Биологическая картина мира

«»В XX в. динамичное развитие биологического познания привело к открытию молекулярных основ живого. Наука непосредственно приблизилась к решению величайшей проблемы - раскрытию сущности жизни. Решена величайшая задача органического мира и важнейшая проблема биологии - объяснено явление наследственности. Усилиями молекулярной биологии расшифрован генетический код, осуществляется синтез генов. Биотехнологии революционизируют производительные силы общества, сельскохозяйственное производство, медицину. А генная инженерия открывает перед человечеством и все неожиданные, удивительные, а подчас и настораживающие перспективы: клонирование животных и человека, создание генетически новых форм живого. Это определяет возрастание ответственности ученых-биологов за будущее нашей планеты, ее биосферы, за судьбы человечества.

Радикально изменились и сама биология, и ее место, роль в системе наук, отношение биологической науки и практики. Биология постепенно становится лидером естествознания. «»

1. Рождение генетики как науки

В XX в. развиваются экспериментальные исследования явлений наследственности и зарождается генетика как науки. Важным событием явилось переоткрытие законов Менделя в 1900 г. (независимо тремя учеными - X. Де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Австрии).

Большое число биологов разных специальностей (зоологов, ботаников и др.) после переоткрытия законов Менделя обратились к проблемам генетики и начали проводить генетические эксперименты на разных объектах, как растительных, так и животных (очень удобным объектом оказалась плодовитая мушка дрозофилы, имеющая всего четыре пары хромосом). За относительно короткий срок (20-30 лет) в учении о наследственности был накоплен колоссальный эмпирический и теоретический материал:

1. открыт дискретный характер наследственности;

2. обосновано представление о гене и хромосомах как носителях генов;

3. получено представление о линейном расположении генов;

4. доказано существование мутаций и возможность вызывать их искусственно;

5. установлен принцип чистоты гамет, законов доминирования, расщепления и сцепления признаков;

6. разработаны методы гибридологического анализа, чистых линий (генотипически однородного потомства) и инбридинга (скрещивание близкородственных), кроссинговера (нарушение сцепления генов в результате обмена участками между хромосомами);

7. получен вывод о том, что исходный материал для селекции должен быть генетически гетерогенным.

Все эти и другие открытия были экспериментально подтверждены, строго обоснованы.

В России генетика развивалась широким фронтом, высокими темпами и достигла выдающихся результатов.

2. Хромосомная теория наследственности.

Зарождающейся генетике (в форме менделизма) следовало определиться по отношению к дарвинизму. Этот процесс был трудным и противоречивым. С одной стороны, «ортодоксальные дарвинисты» (А.Уоллес, Е. Паульсон, В.Уэлдон и др.), делавшие акцент на непрерывности эволюции в виде индивидуальных изменений (именно в них они усматривали материал для естественного отбора), не понимали, что менделизм может дать научные идеи, которые способны расширить, углубить, конкретизировать понятия дарвинизма.

С другой стороны многие его критики попытались использовать менделизм в целях антидарвинизма, призывали полностью пересмотреть дарвинизм и заменить эволюцию мутационной теорией.

По этому пути пошел Хуго Де Фриз, считавший, что новый вид создается не путем постепенного перехода от старого вида к новому, а скачком, в результате мутаций у большинства особей исходного вида. Для образования нового вида не нужны борьба за существование и естественный отбор. Фриз не признавал внутривидового естественного отбора и полагал, что возможен только межвидовой отбор как выбраковщик не особей, а видов.

Основная теоретико-методологическая установка попыток замены дарвинизма мутационными концепциями — автогенез, т.е. образование видов, осуществляемое исключительно за счет внутренних (мутационных) факторов и не требующее участия внешней среды. Крайним выражением такой позиции был генетический преформизм, согласно которому эволюция осуществляется как развертывание некоего комплекса наследственных факторов (генов). У. Бэтсон (один из основателей генетики, учитель Н.И. Вавилова) считал, что эволюция состоит не в изменении генов под влиянием среды, а в выпадении генов, накоплении генетических утрат. Эта позиция вела к парадоксальному выводу: чем проще организм, тем генетически он сложнее.

Генетика не опровергала дарвинизм, а дополняла и восполняла главный его пробел, т.е. объясняет сущность неопределенной изменчивости. Вершиной теоретического обобщения накопленного генетикой эмпирического материала стала хромосомная теория наследственности.

Основу этой теории составляет ряд ключевых обобщений:

1. наследственный фактор локализован в хромосомах клеток;

2. преемственность наследственных свойств организма определяется преемственностью хромосом;

3. для нормального развития особи необходимо наличие всех хромосом, присущих данному виду;

4. в клетках тела (сомы) содержится диплоидный набор хромосом (один - от отца, другой - от матери);

5. в мейозе (особый способ деления клетки) происходит уменьшение (редукция) числа хромосом и переход клеток из диплоидного в гаплоидное состояние, свойственное зародышевым клеткам.

Эти обобщения конкретизируются в следующих утверждениях:

• хромосома состоит из генов;

• гены расположены в хромосоме в линейном порядке;

• ген - неделимая корпускула наследственности, ее «квант»; в мутациях ген изменяется как целое;

• гены, локализованные в пределах одной хромосомы, составляют одну группу сцепления и передаются совместно, поэтому признаки наследуются совместно;

• сцепленное наследование признаков может нарушаться за счет перекреста хромосом (кроссинговера), ведущего к перераспределению генетического материала между гомологичными хромосомами.

Эта теория стала стартовой площадкой теоретической генетики. На ее принципах и понятиях базировался дальнейший теоретический анализ структуры генов, роли нуклеиновых кислот в передаче наследственных признаков, зависимости проявления гена от места его положения в хромосоме и т.д.