The Embryo Project Encyclopedia

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The Embryo Project Encyclopedia

Nel 1931 l’embriologo e storico Joseph Needham pubblicò un apprezzato trattato in tre volumi intitolato Chemical Embryology. I primi quattro capitoli di quest’opera furono consegnati come lezioni di Speculazione, Osservazione ed Esperimento, come illustrato dalla Storia dell’Embriologia all’Università di Londra. Le stesse lezioni furono poi pubblicate come libro nel 1934 con il titolo A History of Embryology. Questa monografia rappresenta uno dei primi resoconti generali della storia dell’embriologia e presenta l’embriologia come una storia di idee intrecciate, uno stile di scrittura storica avanzato dalla nota storica della biologia Jane Oppenheimer. Un’edizione rivista del 1959 del testo pubblicata da Abelard and Schuman, New York, esamina la storia dell’embriologia dalle antichità alla metà del XIX secolo. Arthur Hughes, docente di anatomia all’Università di Cambridge, è accreditato da Needham come fornitore di assistenza tecnica per la nuova versione.

La seconda edizione di A History of Embryology è divisa in quattro capitoli organizzati cronologicamente che coprono l’embriologia dall’antichità alla fine del XVIII secolo. In tutto il testo Needham dà attenzione allo sviluppo della quantificazione e della sperimentazione nel campo dell’embriologia. Ci sono molte citazioni dirette di embriologi che aiutano a dare un contesto per i periodi di tempo in cui gli embriologi hanno lavorato. Particolarmente utili per gli storici dell’embriologia sono due illustrazioni di linee temporali che identificano embriologi noti e meno noti e quando sono vissuti.

Nel primo capitolo Needham indaga quali idee avevano i primi popoli sui bambini e sugli embrioni. Intorno al 1400 a.C. gli egiziani facevano riferimento alla placenta e alla sua importanza come sede dell’anima esterna. Tuttavia, non consideravano un embrione vivo fino alla nascita del bambino. I primi egizi scoprirono anche che le uova di pulcino potevano essere rimosse dai nidi e incubate artificialmente in forni. Questa importante scoperta permetteva di osservare gli embrioni di pulcino durante diversi periodi di sviluppo.

La prima testimonianza scritta della ricerca embriologica è attribuita a Ippocrate (460 a.C.-370 a.C.) che scriveva di ostetricia e ginecologia. A questo proposito Needham dichiara che Ippocrate, e non Aristotele, dovrebbe essere riconosciuto come il primo vero embriologo. Ippocrate credeva che l’embrione iniziasse lo sviluppo estraendo umidità e respiro dalla madre e identificò una serie di condensazioni e fuochi che erano responsabili dello sviluppo delle ossa, del ventre e della circolazione nell’embrione e nel feto. Sosteneva anche l’opinione che il feto umano si nutrisse succhiando il sangue dalla placenta. Needham attribuisce a Ippocrate il merito di essere stato uno dei primi ad alludere al concetto di preformazione con la convinzione del medico greco che gli organismi fossero completamente formati in miniatura all’interno delle cellule germinali. Questa convinzione contribuì a far nascere l’embriologia teologica o l’idea che varie anime entrassero nell’embrione mentre cresceva.

Il resto del primo capitolo esamina la ben nota scienza osservativa di Aristotele (384 a.C.-322 a.C.) e la sua responsabilità nella continua crescita dell’embriologia. Aristotele studiò gli embrioni di diversi organismi aprendo le uova di uccelli a diversi stadi di sviluppo e sezionando gli embrioni di mammiferi e di sangue freddo. Needham sostiene che Aristotele potrebbe anche aver osservato un embrione umano – un’impresa straordinaria per uno scienziato dell’epoca, dato che gli embrioni abortiti non erano così facili da trovare. Aristotele sosteneva anche che lo sperma forniva la forma o il respiro agli embrioni e le madri fornivano qualche tipo di sostanza per aiutare lo sviluppo embrionale. Anche se il ruolo del sangue mestruale non era compreso, fu preso di mira da Aristotele come la sostanza più probabile di cui era fatto l’embrione. Needham suggerisce che Aristotele ha anche affrontato una prima idea di ricapitolazione (anche se questa non era la parola che usava), con gli embrioni come guida. Egli osservò che i giovani embrioni di specie diverse possedevano tutti caratteristiche universali e che, man mano che gli embrioni invecchiavano, sorgevano caratteristiche differenzianti.

Il secondo capitolo esamina l’embriologia da Galeno di Pergamo fino al Rinascimento. Galeno scrisse principalmente dal 150 d.C. al 180 d.C. e per quanto Galeno sia ben noto, Needham gli dedica solo alcune pagine. Questo senza dubbio riflette la mancanza di attenzione data all’embrione da Galeno durante questo periodo. Galeno è accreditato dall’autore come un vitalista (la vita nasce da o contiene un principio vitale non materiale) e teleologo (tutta la vita e le azioni sono guidate da uno scopo finale) il cui principale contributo all’embriologia fu la sua ferma convinzione che il cordone ombelicale fosse necessario per la respirazione. Dopo Galeno, Needham affronta brevemente l’embriologia tra gli arabi, ma è solo una pagina di lunghezza. Needham insiste sul fatto che il mondo arabo può aver avuto successo nell’ottica e nell’astronomia, ma non nell’embriologia.

Needham attribuisce ad Albertus Magnus (noto anche come Alberto di Colonia) il risveglio dell’embriologia scientifica. Prima dell’inizio del 1200, l’embriologia osservazionale era stata sostituita dalla teologia e dalle teorie speculative e il campo aveva faticato per centinaia di anni in un periodo apparentemente morto. Alberto assomigliava ad Aristotele nelle sue tecniche di osservazione e nell’attenzione ai dettagli e discuteva spesso di embriologia nei suoi libri. Albert credeva che le donne avessero semi e che i semi femminili si coagulassero, un po’ come il formaggio, dopo essere entrati in contatto con i semi maschili. Quando un seme coagulato entrava in contatto con il sangue mestruale, il seme ora aveva il nutrimento necessario per un corretto sviluppo. Albert studiò anche gli embrioni dei pulcini e dei pesci e scrisse molto sullo sviluppo di ogni organismo, aiutando a riportare l’embriologia nel regno dell’osservazione e della scienza.

La rimanente sezione del secondo capitolo è dedicata alle scoperte embriologiche di Leonardo da Vinci, il cui lavoro ha dominato la scienza alla fine del 1400 e all’inizio del 1500. Leonardo è noto per la sua dissezione del feto umano e le sue misurazioni quantitative della crescita embrionale. Fu il primo a fornire la prova che gli embrioni possono essere misurati cronologicamente e che cambiano in peso, dimensioni e forma nel tempo. Il XVI secolo vide anche il riconoscimento del campo della ginecologia. Furono pubblicati libri di testo clinici che contribuirono ad alimentare un nuovo interesse emergente nello sviluppo umano. La crescita dell’ostetricia durante la fine del 1500 ha una connessione diretta con la disponibilità di letteratura ostetrica illustrata che divenne più diffusa durante questo periodo.

Nel terzo capitolo Needham esamina l’embriologia nel XVII secolo e introduce il lavoro di William Harvey (1578 d.C.-1667 d.C.) relativo all’embriologia. Già nel 1652, Harvey dissezionò ed esaminò embrioni di cervo e di pollo con l’aiuto di lenti a bassa potenza. Harvey determinò la posizione in cui l’embrione nasce in un uovo, il cosiddetto punto bianco, e descrisse il blastoderma come il luogo unico di origine del corpo embrionale. Scrisse anche dell’importanza del liquido amniotico, credendo che fosse assorbito nel sangue dell’embrione e, più tardi, del feto. Harvey prestò anche la sua voce alla confutazione della generazione spontanea, descrivendo come anche gli organismi più bassi nascano dalle uova.

Needham accredita il biologo italiano Marcello Malpighi (1628 d.C.-1694 d.C.) come il responsabile dell’ascesa della dottrina preformista. Malpighi ha descritto lo sviluppo dell’embrione come un semplice svolgimento di un organismo adulto già in miniatura. Più o meno nello stesso periodo, anche Jan Swammerdam, un noto embriologo di rane, sostenne il preformismo dopo aver visto farfalle ripiegate nelle crisalidi. Per Swammerdam, le farfalle adulte erano semplicemente mascherate (preformate) all’interno dei bruchi.

Needham sottolinea diverse altre importanti scoperte embriologiche durante il XVII secolo. Nicholas Stensen scoprì i follicoli dell’ovaio dei mammiferi nel pesce cane e dimostrò che l’ovaio femminile umano era omologo alle ovaie degli animali ovipari studiati in precedenza. Stensen dichiarò che l’ovaia umana ospitava uova, ma non tutte le scoperte ruotavano intorno alle uova. Man mano che i microscopi rudimentali diventavano più disponibili, così come il numero di osservazioni di spermatozoi, principalmente da diverse specie di pesci. Durante la fine del 1600 gli embrioni con gravi malformazioni congenite, chiamati all’epoca mostri embrionali, iniziarono a ricevere descrizioni scientifiche. Un disegno dettagliato del 1686 di un teratoma con denti e capelli ben formati è presentato nel testo.

Nell’ultimo capitolo di A History of Embryology Needham descrive come gli embriologi del diciottesimo secolo continuarono ad essere disorientati sulla nutrizione fetale. L’autore presenta una tabella cronologica che identifica gli scienziati e le loro idee contrastanti su ciò che il feto faceva per crescere e sopravvivere. Queste idee vanno dal liquido amniotico assunto dalla bocca del feto, la nutrizione che passa attraverso il cordone ombelicale, la nutrizione che circola con il sangue mestruale, e un fluido innocuo messo a disposizione del feto chiamato latte uterino. Anche l’origine del liquido amniotico ha causato perplessità durante questo periodo. Due idee concorrenti erano che il liquido amniotico provenisse dal sudore del feto o che fosse secreto dagli occhi e dalla bocca del feto che piangeva e saliva. Senza valide tecniche sperimentali queste domande rimasero irrisolte durante il XVIII secolo.

Il prereformismo si era saldamente affermato all’inizio del 1700 e Needham lo attribuisce agli scritti di Malpighi, Swammerdam e Charles Bonnet e agli embriologi che proclamavano di vedere forme minute di uomini dentro i gameti. Tra questi animalisti sorse una divisione tra coloro che credevano che organismi preformati esistessero nelle uova (ovisti) e coloro che credevano che piccoli organismi adulti esistessero nello sperma (spermisti). Tra i noti animalisti c’erano Anton van Leeuwenhoek, Nicholas Hartsoecker e Wilhelm Gottfried Leibniz. In questo periodo i preformatori superavano il numero degli epigenetisti (coloro che credevano che lo sviluppo procedesse progressivamente dalla materia non organizzata), ma rimanevano ancora molte domande senza risposta. Gli epigenetisti si chiedevano come i mostri embrionali e la rigenerazione delle braccia delle stelle marine si inserissero nel piano di preformazione di un Dio che si era assicurato che tutte le normali strutture adulte fossero nell’uovo o nel seme, in attesa di svilupparsi. Needham spiega come il dibattito preformazione-epigenesi sia cresciuto e sia culminato in una serie di discussioni tra l’epigenetista Caspar Friedrich Wolff e il preformatore Albrecht von Haller. Wolff pubblicò De Formatione Intestinorum nel 1768 e dimostrò che l’intestino del pulcino si forma attraverso il ripiegamento del tessuto che si stacca dalla superficie ventrale dell’embrione. Le pieghe alla fine si trasformano in un tubo chiuso. Wolff sostenne che questa osservazione dimostrava che l’intestino non era preformato e che gli organi apparivano gradualmente. Wolff esaminò anche i mostri embrionali, dichiarando che erano formati dalla natura e che erano esempi di epigenesi piuttosto che di preformazione. Haller, tuttavia, era molto più noto agli scienziati di Wolff, e la potente influenza di Haller fece molto per sostenere il preformismo fino alla fine del 1700.

Needham attribuisce a Hermann Boerhaave il merito di aver scritto il primo resoconto dettagliato di embriologia chimica nel suo libro Elementa Chemiae pubblicato nel 1724. Boerhaave separò l’albume dal tuorlo e aggiunse vari acidi e basi, li riscaldò, li scosse e li fece bollire per vedere gli effetti chimici e fisici che ogni procedura aveva sull’albumina. Questo tipo di sperimentazione diede presto origine alla scienza delle tecniche e aprì la strada al successivo lavoro sperimentale di embriologi come Jacques Loeb e Hans Spemann.

Needham conclude il quarto capitolo identificando diverse importanti scoperte embriologiche avvenute prima della chiusura del XVIII secolo. L’uovo di mammifero fu finalmente visto e riconosciuto come una singola cellula; l’idea della teoria della ricapitolazione cominciò a prendere forma; e il chirurgo scozzese John Hunter dimostrò che la circolazione materna e quella fetale erano fisiologie distinte.

Le osservazioni conclusive di Needham riflettono sul perché la storia dell’embriologia si è svolta in questo modo. Needham sostiene che i progressi in embriologia raramente procedono con successioni separate di geni, ma piuttosto con embriologi che hanno ereditato le osservazioni e i commenti delle precedenti generazioni di scienziati. Egli sostiene che gran parte della prima embriologia era di natura descrittiva a causa di diversi fattori limitanti: idee sociali e politiche dominanti, cooperazione (o mancanza di cooperazione) degli studiosi, barriere linguistiche e tecnologia (i suoi esempi includono l’introduzione di agenti indurenti, specialmente l’alcool e i miglioramenti nella microscopia). L’enfasi generale dell’indagine storica di Needham è quella di descrivere come una collaborazione di pensiero speculativo, osservazioni accurate, ed esperimenti controllati danno grande coerenza all’embriologia. Needham sostiene che qualsiasi modifica di questo equilibrio agisce come un potente fattore limitante.