2. Історія розвитку біології

Протягом понад 2000 років у процесі наукового пізнання життя послідовно замінювались і доповнювали один одного різні дослідницькі підходи: спостереження, опис і класифікація, порівняльно-анатомічний, історичний і експериментальний методи. Кожен із них зазнавав істотних перетворень, пов’язаних із застосуванням різноманітних видів біологічного експерименту, фізико-хімічних та математичних методів і моделювання. Накопичення та опис фактичного матеріалу, розподіл живих форм по систематичних групах, розширення методів біологічного дослідження наповнило конкретним змістом уявлення про живу природу, сприяло подоланню метафізичних поглядів.

Перші систематичні спроби пізнання живої природи були зроблені античними лікарями і філософами (Гіппократ, Арістотель, Теофраст, Гален). Їх праці, продовженні в епоху Відродження, поклали початок ботаніці й зоології, а також анатомії і фізіології людини (Везалій та ін.). У XVII-XVIII ст. в біології поширюються експериментальні методи. На підставі кількісних вимірів і застосування законів гідравліки У.Гарвей відкрив механізм кровообігу. Важливу роль у подальшому розвитку біології відіграв винахід мікроскопа і використання його в наукових цілях. За його допомогою було відкрито світ найдрібніших живих істот, тонку структуру клітини. Так, Р.Гук (1665) спостерігав під мікроскопом клітинну будову пробки, А.Левенгук (1674-1677) – бактерій і найпростіших та сперматозоїди людини, К.М.Бер (1826) побачив яйцеклітину ссавців, Р.Броун (1828) відкрив клітинне ядро. Одним із головних досягнень біології XVIII ст. було створення К.Ліннеєм системи класифікації рослин і тварин (1735).

Т. Шванн (1839), спираючись на мікроскопічні дослідження рослинних і тваринних об’єктів виконані ним самим та його попередниками, у тому числі М. Шлейденом (1838), сформулював клітинну теорію. Основне її положення – визнання клітини елементарною одиницею будови всіх органів і частин рослин і тварин, що вирішальним доказам єдності структурної організації всіх живих організмів і спільності походження рослинного і тваринного царств.

Клітинна теорія стимулювала наукову розробку теорії еволюції і була високо оцінена вченими, посівши почесне місце в одному ряду з такими видатними відкриттями ХІХ ст., як закон збереження матерії і енергії та теорія еволюції Ч. Дарвіна. На основі клітинної теорії Р. Вірховим (1858) створене вчення про клітинну патологію, яке відіграло велику роль у медицині. Учений показав, що чимало хвороб людини супроводжуються специфічними змінами в клітинах і за характером цих змін можна судити про саму хворобу. Він же встановив, що найбільше значення в житті клітини мають не оболонки, як вважали раніше, а її внутрішній вміст. Р. Віхров сформулював також найважливіший принцип: «кожна клітина від клітини».

Справжній переворот у біології пов'язаний із вченням Ч. Дарвіна (1859), який відкрив рушійні сили еволюції і дав матеріалістичне пояснення доцільності організації живих істот.

Важливим етапом у розвитку біології стало відкриття Г. Менделем закономірностей успадкування ознак, що поклало початок генетичним дослідженням.

Застосування мікроскопа стимулювало розвиток ембріології та мікробіології. У другій половині ХІХ ст. Л. Пастером, І.І. Мечниковим, Р. Кохом у біологічному експерименті були вивчені деякі інфекційні та паразитарні захворювання і розроблені засоби боротьби з ними (сироватки й вакцини). І.І. Мечников створив також загальнобіологічні основи вчення про клітинний імунітет (фагоцитоз), доповненого згодом теорією П. Ерліха про гуморальний імунітет (захисна функція сироваткових білків крові).

Видатний вітчизняний учений І.І. Мечников заснував велику школу біологів (Г.М. Габричевський, І.Г. Савченко, М.Ф. Гамалія, Д.К. Заболотний, М.Я. і Ф.Я. Чистовичі та ін.), які у своїх працях розкрили причини багатьох інфекційних хвороб і розробили науково обґрунтовані принципи боротьби з ними.

Удосконалення світлового мікроскопа і техніки мікроскопічних досліджень значно розширило наприкінці ХІХ ст. відомості про тонку структуру клітини. Були виявлені й описані її основні органели, з'ясовані закономірності клітинного поділу, розгаданий механізм запліднення й дозрівання статевих клітин, відкриті хромосоми та їх складна поведінка під час поділу клітини. Внаслідок цих досягнень виникла нова галузь біології – цитологія.

Новий етап у вивченні будови клітини (40-і роки ХХ ст.) починається з практичного застосування електронної мікроскопії, за допомогою якої досягається збільшення об'єкта дослідження в 100 000 разів і більше. У цей період використовувалися й інші фізико-хімічні методи: ультрацентрифугування для розділу клітинних компонентів і виділення окремих фракцій з їх наступним хімічним і рентгеноструктурним аналізом, введення в живі організми мічених атомів з метою спостереження за швидкістю і характером обмінних процесів.

У молекулярно-біологічних і молекулярно-генетичних дослідженнях дедалі частіше стали вивчатися бактерії, віруси, фаги, що сприяло розширенню уявлень про матеріальні основи спадковості клітини, її ферментні системи, динаміку енергетичного обміну, механізм генетичного контролю біосинтезу білків, нуклеїнових кислот та інших біологічно активних сполук. Було виявлено зв'язок між будовою окремих молекул і клітинних структур та їх функцією. За допомогою електронного мікроскопа вдалося розглянути й вивчити органели клітини, невидимі у світловий мікроскоп.

Загалом для біології ХХ ст. характерні дві взаємозв'язані тенденції у вивченні явищ життя: по-перше, розгляд цих явищ на різних рівнях організації: молекулярному, клітинному, організменому, популяційному; по-друге, прагнення до цілісного синтетичного пізнання живої природи, що зумовило прогрес наук, які вивчають властивості живої природи на всіх структурних рівнях її організації (генетика, систематика, еволюційне вчення тощо). Починаючи з 50-х років виключних успіхів досягла молекулярна біологія: розкрито хімічні основи спадковості, що виявилися універсальними для всіх організмів (будова ДНК, генетичний код, матричний принцип синтезу біополімерів).

Вчення українського вченого В.І. Вернадського про біосферу як особливу оболонку Землі визначило масштаби геохімічної діяльності живих організмів та нерозривний зв'язок їх із неживою природою.