Развитие биологии. В истории развития биологии можно выделить четыре основных этапа, систематики (к. Линней), эволюционный (ч. Дарвин), биологии микромира (г. Мендель) и биосферный (в.Вернадский).

Этап систематики.

Развитие биологии как науки началось еще в древнем Риме и Греции и долгие годы носило описательный характер. Много растений и животных было идентифицировано в то время. Большой вклад в развитие биологических знаний внес Аристотель (384 – 322 до н. э.). В его 15 трактатах с исчерпывающей полнотой, охвачен весь круг знаний того времени об организмах. Это позволяет считать его основателем биологии как науки. Существенный вклад в развитие биологии внесли в первом и втором веках новой эры римский натуралист - Плиний и греческий врач - Гален. Их труды использовались как образцовые более тысячи лет, хотя, и это естественно, в них было много ошибок.

В средние века, с пятого по пятнадцатый, развитие науки происходило в борьбе между рациональным и теолого-мистическим направлениями по отношению к природе.

В эпоху Возрождения в связи с новыми открытиями биология получает дополнительные возможности для развития. В это время проводятся тщательные исследования строения, функций и образа жизни растений и животных. В частности, научные разработки Везалия (1514 – 1564 г.), Гарвея (1578 – 1657 г.) и Хантера (1728 – 1793 г.) позволили достаточно полно изучить строение и функции человека и животных. Позднее в работах Мальпиги (1628 – 1694 г.), Левенгука (1632 – 1723 г.) были отражены серьезные достижения в области тонкого строения растительных клеток, и бактерий. Все достижения в эти годы проходили под знаком неизменности природы и встречающихся в ней видов. Шло постепенное накопление и обобщение знаний о многообразии растительного и животного мира планеты. В этом убеждает нас во многом искусственные, но подытоживающие первый этап в развитии биологии системы живых организмов, предложенные шведским натуралистом Карлом Линнеем и французским естествоиспытателем Жоржем Бюффоном. В предложенных системах еще слабо учитывались происхождение и развитие организмов, хотя Ж. Бюффон был ближе к этим взглядам. Тем не менее, эти работы имели громадное значение для развития биологии. Начались более интенсивные поиски естественных критериев для систематики живых организмов, способствовавших развитию теории эволюции. Попытки создания естественной системы на основе эволюционных критериев были предприняты Ж. Б. Ламарком и Э. Ж. Сент-Илером. На сегодняшний день систематика как наука о классификации, опираясь на достижения ботаники, зоологии, палеонтологии, генетики и т. д. создала естественную классификацию живых организмов Земли. Основными иерархическими единицами, принято считать следующие таксономические категории:

Надцарство.

Царство

Тип.

Класс.

Отряд.

Семейство.

Род.

Вид.

В систематике самой низкой таксономической единицей является – вид. Самой крупной – надцарство. Всего их два, надцарство прокариот – безъядерные живые организмы (царство бактерии и сине-зеленые водоросли) и надцарство эукариот организмы, имеющие оформленное ядро (царства растения, животные и грибы).

Эволюционный этап.

Именно благодаря работам Ж. Б. Ламарка, идеи эволюционизма, с конца 18-го века, стали проникать в биологию. Он как величайший ученый впервые разработал целостную эволюционную концепцию. Большой заслугой Ламарка было то, что он подчеркнул неразрывную связь организмов со средой их обитания, объясняя изменения организмов действием внешних факторов. В будущем, в создании теории эволюции также была использована работа английского священника Томаса Мальтуса «Трактат о народонаселении», где отмечалось, к чему бы привел рост населения, если бы он ничем (имеется ввиду условия среды) не сдерживался. Дарвин перенес такой подход и на другие организмы, тем самым, открыв механизм эволюции путем естественного отбора. Чарльз Дарвин, обобщив весь накопленный к тому времени научный материал и использовав, материалы естествоиспытателя Альфреда Рассела Уоллеса, создал стройную теорию эволюции живых форм на Земле. Согласно теории эволюции все многообразие живой природы является результатом действия трех факторов: изменчивости, наследственности и отбора.

Изменчивость неотъемлемое свойство живого. Даже в потомстве одной пары родителей не встречается совершенно идентичных детей. При благоприятных условиях имеющиеся различия могут не оказать влияния на развитие и выживаемость особей. При неблагоприятных условиях имеющиеся различия могут оказать решающее влияние на выживаемость и участие особей в размножении, т. е. на закреплении имеющихся различий в потомстве.

Наследственность дает возможность отсеивать часть родившихся особей в борьбе за существование. В природе каждая пара особей производит гораздо больше потомков, чем может выжить. В процессе жизнедеятельности организмы вступают в многообразные отношения с особями внутри семьи, вида, других видов и факторами внешней среды. Все эти взаимоотношения Ч. Дарвин назвал борьбой за существование.

Отбор способствует выживанию наиболее приспособленных особей. Сформулированный принцип естественного отбора остается в современной биологии основополагающим принципом.

Со времен Ч. Дарвина теория эволюции является основой развития различных разделов теоретической биологии и практики: сравнительной анатомии, эмбриологии, систематики, эволюционной палеонтологии, генетики, селекции, синтетической теории эволюции и т. д.

В настоящее время вопросы эволюции интенсивно изучаются на молекулярном уровне с помощью различных методов генетики, биохимии, а также на популяционном уровне, т. е. на уровне развития совокупностей особей одного вида.

Этап биологии микромира.

Особенно интенсивно эти исследования стали проводиться после открытия в 1865 году чешским естествоиспытателем Г. Менделем количественных закономерностей в передаче наследственных признаков потомкам и обоснования в начале 20-го столетия Т. Г. Морганом хромосомной теории наследственности. Известно, что в каждой клетке любого организма содержится определенное число хромосом, ответственных за передачу наследственных признаков. Основу хромосом составляют нуклеиновые кислоты (фосфорсодержащие биополимеры), состоящие из углерода, водорода, кислорода, азота и фосфора. Каждая хромосома представляет собой две совместно правозакрученных спиральных полинуклеотидных цепи. Число хромосом у разных видов растений и животных может колебаться от 2, как у одного из круглых червей, до 1600 у радиолярий. Обычно их число не превышает нескольких десятков. К примеру, у дрозофилы – 8 хромосом, у садового гороха – 14, кукурузы – 20, крысы – 42, человека – 46, картофеля – 48, человекообразных обезьян – 48.

Процесс эволюции осуществляется путем изменения генов (мутаций). Мутации подразделяются на геномные (изменение количества хромосом), хромосомные (изменение структуры хромосом) и генные (изменение молекулярной структуры гена). Обычно мутации летальны. Положительные мутации (повышающие приспособляемость и жизненность организма) встречаются относительно редко и это,

прежде всего, генные мутации. При некоторых обстоятельствах, они, путем отбора, могут сохраняться у потомства и определять историческое развитие данного вида организмов. Именно они - основа прогрессивной эволюции.

Современные направления развития генетики и вопросы биоэтики.

Особенно бурно развивается в последнее десятилетие генетика человека и генная инженерия. Совсем недавно, в начале третьего тысячелетия, полностью расшифрован геном человека, составлены его генетические карты.

Генная инженерия - область молекулярной генетики, связанная с разработкой методов получения генов с заранее заданными свойствами и их вживление в геном реципиента с целью получения необходимых качеств у живых организмов. Если такой процесс будет удачным, то организм получит информацию, содержащуюся в новом гене. В частности, таким методом на микроорганизмах получают несвойственные им белки: инсулин, интерферон, гормон роста и т. д., широко используемые в современной медицине. С помощью таких методов сегодня изучают молекулярные основы наследственных заболеваний человека.

Путем вмешательства в конструкцию ДНК изменяются свойства животных и растений с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур и улучшения качеств животных. В 1988 году в США была создана первая, генетически измененная мышь - мутант созданный человеком для исследований раковых заболеваний.

Вопросы, генной инженерии, сегодня обсуждаются на всех уровнях. Это связано с достижениями генной инженерии и возможностью ученых, изменять генетическую структуру по своему усмотрению у любых организмов, в том числе и у человека. В настоящее время развивается генная терапия – вживление генов с «правильной» информацией в клетки с дефектными генами. Широкое распространение получил метод клонирования. Клон – это генетическая копия отдельного организма, полученного из клетки тела одного из родителей. В агрономии уже давно селекционеры клонируют ценные сорта плодовых деревьев и других растений. В животноводстве клонирование может помочь в культивировании наиболее ценных пород.

С другой стороны, клонирование вызывает много споров этического характера. В связи с развитием генной инженерии сегодня формируется новая область знаний – биоэтика, направленная на решение этических проблем использования биологических и медицинских процедур, технологий и методов лечения. К таковым можно отнести пересадку органов, поддержания жизни безнадежно больных, эвтаназии и др.