Л Е К Ц И Я N 1
БИОЛОГИЯ. МЕДИЦИНА. ВВЕДЕНИЕ В МЕДИЦИНСКУЮ БИОЛОГИЮ
1. Биология - наука о жизни.
2. Биология - теоретическая основа медицины.
3. Роль биологии в системе подготовки врача.
4. Сущность, свойства, признаки живого.
5. Уровни организации живых организмов.
Биология - наука о жизни, которая изучает жизнь как особую форму движения материи, законы ее существования и развития. Предметом биологии являются живые организмы, их строение, функции, а также природные сообщества организмов. Термин "биология" впервые был предложен Ж. Б. Ламарком в 1802 году, и происходит от двух греческих слов: bios - жизнь, logos - наука. Вместе с астрономией, физикой, химией, геологией и др. науками, изучающими природу, биология относится к числу естественных наук.
Биология не является единой дисциплиной. Она является совокупностью по меньшей мере 50 дисциплин. К биологии относятся:
а) морфологические дисциплины (анатомия, гистология), описывающие строение организмов;
б) физиологические дисциплины (физиология клетки, животных, растений);
в) общебиологические дисциплины (цитология, генетика, эволюционное учение и т.д.);
г) экологические дисциплины (биогеография, паразитология);
д) пограничные дисциплины (биохимия, биофизика, антропология).
Биология как наука накопила огромный фактический материал. По мере развития науки факты постепенно обобщались, осмысливались, создавались гипотезы и теории. Однако никогда не следует забывать, что философские обобщения и выводы всегда обусловлены мировоззрением ученого. Например, К. Линней внес много нового в биологию (предложил сохранившуюся и поныне бинарную номенклатуру), но будучи глубоко религиозным человеком стоял на позициях метафизики и признавал сотворение видов богом. Ч. Дарвин был стихийным диалектиком и явился творцом эволюционной теории. Геккель был горячим последователем Дарвина, пропагандистом его учения, но не будучи до конца диалектиком, Геккель не смог понять разницы между законами развития природы и человеческого общества. В итоге механически перенес положения эволюционной теории Ч. Дарвина на человеческое общество и создал социал-дарвинизм. Он явился в конечном итоге основоположником расизма. Именно поэтому; биология, как любая другая наука всегда являлась ареной острой идеологической борьбы.
По своему мировоззрению ученые с древнейших времен разделились на материалистов и идеалистов. Материалисты признают, что весь мир материален, природа существует объективно, независимо от сознания человека, а сознание - продукт материи - мозга и общественного развития. В противоположность этому идеалисты утверждают, что первичным является нематериальное начало и что весь материальный мир - порождение сознания духа.
Решение задач, которые стоят перед наукой, возможно лишь на базе научного мировоззрения, которое дает правильное представление об окружающем мире.
Важное значение биологии для врача определяется тем, что биологические дисциплины представляют собой теоретическую основу медицины. На базе морфологических дисциплин развивается пат. анатомия, на базе физиологии, биохимии, генетики - пат. физиология. Такие сугубо прикладные разделы медицины, как терапия, хирургия базируются на данных анатомии, физиологии, биохимии. Эпидемиология опирается на достижения экологии, зоологии, паразитологии, микробиологии, вирусологии. Роль биологии в системе подготовки врача можно представить следующей схемой (рис.1).
ЗНАЧЕНИЕ РАЗДЕЛОВ КУРСА БИОЛОГИИ В ПОДГОТОВКЕ ВРАЧА.
Врачебная практика ------------------- Мировоззрение врача
Мед.генетика Биология Эволюционное Человек и Экология
(наследственность клетки учение биосфера с основами
и изменчивость) │ │ │ паразитологии
│ │ │ │ │
│ │ │ │ │
Наследственные Патология Патология Болезни Паразитарные
болезни человека клетки онтогенеза адаптации заболевания
│ │
│ │
пороки ─────┘
развития
Биология - наука о жизни. Познание сущности жизни - одна из основных задач общей биологии. Среди первых попыток человечества объяснить возникновение жизни на Земле следует назвать гипотезы самозарождения, основоположником которых был Аристотель. Он полагал, что живое возникло из неживого. Однако движущей силой этого процесса считал божественную силу - энтелехию. Мыслители древнего мира и средневековья считали, что рыбы и лягушки возникают из ила, черви из гниющего мяса, гусеницы из земли и т.д. Известный биолог и врач XVI в. Ван Гельмонт был убежден, что мыши зарождаются из белья и зерна. Основоположник химии Парацельс предлагает рецепт изготовления человека (гомункулюса) в колбе.
Борьба против представления о самозарождении организмов происходила в течение многих веков. Первое экспериментальное опровержение теории самозарождения было сделано Франческой Риди в опытах с гниющим мясом. Им было показано, что если не дать возможности мухам садиться на мясо, личинки ("черви") не развиваются.
С открытием микроорганизмов сторонники теории самозарождения стали говорить о произвольном возникновении микробов. Против этих утверждений выступили в 1775г. Тереховский (опыты с крашением прокипяченных или промороженных настоев), Спаланцани в 1765 г. (опыты со стерилизацией жидкостей). Тем не менее, в 1859 г. француз Пуше привел данные, что в прокипяченных питательных бульонах происходит самозарождение бактерий. Против Пуше выступил Луи Пастер, который доказал, что питательные бульоны, если в них нет микроорганизмов, могут сохраняться годами и в них не обнаруживаются никакие признаки жизни. После опытов Пастера стало очевидным, что существующие формы жизни, какими бы простыми они не были, не могут возникнуть путем самозарождения. Эти факты явились основанием для выдвижения тезиса извечного существования жизни во Вселенной и ее заноса на Землю из космоса. В 1895г. с широкой аргументацией этой точки зрения выступил С. Аррениус, назвав ее теорией панспермии. При этом вопрос о первичном возникновении жизни на космических телах не затрагивался. Широкое хождение имели предположения о заносе зародышей живых организмов на Землю с метеоритами. Однако все попытки обнаружить в метеоритах какие-либо признаки живого не увенчались успехом. Критикуя взгляды сторонников этеризма (лат.acternus - вечный) Энгельс писал: "Вышеприведенная гипотеза о "вечной жизни" и о занесении извне ее зародышей предполагает:
1)вечность белка,
2)вечность первичных форм, из которых может развиваться все органическое. И то, и другое недопустимо" (Диалектика природы).
Принципиальное диалектико-материалистическое решение вопроса о появлении жизни на Земле было дано Энгельсом, который писал: "Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел" (Антидюринг). Т.о. Энгельс охарактеризовал жизнь как одну из форм движения материи, а именно биологическую форму: более высокую, чем механическая, физическая, химическая. Энгельс показал, что развитие живого из неживого является естественной закономерностью. Жизнь возникла из неживого в процессе эволюции нашей планеты на определенном этапе ее существования. Основным субстратом живого на Земле является белок. Уровень развития науки того времени позволял полагать, что основным субстратом жизни является белок. Однако, в свете современных представлений под субстратом жизни понимают комплекс веществ, принадлежащих к двум классам биополимеров - белкам и нуклеиновым кислотам. В связи с этим предпринимались попытки "по-новому" определить понятие "жизнь". Все попытки не изменили сути и формулировки данной Энгельсом. Наиболее удачное определение жизни дал Дж. Бернал: "Жизнь - это функция взаимодействия белков и нуклеиновых кислот на Земле". Этим определением допускается наличие во Вселенной других форм жизни. Итак, субстрат жизни - белки и нуклеиновые кислоты.
Живое характеризуется целым рядом важнейших признаков:
1.Обмен веществ и энергии. Энгельс в своем определении подчеркнул, что основное свойство живого - обмен веществ. Любой живой организм можно представить как открытую систему, поддерживающую непрерывный обмен веществ и энергии с окружающей средой.
ЖИВОЕ КАК ОТКРЫТАЯ СИСТЕМА
вещества из внешней среды
│ │
┌──────────┘ └─────────────┐
АССИМИЛЯЦИЯ │ │ ДИССИМИЛЯЦИЯ
┌─────┬───────┐ │ │ ┌────────────────┐
Гетеро- │ │ │ │Аэробная │
трофы │ │ │ │ Анаэробная
Миксотрофы │ └──────────┐ ┌────────────┘
│ │ │
Аутотрофы продукты
Метаболизма
2. Структурная организация. Живое построено из тех же химических элементов, что и неживое, но характеризуется сложностью химических соединений, обусловленной определенной упорядоченностью на молекулярном уровне. Структурная организация - характерное свойство живого на всех уровнях его организации. Типичный пример упорядоченной структуры - хромосома.
3. Дискретность и целостность. Органический мир целостен, т.к. составляет систему взаимосвязанных частей, и в то же время он дискретен (лат.discretus - прерывистый). Органический мир состоит из отдельных единиц - организмов или особей. Каждый организм состоит из клеток, последняя из субклеточных структур (органелл), но функционирует как единое целое.
4. Репродукция - воспроизведение себе подобного.
5. Наследственность и изменчивость - важнейшие свойства живого, связанные с передачей потомству от родителей наследственных признаков организма и с возможностью их изменяться под влиянием факторов среды.
6. Рост и развитие - свойство организма расти и развиваться за счет деления клеток и их дифференцировки.
7. Раздражимость и движение. Свойство живого, благодаря которому организмы непрерывно контактируют с окружающей средой,
другими организмами. У одноклеточных оно проявляется в виде таксисов, у растений - в виде тропизмов, у высших животных - в виде рефлексов.
8. Внутренняя регуляция и гомеостаз. Любой организм, являясь открытой системой, сохраняет в то же время постоянство своей внутренней среды (гомеостаз) благодаря нейрогуморальной регуляции гомеостаза.
Энгельс рассматривал жизнь как форму движения материи в неживой природе. Современное естествознание, руководствуясь диалектико-материалистической методологией, пошло еще дальше по пути выявления форм движения материи и исходит из представлений о разных уровнях организации живого, т.е. о различном проявлении форм движения материи даже в пределах органического мира.
Выделяют пять уровней организации живого:
1. Молекулярно-генетический. Элементарными структурами этого уровня являются центральные управляющие системы - коды наследственной информации, передаваемые от поколения к поколению, а элементарными явлениями - воспроизведение этих кодонов по принципу матрицы и производство первичных генных структур.
2. Клеточный. Элементарной структурной единицей этого уровня является клетка, а элементарным эволюционным явлением - деление клеток.
3. Онтогенетический. Элементарные структуры этого уровня организмы, а элементарные явления - их онтогенез и неизвестные еще в деталях механизмы, которые управляют упорядоченным во времени и пространстве индивидуальным развитием многоклеточных организмов.
4. Популяционно-эволюционный. Здесь элементарными структурами являются популяции любого вида живых организмов, а элементарное явление - направленное изменение их генетического состава. Последнее ведет к возникновению приспособлений и в итоге к видообразованию на основе естественного отбора.
5. Биосферно-биогеоценотический. Элементарными структурами этого уровня являются биогеоценозы, а элементарными явлениями переходы из одного состояния, временного, неустойчивого равновесия в другое. Принципиальная неделимость биосферы обуславливает необходимость решения многих проблем охраны природы и использования ее ресурсов.
Современная биология находится на полосе открытий. Во многом именно от успехов на биологическом фронте естествознания зависят важные аспекты будущего человечества.