Науки о живой природе

Исторически науки о живой природе
развивались как описательные, посвященные многообразию форм и видов
растительного и животного царства. Поэтому основными методами в них стали
методы анализа, систематизации и классификации эмпирических фактов, собранных
натуралистами. Однако первые классификации растений и животных были в
значительной степени искусственными. Они подгонялись под различные философские
или религиозные схемы и охватывали какую-то часть растительного и животного
миров.

Первые попытки систематизировать знания
о живой природе были предприняты врачами эпохи античности Гиппократом, Галеном,
а также великим древнегреческим философом и ученым Аристотелем. Первые
классификации растений и животных были сделаны уже в Новое время. Наиболее
полная классификация растений принадлежит К. Линнею, наиболее полная
классификация животных – Ж. Бюффону. Эти системы были ориентированы на
естественные классификации, но только отчасти соответствовали им. Конечно, они
способствовали объединению всего известного биологического знания, его анализу
и исследованию принципов и факторов, связанных с эволюцией живых систем. Но
многое в развиваемых представлениях об эволюции имело односторонний характер,
являясь распространением идей механицизма на сферу живого, что не могло
способствовать созданию универсальных классификационных систем.

Однако результаты всех этих этапов
эмпирической биологии составили тот фундамент, на котором начал формироваться
современный взгляд на мир живых систем, появилась возможность перейти от
искусственных классификаций к естественным и исследовать более глубокие уровни
живых структур. Естественные классификации перенесли основное внимание на
принцип генезиса и на происхождение новых видов. Более глубокими уровнями
исследования живых структур стали сначала клеточный, а затем и молекулярный.

БИОЛОГИЯ

Абиогенез – самопроизвольное зарождение
жизни, возникновение ее из косной материи.

Бактерии (от гр. bakterion) – микроскопические организмы, главным образом
одноклеточные, с прокариотным типом строения клетки.

Биота (от греч. biote – жизнь) – совокупность растений и животных,
сложившаяся исторически на определенной территории.

Вид – совокупность особей, обладающих
общими морфофизиологическими признаками, объединенных возможностью скрещивания
друг с другом, формирующих систему популяций, которые образуют общий (сплошной
или частично разорванный) ареал.

Генотип – генетическая (наследственная)
конституция организма, совокупность всех его генов. В современной генетике
рассматривается не как механический набор независимо функционирующих генов, а
как единая система, в которой каждый ген может находиться в сложном
взаимодействии с остальными генами.

Генофонд – совокупность всех генов,
которые имеются у особей, составляющих данную популяцию.

Фенотип – совокупность всех внешних и
внутренних структур и функций особи, развивающаяся как один из возможных
вариантов реализации индивидуального развития данной особи в определенных
условиях.

Ферменты (от лат. fermentum – закваска) – биологические катализаторы,
осуществляющие и регулирующие обмен веществ в организме. По своему химическому
составу (природе) ферменты являются белками.

Хромосомы (от греч. chroma – цвет и soma –
тело) – органоиды клеточного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие
наследственные свойства клеток и организмов. Способны к самопроизведению,
обладают структурной и функциональной индивидуальностью и сохраняются в ряду
поколений. Термин «хромосома» предложен в 1988 г. В. Вальдейером.
Основу хромосомы составляет одна непрерывная двухступенчатая молекула ДНК (в
хромосоме около 99% ДНК клетки).

ДНК – дезоксирибонуклеиновой кислоты.

РНК – рибонуклеиновой кислоты.

ПОСТУЛАТЫ БИОЛОГИИ

Сущность биологии выявляется наглядно,
если начинать ее рассмотрение с постулатов. Такой подход к изложению биологии
обусловлен влиянием физики и математики. Два первых постулата связаны с
наследственностью, а два других – с эволюцией. Сформулируем эти постулаты
последовательно, один за другим.

Постулат
1. Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его
построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение.

Постулат
2. «Наследственные молекулы» синтезируются матричным путем. В качестве
матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген
предыдущего поколения.

Постулат
3. В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в
результате многих причин изменяются случайно и ненаправленно, и лишь случайно
эти изменения оказываются приспособительными.

Постулат
4. Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипов
многократно усиливаются и подвергаются отбору условиями внешней среды.

Жизнь на основе только одного генотипа
и только одного фенотипа невозможна. Наиболее важные следствия второго
постулата – то, что фенотип беднее генотипа, и то, что способность к
самовоспроизведению на основе матричного принципа может считаться наиболее
общим свойством живого Упорядоченность организма обеспечивается программой,
закодированной в длинных нитевидных молекулах дезоксирибонуклеиновой кислоты
(ДНК) или рибонуклеиновой кислоты (РНК – у некоторых вирусов). «Порядок»
организма возникает не из ничего и не сам по себе, а формируется из порядка
получаемой от родителей программы.

ОСНОВНЫЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОНЯТИЯ «ЖИЗНЬ»

Существует много определений жизни,
поскольку изменялись представления о ней, совершенствовалась научная картина
мира и ее философское осмысление. Рассмотрим несколько известных определений.
Для естествознания XIX в. наиболее удачным можно
считать определение Ф. Энгельса, согласно которому жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ
существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических
составных частей этих тел. Данное определение являлось фундаментом
диалектического материализма и многих разделов естествознания, развивавшихся на
его основе, вплоть до середины XX в.

Во второй половине XX в. было предложено следующее определение: жизнь есть способ существования материи,
закономерно возникающей на уровне высокомолекулярных соединений и
характеризующейся динамичными, лабильными структурами, функцией самообмена, а
также процессами саморегулирования, самовосстановления и накопления наследственной
информации. В этом определении жизнь представляет собой диалектическое
единство трех особенностей – формы, функций, процессов, в то время как
определение Ф. Энгельса является диалектическим единством двух особенностей –
формы и функций.

Из других определений отметим
определения современных ученых: российского Челикова и канадского Селье. Согласно
первому, жизнь есть способ существования
специфически гетерогенного материального субстрата, универсальность и
уникальность которого обусловливают целесообразное самовоспроизведение всех
форм органического мира в их единстве и многообразии. По определению
известного канадского биолога Г. Селье (1907–1982), жизнь – это процесс непрерывной адаптации организмов к постоянно
изменяющимся условиям внешней и внутренней среды. Адаптации заключаются в
поддержании структуры и функций всех ключевых систем организма при воздействии
на него различных по природе факторов среды. Адаптации являются основой
устойчивости и продуктивности всех организмов.

Возникновение жизни связано с рядом
важных принципов развития: дисимметрии, историзма и др. Огромное значение для
понимания жизни имеет жизненный цикл. Жизнь могла возникнуть только в среде
своеобразной дисимметрии, отличной от обычной среды биосферы. Этот процесс, по мнению
Л. Пастера, регулируется принципом П. Кюри, согласно которому дисимметрия может
образоваться лишь под влиянием причины, обладающей такой же дисимметрией.

О принципе историзма хорошо сказал А.
Эйнштейн: «Жизни присущ еще один элемент, хотя логически и отличный от
элементов физики, но ни в коем случае не мистический – это “элемент истории”».
Жизненный цикл включает в себя совокупность всех фаз развития организма. У
животных различают простой и сложный циклы. Последний включает в себя
метаморфозы, например переходы от личинки к куколке, а затем к бабочке. У
высших растений могут быть выделены однолетний, двухлетний, многолетний
жизненные циклы.

В заключение упомянем и понятие
«ортобиоз», у истоков которого стоит выдающийся русский биолог И. И. Мечников
(1845–1916). Согласно его представлениям, «ортобиоз» – это регуляция жизни с
помощью науки, являющейся результатом активности разума, направленной на
изменение природы.

НАУКИ
И НАПРАВЛЕНИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, СВЯЗАННЫЕ
С БИОЛОГИЕЙ

С биологией связано много наук – и теоретических, и
практических. Теоретические науки подобного рода развивают фундаментальные
проблемы биологии в совокупности с фундаментальными проблемами смежных наук.
Практические науки ориентированы на проблемы, имеющие особо важное значение для
людей. Среди первых можно отметить, скажем, науки биогеографической направленности:
геоботанику, биогеографию, зоогеографию, палеозоогеографию. Например, последняя
изучает историю распределения животного мира прошлого, последовательное возникновение
смену и распределение фаунистических комплексов. Она исследует пути их
формирования в разные геологические эпохи, их эволюцию и расселение,
межконтинентальные миграции, образование и вымирание этих комплексов.

Важнейшей смежной наукой, развивающей
биологические идеи на стыке с кибернетикой, является бионика, изучающая
биологические процессы с целью применения полученных знаний для
усовершенствования старых и создания новых технических устройств. Живые
организмы формировались в процессе длительной эволюции и приспособления к
вполне определенной внешней среде; они поражают своим экономным и совершенным
строением, надежностью и миниатюрностью. Бионика изучает методы ориентации
локации, изучает устройство глаз, органов обоняния и определителей температуры.
Предполагается, что будущие машины во многих своих чертах должны быть построены
по принципу биологических систем.

Биология и медицина. В медицине
существует различные подходы к процессу лечения человека. В качестве наиболее
ярких (противоположных) подходов можно назвать европейский (западный) и
восточный (например, тибетский). Согласно первому подходу, врач лечит болезнь
или отягощенный болезнью орган. При этом врач, конечно, учитывает реакцию всего
организма, но главным объектом его интересов является само заболевание.
Согласно восточному подходу, объектом лечения является организм, отягощенный
недугом. Причем при лечении термин «болезнь» часто не используется вовсе.
Просто у здорового человека – свое равновесие с окружающей средой, а у больного
человека – свое. Задача врача заключается в том, чтобы подобрать человеку
соответствующее ему равновесие с окружающей средой и помочь обрести
устойчивость в этом равновесии. Поскольку здоровых людей почти нет, то вся
лечебная практика сводится к выявлению необходимых условий для равновесного
взаимодействия человека со средой. Древнекитайские философы, а вслед за ними и
многие другие мыслители (например, Л. Н. Толстой) считали болезнь благом для
человека, поскольку она способствует нахождению устойчивых равновесий с
окружающим миром.

Медицина, как и биология, тесно
взаимодействует со смежными науками. Например, физика надолго связала медицину
с механицизмом. Расцвет механицизма в медицине связан с именем У. Гарвея,
выдающегося английского врача, основоположника современной физиологии и
эмбриологии, создателя учения о кровообращении. Он доказал, что кровь
циркулирует по всему телу, переходя из вен в артерии через тончайшие сосуды.
Гарвей исследовал и описал большой и малый круги кровообращения. Но при этом он
рассматривал сердце как насос, артерии и вены – как трубы, кровь же представлял
в виде вязкой жидкости и предлагал рассчитывать ее движение в трубах-артериях
по законам гидравлики.

Продолжая традиции своих
предшественников, В. М. Бехтерев утверждал, что всякий мыслительный процесс
(осознанный или бессознательный) рано или поздно проявит себя в поведении,
которое можно будет наблюдать объективно. И именно на основе этих наблюдений
Бехтерев и его последователи надеялись построить науку о поведении.

ВОПРОСЫ
ДЛЯ СЕМИНАРОВ

1. Что представляют собой четыре
постулата биологии?

2. Какова связь первых двух постулатов
с теорией наследственности, а двух вторых с теорией эволюции?

3. Чем фенотип отличается от генотипа?

4. Какова эволюция понятия «жизнь» у
разных исследователей и каково современное понимание этого термина?

5. Какие медицинские приложения
биологических знаний Вам известны?

6. В чем смысл основных взаимодействий
биологии с другими науками?