6.Доказательства единства органического мира на разных уровнях живых систем.

Биологические науки дают обширные доказательства единства происхождения органического мира. Клеточное строение растений и животных, сходство структурной организации и функционирования клеток, единство принципов хранения, реализации и передачи генетической информации, универсальность генетического кода – веские данные биологии клетки в пользу общности происхождения всего живого.

Свидетельством истории происхождения видов служат гомологичные органы, рудименты (упрощенные структуры, утратившие свое назначение)и атавизмы (появление у отдельных организмов признаков, свойственных очень далеким предкам). Понять степень родства крупных систематических групп позволяет наличие переходных форм, соединяющих в своем развитии признаки разных классов. Например, низшие млекопитающие утконос и ехидна откладывают яйца, как пресмыкающиеся.

К эмбриологическим доказательствам единства органического мира относятся: сходство гаметогенеза, наличие зиготы, сходство зародышей на ранних этапах развития. Зародыши организмов многих систематических групп сходны между собой, причем, чем ближе организмы, тем до более поздней стадии развития зародыши сохраняют сходство. На основании этих наблюдений Э. Геккель и Ф. Мюллер сформулировали биогенетический закон – каждая особь на ранних стадиях онтогенеза повторяет некоторые основные черты строения своих предков. Онтогенез есть краткое повторение филогенеза.

Обширную информацию о развитии органического мира дает палеонтология (наука о живых организмов прошлых эпох). На основе находок ископаемых форм в отложениях земных пластов удается проследить историческое развитие живой природы и построить геохронологическую шкалу групп животных и растений, существующих в разные геологические эпохи.

7. Клеточная теория. Ее естественнонаучное и мировоззренческое состояние.

С тех пор как человек стал осознавать свое отличие от животного мира, он начал изучать окружающий его мир. Сначала от этого зависела его жизнь. С развитием цивилизации человек смог позволить себе занятия наукой в познавательных целях. Современная биология – комплексная наука, для которой характерно взаимопроникновение идей и методов различных биологических дисциплин, а также других наук.

Ученые, внесшие вклад в развитие медицины:

• Гиппократ(460-370) дал первое относительно подробное описание человека и животных, указал на роль среды и наследственности в возникновении болезней.

• Клавдий Гален первым сделал сравнительно-анатомическое описание обезьяны и человека. Изучал центральную и периферическую нервную систему.

• К. М. Бэр (1792-1876) сформулировал основные положения теории гомологичных органов и закона зародышевого сходства.

• Ч. Дарвин сформулировал теорию эволюции живого.

• Т.Шванн и М.Я. Шлейден авторы клеточной теории.

• Л.Пастер, И.И. Мечников, Р. Кох основоположники микробиологии.

• А. И. Опарин сформулировал первую научную теорию происхождения жизни.

• Дж.Уотсон и Ф. Крик обнаружили ДНК и предложили ее модель.

• Р. Вирхов создал учение о невозможности самозарождения клетки.

• А. Флемен открыл антибиотики.

Положения современной клеточной теории:

• Клетка является универсальной структурной и функциональной единицей живого

• Все клетки имеют сходное строение, химический состав и общие принципы жизнедеятельности

• Клетки образуются только при делении предшествующих им клеток

• Клетки способны к самостоятельной жизнедеятельности, но в многоклеточных организмах их работа скоординирована, и организм представляет собой целостную систему

Разработка теории способствовала развитию отдельного направления биологии – цитологии – науки о клетке, как основной форме организации живой материи.

Клеточная теория Шванна. Немецкий зоолог Т. Шванн (1810-1882) в 1839 г. опубликовал труд «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений». В этой классической работе были заложены основы клеточной теории. Шванн нашел верный принцип сопоставления клеток растительных и животных организмов. Он установил, что хотя клетки животных крайне разнообразны и значительно отличаются от клеток растений, ядра во всех клетках обладают большим сходством. Если в каком-либо видимом под микроскопом образовании присутствует ядро, это образование, по мнению Шванна, можно считать клеткой. Основываясь на таком критерии, Шванн выдвинул основные положения клеточной теории:

• клетка является главной структурной единицей всех организмов (растительных и животных);

• процесс образования клеток обуславливает рост, развитие и дифференцировку растительных и животных тканей.

Развитие клеточной теории Р. Вирховом. В 1858 г. вышел в свет основной труд немецкого патолога Р. Вирхова (1821-1902) «Целлюлярная патология». Это произведение, ставшее классическим, оказало влияние на дальнейшее развитие учения о клетке и для своего времени имело большое прогрессивное значение. До Вирхова основу всех патологических процессов видели в изменении состава жидкостей и борьбе нематериальных сил организма. Вирхов подошел к объяснению патологического процесса материалистически, показав связь его в организме с морфологическими структурами, с определенными изменениями в строении клеток. Это исследование положило начало новой науке – патологии, которая является основой теоретической и клинической медицины. Вирхов ввел в науку ряд новых представлений о роли клеточных структур в организме.

Положение Вирхова «каждая клетка из клетки» - блестяще подтвердилось дальнейшим развитием биологии. В настоящее время неизвестны иные способы появления новых клеток, помимо деления уже существующих. Однако этот тезис не отрицает того факта, что на заре жизни клетки развились из образований, еще не имевших клеточной структуры.

Положение Вирхова о том, что вне клеток нет жизни, тоже не потеряло своего значения. В многоклеточном организме имеются неклеточные структуры, но они – производные клеток. Примитивные организмы - вирусы – приобретают способность к активным процессам жизнедеятельности и размножения лишь после проникновения в клетку.

Важным обобщением явилось также утверждение, что наибольшее значение в жизнедеятельности клеток имеют не оболочки, а их содержимое: протоплазма и ядро.

Однако представления Вирхова не были лишены ошибок. Уже у Шванна проявилась тенденция рассматривать организмы как своеобразную сумму составляющих их клеток. Вирхов и особенно его последователи не только не отказались от этого положения, но и развили его дальше. Так, известный немецкий зоолог-дарвинист Э. Геккель (1834-1919) рассматривал всякий многоклеточный организм как некое «государство» клеток, в котором каждая клетка «живет» своей самостоятельной жизнью. Отсюда вытекало ошибочное мнение, что патологический процесс в организме представляет собой сумму нарушений жизнедеятельности отдельных клеток, что это – локальный (местный) процесс.

Вирхов и его последователи не видели также качественного различия между частью и целым, рассматривая организм вне его исторического развития и условий существования. Вирховскую концепцию критиковали русские естествоиспытатели и клиницисты И. М. Сеченов (1829-1905), С. П. Боткин (1832-1889) и И. П. Павлов (1849-1936). И. М. Сеченов уже в 1860 г отметил, что Вирхов изучает организм оторвано от среды, а органы – от организма. Русские клиницисты и физиологи своими исследованиями показали, что организм – единое целое и что интеграция его частей осуществляется, в первую очередь, нервной системой. И. П. Павлов установил ведущую координирующую роль центральной нервной системы в организме. Оказалось, что обмен веществ, питание органов и клеток находятся также под контролем нервной системы. В настоящее время наука располагает большим фактическим материалом, убеждающим в том, что не только процессы жизнедеятельности, но также форма и величина клеток, как и другие морфологические особенности каждой клетки, связаны с теми процессами, которые протекают в организме. Единство частей целого обусловлено нервной и гуморальной регуляцией.

В целом появление «Целлюлярной патологии» Вирхова следует рассматривать как важную веху в истории биологии и медицины. Освобожденная от механических ошибок и дополненная позднейшими открытиями, она легла в основу современных представлений о клеточном строении организма.

Оценка клеточной теории Ф. Энгельсом. Клеточная теория – одно из крупнейших обобщений естествознания XIX в. Именно так характеризует ее Ф. Энгельс, упоминая о клеточной теории в числе трех главнейших достижений прошлого века. Двумя другими он считал закон сохранения энергии и эволюционную теорию Дарвина. О клеточной теории Ф. Энгельс в работе «Людвиг Фейербах и конец классической немецкой философии» писал: «Это открытие не только убедило нас, что развитие и рост всех высших организмов совершается по одному общему закону, но, показав способность клеток к видовым изменениям организмов, изменениям, вследствие которых организмы могут совершать процесс развития, представляющий собой нечто большее, чем развитие только индивидуальное»(Маркс К., Энгельс Ф. Соч.-2-е изд.- Т. 20-С. 512).

Клеточная теория имела большое значение не только для создания и успешного развития эволюционного учения, но и для утверждения материалистических представлений во всех областях биологии и медицины. «Только со времени этого открытия стало на твердую почву исследование органических, живых продуктов природы…» (Энгельс Ф. Диалектика природы // Маркс К., Энгельс Ф. Соч.-2-е изд.- Т. 20-С. 512).

Современное состояние клеточной теории. Со времени создания клеточной теории учение о клетке как элементарной микроскопической структуре организма непрерывно развивалось. Для Шванна и его современников клетка оставалась преимущественно пространством, ограниченным оболочкой. Постепенно эти представления заменило понимание того, что основным субстратом является протоплазма. К концу прошлого века благодаря успехам микроскопической техники было обнаружено сложное строение клетки, описаны органоиды – части клетки, выполняющие различные функции, и исследованы пути образования новых клеток (митоз). Уже к началу XX в. стало ясным первостепенное значение клеточных структур в передаче наследственных свойств. В настоящее время можно считать общепризнанным, что клетка является основной структурной и функциональной единицей организации живого. На определенной ступени эволюции органического мира возникли клеточные структуры. В этом проявляется одна из основных закономерностей, характеризующих живое – единство дискретного и целостного. Именно благодаря клеточному строению организм, являясь дискретным, сохраняет целостность. Расчленение целого организма на мелкие морфологические единицы – клетки, обладающие большими поверхностями, весьма благоприятно для осуществления обмена веществ. Клеточная структура, не нарушая жизнедеятельности целого организма, способствует постепенной замене отмирающих или патологически измененных частей тела новыми. Сохранение клеточной структуры во всем органическом мире обусловлено тем, что только она обеспечивает наилучшее хранение, репродукцию и передачу наследственной информации; только такая структура обеспечивает реализацию наследственной информации для синтеза белка. Только с клеточной структурой связана способность организма хранить и переносить энергию и превращать ее в работу. Наконец, разделение функций между клетками в многоклеточном организме обеспечило широкие возможности приспособления организмов к среде обитания и явилось предпосылкой усложнения организации.

К концу прошлого века накопился обширный научный материал о строении и жизнедеятельности клетки, были разработаны новые специальные методы исследования. Все это способствовало выделению самостоятельной ветви биологии – цитологии (гр. cytos – клетка, logos - учение) – науки о клетках как основных формах организации живой материи.