The Embryo Project Encyclopedia

Nel 1828, mentre lavorava all’Università di Königsberg a Königsberg, in Germania, Karl Ernst von Baer propose quattro leggi dello sviluppo animale, che vennero chiamate leggi dell’embriologia di von Baer. Con queste leggi, von Baer descrisse lo sviluppo (ontogenesi) degli embrioni animali, criticando anche le teorie popolari dello sviluppo animale all’epoca. Le leggi dell’embriologia di Von Baer hanno fornito un quadro per la ricerca delle relazioni e dei modelli tra lo sviluppo di diverse classi di organismi e i modelli tra ontogenesi e diversificazione delle specie sulla Terra (filogenesi).

Le leggi di Von Baer, pubblicate nel 1828, rispondevano alla teoria della ricapitolazione di Johann Friedrich Meckel. Meckel ha lavorato presso l’Università di Halle a Halle, in Germania. Nel 1808, Meckel pubblicò la sua teoria della ricapitolazione in Beyträge zur vergleichenden Anatomie . Nel suo testo, Meckel ha affermato che durante l’ontogenesi, gli embrioni passano attraverso fasi successive che rappresentano le forme adulte di organismi meno complessi. Ha detto che gli organismi più complessi hanno attraversato fasi di sviluppo che hanno cronologicamente riprodotto la scala naturae, un sistema gerarchico di classificazione che pone gli organismi meno complessi nella parte inferiore della classificazione e gli organismi più complessi nella parte superiore. Più tardi, la teoria di Meckel fu chiamata legge di Meckel-Serres, perché Antoine Étienne Reynaud Augustin Serres, un medico in Francia, pubblicò indipendentemente una teoria simile nel 1821. Von Baer mirava a screditare Meckel e Serres perché sosteneva che questa teoria dello sviluppo era troppo lineare. Von Baer credeva che invece di passare attraverso gli stadi lineari della scala naturae, gli embrioni animali partivano da uno, o pochi, forme di base condivise e poi si sviluppavano in un modello di ramificazione in organismi dall’aspetto sempre più diverso.

Von Baer descrisse le sue leggi dell’embriologia in entrambe le edizioni del suo libro Über Entwickelungsgeschichte der Tiere, pubblicato nel 1828 e nel 1837. In questo lavoro, von Baer ha esaminato le informazioni esistenti sullo sviluppo dei vertebrati. Ha usato le informazioni in questa recensione per estrapolare le sue leggi. Queste leggi, tradotte da Thomas Henry Huxley in Memorie scientifiche sono testualmente come segue:

1. i caratteri più generali di un grande gruppo appaiono prima nell’embrione rispetto ai caratteri più speciali.
2. Dalle forme più generali si sviluppano le meno generali, e così via, fino a quando finalmente sorge il più speciale.
3. Ogni embrione di una data forma animale, invece di passare attraverso le altre forme, si separa da esse.
4. Fondamentalmente, quindi, l’embrione di una forma superiore non assomiglia mai a nessun’altra forma, ma solo al suo embrione.

Le prime due leggi di Von Baer spiegavano come si sviluppano gli embrioni animali e se progrediscono o meno da strutture preformate. Durante i secoli XVII e XVIII, c’era stato un dibattito tra due gruppi di ricercatori in embriologia. Un gruppo, gli epigenisti, sosteneva che gli organismi partono da materiale non formato e progrediscono lentamente per diventare organismi più complessi. L’altro gruppo, i preformazionisti, sosteneva che un organismo completamente formato esiste dall’inizio dell’ontogenesi, e quindi cresce semplicemente man mano che l’ontogenesi procede. La prima legge di Von Baer afferma che i caratteri generali di un gruppo animale appaiono prima nell’embrione rispetto ai personaggi specializzati, il che contraddiceva le teorie preformazioniste.

La seconda legge di Von Baer afferma che gli embrioni si sviluppano da una struttura uniforme e non complessa in un organismo sempre più complicato e diversificato. Ad esempio, una caratteristica distintiva e generale dei vertebrati è la colonna vertebrale. Questa caratteristica appare all’inizio dello sviluppo embrionale dei vertebrati. Tuttavia, altre caratteristiche che sono più specifiche per i gruppi all’interno dei vertebrati, come la pelliccia sui mammiferi o le squame sui rettili, si formano in una fase di sviluppo successiva. Von Baer ha sostenuto che questa evidenza supporta lo sviluppo epigenetico piuttosto che lo sviluppo da strutture preformate. Ha concluso dalle prime due leggi che lo sviluppo avviene attraverso l’epigenesi, quando la forma complessa di un animale nasce gradualmente da materiale non formato durante lo sviluppo.

Von Baer usò la terza e la quarta legge per contrastare le teorie di ricapitolazione di Meckel e Serres, che divennero sempre più popolari in Europa nel corso del XVIII e XIX secolo. Come accennato, queste teorie ipotizzano che mentre l’ontogenesi di un embrione animale progredisce, i diversi stadi di sviluppo dell’embrione rappresentano le forme adulte degli animali inferiori. Ad esempio, secondo la teoria della ricapitolazione, i primi embrioni umani hanno strutture simili a fessure branchiali, e quindi quella fase iniziale rappresenta la forma di pesci adulti, che hanno anche fessure branchiali.

La terza legge di Von Baer afferma che gli animali di specie diverse iniziano simili e diventano più dissimili l’uno dall’altro man mano che procede l’ontogenesi. Ad esempio, von Baer discute gli embrioni di esseri umani, pesci e pulcini, che sembrano tutti simili tra loro nelle prime fasi del loro sviluppo. Man mano che crescono, tuttavia, sembrano sempre più diversi l’uno dall’altro. L’embrione di una specie non assomiglia mai all’adulto di un’altra specie. Invece di ricapitolare le forme adulte di altri animali, la terza legge di von Baer teorizzava che gli embrioni animali divergono da una o poche forme embrionali condivise. La quarta legge afferma che le fasi di sviluppo in animali più complessi non rappresentano mai le fasi adulte di animali meno complessi; assomigliano solo agli embrioni di animali meno complessi.

Nel 1866, le leggi di von Baer competevano con la teoria di un professore all’Università di Jena a Jena, in Germania. Ernst Haeckel propose una teoria della ricapitolazione chiamata legge biogenetica, che afferma che l’ontogenesi ricapitola la filogenesi. A differenza dell’interpretazione di Meckel Serres della ricapitolazione, la forma di ricapitolazione di Haeckel ha proposto che gli embrioni passino attraverso gli stadi cronologici della discendenza evolutiva della loro specie piuttosto che attraverso la scala naturae. Haeckel ha detto che gli stadi durante l’ontogenesi degli organismi riproducono l’ascendenza evolutiva di quell’organismo. Ha reso popolare questa teoria quando ha sintetizzato le teorie di ontogenesi con Charles Darwin 1859 teoria dell’evoluzione delle specie attraverso la selezione naturale; più di trent’anni dopo von Baer aveva proposto le sue leggi di embriologia. Dato che la teoria di Haeckel era di sviluppo lineare, simile a quella di Meckel, von Baer non era più convinto dalla teoria di Haeckel di quanto lo fosse da Meckel. Inoltre, von Baer non accettava che tutte le specie condividessero un antenato comune. Nonostante le obiezioni di von Baer alla legge biogenetica di Haeckel e alla ricapitolazione in generale, la legge biogenetica persistette in biologia fino alla fine del ventesimo secolo, quando nuove prove sperimentali e comparative la resero insostenibile.

Anche se von Baer era scettico sulla discendenza comune e sulla selezione naturale, il ritratto di Charles Darwin sullo sviluppo nell’origine delle specie era lo stesso di von Baer: ramificazione ed epigenetica. Darwin ha anche fornito le stesse critiche di ricapitolazione come aveva von Baer; Darwin ha detto che le forme adulte di un animale non si mostrano nello sviluppo di altri animali, e che solo gli embrioni sembrano simili tra loro. Darwin scrisse anche che l’embriologia forniva la più forte classe di fatti a sostegno della sua teoria dell’evoluzione.

Gli storici del ventesimo secolo come Jane Oppenheimer e Stephen Jay Gould in seguito dissero che le leggi di von Baer rendevano possibile la biologia dello sviluppo del ventesimo secolo. Essi notano che von Baer ha descritto i processi di sviluppo come epigenetici e come progredendo in modo ramificato in relazione a diversi organismi come hanno fatto i biologi dello sviluppo del ventesimo secolo.