà họ gọi là “benzoyl”, họ gọi là “gốc hợp chất”. Ý tưởng về “cấp tiến”, trong bối cảnh này, có nghĩa là một tập hợp các phần tử “bắt chước hành vi của một phần tử đơn lẻ”. Lavoisier đã xem xét ý tưởng này, nhưng ở dạng đơn giản hơn nhiều, và vì nó chỉ liên quan đến các ví dụ vô cơ. Một kỷ nguyên mới trong hóa học đang mở ra. Điều này đã được xác nhận khi nhà hóa học Berlin Eilhardt Mitscherlich thực hiện một phép biến đổi mà von Liebig và Wöhler đã bỏ qua. Năm 1834, bằng cách đun nóng axit benzoic với vôi, ông đã thu được “không có gì khác ngoài hợp chất hydro của Faraday”—chính là benzen. Chất này, benzen, C 6 H 6 , theo thời gian được tôn sùng là hạt nhân thực sự bất khả quy hay “gốc” của các hợp chất thơm. 13

Khi có nhiều khám phá hơn về tính chất của nhiều hợp chất hữu cơ được tích lũy, thì benzen đặc biệt trở nên rõ ràng hơn bao giờ hết. Tất cả các chất khác có tỷ lệ hydro so với carbon thấp đều không ổn định. Benzen có cùng tỷ lệ hai nguyên tố (1:1) như axetylen khí dễ nổ, nhưng hạt nhân benzen, như von Liebig và Wöhler đã nhiều lần chứng minh, “có thể không thay đổi qua một loạt các phản ứng thay thế có thể dẫn trở lại , với các thao tác phù hợp, đối với bản thân benzen,” hành vi khiến nó “khá khác biệt” với các hợp chất vô cơ. “Giải pháp cuối cùng cho bản chất của benzen sẽ là một trong những thành tựu vĩ đại của tâm trí con người.” 14

Berzelius và các nhà hóa học lâu đời khác chưa bao giờ thực sự nắm bắt được các phản ứng thay thế hữu cơ, và các bước tiếp theo chủ yếu được thực hiện bởi các nhà hóa học người Pháp, Alsatian và Đức, những người đã bị thu hút bởi phòng thí nghiệm Giessen của von Liebig. Trong môi trường này, các cấu trúc và tính chất của các hợp chất thơm dần dần được tách ra, cho đến khi người ta hiểu được thực tế cơ bản: hóa học hữu cơ phần lớn là hóa học của “các nhóm chức năng”—một thuật ngữ chưa được phát minh ra—gắn liền với một khung hydrocacbon tương đối trơ. Charles Frédéric Gerhardt, một người Thụy Sĩ lớn lên ở Alsace, từng theo học von Liebig tại Giessen, là người đầu tiên hiểu cấu trúc và chức năng có liên quan với nhau như thế nào. 15 Ví dụ:

Mặc dù cái nhìn sâu sắc này là tuyệt vời, bức tranh này che giấu một sự thật phức tạp hơn nhưng cơ bản hơn. Đằng sau khái niệm này là một thứ không được phát hiện cho đến những năm 1860: hiệu lực. 16 Hiệu lực, theo ngôn ngữ hàng ngày, là “sức mạnh kết hợp của nguyên tử này với nguyên tử khác”—theo một cách nào đó, số lượng “móc” mà một nguyên tử có sẵn để nối nó với các nguyên tử lân cận. Đến những năm 1850, nước được xác định là H 2 O (hóa trị một hydro, hóa trị hai oxy), nhưng hành vi của carbon vẫn còn khó hiểu, vì metan là CH 4 , etan là C 2 H 6 , ethylene là C 2 H 4 và axetylen C 2 H 2 . Hóa trị của cacbon là 4, 3, 2 hay 1? Cuối cùng, câu trả lời đã được tìm thấy là bốn, và điều giải thích cho khó khăn mà các nhà hóa học thế kỷ 19 gặp phải là các nguyên tử carbon tạo thành chuỗi và vòng với nhau .

Một khi hiện tượng này đã được phát hiện, hóa học hữu cơ đã tiết lộ thêm nhiều bí mật về cấu trúc của nó. Dưới đây là một số công thức cấu trúc hiện đại, trong đó “R” bằng “gốc”, công thức đơn giản nhất là “metyl”:

Người đã làm hơn bất kỳ ai khác trong việc giải thích các nguyên tắc hoạt động của hóa học hữu cơ là August Kekulé. Tuy nhiên, hoàn cảnh của những “khám phá” khác nhau của ông đã gây tranh cãi, và thậm chí sau thời gian này, chúng vẫn gây chia rẽ cho các nhà sử học khoa học.

Ông sinh ngày 7 tháng 9 năm 1829 tại Darmstadt, nơi von Liebig đã ra đời trước đó một thế hệ; Kekulé nghe và có vẻ như là tiếng Pháp, nhưng trên thực tế, gia đình này vốn là quý tộc Bohemian. Ngày 17 tháng 8 học kiến trúc tại Giessen, nhưng bị von Liebig mê hoặc và chuyển sang ngành hóa học. Sau đó, anh ấy lập luận rằng quá trình đào tạo kiến trúc của anh ấy (chẳng hạn như vậy) đã giúp anh ấy tư duy bằng hình ảnh — và điều này đóng một vai trò quan trọng khi anh ấy xác định cấu trúc của các hợp chất carbon.

Năm 1854, ông đến thăm London và tại đó, vào một buổi tối mùa hè, ông đã đưa ra tuyên bố đầu tiên gây tranh cãi của mình. Anh ấy nói rằng anh ấy có một giấc mơ quan trọng. Những giấc mơ này làm dấy lên nghi ngờ bởi vì về bản chất, chúng không thể được chứng thực, và các nhà khoa học khác nghi ngờ Kekulé đã phát minh ra chúng để thiết lập ưu tiên của riêng mình trong các tuyên bố khác nhau của ông là đã xác định được cấu trúc của các chất hữu cơ. Để đưa ra một số ý tưởng về cuộc tranh cãi đang dấy lên, Archibald Scott Couper đã viết bài báo đầu tiên của mình về liên kết hữu cơ vào năm 1858. Tuy nhiên, Kekulé cho biết ông đã có giấc mơ về hiện tượng tương tự vào năm 1854 nhưng mãi đến năm 1890 mới nói ra.

Hóa học hữu cơ có thể đã có một sự ra đời khó khăn, nhưng một khi bản chất của vòng benzen được hiểu rõ, họ hàng của benzen—naphtalen, toluen, phenol (axit cacbônic), cresols—sớm trở nên phổ biến trên quy mô lớn, được chiết xuất từ nhựa than đá, sản xuất vô số sản phẩm tạo ra của cải: thuốc nhuộm anilin, trinitrotoluene, xà phòng carbolic, creosote, băng phiến naphthalene—danh sách này dài một cách ấn tượng. Ngành công nghiệp thuốc nhuộm đã dẫn đầu nhưng “hóa học thơm”, một thuật ngữ do Kekulé đặt ra, đã phát triển nhanh chóng trong những thập kỷ sau đó, sản xuất ra vô số hóa chất công nghiệp, nhưng cũng có những loại thuốc mạnh như aspirin vào năm 1899 và thuốc tiên phong chống bệnh giang mai Salvarsan của Paul Ehrlich vào năm 1909 (xem Chương 18 và 20). 18

Benzen là trung tâm của hoạt động này. Công thức của nó, cuối cùng được hiểu là C 6 H 6 , ổn định đến mức nó có thể chuyển hóa thành nhiều dẫn xuất bằng các phản ứng thế mà không bị phân hủy. Kekulé nói rằng cấu trúc của benzen đến với ông trong một giấc mơ khác, lần này là vào mùa đông năm 1861–62, ở Ghent. Anh ấy nói rằng anh ấy đã mơ thấy một con rắn đang nắm lấy đuôi của chính nó, khiến Kekulé công bố lý thuyết của mình về cấu trúc vòng vào năm 1865. (Arthur Koestler nhận xét một cách khô khan rằng đây “có lẽ là giấc mơ quan trọng nhất trong lịch sử kể từ khi Joseph lên bảy béo và bảy con bò nạc.”)

Như John Buckingham đã nhận xét, “Cấu trúc benzen xuất hiện từ những năm 1860 là một thứ có vẻ đẹp đáng kể và sự hài lòng về trí tuệ…Giống như cấu trúc DNA của gần một thế kỷ sau, nó phải đúng.” 19 Vòng là chìa khóa, có nghĩa là không có đầu lỏng phản ứng. Mỗi nguyên tử carbon có hai hóa trị được sử dụng để liên kết nó với các nguyên tử lân cận, trong khi một “móc” thứ ba gắn nó với một nguyên tử hydro. Điều này để lại một kết thúc cho một trái phiếu với một cái gì đó khác. Không thể hiểu đầy đủ về hóa trị của benzen trước khi xuất hiện thuyết lượng tử vào những năm 1930 (xem Chương 32), nhưng vào giữa thế kỷ 19, các nhà hóa học đã bắt đầu nghi ngờ rằng hình học ba chiều có thể đóng một vai trò trong các phản ứng hóa học. Nhận thức này sẽ giúp phát sinh vật lý hạt vào cuối thế kỷ 19, khẳng định quan điểm của Thomas Nipperdey rằng cuộc cách mạng trong khoa học tự nhiên ở thế kỷ 19 có tác động sâu rộng hơn cuộc cách mạng do Kepler, Galileo và các nhà khoa học mang lại. Newton.

Cách hiểu lý thuyết mới này có những hệ quả cực kỳ thiết thực, giải thích cho những bước phát triển vĩ đại trong hóa học thương mại sau những năm 1860, giúp Đức trở thành một cường quốc kinh tế - và sau đó là quân sự - thế giới. Năm 1862, trong một bức thư gửi cho von Liebig, Wöhler lo lắng về số lượng lớn các nhà hóa học được sản xuất bởi các trường đại học Đức và thắc mắc về số phận của họ. 20 Chỉ ba năm sau, khi Hermann Kolbe được bổ nhiệm làm giáo sư hóa học tại Đại học Leipzig, ông đã yêu cầu—và được phép xây dựng—một phòng thí nghiệm cho 132 sinh viên. Von Liebig đã cười vào sự điên rồ của tất cả những điều này, nhưng khi mở cửa vào năm 1868, nó đã ngay lập tức tràn ngập nhu cầu. 21

T HE A GE OF FERTILIZERS

Von Liebig, như chúng tôi đã lưu ý, là một nhân vật dễ bắt lửa. Do đó, không quá ngạc nhiên khi biết rằng, vào khoảng năm 1840, ông đã trải qua một sự thay đổi đột ngột về cuộc sống khoa học và từ bỏ các khía cạnh lý thuyết của hóa học hữu cơ để hướng tới những lợi ích thiết thực hơn nhiều của nông nghiệp. 22 Tuy nhiên, sự thay đổi này bắt nguồn từ sự quan tâm của ông đối với carbon. Trong một phân tích về dâu tây và trái cây, ông đã phát hiện ra rằng, trong một diện tích đất nhất định, cho dù đó là cánh đồng canh tác hay “rừng hoang”, thì tổng lượng carbon được tạo ra mỗi năm trong thành phần của bất kỳ loại cây nào mọc trên đó là như nhau. . Đây là điểm khởi đầu cho những gì đã trở thành một cuộc tranh luận gay gắt về việc liệu carbon đó có nguồn gốc từ khí quyển hay từ mùn trong đất. Tranh chấp nảy sinh vì von Liebig từ lâu đã quan tâm đến nguồn nitơ. Anh ấy đã tìm thấy amoniac trong thân của mọi loại cây mà anh ấy điều tra và điều này thuyết phục anh ấy rằng nó phải đến từ amoniac hòa tan trong nước mưa, mà anh ấy phát hiện ra, luôn chứa một lượng nhất định chất đó. Càng xem xét thực vật, anh ấy càng tìm thấy nhiều điểm đồng nhất. von Liebig nghĩ rằng sự đồng nhất như vậy không thể là ngẫu nhiên, và ông kết luận, gây tranh cãi, rằng các chất dinh dưỡng trong đất và không khí là chất vô cơ chứ không phải chất hữu cơ. 23

Ông đã tổng hợp những điều này thành cái được gọi là “bức tranh toàn cảnh nhất về vấn đề dinh dưỡng thực vật từng được trình bày”. Von Liebig's Organic Chemistry in Its Applications to Agricultural and Physiology , London, 1840, bắt đầu với vai trò của carbon trong dinh dưỡng thực vật, bác bỏ quan điểm phổ biến lúc bấy giờ rằng chất mùn - chất thực vật bị phân hủy - hình thành nên chất dinh dưỡng chính cho cây trồng. Lập luận thứ hai của Von Liebig là nguồn cacbon được hấp thụ vào thực vật là khí quyển. Ông lập luận rằng chức năng của thực vật là tách carbon và oxy của axit carbonic, “giải phóng oxy và đồng hóa carbon thành các hợp chất như đường, tinh bột và kẹo cao su.” 24

Tuy nhiên, lập luận này cho sự hiểu biết hóa học về các quá trình bên trong của rau củ (thêm bằng chứng để làm mất uy tín của “lực lượng quan trọng”) không phải là điều khiến cuốn sách của von Liebig gây chấn động. Điều thu hút sự chú ý là quan điểm của ông cho rằng một số chất dinh dưỡng nhất định—các nguồn bên ngoài—rất cần thiết cho sự phát triển của thực vật, vì đây là những kết luận ảnh hưởng trực tiếp đến các hoạt động nông nghiệp. Đối với von Liebig, chính ý tưởng về phân bón có nghĩa là bổ sung vào đất những nguyên tố dinh dưỡng không được cung cấp tự nhiên từ bầu khí quyển. Ông nói, phân bón không nên chứa mùn mà là các chất bazơ như vôi, kali và magie, cộng với axit photphoric, nguồn tốt nhất của chất này là xương động vật nghiền thành bột.

Cuốn sách của Von Liebig đã thu hút sự quan tâm mạnh mẽ của các nhà nông nghiệp, đặc biệt là ở Anh và Mỹ. Tại trang trại thử nghiệm Rothamsted ở Anh, phân bón của von Liebig đã được thử nghiệm trên lúa mì và không có tác dụng đáng kể nào đối với sản xuất, trong khi muối amoni được thêm vào đất đã mang lại những cải thiện lớn cho vụ thu hoạch năm này qua năm khác. Những kết quả này đã tạo ra một lỗ hổng trong toàn bộ “lý thuyết khoáng sản” của von Liebig, hay người ta vẫn nghĩ như vậy, và ý tưởng của ông đã bị bác bỏ. Tuy nhiên, Von Liebig đã không nhượng bộ, mặc dù phải mất một thập kỷ nữa ông mới giải quyết được vấn đề. Ông đã quá lo lắng rằng các muối hòa tan sẽ bị nước mưa rửa trôi—thực ra, lớp đất mặt đã hấp thụ chúng. Và, bất chấp những nghi ngờ ban đầu, cuốn sách của von Liebig đã thay đổi hoàn toàn thái độ đối với nông nghiệp khoa học. Trước năm 1840, quan điểm thông thường cho rằng cả thực vật và động vật đều cần vật chất hữu cơ—trước đây là vật liệu sống—để tồn tại. Theo von Liebig, người ta bắt đầu chấp nhận rằng các chất dinh dưỡng của thực vật là chất vô cơ. Điều này đã thay đổi hoàn toàn niềm tin cơ bản về nông nghiệp, đó là việc sản xuất lương thực có những giới hạn cố định. Ngược lại, giờ đây người ta đã chấp nhận rằng không có giới hạn nào như vậy được áp dụng.

KHÁM PHÁ C ELL _ _

Đồng thời với việc phát hiện ra vòng benzen và hiểu biết về bản chất của phân bón, các nhà sinh vật học người Đức cũng đang nghiên cứu để phát hiện ra tế bào. Ý tưởng cho rằng tất cả các dạng sống đều bao gồm các đơn vị “độc lập nhưng hợp tác” mà ngày nay chúng ta gọi là tế bào, được coi là một trong những khám phá quan trọng trong sinh học. 25 Người đầu tiên quan sát tế bào là Robert Hooke (1635–1703), người phụ trách các thí nghiệm tại Hiệp hội Hoàng gia ở London, người có Micrographia xuất hiện vào năm 1665. Trong những thế kỷ sau, nhiều người khác, được hưởng lợi từ kính hiển vi ngày càng cải tiến, đã quan sát thấy “các hạt cầu ” hoặc “mụn nước,” có kích thước và hình dạng khác nhau, ở cả mô động vật và thực vật. Chúng ta biết được từ một lá thư mà Anton van Leeuwenhoek ở Delft, người Hà Lan, viết cho Robert Hooke vào tháng 3 năm 1682 rằng ông đã quan sát thấy một vật thể sẫm màu hơn bên trong các tế bào sẽ được gọi là nhân. 26 Vào cuối thế kỷ 18, hầu hết các nhà thực vật học đều chấp nhận rằng thực vật được cấu tạo chủ yếu từ các tế bào, với Kaspar Friedrich Wolff (1733–94) là một trong những người đầu tiên ủng hộ rằng tiểu đơn vị cơ bản của tất cả các mô—động vật và thực vật—là một túi. hoặc viên cầu và giống như những viên khác trước ông, đôi khi ông gọi là tế bào. Tuy nhiên, chưa ai từng đề xuất—dù sao cũng được in ra—rằng tế bào thực vật và tế bào động vật là tương đồng, và không ai biết tế bào phân chia như thế nào hoặc tế bào mới được hình thành như thế nào. Năm 1805, Lorenz Oken (1779–1851) đưa ra quan điểm rằng tất cả các dạng sống, thực vật cũng như động vật, đều được cấu tạo từ “infusoria”, đây là những sinh vật đơn giản như vi khuẩn hoặc động vật nguyên sinh, nói cách khác, những dạng đơn giản và nguyên thủy nhất của cuộc sống sau đó được biết đến. 27

Nhưng người đầu tiên đưa tư duy đến cách hiểu hiện đại của nó là Jan Evangelista Purkyne<caron>. Nói đúng ra, Purkyne<caron> là người Séc, không phải người Đức. Tuy nhiên, kể từ thất bại trong trận White Mountain năm 1620, cư dân Bohemia đã bị “ngập tràn” bởi làn sóng Đức hóa, với những người nói tiếng Séc dần dần giảm xuống những vị trí tầm thường. Đại học Praha, do Charles IV thành lập năm 1348 và ban đầu mở cửa cho người Séc, người Đức và người Ba Lan, vào thời điểm Mozart thực hiện chuyến hành trình nổi tiếng của mình tới thành phố đó vào năm 1787, một học viện nói tiếng Đức. 28

Purkyne<caron> (hay Purkinje, như tên được đánh vần trong văn học Đức) được đào tạo như một cậu bé hợp xướng ở Mikulov (Nikolsburg) ở Moravia. Đầu tiên, ông xin được việc làm giáo viên nhưng sau đó đã rời bỏ đơn đặt hàng của mình và lấy bằng y khoa và triết học tại Đại học Praha, tốt nghiệp năm 1819. Sau đó, ông nhận chức chủ nhiệm khoa sinh lý học và bệnh lý học tại Đại học Breslau (Wroclaw), sau đó là chính trị và văn hóa. một thành phố của Đức. Đại học Breslau được thành lập vào năm 1811, một năm sau Đại học Berlin, và đã có sự cạnh tranh gay gắt giữa hai trường. Là một phần của sự cạnh tranh này, Purkyne<caron> đã được trao cho viện sinh lý học đầu tiên ở Đức.

Ngay từ những năm đầu đời, ông đã ấp ủ quan điểm cho rằng có những điểm tương đồng cơ bản giữa tế bào động vật và thực vật. Những năm 1830 chứng kiến nhiều tiến bộ hơn, với một số thí nghiệm làm rõ cấu trúc của các mô động vật như da và xương, những bài báo này đề cập đến "hạt", " Körnchen ", " Körperchen " và " Zellen " ý tưởng rằng có "tương đồng" giữa Henry Harris nói rằng một số tế bào thực vật và một số tế bào động vật đang tăng sức mạnh. 29 Sau đó, có một thực tế là Franz Bauer, một nghệ sĩ thực vật học xuất sắc người Áo, đã làm nổi bật hạt nhân trong các bức vẽ của mình. Những thứ này đã được tạo ra sớm nhất là vào năm 1802 nhưng mãi đến những năm 1830 mới được phát hành, khi ông nói rõ rằng ông coi nhân là một đặc điểm bình thường của tế bào. 30 Hạt nhân thực ra được đặt tên như vậy bởi Robert Brown, người trông coi các bộ sưu tập thực vật tại Bảo tàng Anh (và là người đã xác định “chuyển động Brown”), nhưng gợi ý của ông đã được sử dụng nhiều nhất ở Đức, từ này được sử dụng như một từ thay thế. thành “ Kern ” (hạt nhân). Hạch nhân, bên trong nhân, lần đầu tiên được Rudolph Wagner quan sát thấy vào năm 1835, mặc dù lúc đầu ông gọi nó là “Fleck,” và sau đó là “điểm nảy mầm” (“điểm vàng nảy mầm ”). 31

Những tiến bộ của Purkyne<caron> không chỉ đơn giản là do kính hiển vi được cải tiến; anh ấy đã sử dụng thuốc nhuộm mới để hoàn thiện các kỹ thuật nhuộm màu mới. Ông và các đồng nghiệp của mình đã nhiều lần đề cập đến sự giống nhau giữa tế bào động vật và thực vật và trong một bài giảng của ông trước Hiệp hội các nhà tự nhiên học và bác sĩ Đức, họp tại Praha vào tháng 9 năm 1837, Purkyne<caron> đã thực hiện một chuyến tham quan khắp thế giới. các mô động vật trong đó “ Körnchen ”—với nhân trung tâm—đã được quan sát thấy: tuyến nước bọt, tuyến tụy, tuyến ráy tai, thận và tinh hoàn. “Cơ thể động vật có thể được rút gọn gần như hoàn toàn thành ba thành phần cơ bản chính: chất lỏng, tế bào và sợi… Mô tế bào cơ bản một lần nữa rõ ràng tương tự như mô tế bào của thực vật, như đã biết, hầu như được cấu tạo hoàn toàn từ các hạt hoặc tế bào.” 32 Đóng góp khác của ông là sử dụng từ “nguyên sinh chất” để mô tả “chất nền” cơ bản của tế bào.

Vào tháng 11 năm 1832, Karl Asmund Rudolphi, giáo sư giải phẫu và sinh lý học tại Đại học Berlin, qua đời. Chiếc ghế trống đã được chiếm giữ vào năm sau bởi một người đàn ông sau này sẽ trở thành một trong những nhà sinh vật học nổi tiếng hơn của thế kỷ 19, Johannes Müller. 33 Năm 1835 Müller xuất bản một chuyên khảo về giải phẫu so sánh của myxinidae (hagfish), trong đó ông mô tả sự giống nhau giữa các tế bào trong dây sống (kênh thần kinh trong cột sống) và tế bào thực vật. Đây là một nhận xét quan trọng, đặc biệt là khi Theodor Schwann trở thành trợ lý của Müller. Schwann sẽ tận dụng sự hiểu biết sâu sắc của Müller nhưng chỉ sau cuộc gặp quan trọng của ông với nhà thực vật học Matthias Jakob Schleiden.

Sự nghiệp của Schleiden đã đi theo một khuôn mẫu quen thuộc. Lần đầu tiên ông theo học luật, lấy bằng tiến sĩ tại Đại học Heidelberg năm 1827. 34 Tuy nhiên, ông không thích công việc luật và thay đổi nghề nghiệp, bắt đầu lấy bằng khoa học tự nhiên tại Göttingen năm 1833 và sau đó chuyển đến Berlin. Schleiden được mời đến làm việc trong phòng thí nghiệm của Müller và ở đó ông đã gặp Theodor Schwann.

Mặc dù chuyển sang thực vật học muộn, Schleiden luôn rất quan tâm đến kính hiển vi và đóng một vai trò quan trọng trong việc giới thiệu nó trong nghiên cứu sinh học. (Người ta cho rằng ông đã nhúng tay vào việc thiết lập các công trình quang học Zeiss ở Jena.) 35 Năm 1838, Schleiden phát hành “Beiträge zur Phytogenesis” trong Müller's Archiv , một tạp chí mà giáo sư Berlin đã bắt đầu và nó đã trở thành một trong những tạp chí định kỳ được kính trọng nhất thời bấy giờ. Bài báo này, ngay lập tức được dịch sang tiếng Anh và tiếng Pháp, là bài phát sóng đầu tiên về lý thuyết tế bào, theo truyền thống, được hình thành trong một cuộc trò chuyện giữa Schleiden và Schwann về chủ đề phát sinh tế bào. Schleiden bị ấn tượng bởi sự xác định nhân tế bào của Robert Brown (1832) và lấy đó làm điểm xuất phát của mình. Khi đó, nhân được gọi là nguyên bào chất, và theo Schleiden, “ngay khi nguyên bào chất đạt đến kích thước cuối cùng, một túi nhỏ, trong suốt sẽ hình thành xung quanh nó: đây là tế bào mới.” Schleiden mô tả tế bào này là “nền tảng của thế giới thực vật”. Trong khi bài báo này đã thông báo rõ ràng về “sự ra đời của tế bào học thực vật”, thì Schleiden đã làm như vậy bằng cách khẳng định rằng các tế bào được “ kết tinh bên trong một chất sơ cấp vô định hình”, điều này hoàn toàn sai (phần in nghiêng được thêm vào). Tuy nhiên, cuốn sách giáo khoa về thực vật học của ông, xuất bản năm 1842, Grundzüge der wissenschaftlichen Botanik , đã dành một phần lớn cho tế bào học thực vật, và nhờ đó đã thay đổi việc giảng dạy về thực vật học, thu hút nhiều người đến với thứ mà họ cảm thấy là một ngành khoa học mới. 36 Bản thân Schleiden chưa bao giờ đánh giá đầy đủ ý nghĩa hoặc vai trò thực sự của nhân, hay nguyên bào chất, nhưng các nhà sinh vật học đồng nghiệp của ông trong phòng thí nghiệm của Müller đã bù đắp nhiều hơn cho thiếu sót này.

Bạn và đồng nghiệp của ông Theodor Schwann là một nhà sinh vật học trong năm mươi năm nhưng chỉ dành năm năm trong số đó (1834–39) cho chủ đề mà ông được biết đến nhiều nhất. Chuyên khảo nổi tiếng nhất của Schwann được xuất bản cùng năm 1838, trong đó Schleiden công bố bài báo “Beiträge” của mình. Schwann bắt đầu bằng cách phác thảo cấu trúc và sự phát triển của các tế bào dây sống và sụn. Schwann cho biết ông đã làm như vậy bởi vì cấu trúc của chúng “gần giống nhất” với cấu trúc của thực vật và bởi vì sự hình thành tế bào từ “Cytoblastem” đã được thể hiện rõ ràng. Phần thứ hai mang tiêu đề phản ánh lập luận và giọng điệu của ông: Về các tế bào là nền tảng của tất cả các mô trong cơ thể động vật . Tất nhiên, Purkyne<caron> và những người khác đã mô tả các tế bào trong nhiều mô và suy đoán rằng chúng có thể là những thực thể cơ bản, nhưng Schwann là người đầu tiên khẳng định dứt khoát rằng tế bào là cơ bản. 37

Sau đó, cuốn sách của ông đã khảo sát rất nhiều bằng chứng mô học để hỗ trợ cho luận điểm: ông đã thảo luận về các tế bào gắn liền với nhau (biểu mô, móng tay, lông và thủy tinh thể); các tế bào nơi các bức tường được hợp nhất với chất gian bào (sụn, xương và răng); và các tế bào tạo thành sợi (mô liên kết và mô gân). Không phải mọi điều ông nói đều chính xác nhưng mục đích chính của ông mang tính luận chiến hơn, một nỗ lực nhằm thiết lập một nguyên tắc chung làm nền tảng cho mọi sự phát triển của tế bào, ở thực vật cũng như ở động vật. Như ông đã nói trong lời nói đầu: “Mục đích của chuyên luận này là thiết lập mối liên hệ mật thiết giữa hai giới của thế giới hữu cơ bằng cách chứng minh sự đồng nhất của các quy luật chi phối sự phát triển của các tiểu đơn vị cơ bản của động vật và thực vật. Kết quả chính của cuộc điều tra là một nguyên tắc chung làm cơ sở cho sự phát triển của tất cả các tiểu đơn vị cơ bản riêng lẻ của tất cả các sinh vật, giống như các quy luật giống nhau chi phối sự hình thành tinh thể bất chấp sự khác biệt về hình dạng của chúng.” Tất nhiên, việc đề cập đến các tinh thể giống như những gì Schleiden đã nói và một lần nữa là sai. Trong mắt nhiều người, lỗi này - một lỗi quan trọng - là phức tạp bởi vì Schwann hầu như không đề cập đến công việc của mình với những người khác đã có đóng góp trong cùng lĩnh vực. Purkyne<caron> đã xem xét cuốn sách của Schwann và phản đối yêu cầu ưu tiên của Schwann. 38

Dù là ai đầu tiên, cuốn sách của Schwann đã gây ra nhiều nghiên cứu hơn. Franz Unger (1800–70), giáo sư giải phẫu và sinh lý học thực vật tại Vienna (người đã liệt kê Gregor Mendel trong số các học trò của mình) đã tiếp nối một hướng điều tra hữu ích. 39 Unger hợp tác với Giáo sư Andreas von Ettingshausen (1796–1878), một nhà vật lý ở Vienna, người có kính hiển vi Plössl xuất sắc, và họ đã quan sát hành vi của tế bào mà cuối cùng sẽ dẫn đến việc nhận ra tầm quan trọng của sự phân chia tế bào. Đây cũng là mối bận tâm của Carl Nägeli (1817–91) tại Đại học Zurich. 40 Nägeli nghĩ rằng những nghiên cứu ban đầu của ông về sự phân chia tế bào, được xuất bản vào năm 1844 và 1846, đã chỉ ra hai kiểu hình thành tế bào: hình thành tế bào tự do và sự phân chia của các tế bào có sẵn. Hai năm sau, ông đã thay đổi quan điểm của mình theo một cách quan trọng, giờ đây đã tạo ra sự khác biệt đơn giản giữa các mô sinh sản, nơi mà sự hình thành tế bào tự do là quy luật, và mô sinh dưỡng, nơi mà sự phân chia tế bào là quy luật.

Năm 1845, Nägeli chuyển sang nghiên cứu về sự phát triển của thực vật, cuộc điều tra của ông lên đến đỉnh điểm vào cuối những năm 1850 khi ông lần theo dòng tế bào đến một tế bào ngọn duy nhất. Chính Nägeli là người đã chỉ ra cách thông thường mà tế bào ban đầu cắt các tế bào con—theo một, hai hoặc ba hàng—điều này mang lại cho ông các định luật có thể biểu diễn bằng toán học. Trong các nghiên cứu sau này của mình, Nägeli đã nhận ra sự khác biệt quan trọng giữa mô hình thành ( Bildungsgewebe ) và mô cấu trúc ( Dauergewebe ) không còn nhân lên tích cực nữa. Ông đã quan sát thấy rằng trong thân và rễ của thực vật có một loại tế bào nhất định không bị ảnh hưởng bởi quá trình biệt hóa và nguồn gốc của chúng có thể được truy nguyên từ “tế bào nền tảng” hay hợp tử ban đầu. Sự khác biệt giữa mô hình thành và mô cấu trúc là một nhận thức ban đầu về ý tưởng di truyền. 41

Cho đến cuối đời, Nägeli tiếp tục tin vào sự hình thành tự phát của các tế bào. Và vì vậy, khi Gregor Mendel gửi cho Nägeli Versuche über Pflanzen-Hybriden của ông vào năm 1866, Nägeli đã coi công việc của Mendel đủ nghiêm túc để lặp lại nó. Thật không may cho anh ấy, anh ấy đã sử dụng Hieracium , một loại cây sinh sản vô tính, và do đó anh ấy nghĩ rằng các tỷ lệ lai của Mendel và các minh chứng về sự đảo ngược hoàn toàn, mặc dù có lợi ích về mặt toán học, là không liên quan đến các loài thực sự. Mặc dù Nägeli không nhận ra thiên tài của Mendel nhưng học trò của ông là Karl Correns đã bớt mù quáng hơn. Correns là một trong ba người khám phá lại các định luật của Mendel. 42

Các quan sát về sự hình thành phôi trong trứng gà đã thụ tinh đã được thực hiện hơn 2.000 năm trước, trước cả Aristotle. Nhưng mối liên hệ giữa tế bào và phôi không thực sự được hình thành cho đến năm 1827, khi Karl Ernst von Baer báo cáo những quan sát của mình về noãn của động vật có vú trong một bức thư (tiếng Latinh) viết từ Leipzig. Vì những lý do rõ ràng, nghiên cứu về sự phát triển của một quả trứng động vật có vú đơn lẻ hầu như không thể thực hiện được, chứ đừng nói đến một quả trứng người. Mãi đến năm 1824, mô tả đầu tiên về sự phân đoạn trong trứng mới được thực hiện bởi hai người Pháp Jean-Louis Prévost và Jean Baptiste Dumas. Họ nhận ra rằng các rãnh mà họ quan sát thấy hằn sâu trên bề mặt của quả trứng đang phát triển là dấu hiệu đầu tiên của quá trình phân chia và quá trình này được lặp lại cho đến khi cấu trúc trông “giống quả mâm xôi”. 43 Cho dù bây giờ chúng ta khó hiểu, họ chưa bao giờ nghĩ rằng những gì họ đang mô tả là sự nhân lên của tế bào.

Chỉ đến năm 1834, von Baer mới xuất bản mô tả chi tiết hơn về phân đoạn. Ông vừa chuyển từ một chiếc ghế ở Königsberg đến St. Petersburg, nơi ông đưa ra suy luận quan trọng rằng những gì ông quan sát được đã loại bỏ bất kỳ ý tưởng nào về “sự hình thành trước” của phôi thai (rằng nó tồn tại dưới dạng một mô hình thu nhỏ đã hình thành đầy đủ trong quả trứng không được thụ tinh). Bài báo của Von Baer được các nhà khoa học Đức coi là một sự chấn động và từ đó ý nghĩa sinh học của sự hình thành luống và sự phân chia sau đó đã được chấp nhận. 44 Bước tiến này nhanh chóng được nối tiếp bởi bước tiến của người Anh Martin Barry (1802–55) và Carl Bergmann, sau đó là trợ lý của Rudolf Wagner ở Göttingen, và sau này chính ông là giáo sư giải phẫu học tại Rostock. Sử dụng các thí nghiệm với ếch và sa giông, Barry và Bergmann xác nhận rằng các rãnh phân chia quả trứng đã tạo ra các tế bào tiếp tục hình thành phôi. Cái nhìn sâu sắc của Harald Bagge, tại Erlangen, cũng không kém phần quan trọng: ông quan sát thấy rằng nhân trong tế bào phôi thai phân chia trước khi tế bào phân chia. Việc quan sát tính liên tục này của nhân, cùng với việc chứng minh rằng bản thân quả trứng là một tế bào và nó “sinh ra” các tế bào con bằng cách phân hạch nhị phân, đã đánh dấu một bước quyết định trong sự phát triển của lĩnh vực mà sau này trở thành khoa học về di truyền học. 45 Việc điều tra tập hợp các hiện tượng này lên đến đỉnh điểm vào năm 1855, khi Robert Remak công bố công trình vĩ đại của mình về phôi học của động vật có xương sống, trong đó ông phát hiện và đặt tên cho ba lớp của phôi: ngoại bì, trung bì và nội bì và, không kém phần quan trọng, quan sát thấy rằng sự phân chia tế bào luôn bắt đầu với nhân. Chỉ bốn năm trước khi Darwin xuất bản Nguồn gốc các loài .