9. В чем смысл концепции ноосферы и каков ее научный статус? Опишите, в чем состоит глобальный экологический кризис, его причины и перспективы преодоления.

Попытку научно обосновать качественные изменения взаимодействия природы и общества под влиянием деятельности человека предпринял Вернадский. Согласно его представлениям, Земля и Космос есть единая система, в которой жизнь и живое вещество играют важную роль. Вернадский ссылался на минералога и биолога Д.Д.Дана, который показал, что эволюция живого вещества идет в определенном направлении. Он указал, что в ходе геологического времени (более 2 млрд. лет) наблюдается скачкообразный рост и усовершенствование центральной нервной системы (мозга) начиная с ракообразных и моллюсков до человека, этот необратимый однонаправленный процесс Дана назвал цефализацией. Исходя из геологической роли человека А.П.Павлов говорил об антропогенной эре. В ХХ в. человек не только закончил карту Земли, вышел в Космос и осмотрел ее со стороны, он благодаря средствам связи стал частью единого человечества. Развитие человека и общества в природной среде становятся неразрывными. Но по массе своей человечество составляет ничтожную долю массы планеты, значит, сила в растущем разуме, в цефализации.

Появление человека изменило не только биосферу, но и результаты ее планетарного влияния. Вернадский говорил, что "биосфера перейдет однажды в сферу разума – ноосферу. Произойдет великое объединение, в результате которого развитие планеты сделается направленным силой Разума".

Термин ноосфера возник на семинаре, где выступал Вернадский со своей концепцией биосферы. Его использовали широко Э.Ле Руа и П.Тейляр де Шарден, но использовали ее как "оболочку мысли" на планете. По мнению Тейяра де Шардена, возникновение мысли – явление, которое знаменует собой "трансформацию, затрагивающую состояние всей планеты". Ноосфера – это высшая ступень интеграции всех форм существования материи, когда любая преобразующая деятельность человека будет основываться на научном понимании естественных и социальных процессов и органически согласовываться с общими законами развития природы. Это высший этап эволюции системы "природа – общество", который только формируется и должен быть, если человечество хочет жить без глобальных потрясений. Такой тип отношений "природа – общество" соответствует коэволюции. В структуре ноосферы можно выделить человечество, совокупность научных знаний, сумму техники и технологий в единстве с биосферой.

В учении о ноосфере Вернадский впервые осознал и попытался осуществить синтез естественных и общественных наук в исследовании глобальной деятельности человечества. У него живое вещество преобразует верхнюю оболочку Земли, постепенно человек становиться силой геологического масштаба. Поэтому и несет ответственность за эволюцию планеты. Сам он использовал это понятие в разных смыслах:

1. Как состояние планеты, когда человек становиться преобразующей геологической силой;

2. Как область активного проявления научной мысли;

3. Как основной фактор перестройки и изменения всей биосферы.

Ноосферный этап или этап допустимого развития состоит в том, что экономические и экологические проблемы взаимоотношений с биосферой определяются не выживанием человечества, а сохранением экосферы в полной гармонии живой и неживой материи, сохранением гармонии природы с сохранением ресурса животного и растительного миров, сосуществующих в биоценозах и экосистемах.

Концепция устойчивого развития основана на биотической регуляции среды. Это экономически поступательное движение или устойчивость темпов экономического роста, при котором уровень давления на окружающую среду компенсировался бы темпами восстановления ее свойств. Итак, единственная возможность выживания человечества при росте потребностей – это использование механизма природной среды как саморегулирующей системы. В этом смысл ноосферных преобразований.

Бурное развитие промышленности, начавшееся в Европе в XVIII в., внесло существенные изменения во взаимоотношения природы и человека. До поры до времени человек, как и другие живые существа, был естественной составляющей своей экосистемы, вписывался в ее кругооборот веществ и жил по ее законам.

Начиная с неолитических времен, т.е. с той поры, как человек освоил земледелие, а затем и скотоводство, взаимоотношения его с природой стали качественно меняться. Сельскохозяйственная деятельность постепенно создавала искусственные экосистемы, так называемые агроценозы, живущие по собственным законам: для своего поддержания они требовали и требуют постоянного целенаправленного труда человека. Без вмешательства человека они существовать не могут. Человек все больше и больше полезных ископаемых извлекает из земных недр. В результате его активной деятельности начинает меняться характер кругооборота веществ в природе и характер окружающей среды.

По мере роста населения растут и потребности человека, свойства среды его обитания меняются все больше и больше. При этом людям кажется, что их деятельность необходима для того, чтобы адаптироваться к условиям обитания. Они не замечают, что эта адаптация носит локальный характер, что далеко не всегда, улучшая на какое-то время условия жизни для себя, они при этом улучшают их для рода, племени, деревни и т.д., да и для самих себя в будущем.

Ситуация стала стремительно ухудшаться по мере бурного развития промышленности. Главные причины этих изменений – добыча и использование углеводородного топлива, а затем добыча в огромных количествах металлов и других полезных ископаемых. В кругооборот веществ в природе начали включаться вещества, запасенные былыми биосферами, находившиеся в осадочных породах и уже вышедшие из кругооборота. О появлении в биосфере этих веществ люди стали говорить как о загрязнении воды, воздуха, почвы. Интенсивность загрязнения нарастала стремительно, условия обитания стали зримо меняться. Перед человеком встала серьезная проблема изучения влияния на его здоровье, на условия его жизни, не его будущее тех изменений природной среды, которые вызваны им самим, т.е. неконтролируемой деятельностью и эгоизмом самого человека.

Человеческая активность меняет характер окружающей среды, причем в большинстве случает эти изменения оказывают негативное влияние на человека, и нетрудно понять, почему: за миллионы лет его организм приспособился к вполне определенным условиям обитания. В то же время любая деятельность – промышленная, сельскохозяйственная является источником жизни человека, основой его существования. Значит, человек неизбежно и дальше будет менять характеристики окружающей среды, а потом искать способы приспособления к ним.

Отсюда одно из главных практических направлений современной деятельности человека – создание таких технологий, которые в наименьшей степени влияют на окружающую среду. Технологии, обладающие этим свойством, называются экологичными. Научные (инженерные) дисциплины, которые занимаются принципами создания таких технологий, получили общее название – инженерная, или промышленная, экология. По мере развития промышленности и с приходом к людям понимания того, что существовать в среде, созданной из собственных отбросов, они не могут, роль этих дисциплин постоянно возрастает. Сейчас почти в каждом техническом вузе существуют кафедры промышленной экологии, ориентированные на те или иные производства.

Долгое время основные практические занятия экологии сводились именно к охране окружающей среды. Однако в ХХ в. этой традиционной бережливости, которая начала к тому же постепенно угасать под давлением развивающейся промышленности, уже оказалось недостаточно. Деградация природы стала превращаться в угрозу жизни общества. Это привело к появлению специальных природоохранных законов, к созданию системы заповедников. Родилась, наконец, и специальная наука, изучающая возможность сохранения реликтовых участков природы и исчезающих популяций отдельных живых видов. Постепенно люди пришли к пониманию, что только богатство природы, разнообразие живых видов обеспечивают жизнь и будущее человека. Сегодня этот принцип стал основополагающим. Природа без человека жила миллиарды лет, и теперь сможет жить без него, но человек вне полноценной биосферы существовать не может.

Перед человечеством неизбежно возникает проблема его выживания на Земле. Под вопросом будущность нашего биологического вида. Человечеству может грозить судьба динозавров с той лишь разницей, что исчезновение бывших властителей Земли, как предполагается, было вызвано причинами, не зависящими от человека, а мы можем погибнуть от неумения разумно использовать свое могущество.

Именно эта проблема является центральной для современной науки и прежде всего естествознания.

10. Оцените моральные аспекты использования биологически активных веществ. Каковы опасности может таить в себе генная инженерия, насколько они реальны сейчас? Каковы методы генной инженерии и чем отличаются ее возможности от возможностей классической селекции?

Генная инженерия включает методы молекулярной биологии и генетики, связанные с целенаправленным конструированием новых, не существующих в природе сочетаний генов. Генная инженерия, иногда называемая технологией рекомбинантных ДНК, возникла в начале 70-х годов ХХ в. В ее основе – извлечение из клеток организма гена (кодирующего нужный продукт) или группы генов и соединение их с молекулами ДНК, способными проникать в клетки другого организма и размножаться в них. С помощью генной инженерии получен ряд биологически активных соединений – инсулин, интерферон и др. Генная инженерия объединяет химию нуклеиновых кислот и белков, микробиологию, генетику, биохимию и открывает новые пути решения многих проблем генетики, медицины и сельского хозяйства.

Заданные операции с фрагментами ДНК позволяют производить два вида белков: фермент рестриктаза и ДНК-лигаза. Первый выполняет функцию катализатора при расщеплении ДНК на определенные фрагменты нуклеотидов, а другой катализирует объединение двух фрагментов ДНК. Например, рестриктаза Вam H1 распознает двухцепочную последовательность GGATCC и разрывает ее между двумя нуклеотидами G, т.е. производит разрыв цепи ДНК в определенном месте, в результате чего образуются два отдельных фрагмента ДНК. Данные фрагменты можно связать вместе с помощью ДНК-лигазы и получить, таким образом, первоначальную двухцепочную последовательность нуклеотидов.

ДНК-лигаза может встроить в ДНК чужеродный фрагмент. Образовавшийся продукт называется рекомбинантной ДНК. Чужеродный фрагмент вырезается из молекулы донора ДНК. ДНК, в которую встраивается чужеродный фрагмент, называется плазмой. Если полученная таким образом конструкция работоспособна, то происходит синтез РНК и в конечном результате – белка.

Основная цель генной инженерии – видоизменить ДНК, закодировав ее для производства белка с заданными свойствами. Современные экспериментальные методы позволяют анализировать и идентифицировать фрагменты ДНК и генетически видоизмененной клетки, в которую введена нужная ДНК. Данные приемы при работе с биологическими объектами, что и составляет основу генной инженерии и, следовательно, современной биотехнологии.

Селекция – это наука о создании новых сортов растений, пород животных и штампов микроорганизмов, соответствующих потребностям человека.

Сорт, порода, штамм – искусственно созданные человеком популяции организмов с определенными признаками: морфологическими, физиологическими и высокой продуктивностью. Проявление фенотипа зависит от условий среды, поэтому в селекционной работе важен не только генотип организма, но и условия его содержания (климатические факторы, уход).

Основой селекционной работы является искусственный отбор. Учитывая индивидуальные признаки организма, человек отбирает особей с полезными признаками и выбраковывает остальных.

Селекция микроорганизмов. Микроорганизмы используются в медицине и пищевой промышленности. С их помощью получают антибиотики, витаминные препараты, кормовые белки. Колонии микроорганизмов выращивают из одной особи, которая быстро размножается бесполым путем, образуя штамм.

Биотехнология – использование живых организмов и их биологических процессов в производстве необходимых для человека веществ. В биотехнологии применяют бактерии, грибы, клетки растительных тканей. Их выращивают на питательных, ферментных средах в специальных биореакторах.

В культуре тканей проводят гибридизацию клеток, изучают раковые клетки и особенности их размножения, проверяют устойчивость к различным вирусам. Методами генной инженерии удается перестроить генотип клетки для получения специальных белков.

С развитием генной инженерии появились не только ее активные сторонники, но и ее противники, действия которых направлены на возбуждение общественного мнения против внедрения генных технологий. В этой связи в 1996 г. Федерация европейских микробиологических обществ (ФЕМО) опубликовала меморандум, цель которого – проинформировать общественность о пользе и потенциальной опасности широкомасштабного применения генной инженерии в микробиологии.

Генетические технологии привели к разработке мощных методов анализа геномов, а это, в свою очередь, - к синтезу, т.е. к конструированию новых, генетически модифицированных микроорганизмов.

К 1996 г. установлены нуклеотидные последовательности 11 разных микроорганизмов, начиная от самой маленькой автономно размножающейся микроплазмы (всего 580 тыс. нуклеотидных пар).

Промышленные микробиологи убеждены, что знание нуклеотидных последовательностей геномов промышленных штаммов позволит "программировать" их на то, чтобы они приносили большой доход.

Генетически модифицированные микробы могут принести большую пользу при взаимодействии с сельскохозяйственными растениями и животными, с их патогенными вирусами и микробами, с вредными насекомыми и почвой.

Одно из самых тревожных опасений – не приведет ли широкое внедрение в практику генных технологий к появлению покуда не известных эпидемиологам заболеваний? Эксперты ФЕМО констатируют, что широкомасштабная генная инженерия микроорганизмов, продолжающаяся вот уже более 20 лет, до сих пор не дола ни одного примера таких последствий. Более того, оказалось, что все рекомбинантные микроорганизмы, как правило, менее болезнетворны, чем их исходные формы.

За 20 лет широкого применения генных технологий еще не зарегистрировано ни одного случая, чтобы в окружающей среде произошло вредное или опасное распространение рекомбинантных организмов. Действительно, в природе все время идут процессы так называемого горизонтального генетического переноса. И если рекомбинантные штаммы попадут в почву или воду, их чужеродные гены смогут быть вовлечены в эти генетические потоки. Начнется процесс распространения чужеродных генов в мире микробов. Проконтролировать этот процесс практически невозможно. Поэтому эксперты ФЕМО рекомендуют: "Трансгенные штаммы не должны содержать генов, которые после их переноса в другие бактерии смогут дать опасный эффект".

Генетически модифицированные микроорганизмы как биологическое оружие. Да, это главный вопрос: может ли высокая эффективность генных технологий вдохновить потенциального агрессора на попытку создания и затем безнаказанного применения биологического сверхоружия?

Да, теоретически генные технологии могут создать образцы биологического оружия более вредоносные, чем те, что уже существуют. Однако эти дополнительные гены, по всей вероятности, уменьшат жизнеспособность и выживаемость самих микробов – например при их распылении в среде. В общем, для создания кого-то нового вида биологического оружия необходимы серьезные и интенсивные полевые испытания, а их в открытом обществе провести невозможно. Более того, надо иметь в виду, что с помощью рекомбинантных диагностикумов факт испытания биологического оружия можно установить быстро и однозначно.

Вывод, который делают эксперты ФЕМО, звучит так: "Применение генных технологий не увеличит опасности внезапного развязывания биологической войны. Тем не менее ученым следует осознавать существование потенциальных опасностей, связанных с применением генных технологий в военных целях, и содействовать развитию международного контроля над биологическим оружием".