Лекция № 1.

БИОЛОГИЯ КАК НАУКА.

ПЛАН.

Биология. Предмет и задачи изучения.

Классификация биологических наук.

История развития биологии.

История развития биологии.

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ.

БИОЛОГИЯ (от греч. Bios - жизнь, logos - наука) - совокупность наук о живой природе. Предмет изучения - все проявления жизни: строение и функции живых веществ и их природных сообществ, распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом и с неживой природой.

Задачи: - изучение закономерностей этих проявлений;

Раскрытие сущностей жизни;

Систематизация живых существ.

Биология - естественная наука. Как и другие науки она возникла и развивалась в связи с желанием человека познать окружающий его мир, а также в связи с материальными условиями жизни общества, развитием общественного производства, медицины, практическими потребностями людей.

Термин «биология» предложен в 1802 году Жаном-Батистом Ламарком и Грегором Тревиранусом независимо друг от друга. Но впервые он упоминается в 1797 году немецким профессором анатомии Теодором Фузом и в 1800 году Карлом Пудахом.

Для живой природы характерно сложное иерархическое соподчинение уровней организации ее структур. Вся совокупность органического мира Земли вместе с окружающей средой образует биосферный уровень , который складывается из биогеоценозов (биогеоценотический уровень ); свободно скрещивающиеся между собой особи одного и того же вида образуют популяции (популяционно-видовой уровень ), составляющие их особи (организменный ) у многоклеточных состоят из органов и тканей (органно-тканевой ), образованных различными клетками (клеточный ), состоящими из внутриклеточных структур и молекул (молекулярный, атомный ).

КЛАССИФИКАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК.

Биология - это комплексная наука, ставшая в наше время результатом дифференциации и интеграции различных биологических наук.

Если образно представить структуру биологии в виде «слоеного пирога», то его можно разрезать на куски 2 способами:

делить по горизонтали - и мы получим фундаментальные науки (морфология, физиология, генетика, эволюция, эмбриология, экология и т. д.);

Сегодня нет никакого смысла организовывать отдел по теме молекулярной биологии. Причина в том, что сегодня мышление и экспериментальные подходы молекулярного биолога пронизывают всю биологию; так или иначе, мы все являемся молекулярными биологами. Этот очевидный факт может спровоцировать следующую большую реорганизацию биологических наук в Йеле.

Наконец, по мере развития 21-го века Йель будет решать многие вопросы, которые будут непосредственно связаны с профессиональной жизнью его биологических факультетов и студентов. Как биологические исследования, проводимые на Западном кампусе, должны быть интегрированы с тем, что было сделано в другом месте в Йельском университете? Действительно, может быть, лучше сделать его свободным? Какие части биологического предприятия являются теми, которые дадут Йельскому полуострову наибольшую отдачу от своих инвестиций?

делить по вертикали - таксономические науки, занимающиеся изучением естественных групп живых организмов. Среди этих наук: ботаника, зоология, микробиология.

Морфология

Физиология

Генетика

Эмбриология

Экология и т. д.

Ботаника Микробиология

Орнитология и т. д.

Таксономические науки.

ботаника: - альгология (водоросли),

Бриология (мхи),

Птеридология (папоротники),

Дендрология (кустарники, деревья),

Микология (грибы),

Вирусология,

Лихенология (лишайники).

зоология: - протозоология,

Были напечатаны только 300 экземпляров этого небольшого объема. Он был опубликован во время 300-летия Университета в ознаменование вкладов, сделанных в Йельский университет его научными отделами. Они сильно различаются по ширине и стилю, что характерно для нескольких авторских работ. Тем не менее, не тратя много месяцев на то, что мне не нужно было скучать по архивам Университета, мне было бы невозможно написать эссе, где бы он ни был таким же полным, как этот без него.

Погребать через Чердак; или Краткая история геологических наук в Йеле. Геологическое общество Америки, Сентенний Специальный том 1; С. 355. Как ссылки, и было приятно читать. Новые технологии продвигаются вперед во многих областях исследований, включая клеточную биологию. Большая часть технологических инноваций исходит от «восходящих» усилий отдельных студентов и постдоков. Однако разработка технологий может быть сложной задачей, и успешный результат зависит от многих факторов. В этой статье излагаются некоторые соображения, которые важны при приеме на проект по разработке технологий.

Зоологиябеспозвоночных, зоология позвоночных,

более дробно: энтомология, герпетология, орнитология.

микробиология: (бактерии).

Фундаментальные науки.

Систематика (классификация и филогения),

Морфология (внешнее строение),

Анатомия (внутреннее строение),

Гистология,

Эмбриология (половые элементы, развитие зародыша),

Палеонтология,

Физиология (жизнедеятельность и функции),

Биохимия (химический состав и биохимические процессы),

Экология (взаимоотношение между организмами и со средой),

Биогеография.

В результате интеграции наук возникли биохимия, биофизика, радиобиология, цитогенетика, космическая биология и другие науки.

Ведущее положение в современном комплексе биологических наук занимает физико-химическая биология.

Биология относится к ведущим отраслям естествознания. Высокий ее уровень служит условием прогресса.

Дифференциация науки приводит к углублению ее познания. Для уяснения биологических основ развития, жизнедеятельности и экологии конкретных представителей животного и растительного мира неизбежно обращение к общим вопросам сущности жизни, уровням ее организации, механизмам существования жизни во времени и пространстве. Наиболее универсальные свойства и закономерности развития и существования организмов и их сообществ изучает общая биология.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ БИОЛОГИИ.

Основными методами, используемыми в биологических науках, являются: описательный, сравнительный, исторический, экспериментальный.

А) Описательный - самый старый, основан на наблюдении за организмами. Он заключается в сборе и описании фактического материала. Описательный метод широко используется в наше время в ботанике, зоологии, цитологии, экологии. Изучение клеток с помощью светового или электронного микроскопа и описание выявленных при этом микроскопических особенностей в их строении - пример описательного метода.

Б) Сравнительный - заключается в сравнении изучаемых организмов, их структур и функций между собой с целью выявления сходств и различий. Этот метод утвердился в биологии в 18 веке. Благодаря этому методу и описательному методу были заложены основы систематики растений и животных, сформулирована клеточная теория.

Этот метод приобретает ценность, когда невозможно дать определение понятия.

В) Исторический - введен во второй половине 19 века Ч. Дарвиным. Этот метод превратил биологию из описательной науки в обьясняющую. На научную основу поставлено исследование закономерностей появления и развития организмов, становление структуры и функций организмов во времени и в пространстве.

Г) Экспериментальный - заключается в активном изучении того или иного явления путем эксперимента. В биологии одним из первых этот метод начал использовать в 17 веке Гарвей - изучение кровообращения. Широко использоваться начал эксперимент в 19 веке: работы физиологов, генетиков.

Примерно с 40-х годов 20 века экспериментальный метод в биологии начал усовершенствоваться за счет культивирования соматических клеток, выделения биологических мутантов. Этот метод обогатился методами физики и химии: использование электронных приборов, метод меченных атомов, рентген структурного анализа, спектрафотометрии, хроматографии.

4. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ.

Как и другие науки, она возникла и всегда развивалась в связи с желанием человека познать окружающий его мир, а также в связи с материальными условиями жизни общества, развитием общественного производства, медицины, практическими потребностями людей.

Самые первые сведения о живых существах человек стал собирать с тех пор, как осознал свое отличие от окружающего мира. В литературных памятках египтян, вавилонян, индейцев содержатся сведения о строении растений и животных.

В 14 веке до н. э. клинописные таблицы в Месопотамиии содержали сведения о животных, растениях, систематизации животных на плотоядных и травоядных.

В медицинских сочинениях, созданных в 6-1 вв до н. э. В Индии содержатся представления о наследственности.

В период рабовладельческого строя возникают школы изучения животных и растений:

а) ионийская школа возникла в Ионии 7-6 вв до н. э. Философы считали, что миром управляет «естественный закон». Был описан зрительный нерв, куриный эмбрион, а мозг считали центром мышления и ощущения.

Гиппократ дал подробное описание строения человека и животных и указал роль среды и наследственности в возникновени болезней;

б) афинская школа .

Аристотель создал 4 тракта, в которых содержались разносторонние сведения о животных, была сделана 1 классификация животных: четвероногие, летающие, пернатые, рыбы. (Костные и хрящевые).

Аристотель дал описание наружных и внутренних органов человека, половых различий у животных, происхождения пола, образа жизни животных.

Теофраст - сведения о строении и размножении растений, различия между однодольными и двудольными, ввел термины - «плод», «околоплодник». Он основоположник ботаники;

в) александрийская школа - ученые занимались изучением анатомиии человека и животных, различия между артериями и венами, описаны полушария и извилины головного мозга, мозжечок;

г) римская школа - коллекционировала сведения, добытые греками: целебные свойства растений.

К. Гален дал первое сравнительно-анатомическое описание человека и обезьяны.

В средние века господствовала религия, поэтому большого развития науки не происходило.

В России в 11 в сведения о растениях и животных были обобщены в «Поучении Владимира Мономаха».

Абу-Али ибн Сина (Авиценно) - признавал причинные закономерности в природе.

Эпоха возрождения.

Леонардо да Винчи - гомология органов, описал многие растения, поведение птиц в полете, описал соединение костей суставами, открыл щитовидную железу, отметил сходство костей человека и животных.

Андрес Вуалий - «семь книг о строении человеческого тела».

Гарвей - открыл кровообращение.

Порелли - механизмы движения животных, что заложило научные основы физиологии.

Быстрое накопление научных данных о живых организмах вело к дифференциации биологических знаний, к разделению биологии на отдельные науки по обьектам и задачам изучения. В 16-17 вв стремительно развивается ботаника, с 16 в - развивается зоология.

В 17 в фундаментальную «Систему природы», основанную на признании неизменности мира, дал Линней, применив бинарную номенклатуру.

Сенебье и Соссюр - установили роль солнечного света в способности зеленых листьев выделять О2 и использовать СО2.

Спаланцанни осуществил опыты, опровергнувшие идею саморождения организиов.

Идеи исторического развития живой природы возникают все чаще. Шарль Поне развил идею «лестницы существ», которую эволюционно истолковал Ламарк.

Идея развития организмов нашла убедительное подтверждение в эмбриологических исследованиях Вольфа и Пандера.

В 1839 году Шлейден и Шванн обосновали клеточную теорию, которая сыграла огромную роль в понимании единства органического мира и в развитии цитологии и гистологии.

В середине 19 в установлены особенности питания растений, сформулирован принцип круговорота веществ в природе (Либих, Буссенго).

Сегенов заложил основы материалистического понимания высшей нервной деятельности (1863 «Рефлексы головного мозга»). Пастер окончательно опроверг возможность самозарождения современных организмов. Ивановский в 1892 году открыл вирусы.

Крупнейшим завоеванием 19 века было эволюционное учение Ч. Дарвина, в котором он вскрыл механизм эволюционного процесса путем естественного отбора. Возникли новые направления: эволюционная эмбриология (Мечников, Ковалевский), изучение процессов клеточного деления, созревание половых клеток и оплодотворение и связанных с ними закономерностей распределения хромосом в митозе и мейозе породили множество теорий, искавших в ядре половых клеток носителей наследственности. Однако, закономерности наследственности, обнаруженные Менделем (1865 г.), остались незамеченными вплоть до 1900г., когда они были подтверждены и легли в основу генетики.

В 1902-07 гг. Повери была сформулирована хромосомная теория наследственности, но завершил ее обоснование Морган в 1909 г.

Химическая природа генов и матричный принцип их воспроизведения сначала постулировался теоретически (Кольцов, 1927). В 1944 г. Было показано, что носителями генетической информации являются молекулы ДНК. Структура ДНК установлена в 1953 г. Уотсоном и Криком. Это привело к развитию молекулярной биологии и генной инженерии.

Физиология растений добилась успехов в изучении фотосинтеза. Павловым разработано учение об условных рефлексах и высшей нервной деятельности.

Крупнейшим достижением биологи является созданное Вернадким биогеохимия и учения о биосфере (1926), Тенсль - учение об экосистемах (1935), Сукачев биогеоценология (1945).

В наше время биология характеризуется исключительно широким перечнем разрабатываемых фундаментальных проблем, начиная с исследований элементарных клеточных структур и реакций, протекающих в клетках, и заканчивая познанием процессов, развернутых и развивающихся на глобальном (биосферном) уровне.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .

Биология - Большой энциклопедический словарь,2001.

Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология в 3 т. М.: Мир, 1990.

Кемп П., Арлес К. Введение в биологию. М.: Мир, 1986.

Мамонтов С. Г., Захаров В. Б. Общая биология. М.: Высшая школа, 2000. (с. 317)

Медников П. М. Биология: формы и уровни жизни. М.: Просвещение, 1994. (с. 415)

Пехов А. П. Биология с основами экологии. С-П.: Издательство «Лань», 2001.

как науки явился своего рода... культуры так же, как ранее физика, биология - из философии...

1. Литература

   Биология – наука о жизни. Термин биология , как наука Лекция 6. Биология

2. Лекции по истории и методологии биологии основная литература

   Литература

   Научного 3. Период протанауки ВВЕДЕНИЕ Биология – наука о жизни. Термин биология , как наука о жизни, впервые предложили независимо... бытия в рамках христианства и веры в Бога. Лекция 6. Биология в Средневековье. Эпоха Возрождения Биологические знания...

3. Лекции по философии науки Конспект Лекция I – Общие представления о науке

   Конспект

   ... Лекция IV – Глобальный эволюционизм как принцип развития науки 30 ... , т. о. гуманитарные науки – это история наук (экономики, лингвистики, биологии и т. д.), то... шарлатанство, особенно в общественных науках и биологии (Лысенко). Особое внимание...

Исходя из особого направления интересов биологической науки, ее обычно определяют, как науку о живом, его строении, формах активности, сообществах живых организмов, их развитии, связях друг с другом и с неживой природой. Современная биология – результат длительного развития этой науки.

Интерес к познанию живого у человека возник очень давно. Этот интерес был связан не только с любознательностью, сколько с необходимостью удовлетворения самых простых человеческих потребностей в пище, лекарствах, одежде, жилье и т.п.

Уже в первых древних цивилизованных обществах появились люди, которые попытались исследовать живые организмы, стали составлять перечни растений и животных, классифицировать их. И хотя эти перечни нередко были наивными, именно они положили начало научным биологическим исследованиям. Одним из зачинателей биологии в древнем мире был выдающийся греческий философ и ученый Аристотель, впервые подробно описавший многие виды животных и высказавший мысль, что существующие растения и животный есть результат развития от простых форм к более сложным и совершенным.

Но самостоятельной наукой биология стала лишь в 18-19 вв. В процессе ее становления обычно выделяют три основных этапа: традиционный (Линней), эволюционный (Ч. Дарвин), молекулярно-генетический (Г. Мендель).

Каждый из них связан не только с увеличением объема биологических знаний, но и с изменением общих представлений о мире живого, самих основ биологического мышления или со сменой биологических парадигм. В настоящее время биология представляет собой целый комплекс наук о живой природе.

Этапы

Традиционный этап. Идея эволюции живой природы

Идея эволюции живой природы возникла в Новое время как противопоставление креационизму (от лат. «Созидание») – учению о сотворении мира богом из ничего и неизменности созданного творцом мира. Креацианизм как мировоззрение сложился в эпоху поздней античности и в Средневековье и занял господствующие позиции в культуре.

Фундаментальную роль в мировоззрении того времени играли также идеи телеологии – учения, по которому все в природе устроено целесообразно и всякое развитие является осуществлением заранее предопределенных целей. Телеология приписывает процессам и явлениям природы цели, которые или устанавливаются богом (Х. Вольф), или являются внутренними причинами природы (Аристотель, Лейбниц).

В преодолении идей креацианизма и телеологии важную роль сыграла концепция ограниченной изменчивости видов в пределах относительно узких подразделений (от одного единого предка) под влиянием среды – трансформизм. Эту концепцию в развернутой форме сформулировал выдающийся естествоиспытатель 18 века Жорж Бюффон в своем 36‑томном труде «Естественная история».

Трансформизм в основе своей имеет представления об изменении и превращении органических форм, происхождении одних организмов от других. Среди естествоиспытателей и философов ‑ трансформистов 17 и 18 веков наиболее известны также Р. Гук, Ж. Ламетри, Д. Дидро, Э. Дарвин, И. Гете, Э.Сент-Илер. Все трансформисты признавали изменяемость видов организмов под действием изменений окружающей среды.

В становлении идеи эволюции органического мира существенную роль сыграла систематика – биологическая наука о разнообразии всех существующих и вымерших организмов, о взаимоотношениях и родственных связях между их различными группами (таксонами). Основными задачами систематики являются определение путем сравнения специфических особенностей каждого вида и каждого таксона более высокого ранга, выяснение общих свойств у тех или иных таксонов. Основы систематики заложены в трудах Дж. Рея (1693) и К. Линнея (1735).

Шведский естествоиспытатель 18 века Карл Линней впервые последовательно применил бинарную номенклатуру и построил наиболее удачную искусственную классификацию растений и животных.

В 1751 году вышла его книга «Философия ботаники », в которой К.Линней писал: «Искусственная система служит только до тех пор, пока не найдена естественная. Первая учит только распознавать растения. Вторая научит нас познавать природу самого растения». И далее: «Естественный метод есть последняя цель ботаники».

То, что Линней называет «естественным методом», есть, по сути, некоторая фундаментальная теория живого. Заслуга Линнея в том, что через создание искусственной системы он подвел биологию к необходимости рассмотрения колоссального эмпирического материала с позиций общих теоретических принципов.

Большую роль в становлении и развитии идеи эволюции живой природы сыграла эмбриология, для которой в Новое время было характерно противостояние преформизма и эпигенеза. Преформизм – учение о наличии в половых клетках материальных структур, предопределяющих развитие зародыша и признаки развивающегося из него организма.

Преформизм возник на базе господствовавшего в 17‑18 веках представления о преформации, согласно которому сформировавшийся организм якобы предобразован в яйце (овисты) или сперматозоиде (анималькулисты). Преформисты (Ш. Бонне, А.Галлер и др.) считали, что проблема эмбрионального развития должна получить свое разрешение с позиций всеобщих принципов бытия, постигаемых исключительно разумом, без эмпирических исследований.

Эпигенез – это учение, согласно которому в процессе зародышевого развития происходит постепенное и последовательное новообразование органов и частей зародыша из бесструктурной субстанции оплодотворенного яйца.

Эпигенез как учение сложился в 17‑18 веках в борьбе с преформизмом. Эпигенетические представления развивали У. Гарвей, Ж. Бюффон, К. Ф. Вольф. Эпигенетики отказались от идеи божественного творения живого и подошли к научной постановке проблемы происхождения жизни.

Таким образом, в 17‑18 веках возникала идея исторических изменений наследственных признаков организмов, необратимого исторического развития живой природы – идея эволюции органического мира.

Эволюционный этап. Теория Ч. Дарвина и Ж. Ламарком

Эволюция – от лат. «Развертывание» – историческое развитие природы. В ходе эволюции, во-первых, возникают новые виды, т.е. увеличивается разнообразие форм организмов. Во-вторых, организмы адаптируются, т.е. приспосабливаются к изменениям условий внешней среды. В-третьих, в результате эволюции постепенно повышается общий уровень организации живых существ: они усложняются и совершенствуются.

Переход от представления о трансформации видов к идее эволюции, исторического развития видов предполагал, во-первых, рассмотрение процесса образования видов в его истории, учет конструктивной роли фактора времени в историческом развитии организмов, а во-вторых, развитие идей о возникновении качественно нового в таком историческом процессе. Переход от трансформизма к эволюционизму в биологии произошел на рубеже 18‑19 веков.

Первые эволюционные теории были созданы двумя великими учеными 19 века – Ж. Ламарком и Ч. Дарвином.

Жан Батист Ламарк и Чарльз Роберт Дарвин создали эволюционные теории, которые противоположны по строю, характеру аргументации, основным выводам. Теория Ламарка не получила широкого признания современников, в то время как теория Дарвина стала основой эволюционного учения.

В 1809 году вышла книга Ламарка «Философия зоологии», в которой была изложена первая целостная теория эволюции органического мира. В этой книге дал ответы на вопросы, стоящие перед эволюционной теорией. Он впервые выделил два самых общих направления эволюции: восходящее развитие от простейших форм жизни к всё более сложным, совершенным формам и формирование у организмов приспособлений в зависимости от изменений внешней среды (развитие «по вертикали» и «по горизонтали»). Ламарк был одним из первых естествоиспытателей, которые развили идею эволюции органического мира до уровня теории.

Ламарк включил в свое учение качественно новое понимание роли среды в развитии органических форм, трактуя внешнюю среду как важный фактор, условие эволюции.

Ламарк полагал, что историческое развитие организмов имеет не случайный, а закономерный характер и происходит в направлении постепенного совершенствования. Ламарк назвал это повышение общего уровня организации - градацией. Движущей силой градаций Ламарк считал «стремление природы к прогрессу», «стремление к совершенствованию», изначально присущее всем организмам и заложенное в них Творцом. При этом организмы способны целесообразно реагировать на любые изменения внешних условий, приспосабливаться к условиям внешней среды. Это положение Ламарк конкретизировал в двух законах:

Активно используемый орган развивается, а ненужный исчезает;

Изменения, приобретенные организмами при активном использовании одних органов и не использовании других, сохраняются у потомства.

Для направлений в эволюционном учении, которые рассматривают историческое развитие живой природы как прямое приспособление организмов к среде обитания, используется общее название – эктогенез.

Учения, объясняющие эволюцию организмов действием только внутренних нематериальных факторов («принципом совершенствования», «силой роста» и др.), объединяются общим названием – автогенез.

Автогенез близок витализму – совокупности течений в биологии, согласно которым жизненные явления объясняются присутствием в организмах нематериальной сверхъестественной силы («жизненная сила», «душа», «энтелехия», «архей»), управляющей этими явлениями.

По-своему идея эволюции органического мира развивалась в теории катастроф. Французский биолог Жорж Кювье (1769‑1832) писал: «Бесчисленные живые существа становились жертвой катастроф: одни, обитатели суши, были поглощаемы потопами, другие, населявшие недра вод, оказывались на суше вместе с внезапно приподнятым дном моря, их расы навеки исчезали, оставив на свете лишь немногие остатки». Развивая такие взгляды, Кювье стал основателем теории катастроф – концепции, в которой идея биологической эволюции выступила как производная от более общей идеи развития глобальных геологических процессов.

Чарльз Дарвин в своем основном труде «Происхождение видов путем естественного отбора » (1859), обобщив эмпирический материал современной ему биологии и селекционной практики, использовав результаты собственных наблюдений во время путешествий, кругосветного, раскрыл основные факторы эволюции органического мира. В книге «Изменение домашних животных и культурных растений » он изложил дополнительный фактический материал к основному труду. В книге «Происхождение человека и половой отбор » (1871) выдвинул гипотезу происхождения человека от обезьяноподобного предка.

В основе теории Дарвина – свойство организмов повторять в ряду поколений сходные типы обмена веществ и индивидуального развития в целом – свойство наследственности.

Наследственность вместе с изменчивостью обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе эволюции живой природы.

Одно из основных понятий своей теории эволюции – понятие «борьба за существование» – Дарвин употреблял для обозначения отношений между организмами, а также отношений между организмами и абиотическими условиями, приводящих к гибели менее приспособленных и выживанию более приспособленных особей.

Понятие «борьба за существование» отражает те факты, что каждый вид производит больше особей, чем их доживает до взрослого состояния, и что каждая особь в течение своей жизнедеятельности вступает в множество отношений с биотическими и абиотическими факторами среды.

Дарвин выделил две основные формы изменчивости:

– определенную изменчивость – способность всех особей одного и того же вида в определенных условиях внешней среды одинаковым образом реагировать на эти условия (климат, почву);

– неопределенную изменчивость, характер которой не соответствует изменениям внешних условий.

В современной терминологии неопределенная изменчивость называется мутацией. Мутация – неопределенная изменчивость в отличие от определенной носит наследственный характер. По Дарвину, незначительные изменения в первом поколении усиливаются в последующих. Дарвин подчеркивал, что решающую роль в эволюции играет именно неопределенная изменчивость. Она связана обычно с вредными и нейтральными мутациями, но возможны и такие мутации, которые оказываются перспективными.

Неизбежным результатом борьбы за существование и наследственной изменчивости организмов, по Дарвину, является процесс выживания и воспроизведения организмов, наиболее приспособленных к условиям среды, и гибели в ходе эволюции неприспособленных – естественный отбор.

Механизм естественного отбора в природе действует аналогично селекционерам, т.е. складывает незначительные и неопределенные индивидуальные различия и формирует из них у организмов необходимые приспособления, а также межвидовые различия. Этот механизм выбраковывает ненужные формы и образовывает новые виды.

Тезис о естественном отборе наряду с принципами борьбы за существование, наследственности и изменчивости – основа дарвиновской теории эволюции.

Во времена Дарвина наследственность представляли как некое общее свойство организма, присущее ему как целому. В связи с этим шотландский инженер Флеминг Дженкин вошел в историю биологии, выдвинув возражения против теории Дарвина. Он считал, что новые полезные признаки некоторых особей данного вида должны быстро исчезнуть при скрещивании с другими, более многочисленными особями.

Возражения Дженкина сам Дарвин считал очень серьезным, окрестив «кошмаром Дженкина». Эти возражения были опровергнуты только тогда, когда стало ясно, что аппарат наследственности сформирован отдельными структурными и функциональными единицами – генами.

Молекулярно-генетический этап. Законы наследственности

В 1865 году были опубликованы результаты работ по гибридизации сортов гороха, где были открыты важнейшие законы наследственности. Автор этих работ – чешский исследователь Грегор Мендель показал, что признаки организмов определяются дискретными наследственными факторами. Однако эти работы оставались практически неизвестными почти 35 лет – с 1865 по 1900.

В 1900 году законы Менделя были заново открыты независимо сразу тремя учеными – Г. де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Австрии.

Дискретные наследственные задатки были открыты в 1865 году Менделем. В 1909 датский ученый В. Иогансен назвал их генами (от греч. слова «происхождение»). К настоящему времени установлено, что ген – единица наследственного материала, ответственная за формирование какого либо элементарного признака, т.е. единица наследственной информации – представляет собой участок молекулы ДНК (или РНК у некоторых вирусов) хромосомы.

Хромосомы – это структурные элементы ядра клетки, которые состоят из молекулы ДНК и белков, содержат набор генов с заключенной в них наследственной информацией.

Хромосомная теория наследственности, разработанная в 1910‑1915 годах в трудах А. Вейсмана, Т. Моргана, А. Стертеванта, Г. Дж. Меллера и др., утверждает, что передача признаков и свойств организма от поколения к поколению (наследственность) осуществляется в основном через хромосомы, в которых расположены гены.

В 1944 году американскими биохимиками (О. Эвери и др.) было установлено, что носителем свойства наследственности является ДНК. С этого времени началось быстрое развитие науки, исследующей основные проявления жизни на молекулярном уровне. Тогда же впервые появился новый термин для обозначения этой науки – молекулярная биология.

Молекулярная биология исследует, каким образом и в какой мере рост и развитие организмов, хранение и передача наследственной информации, превращение энергии в живых клетках и другие явления обусловлены структурой и свойствами биологически важных молекул (главным образом белков и нуклеиновых кислот).

В 1953 году была расшифрована структура ДНК (Ф. Крик, Д. Уотсон). Расшифровка структуры ДНК показала, что молекула ДНК состоит из двух комплементарных полинуклеотидных цепей, каждая из которых выступает в качестве матрицы для синтеза новых аналогичных цепей. Свойство удвоения ДНК обеспечивает явление наследственности.

Расшифровка структуры ДНК была революцией в молекулярной биологии, которая открыла период важнейших открытий, общее направление которых – выработка представлений о сущности жизни, о природе наследственности, изменчивости, обмена веществ и др.

В соответствии с молекулярной биологией, белки – это очень сложные макромолекулы, структурными элементами которых являются аминокислоты. Структура белка задается последовательностью образующих его аминокислот. При этом из 100 известных в органической химии аминокислот в образовании белков всех организмов используется только двадцать. До сих пор не ясно, почему именно эти 20 аминокислот синтезируют белки органического мира. Вообще, в любом существе, живущем на Земле, присутствуют 20 аминокислот, 5 оснований, 2 углевода и 1 фосфат.

Создание синтетической теории эволюции

Преодоление противоречий между эволюционной теорией и генетикой стало возможным на основе синтетической теории эволюции, которая выступает основанием всей системы современной эволюционной биологии. Синтез генетики и эволюционного учения был качественным скачком в развитии, как генетики, так и эволюционной теории. Он означал создание качественно нового ядра системы биологического познания, свидетельствовал о переходе биологии с классического на современный, неклассический уровень развития, начале формирования методологических установок неклассической биологии.

Принципиальные положения синтетической теории эволюции были заложены работами С.С. Четверикова (1926), а также Р. Фишера, С. Райта, Дж. Холдейна (1929 - 1932), Н. П. Дубинина и др.

Непосредственными предпосылками для синтеза генетики и теории эволюции выступали: хромосомная теория наследственности Т. Моргана; биометрические и математические подходы к анализу эволюции; закон Харди - Вейберга для идеальной популяции (гласящий, что такая популяция стремится сохранить равновесие концентрации генов при отсутствии факторов, изменяющих его); результаты эмпирического исследования изменчивости в природных популяциях и др.

В основе этой теории лежит представление о том, что элементарной "клеточкой" эволюции является не организм и не вид, а популяция. Популяция – совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. Именно популяция выступает той реальной целостной системой взаимосвязи организмов, которая обладает всеми условиями для саморазвития, прежде всего способностью наследственного изменения в смене биологических поколений.

Виды – это системы популяций. Популяции и виды как надындивидуальные образования способны к существованию в течение длительного времени и к самостоятельному эволюционному развитию.

Популяции – это генетические открытые системы, т.к. особи из разных популяций иногда скрещиваются. Виды являются наименьшими генетически закрытыми системами.

Элементарной единицей наследственности выступает ген (участок молекулы ДНК, отвечающий за развитие определенных признаков организма). Наследственное изменение популяции в каком-либо определенном направлении осуществляется под воздействием ряда эволюционных факторов (т.е. таких факторов, которые изменяют генотипический состав популяции):

Мутационный процесс (поставляющий элементарный эволюционный материал),

Популяционные волны (колебания численности популяции в ту или иную сторону от средней численности, входящих в нее особей),

Изоляция (закрепляющая различия в наборе генотипов и способствующая делению исходной популяции на несколько самостоятельных),

Естественный отбор как "процесс, определяющий вероятность достижения определенными индивидами репродукционного возраста" (имеющий разные формы - по относительной жизнеспособности, по фенотипическому признаку, стабилизирующий отбор, дизруптивный отбор, ведущий отбор и др.).

Естественный отбор является ведущим эволюционным фактором, направляющим эволюционный процесс.

Формирование синтетической теории эволюции ознаменовало собой переход к популяционному стилю мышления, который пришел на смену организмо-центрическому, начало преодоления противопоставления исторического и структурно-инвариантного "срезов" в исследовании живого.

Найдя принципиальную основу для объединения генетики и теории эволюции, идей организации и истории органического мира, синтетическая теория эволюции тем самым кладет начало качественно новому этапу в развитии биологии - переходу к созданию единой системы биологического знания, воспроизводящей законы и развития и функционирования органического мира как целого, начало всеобъемлющего синтеза эволюционной биологии и наук, изучающих структурно-инвариантный аспект живого. Такой синтез нацеливает па изучение жизни как единого целостного многоуровневого процесса, выявление того, как сущность живого проявляет себя в его конкретных органических формах и уровнях.