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인체의 기능과 동물의 생식에 관한 실험적 연구에 중요한 공헌을 했다.

영양분이 있는 배지용액에서의 미생물 성장에 대한 그의 연구는 이후 루이 파스퇴르의 연구에 기초가 되었다.

유명한 법률가의 아들로 태어난 스팔란차니는 레지오에 있는 한 예수회대학에 들어가서 고전과 철학에 관한 좋은 교육을 받았다. 성직에 임명되어(1757), 성직에 참여할 것을 권유받았을 때 이를 사양하고 법률을 공부하기 위해 볼로냐로 갔다. 그의 친척이며 수학교수였던 로라 바시의 영향 아래서 점차로 자연과학에 흥미를 갖게 되었다.

1754년 그리스 레지오대학의 논리학·형이상학·그리스어학 교수로 임명되었고, 1760년에는 모데나대학교의 물리학교수가 되었다.

1760년 〈일리아스 Iliad〉의 새 번역에 대한 비평을 출판하기도 했지만 남는 시간은 모두 과학적 연구에 쏟았다. 1766년 물을 가로질러 돌을 비스듬히 던질 때 돌이 되튀는 메커니즘에 대한 논문을 출판했다. 1767년 처음으로 생물학에 관한 책을 출판했는데, 이는 무생물뿐 아니라 모든 생명체에는 모든 생리적 작용의 원인이 되는 '생명원자'가 있다고 믿었던 G. 뷔퐁과 J.T. 니덤의 생물학 이론에 대한 공격이었다.

그들은 생명체가 죽은 뒤에는 '생명원자'가 흙으로 빠져나가 식물에 의해 다시 흡수된다고 가정했다. 그 두 사람은 연못의 물이나 동식물에서 나오는 물질이 들어 있는 혼합물에서 보이는, 움직이는 작은 물질들은 살아 있는 유기체가 아니고 단지 유기체 물질에서 빠져나온 '생명원자'라고 주장했다.

스팔란차니는 여러 가지 형태의 미생물을 연구하여 그러한 형태들이 살아 있는 유기체라는 레벤후크의 관점이 맞았음을 확증했다. 일련의 실험을 통하여 끓인 고깃국물을 유리병에 넣고 곧 유리를 막아서 봉해버리면 이러한 형태의 미생물들이 생기지 않는다는 것을 보였다(→ 자연발생설). 이러한 연구의 결과, 그는 연못물과 다른 표본들에서 발견되는 것들은 공기로부터 유입된 것이며, 뷔퐁의 관점은 근거 없는 것이라고 결론내렸다.

스팔란차니는 넓은 영역에 걸쳐서 실험적 관심을 갖게 되었는데, 1768년에는 재생과 이식에 관한 연구를 발표했다.

플라나리아·달팽이류·양서류 등을 포함한 넓은 범위의 동물을 가지고 재생에 관해 연구한 결과 다음과 같은 여러 가지 일반적인 결론에 도달할 수 있었다. ① 하등동물일수록 고등동물보다 재생력이 강하다. ② 어린 개체들이 같은 종의 성숙한 개체보다 재생능력이 크다. ③ 가장 단순한 형태의 동물인 경우를 제외하고 재생할 수 있는 기관은 내부기관이 아니라 체표면에 가까운 부분이다. 스팔란차니는 매우 뛰어난 이식(移植)실험 기술을 가지고 있었으며, 한 달팽이의 머리를 다른 달팽이의 머리에 성공적으로 이식시키기도 했다.

1773년 폐와 다른 기관을 통과하는 혈액순환을 연구했고, 소화에 관한 일련의 중요한 실험들을 수행하여 소화액은 특정한 음식에 맞는 특별한 화학물질을 포함하고 있다는 증거를 얻었다.

친구인 샤를 보네의 요청으로 남성이 발생에 기여하는 바를 연구했다. 정자는 17세기에 처음으로 발견되었지만 1839년 세포이론이 제시된 후 30여 년 간은 그 기능이 밝혀지지 않았다.

단순한 동물에 대한 초기 실험의 귀결로서 스팔란차니는, 당시 유행하던 정자는 정액 속에 존재하는 기생충이라는 견해를 지지했다. 보네와 그는 전생설(前生說)을 받아들였는데, 그들에 따르면 모든 생명체의 배종(胚種)은 태초에 신에 의해 창조된 최초의 암컷 안에 존재한다는 것이다. 따라서 각각의 난자에 있는 새로운 개체는 그 자리에서 형성되는 것이 아니라, 창조할 때 신에 의해 설계되어 배종 안에 놓인 윤곽의 부분들이 팽창됨으로써 발달되는 것이라고 주장했다(→ 재생, 생식). 정액은 이러한 팽창의 자극제라고 생각되었지만 꼭 필요한 것인지, 혹은 정액의 모든 부분이 다 필요한 것인지는 알려지지 않았다.

스팔란차니는 양서류를 이용해서 새로운 동물의 발달에 정자와 난자가 실제로 만나는 것이 필수적이며, 정액의 여과가 완벽해질수록 그러한 정액은 덜 효과적이라는 것을 보였다. 그는 또한 수분을 함유한 난자에 여과지에 남은 잔여물을 즉시 집어넣으면 원래의 역할을 할 수 있다는 것을 알아내었다.

스팔란차니는, 고체부분이며 정액의 대부분을 차지하는 단백질과 지방질의 물질이 발생에 필수적이라고 결론지었으며, 정자는 불필요한 기생충이라는 이전의 생각을 계속 갖게 되었다. 이러한 오류에도 불구하고 스팔란차니는 하등동물과 개에서 최초의 인공수정 실험을 성공적으로 수행했다.

명성이 높아짐에 따라 유럽에 있는 대부분의 과학 학회의 회원이 되었다.

1769년에 파비아대학교의 교수직을 받아들여서 여러 가지 다른 제안에도 불구하고 여생을 그곳에서 지냈다. 스팔란차니는 학생들과 동료들 사이에서 인기가 있었는데, 한번은 그의 성공을 질시하는 소수의 집단이 그가 관장하는 박물관과 관련된 비행을 이유로 그를 고소했지만 곧 무죄임이 입증되었다. 스팔란차니는 기회가 닿는 대로 여행을 했으며, 새로운 현상을 탐구했고 다른 과학자들을 만났다. 콘스탄티노플과 시칠리아로 여행하면서 쓴 기행문은 아직도 흥미있게 읽혀지고 있다.

생애 말기에는 초기에 연구했던 미세한 동식물에 대한 연구를 더욱 심도 있게 수행했으며, 전기메기의 전기방출과 박쥐의 감각기관에 대해서도 연구하기 시작했다. 사후에 출판된 마지막 실험에서 그는 1787년 앙투앙 로랑 라부아지에가 제시했듯이 산소가 이산화탄소로 전환되는 곳은 폐가 아니라 조직이라는 것을 증명하려고 시도했다.