Общая характеристика современной биологии. Роль биологии в современном обществе Что такое современная биология определение

Роль биологии в современной действительности переоценить трудно, ведь она подробно изучает во всех ее про-явлениях. В настоящее время эта наука объединяет такие важные понятия, как эволюция, генетика, гомеостаз и энергия. В ее функции входит исследование развития всего живого, а именно: строение организмов, их поведение, а также -отношения между собой и взаимосвязь с окружающей средой.

Значение биологии в жизни человека становится понятным, если провести параллель между основными проблемами жизнедеятельности индивида, например, здоровьем, питанием, а также выбором оптимальных условий существования. На сегодняшний день известны многочисленные науки, которые отделились от биологии, став не менее важными и самостоятельными. К таким можно отнести зоологию, ботанику, микробиологию, а также вирусологию. Из них трудно выделить наиболее значимые, все они представляют собой комплекс ценнейших фундаментальных знаний, накопленных цивилизацией.

В этой области знаний работали выдающиеся ученые, такие, как Клавдий Гален, Гиппократ, Карл Линней, Чарльз Дарвин, Александр Опарин, Илья Мечников и многие другие. Благодаря их открытиям, особенно изучению живых организмов, появилась наука морфология, а также физиология, которая собрала в себе знания о системах организмов живых существ. Неоценимую роль в развитии наследственных заболеваний сыграла генетика.

Биология стала прочным фундаментом в медицине, социологии и экологии. Важно, что эта наука, как и любая другая, не статична, а постоянно пополняется новыми знаниями, которые трансформируются в виде новых биологических теорий и законов.

Роль биологии в современном обществе, а особенно в медицине, бесценна. Именно с ее помощью были найдены способы лечения бактериологических и быстро распространяющихся вирусных заболеваний. Каждый раз, когда мы задумываемся над вопросом о том, какова роль биологии в современном обществе, вспоминаем, что именно благодаря героизму медиков-биологов исчезли с планеты Земля очаги страшных эпидемий: чумы, холеры, сибирской язвы, оспы и других не менее опасных для жизни человека заболеваний.

Можно смело утверждать, опираясь на факты, что роль биологии в современном обществе растет непрерывно. Невозможно себе представить современную жизнь без селекции, генетических исследований, производства новых продуктов питания, а также экологичных источ-ников энергии.

Основное значение биологии состоит в том, что она представляет собой фундамент и теоретическую базу для многих перспективных наук, например, таких, как, генетическая инженерия и бионика. Ей принадлежит великое открытие - расшифровка Такое направление, как биотехнология, было также создано на основе знаний, объединенных в биологии. В настоящее время именно такого характера технологии позволяют создавать безопасные лекарства для профилактики и лечения, которое не наносит вреда организму. В результате удается увеличить не только продолжительность жизни, но и ее качество.

Роль биологии в современном обществе заключается и в том, что есть такие сферы, где ее знания просто необходимы, например, фармацевтическая промышленность, геронтология, криминалистика, сельское хозяйство, строительство, а также освоение космоса.

Нестабильная экологическая обстановка на Земле требует переосмысления производственной деятельности, а значение биологии в жизни человека переходит на новую ступень. С каждым годом мы становимся свидетелями широкомасштабных катастроф, которые поражают как беднейшие государства, так и высокоразвитые. Во многом они вызваны ростом неразумным использованием источников энергии, а также существующими экономическими и социальными противоречиями в современном обществе.

Настоящее нам четко указывает, что само дальнейшее существование цивилизации возможно только при наличии гармонии в Только соблюдение биологических закономерностей, а также повсеместное использование прогрессивных биотехнологий на основе экологического мышления позволит обеспечить естественное безопасное сосуществование всем без исключения жителям планеты.

Роль биологии в современном обществе выражается в том, что она в настоящее время трансформировалась в реальную силу. Благодаря ее знаниям возможно процветание нашей планеты. Именно поэтому на вопрос о том, какова роль биологии в современном обществе, ответ может быть таким - это заветный ключ к гармонии между природой и человеком.

Биология – это наука о живом, его строении, формах активности, природных сообществ живых организмов, их распространение и развитие, связях друг с другом и связах с неживой природой.

i) По объектам исследования биологическая наука делится на: вирусологию, бактериологию, ботаника, зоология, антропология.

II) По свойствам проявления живого: морфология (наука о строении живых организмов), физиология (функционирование живых организмов), молекулярная биология (структурах живых тканей), генетика (исследует законы изменчивости и наследственности).

III) По структурным уровням организации систем живой природы: цитология (изучает клетки), гистология (строение ткани), анатомия (макроскопическое строение живых организмов).

Выделяют 3 основных этапа в развитии биологии:

1) Этап систематики. Связан с именем Карла Линнея.

2) Эволюционный этап. Связан с именем Чарльза Дарвина.

3) Биология микромира. Связан с работа Грегора Менделя.

Современная биология развивается в 3 основных направлениях:

1) В рамках натуралистической биологии.

2) В рамках эволюционной биологии.

3) В рамках Физико-химическая.

Традиционная (натуралистическая) биология. Биологическая систематика Карла Линнея.

Объект изучения – природа в её естественном состоянии. Основные метод – наблюдение и классификация.

Задача: классификация наблюдаемых явлений. Вершины искусственной классификации, стала система Карла-Линнея. Прежде всего, согласно этой классификации, все растительные организмы делятся на группы. Группы он навал – таксоны. С именем этого ученого связана бинарная система классификации рода и вида. Его вторая заслуга – он указал, что между таксонами существует принцип иерархичной соподчиненности: Таксоны делятся на классы, отряды, род, вид, разновидность.

В наши дни, традиционная биология не утратила своего значения по следующим основаниям:

1) Описано всего лишь только 2/3 животного и растительного вида. То есть не все виды описаны и классифицированы в рамках современной биологии.

2) Наличие экологических проблем.

Физико-химическая биология. Прежде всего, с одной стороны, название обусловлено тем, что изучает объекты живой природы на физико-химическом уровне организации. Обусловлено применение физико-химических методов для исследования живых систем:

1) Метод меченых атомов. Его используют при наблюдении за перемещением и превращением веществ внутри живых организмов. Благодаря этому методу, по сути, все обменные процессы живых организмов были изучены.

2) Метод рентгено-структурного анализа и электронной микроскопии. Этот метод позволяет исследовать крупные молекулярные компоненты и микроскопические структуры живых организмов.

3) Хроматографические методы. Используют при биохимических исследований.

4) Спектральные методы. И методы зондирования в ткани. Например, ЯМР томография, УЗИ томографы, оптические зонды.

5) Компьютеризированная. Привели к созданию томографов, которые позволяют провести послойный анализ ткани.

Эволюционная биология. Теория Ч. Дарвина. Развитие живых систем (изменение во времени). Развитие во времени, неотъемлемое свойство живой природы.

Основные положения были сформулированы в рамках теории Дарвина 1859 год. В этой работе он сформулировал движущие силы эволюции:

1) Наследственность.

2) Изменчивость.

3) Естественный отбор.

Основной вывод: весь ход эволюции видов ведет к тому, что генетические и иные признаки, обеспечивающие выживание вида, от поколения к поколению все чаще. Современная эволюционная теория базируется на синтетической теории эволюции.

Современная теория эволюции базируется на:

1) На эволюционные теории Дарвина.

2) На выводах современной генетики.

В рамках синтетической теории эволюции (СТЭ) существенные изменения претерпели понятия изменчивости и естественного отбора. В настоящее время выделяют 3 типа изменчивости:

1) Наследственная изменчивость. Является аналогом неопределенной изменчивости Ч. Дарвин, которая обусловлена возникновением новых генотипов.

2) Ненаследственная изменчивость. Отражает изменение фенотипа, а не генотипа. Их еще называют фенотипическими изменениями. У Дарвина, такой тип изменчивости назывался – определенная изменчивость.

3) Онтогенетическая изменчивость. Отражает изменения в ходе индивидуального развития организма.

Сущность живого, его основные признаки.

Жизнь – это форма существования сложных открытых систем., способных к самоорганизации и к самовоспроизведению. Одна из форм движения материи.

Свойства живых организмов:

1) Наличие сложной упорядоченной структуры.

2) Способность к изменению и усложнению.

3) Способность к самовоспроизведению на основе генетического кода.

4) Высокая приспособляемость к внешней среде.

5) Получение энергии извне для поддержания собственного упорядочения.

6) Активная реакция на окружающую среду

7) Способность сохранять и передавать информацию.

8) Молекулярная хиральность (диссимметрия).

Киплинг: «Я определяю жизнь как некую закодированную информацию, сохраняемую естественным отбором».

Структурные уровни организации живого:

1) Молекулярно-генетический уровень.

2) Клеточный уровень.

3) Организменный (органо-тканевый уровень).

4) Популяционно-биоценотический.

5) Биосферный.

Молекулярно-генетический уровень организации живой природы. 3 основные проблемы, которые решает биология на этом уровне организации материи:

1) Проблема происхождения жизни. Охватывает 5 основных парадигмальных концепций происхождения жизни. 1) Концепция креационизма. Объясняется божественным началом. Согласно Библии, сначала были созданы растения и животные из воды, а затем в соответствии со своим замыслом, Бог создает звери и их земные породы. Суть – создается сразу. 2) Концепция панспермий. Основывается на том, что жизнь на землю привнесена извне с других планет. Слабым местом данной концепции является, что любые формы жизни под действием жесткого ультрафиолетового погибают, а на земле защищает озоновый слой, а за пределами нет. Это и есть слабое место этой теории. 3) Концепция самопроизвольного зарождения жизни. Считается, что жизнь многократна, может возникать из неживого вещества. Данная концепция существовала в Древнем Египте, Китае, Греции, Индии. Данной концепции придерживались Фалес, Демокрит, Аристотель, Ламарк, Гегель, Галилей, Декарт. На этой концепции поговорим подробнее. Считалось, что жизнь может многократно зарождаться из неживого вещества. Данная концепция была опровергнута 1688 году, Франческо Реди. Он сформулировал основную концепцию благодаря силе опытов, которыми он провел с закрытыми сосудами. Опытным путем показал, что живое вещество может иметь только от живого вещества. Была сформулирована основная концепция биогенеза, суть которой сводилась к следующему: Все живое из живого.

В 1860 году Луи Пастер, опытным путем показал, что бактерии вездесущи и могут зарождаться в рамках неживого вещества. Кроме того, он показал, что чтобы избавиться от них, нужна пастеризация – нагревание продукта до 100 градусов Цельсия.

Таким образом, Луи Пастер обосновал справедливость теории биогенеза и окончательно опроверг концепцию спонтанного зарождения жизни, которому придерживалось большинство великих ученых. 4) Концепция стационарного состояния. Жизнь на земле существовала всегда. Сильная сторона этой теории: разрывы в палеонтологической летописи. Слабая сторона: не вписывается в биогеохимическую концепцию происхождению земли. Данной концепции придерживался В. И. Вернадский. 5) Биогеохимическая концепция происхождения жизни. Он придумал - А. И. Опарин. 1924 год. «Происхождение жизни». Основная идея – зарождение жизни – это длительный эволюционный процесс становление жизни в недрах неживой материи. В рамках этого процесса ряд неорганических соединений самопроизвольно, под действием физико-химических факторов превращаются в так называемые «кирпичики жизни», превращаются в аминокислоты, нуклеотиды и нуклеозиды, АТФ, ДНК, РНК. Сильная сторона теории: данная теория согласуется с гипотезой до биологической эволюции. Кроме того, данная теория имеет эмпирическое подтверждение. Оно было получено 1953 году. Миллер Стейли Лойд провел следующий эксперимент. В запаянный сосуд были помещены газы первичной атмосферы земли, а именно – водород, аммиак, метан, газообразная вода. Через эту газовую смесь пропускали электрические заряды при высокой температуре. После вскрытия ампул были обнаружены аминокислоты и другие органические кислоты, которые являются составными частями живого. Слабая сторона теории Опарина: уязвимость, Не может ответить на вопрос – Что произошло раньше аминокислоты или белки. Гипотезы: 1) Утверждают первичность аминокислот, объединяют под общим названием голобиоз. 2) Утверждает генобиоз, первичность происхождения органических систем генетического кода. Концепция Опарина достаточно точно описывает происхождение первичных клеток. Первичные клетки называются коацерваты. Как они возникают? Первые органические соединения под действием мощных физических факторов образуются молекулы жирных кислот – липиды. Данные молекулы имеют 2 полярности, один из которых смачивается молекулами воды, а другой нет. Гидрофильные и гидрофобные концы липидов. Гидрофильные концы липидов обращаются к внешней среде, а гидрофобные образуют замкнутое пространство. Образуются коацерваты. Пространственно-обособленная целостная система. Она поглощает из внешней среды вещества и процессы жизнедеятельности выбрасываются продукты. В результате, начинается обмен веществ.

2) Молекулярно-генетический подход к изучению эволюции. Классическая менделевская генетика поставила перед современной 2 основных вопроса:

1) Что такое ген и генотип?

2) Каким образом происходит развитие популяций и возникновение новых биологических видов?

Классическая генетика базируется на 3 основных законах. Первый закон Менделя – закон единообразия первого поколения. Второй закон Менделя – закон расщепления. Этот закон отражает появление доминантных и рецессивных признаков. Третий закон фиксирует независимое комбинирование признаков.

С точки зрения современного естествознания. Носителями наследственной информации являются хромосомы и гены, открытые в конце 19 века. 1953, Д. Уотсон открывают молекулу ДНК, раскрывают структуру носителя. Позже были открыты РНК, в своем составе имеют водород, азот, кислород и фосфор. Имеют универсальное распространение в живой природе.

ДНК – двойная спираль, состоящая из аминокислот, которые выполняют 3 функции:

1) Хранение информации.

2) Реализация информации в процессе роста новых клеток.

3) Самовоспроизведение.

Ген, геном – это совокупность генов, содержавшихся в одинарном наборе хромосом.

Генотип – это совокупность всех генов организма.

С точки зрения современной генетики существует несколько уровней организации. Несколько типов изменчивости на молекулярном уровне. Важнейшим механизмом являются мутации.

Мутации генов – это преобразование генов под действием внешних факторов среды.

Мутаген – это внешне факторы, вызывающие мутации. Являются, прежде всего, радиация, токсичные химические соединения, вирусы – это мутагены.

Еще один механизм изменчивости – это рекомбинация генов.

Неклассическая комбинация генов. В этом типе происходит общее увеличение генетической информации. Приносятся вирусами.

3) Изучение молекулярных основ воспроизводства жизни и процессов жизнедеятельности. 3 типа обмена веществ катаболизм (диссимиляция), анаболизм, метаболизм. Катаболизм – это процесс расщепления сложных органических соединений, которые сопровождаются выделением химической энергии, при наличии химической связи. Избыток энергии запасается в АТФ.

Амфоболизм – это процесс образования в ходе катаболизма мелких органических молекул. Они являются кирпичиками в построении более сложных. Анаболизм –это представляет собой разветвленную систему процессов синтеза сложных молекул с расходованием молекул АТФ.

Все 3 типа обмена полностью расшифрованы. Концепции биохимического единства возникла во второй половине 19 века. Суть: единство состава и механизма функционирования всех систем живой природы.

Клеточный уровень живого.

Клетка- это основной элементарный уровень жизни, способный к воспроизводству. В клетке протекают все обменные процессы. История открытия клетки посмотреть самостоятельно. Связана с развитием микроскопии. С именем Гука и Галилея. Разделили на прокариотную и эукариотные формы жизни. С точки зрения строения клеток.

Прокариот - безъядерный ствол жизни.

Эукариоты – имеют ядро.

Самые ранние формы жизни были прокариотные формы жизни. Живут в бескислородной среде. Для эукариот необходим кислород. В результате появления в атмосфере кислорода, форма обмена энергии с окружающей средой в рамках эукариотной формы жизни, становится более выгодной, чем в рамках прокариотной. Центральным элементом у прокариот – брожение. А у эукариот – дыхание.

В рамках дыхания передается в 18 раз больше энергии, чем в рамках брожении.

Крупнейшим шагом в развитии эволюции стало возникновение фотосинтеза. Суть фотосинтеза является то, что берутся не органические вещества, а углекислый газ и вода. В результате образуется Органическое вещество + кислород. Данная реакция идет в прямом и в обратном направлении. Процессы окисления. Сильнейший антиоксидант – этиловый спирт, оливковое масло. Процесс обратной реакции сопровождается энергией дыхания.

Организменный уровень живой системы.

Возникновение многоклеточных организмов. Промежуточная стадия – это возникновение…

Биология (греч. bios – жизнь, logos – слово, учение) – совокупность наук о жизни, о живой природе. Предмет биологии - строение живых организмов, их функции, происхождение, развитие, взаимоотношения со средой. Наряду с физикой, химией, астрономией, геологией и т.д. относится к естественным наукам .

Биология - одна из старейших естественных наук, хотя термин «биология » для ее обозначения впервые был предложен лишь в 1797 г. немецким профессором анатомии Теодором Рузом (1771-1803), после чего этот термин использовали в 1800 г. профессор Дерптского университета (ныне г. Тарту) К.Бурдах (1776-1847), а в 1802 г. Ж.-Б. Ламарк (1744-1829) и Л. Тревиранус (1779-1864).

"Отцом биологии" часто называют Аристотеля (384-322 до н.э.), которому принадлежит первая классификация животных.

Каковы особенности биологии как науки?

1.1 Биология тесно связана с философией . Это связано с тем, что из 3-х фундаментальных проблем естествознания 2 являются предметом биологических исследований.

1. Проблема происхождения Вселенной, космоса, природы вообще (ей занимается физика, астрономия).

2. Проблема происхождения жизни , т.е. живого из неживого.

3. Проблема происхождения разума и человека как его носителя.

Решение этих вопросов тесно связано с решением основного вопроса философии : что первично – материя или сознание? Поэтому значительное место в биологии занимают философские аспекты.

1.2. Связь биологии с социальными и этическими проблемами.

Социал-дарвинизм, например, переносит на человеческое общество понятие "естественный отбор", различия между классами объясняются биологическими факторами. Другие примеры: расизм, пересадка органов, проблема старения.

1.3. Многоотраслевый (мультидисциплинарный) характер современной биологии.

В результате дифференциации биологии по объекту изучения возникли частные биологические науки: ботаника, зоология, микробиология (бактериология, вирусология, микология и др.).

Другое подразделение биологических наук - по уровням организации и свойствам живой материи : генетика (наследственность), цитология (клеточный уровень), анатомия и физиология (строение и функционирование организмов), экология (взаимоотношения организмов с окружающей средой).

В результате интеграции с другими науками возникли: биохимия, биофизика, радиобиология, космическая биология и др.

Т.е. биология – комплекс наук, среди них общая биология занимается изучением наиболее общих закономерностей строения, жизнедеятельности, развития, происхождения живых организмов. Главный вопрос, на который пытается ответить общая биология, – что такое жизнь?

1.4. В настоящее время биология, оставаясь теоретической основой познания живого, стала непосредственно производительной силой , рождает новые технологии: биотехнологию, генную и клеточную инженерию и др.

Прямое влияние биологии на материальное производство основано на использовании биосинтезирующей способности микроорганизмов. Уже давно в промышленных условиях осуществляется микробиологический синтез многих органических кислот, которые широко используются в народном хозяйстве и медицине. В 40-50-е годы было создано промышленное производство антибиотиков, а в начале 60-х годов - производство аминокислот. Важное место в микробиологической промышленности сейчас занимает производство ферментов, витаминов, фармпрепаратов.

Исключительно важное значение биологические науки имеют для сельскохозяйственного производства. Например, теоретической основой селекции растений и животных является генетика.

В 1972 – 1973 гг. в недрах биологической науки возникла генетическая инженерия, которая помогает решать многие жизненные проблемы: производство пищи, поиск новых источников энергии, новых путей сохранения окружающей среды, очистки ее от различных загрязнений. Всё это – примеры произошедшей революции в производительных силах.

Биология изучает живую природу, огромное многообразие вымерших и ныне населяющих живых существ, их строение и функции, происхождение, распространение и развитие, связи друг с другом и с неживой природой. Биология (от греч. «bios» - жизнь и «logos» - наука) - это наука о жизни и ее закономерностях.

Методологической основой биологического познания являются законы и категории диалектического материализма.

Современная биология - комплексная наука, включающая ряд разделов. Ботаника и зоология изучают строение и жизнь растений и животных; цитология, гистология, анатомия - структуру и функции клеток, тканей и органов. Процессы, жизнедеятельности клеток и организмов исследуют и биохимия; закономерности наследственности и изменчивости - генетика; индивидуальное развитие организмов - эмбриология; их историческое развитие - эволюционное учение. Наука о классификации организмов называется систематикой, наука об отношениях организмов и среды - . В последние десятилетия больших успехов достигла молекулярная биология, изучающая химические основы жизни. На стыке биологии и физики сформировалась биофизика, исследующая физические процессы в живых системах.

Биология зародилась еще у древних греков и римлян, описавших известные им растения и животных. Аристотель (384 - 322 гг. до н. э.) - основоположник многих наук - впервые попытался упорядочить знания о природе, разграничив ее на «ступени»: неорганический мир, растение, животное, человек] В классическом труде древнеримского врача Гачена (131 - 200 гг. н. э.) «О частях человеческого тела» дано первое анатомо-физиологическое описание человека. В средние века составлялись «травники», включавшие главным образом лекарственные растения. В эпоху Возрождения интерес к живой природе усилился. Возникли ботаника и зоология. А. Везалий (1514-1564), давший научное описание строения органов и систем человека, У. Гарвей (1578 - 1657), описавший большей и малый круги кровообращения и его механизм, и другие ученые заложили основы анатомии и физиологии человека. Изобретение микроскопа в начале XVII в. Г. Галилеем (1564-1642) раздвинуло границы мира живых существ, углубило представление об их строении Р. Гук (1635-1703), М. Мальпиги (1628-1694), Сваммердам (1637-1680) и А. Левенгук (1632-1723) положили начало изучению клеток тканей. Левенгук впервые увидел под микроскопом бактерий, и сперматозоидов.

Одно из главных достижений XVIII в. - создание системы классификации животных и растений (К. Линней, 1735). В начале XIX в. Жан Батист Ламарк в книге «Философия зоологии» (1809) впервые четко сформулировал мысль об эволюции органического мира. Ему принадлежит термин «биология».

Новые методы исследований, экспедиции в эпоху великих географических открытий обогатили биологию множеством новых фактов, что привело к ее дифференциации. В ботанике и зоологии обособились систематика, эмбриология, гистология, микробиология, палеонтология, биогеография и др.;

Среди важнейших достижений XIX в. - создание клеточной теории М. Шлейденом и Т. Шванном (1838 - 1839), которая в 1855 г. была углублена Р. Вирховым, постулировавшим, что «всякая клетка возникает только от клетки». Вскоре Луи Пастер экспериментально доказал, что даже микроорганизмы не способны к самозарождению, что раньше считалось непреложным фактом. Были открыты закономерности наследственности (Г. Мендель, 1859). Подлинный переворот в биологии произвело учение Ч. Дарвина (1859), который открыл движущие силы эволюции, объяснил ее механизм и дал материалистическое толкование целесообразности строения живых существ.

Начало XX в. ознаменовалось рождением генетики. Эта наука возникла в результате переоткрытия К. Корренсом, Э. Чермаком и Г. де Фризом законов наследственности (обнаруженных Г. Менделем, но оставшихся неизвестными биологам того времени) и работам Т. Моргана, экспериментально обосновавшим хромосомную теорию наследственности.

В 50-е годы поразительных успехов достигли исследования тонкой структуры живой материи. Был решен вопрос о материальных основах наследственности, универсальных для всех организмов.

Для современной биологии характерна наряду с детальным изучением отдельных структур и организмов тенденция к целостному, синтетическому познанию живой природы, о чем свидетельствует развитие экологии.

История биологии - это не только история познания, но и история борьбы идей - материализма и идеализма, диалектики и метафизики. Изучение проблемы сущности жизни, роли в ней химических и физических процессов, ее происхождения и развития; изучение происхождения и эволюции человека, соотношения биологического и социального в его природе доказывает материальное единство мира, воссоздает картину эволюции материи и форм ее движения. Данные биологии свидетельствуют о познаваемости живой природы, утверждают истинность диалектико-материалистического мировоззрения.

Биологические процессы совершаются на основе внутренних закономерностей существования и развития живого, но не направляются извне. Источником развития являются единство и борьба противоположностей: наследственность и изменчивость; интенсивность размножения и ограниченность жизненных ресурсов; взаимодействие генетической программы и факторов среды. Механизм развития связан с переходом количественных изменений в качественные: например, увеличение частоты мутаций - предпосылка возникновения приспособлений; изменение среды в процессе существования биоценозов ведет к их сменам. Направленность процесса развития подчиняется закону отрицания отрицания. Это подтверждают и биогенетический закон, и закономерности смен биоценозов, и возникновение жизни. Причинные связи бесконечны и непрерывны.

Биология не нуждается в божественной помощи для объяснения причин развития. Разработка материалистической теории эволюции внесла огромный вклад в борьбу с религией, опровергнув религиозные представления о природе, «божественном» происхождении жизни и человека.

Велико значение биологии и в решении практических задач.

Глобальной проблемой современности является производство пищи. Сегодня на Земле голодают и недоедают около 2 млрд. человек. Чтобы обеспечить хотя бы минимальные потребности человечества, необходимо резко увеличить, прежде всего, производство сельскохозяйственных продуктов. Эту задачу решают технологические науки: растениеводство и животноводство, базирующиеся на достижениях фундаментальных биологических дисциплин, таких, как генетика и селекция, физиология и биохимия, молекулярная биология и экология.

На основе методов селекции, развитых и обогащенных современной генетикой, во всем мире идет интенсивный процесс создания более продуктивных сортов растений и пород животных. Важное качество новых сортов сельскохозяйственных культур - их приспособленность к выращиванию в условиях интенсивных технологий. Сельскохозяйственные животные наряду с высокой продуктивностью должны обладать специфическими морфолого-анатомическими и физиологическими признаками, позволяющими разводить их на птицефабриках, крупных фермах с электродойкой и стойловым содержанием, в клетках звероферм.

В последние годы широко распространилась биотехнология промышленного микробиологического синтеза органических кислот, аминокислот, кормовых белков, ферментов, витаминов, стимуляторов роста и средств защиты растений. Для получения более продуктивных форм микроорганизмов используются методы генной инженерии.

С помощью пересадки генов биологи работают и над созданием растений с контролируемыми сроками цветения, повышенной устойчивостью к заболеваниям, засолению почвы, способностью к фиксации атмосферного азота. Генная инженерия открыла исключительные перспективы биотехнологии, связанной с производством лекарств (инсулин, интерферон), новых вакцин для профилактики инфекционных заболеваний человека и животных. Теоретические достижения биологии, особенно генетики, широко применяются в медицине. Исследование наследственности человека позволяет разрабатывать методы ранней диагностики, лечения и профилактики наследственных болезней, связанных с генными (гемофилия, серповидноклеточная анемия, альбинизм и др.), а также хромосомными и геномными (ранняя смерть, бесплодие, слабоумие) мутациями и аномалиями.

В условиях растущего воздействия человека на природу одной из коренных проблем, разрешение которой требует усилий всего человечества и каждой личности, является экологизация деятельности общества и сознания человека. Задача состоит не только в выявлении и устранении отрицательных эффектов воздействия человека на природу - например, местного загрязнения среды какими-то веществами (этого в будущем можно будет избежать), но и, главное, в научном определении режимов рационального использования резервов биосферы. Негативные последствия хозяйственной деятельности, принимающие в последние десятилетия все большие размеры, стали опасны не только для здоровья человека, но и для природной среды в целом. Обеспечение сохранности биосферы и способности природы к воспроизведению - еще одна из задач, стоящих перед биологией.

Биологию в соответствии с этимологией слова (от греч. bios - жизнь и logos - слово, учение) можно в первом приближении определить как науку о жизни. Имея в виду, что до сих пор во всей Вселенной нам известна лишь одна, а именно - земная, форма жизни, уместно это ограничение ввести и в само определение науки о ней: биология - это наука о жизни во всем разнообразии проявления ее форм, связей и отношений на Земле. О том, сколь разнообразны формы жизни и ее проявления и, соответственно, сколь велико число частных, специальных наук, на которые распадается биология как паука о жизни, сейчас хорошо известно любому, окончившему среднюю школу. Все эти частные области биологической науки находятся в состоянии активного развития и содержат немалое число концепций (идей, гипотез, фактов), многие из которых представляют несомненный общегуманитарный интерес. Естественно, что нет ни малейшей возможности рассмотреть их все, поэтому элемента субъективности при отборе материала не избежать. Критерий же здесь один - отбор тех предельно общих концепций современной биологии, рассмотрение которых прямо выводит на осмысление философских (мировоззренческих, смысложизненных, методологических) проблем наших дней. В соответствии с этим уместно остановиться на разъяснении трех ключевых понятий - «современная биология», «жизнь» и «общая теория жизни» (или теоретическая биология).

Термин «современная биология» стал активно внедряться в общественное сознание с конца 1960 - начала 1970-х гг. Чаще всего его применение связывается с теми выдающимися открытиями в области физико-химической биологии, начало которым было положено в 1944 г. доказательством того, что таинственным «веществом наследственности» является особый класс химических образований, именуемых ДНК. В 1953 г. была раскрыта всем известная теперь структура ДНК в виде двойной спирали, а к началу 1960-х гг. были в основном поняты механизмы ее «деятельности», обеспечивающие выполнение двух главных функций: самовоспроизведения (репликации) и регулятора процесса биосинтеза белков в клетке. В эти же годы был расшифрован код наследственной информации и сформулированы два важнейших принципа молекулярной биологии:

• 1) принцип комплементарное™;
• 2) «центральная догма» молекулярной биологии, в соответствии с которой информация в живой клетке передается только по линии ДНК -> РНК -? белок.

Это были действительно выдающиеся достижения биологии середины XX в., которыми можно маркировать этап, отделяющий «современную биологию» от традиционной (классической, описательной). Но в этом случае необходимо сделать две в высшей степени важные оговорки. Прежде всего, следует иметь в виду, что не менее важные и значимые как в практическом, так и в теоретическом отношении события происходили и во многих других областях биологии, в том числе и в исследованиях, проводимых на уровне видов и популяций, биоценозов и экосистем, на уровне биосферы в целом, наконец. Достаточно упомянуть такие достижения нейрофизиологии, как установление факта межполушарной функциональной асимметрии головного мозга или раскрытие основных принципов распространения нервного импульса. В эти же десятилетия формулируется тот мощный корпус идей и концепций, которые лежат в основе современной этологии и экологии (в том числе и экологии человека и социальной экологии). Особенно следует выделить бурное развитие популяционной биологии и, прежде всего, такого ее раздела, как математическая генетика популяций. Именно она, как известно, стала своеобразным «мостом» между менделевской генетикой и классическим дарвинизмом, стержнем и основанием подлинно современной версии синтетической концепции эволюции, получившей название СТЭ.

Кроме того, середина XX в. - это еще и возникновение и стремительное внедрение в биологию методов кибернетики и теории информации. Они буквально революционизировали многие области биологии. Без них невозможно представить себе и развитие молекулярной биологии, где чистая «химия» во многом была переинтерпретирована в терминах кибернетики, теории информации, теории связи и криптографии.

Вторая оговорка касается преемственности научнобиологического знания. Сколь бы радикально новыми не были перечисленные достижения, они отнюдь не закрывают и не перечеркивают ни одного из достижений биологии классического периода ее развития. Появление многих открытий не могло бы совершиться, а свершившись, не могло быть в полной мере понято без таких достижений биологии прошлых столетий, как учение о клетке и клеточном строении живых организмов, теория естественного отбора Ч. Дарвина, теория корпускулярной наследственности Г. Менделя и многие другие.

Несмотря на то, что весь XX в. отмечен выдающимися достижениями в самых разных областях современной биологии, касающихся самых тонких и глубинных механизмов функционирования живых систем, вопрос о том, что такое жизнь (и вопрос о ее происхождении) до сих пор остается предметом острых дискуссий. Ситуация здесь порой выглядит столь удручающей, что наводит многих серьезных исследователей даже на мысль о принципиальной невозможности определить сущность жизни. Так, в одной из первых монографий с названием «Современная биология» ее автор, известный немецкий ученый и популяризатор науки Г. Боген, начинает первую главу с параграфа, который так и называется «Можно ли и должно ли дать определение жизни?». И вот что любопытно. «Принято считать, - пишет он, - что, перед тем как всерьез обсуждать тот или иной вопрос, нужно прежде всего точно определить объект обсуждения и дать ему четкое определение». «Но, - решительно утверждает он далее, - что касается объекта науки биологии, т.с. жизни, то здесь упомянутое требование попросту невыполнимо. Может быть правильнее всего сказать, что жизни вообще невозможно дать исчерпывающее определение». Тем не менее, такая точка зрения представляется все- таки чрезмерно (и далее неоправданно) пессимистической.

Долгое время вопрос о природе (сущности) жизни был почти исключительно предметом философских споров между представителями витализма - сторонниками существования особой жизненной силы, и механицизма , с точки зрения которых живые системы есть ничто иное как машины, подчиняющиеся в своем функционировании обычным законам физики и химии, но лишь в более сложной их комбинации, чем это имеет место в неживой природе. И лишь по мере все более полного описания и все более глубокого осмысления различных механизмов жизнедеятельности обсуждение вопроса о том, «что такое жизнь?» стало вводиться в научно-конструктивное русло.

Первой влиятельной идеей по этой проблеме, господствовавшей в науке, по существу, до 1930-х - 1940-х гг., стало понимание жизни как процесса активного и целесообразного поддержания той специфической материальной структуры, формой проявления которой является сама эта активность. Вот как писал в 1930-е гг. один из ведущих биологов того времени Дж. Холдейн: «Активное поддержание нормальной и притом специфической структуры и есть то, что мы называем жизнью; понять сущность этого процесса - значит понять, что такое жизнь». Главным механизмом поддержания этой специфической структуры считался процесс обмена веществ (и, соответственно, энергией) организмов с окружающей средой, а главным материальным носителем этой способности - белок.

Однако постепенно по мере осознания фундаментальной значимости генетических структур во всех процессах жизнедеятельности, ученые все чаще приходят к мысли, что главным процессом, характеризующим жизнь, является не столько процесс обмена веществ, сколько способность всех живых систем к самовоспроизведению, посредством которого жизнь сохранялась именно в смене (потенциально бесконечной) череды поколений. Выдающийся американский генетик, лауреат Нобелевской премии Г. Меллер еще в 1926 г. написал работу «Ген как основа жизни», в которой обстоятельно обосновал мысль, что благодаря уникальной способности генов к самоконированию и сохранению своей специфичности даже в случае изменения (мутирования) своей структуры, именно они должны рассматриваться в качестве главных кандидатов на роль подлинно материальной основы жизни и ее эволюции путем естественного отбора. При этом тогда никто не сомневался, что с химической точки зрения гены представляют собой белки. Однако вопреки этим ожиданиям оказалось (это окончательно было доказано только в 1944 г.), что гены - это не белки, а представители совсем другого класса био- полимерных молекул, а именно нуклеиновых кислот. Появился соблазн определить жизнь как форму существования ДНК, но к этому времени уже пришло осознание того, что жизнь не может быть свойством тел, веществ, а только свойством систем, т.е. чего-то, что возникает в результате взаимодействия различных тел, веществ, структур, сил, полей и т.д. Открылась перспектива раскрыть тайну жизни на пути расшифровки механизмов взаимодействия двух важнейших классов биополимеров - нуклеиновых кислот и белков.

С выходом в свет в 1948 г. работы выдающегося американского математика Н. Винера «Кибернетика», исследование проблемы природы и сущности жизни получило еще одну руководящую идею - идею самоуправления (точнее - сохраняющего самоуправления). То, что живые организмы способны автоматически поддерживать важнейшие параметры своего функционирования в границах рабочей нормы, было известно давно. Уже в XIX в. на явление гомеостазиса (т.е. поддержания постоянства внутренней среды организма) как па, возможно, самое главное, что характеризует жизнь, обратил внимание выдающийся французский физиолог К. Бернар. С кибернетикой же пришло осознание решающей роли информации как важнейшего фактора процессов саморегулирования и самоуправления жизненными процессами. В литературе замелькали такие определения жизни: «Жизнь есть способ существования органических систем, организация которых от молекулярного до системного уровня определяется использованием их внутренней информации» или «Живое - это такая форма существования информации и кодируемых ею структур, которая обеспечивает воспроизводство этой информации в подходящих условиях внешней среды» и др.

Эти три потока идей, идущие из трех разных областей исследования живого (биохимии, генетики и кибернетики), самым неожиданным и в высшей степени изящным образом были объединены в рамках молекулярной биологии, стремительно сформировавшейся после эпохального события - раскрытия структуры ДНК, позволившего понять ее как носителя кода наследственной информации, как своего рода «текст», в содержании которого записана программа формирования всех важнейших структур и отправлений его носителя, в том числе и программа собственного самовоспроизведения (самокопирования). Оказалось, что для реализации этой программы в равной мере важно наличие в клетке и определенного класса белков. Получается, что без нуклеиновых кислот невозможно образование белков, но, с другой стороны, без наличия белков невозможна специфическая активность нуклеиновых (и прежде всего дезоксирибонуклеиновых) кислот. Поэтому большинство исследователей - специалистов на сегодня считает, что жизнь на Земле появилась тогда, когда возникла открытая, т.е. непрерывно обменивающаяся со средой веществом, энергией и информацией система взаимодействующих полимеров (главными из которых являются нуклеиновые кислоты и белки), способная к самовоспроизведению, авторегуляции, развитию и эволюции.

С современной точки зрения именно самовоспроизведение, саморедупликация, а точнее даже - конвариантная (т.е. идущая с вариациями) редупликация составляет то главное, что конституирует систему взаимодействующих полимеров как живую. Именно это свойство лежит в основе деятельности естественного отбора (из вариантов), что и приводит к приспособительному изменению исходных систем, т.е. их эволюции, росту их сложности и разнообразию, образованию иерархической системы таксонов живой природы, возрастающей степени индивидуализации живых организмов, росту их активности, целенаправленности и целеустремленности поведения, а на вершине этого процесса - росту ментальности и активной преобразовательной деятельности, подготовивших появление человека и общества как исходного пункта нового, культурно- исторического этапа в развитии жизни на Земле.

Необходимо, однако, сказать, что наряду с этой генеральной линией проблематики сущности жизни, существовали и другие, не менее важные для более глубокого прояснения этих вопросов в будущем. Так, еще в 1944 г. один из выдающихся физиков XX в. Э. Шредингер выпустил книгу под названием «Что такое жизнь с точки зрения физики?», в которой подверг глубокому анализу важнейшие свойства жизни с точки зрения фундаментальных законов физики. Эта линия осмысления природы жизни нашла затем свое продолжение в современной биофизике, а также, в частности, в теории диссипативных структур и синергетике. В то же время еще в 1931 г. в статье под названием «Об условиях появления жизни на Земле» русский ученый В. И. Вернадский обосновал совершенно новое понимание жизни как изначального свойства биосферы в целом. С этой точки зрения жизнь, в известном смысле, древнее отдельно взятых живых организмов, поэтому, как пишет современный американский биофизик Г. Патти, «центральный вопрос происхождения жизни - это не вопрос о том, что возникло раньше, ДНК или белок, а вопрос о том, какова простейшая экосистема». Таким образом, на сегодня до окончательного ответа на вопрос о том, «что такое жизнь?» еще весьма далеко, и эта область научных и философских исследований ждет свежих идей от нового поколения талантливых энтузиастов.

С вопросом о сущности жизни (и возможности ее сколько-нибудь точного и исчерпывающего определения) тесно связан вопрос о возможности того, что часто именуют «общей теорией жизни» или «теоретической биологией». Для любой науки вопрос о путях и возможностях ее теоретизации является принципиально важным, поскольку принято считать, что степень зрелости любой научной области прямо пропорциональна степени ее теоретизации. Однако вопрос о возможности и путях построения теорий во всех науках, за исключением физики и химии (как и математики, разумеется), всегда представлял собой серьезную философско-методологическую проблему. В биологии этот вопрос был предметом острейших дискуссий на протяжении всего XX в.

Еще в 1930-е гг. целым рядом выдающихся биологов- мыслителей - Людвиг фон Берталанфи, Э. Бауэр, Н. Рашевский и др. - была сформулирована задача построения теоретической биологии, которая бы по степени общности, дедуктивной строгости и предсказательной силе не уступала теоретической физике. С тех пор дискуссии на эту тему непрерывно сопровождали развитие биологической науки и отнюдь не завершились в наши дни. Поэтому, возможно, полезно посмотреть на сегодняшнюю ситуацию в этой области в более широкой исторической перспективе.

Несмотря на то, что биология относится к числу старейших научных дисциплин, сложность и разнообразие форм живых организмов долгое время были серьезным препятствием для выдвижения идей общего порядка, опираясь на которые можно было бы сформулировать научное видение живой природы как единого целого. Только в 1735 г. К. Линнеем был сделан в этом направлении первый решительный шаг: с помощью предложенной им бинарной номенклатуры он построил первую искусственную классификацию всех известных тогда растений и животных. В XIX в. этот процесс объединения данных различных биологических наук в единую картину живой природы как единого целого был продолжен вначале Т. Шванном (1839) с помощью клеточной теории строения живых организмов, а затем Ч. Дарвиным (1859), показавшим историческое единство всего живого на Земле в рамках теории эволюции путем естественного отбора. Важным этапом на пути развития общей биологии явился 1900 г., когда тремя авторами независимо друг от друга были переоткрыты законы Г. Менделя и положено начало развития генетики, исходящей из положения о существовании единых дискретных материальных носителей наследственных свойств всех живых организмов и единого механизма их передачи из поколения в поколение по линии предок-потомок. Как уже говорилось выше, в 1944 г. была раскрыта химическая природа этого «вещества наследственности» (ДНК), а в 1953 г. раскрыта его структура. Этим была положена эра «молекулярной биологии», внесшей с тех пор исключительный вклад в дело понимания единых механизмов функционирования всего живого на Земле на молекулярном уровне. Наряду с этим в первой половине XX в. шла интенсивная обобщающая работа и на «надорганизменном» уровне организации жизни: учения об экосистемах (А. Тенсли, 1935), биогеоценозах (В. Н. Сукачев, 1942), о биосфере в целом (В. И. Вернадский, 1926).

В результате всех этих усилий к середине XX в. было достигнуто единое понимание жизни как многоуровнего, но единого целого, а биология стала пониматься как наука о живых системах на всех уровнях их сложности - от молекул до биосферы в целом.

Однако все попытки продвинуться в этом направлении наталкиваются на непримиримые разногласия среди современных биологов как раз по вопросу о дальнейших генеральных линиях и путях формирования теоретической биологии. Так, одни авторы видят будущее теоретической биологии преимущественно (или даже исключительно) в развитии комплекса наук, изучающих молекулярные, физико-химические основы жизни, и именно физике отводят роль теоретической основы всей классической (описательной) биологии. На другом полюсе находятся исследователи, которые связывают надежду на создание теоретической биологии с дальнейшей разработкой идеи системной организованности живой природы. Однако подавляющее большинство биологов продолжает считать эволюционный подход и эволюционную теорию (т.е. теорию естественного отбора в ее современной интерпретации) наиболее общей теоретической концепцией биологии. Обсуждение этого комплекса вопросов в наши дни инициировало постановку большого числа философских и методологических проблем. На смену многовековой дилемме «механицизм или витализм» пришла оппозиция «молекулярная биология или органицизм», имеющая самые разные формы своего выражения: редукционизм или холизм, редукционизм или композиционизм и др. К числу наиболее остро и продуктивно дискутируемых в последние десятилетия XX в. философских и методологических вопросов на материале современной биологии можно отнести проблему редукции, проблему телеологии, проблему структуры эволюционной теории и существования специфических «законов эволюции», проблему соотношения биологического и социального в происхождении и эволюции человека и вообще проблему существования биологических корней морали, религии и других фундаментальных реалий ценностно-духовного мира. На некоторых из этих проблем мы остановимся ниже.