Основные этапы развития биологической науки

В развитии биологии выделяют три основных этапа: 1) систематики (К. Линней), 2) эволюционный (Ч. Дарвин), 3) биологии микромира (Г. Мендель).[1,179]

На первом этапе развития биология носила описательный характер. Объект изучения ее – живая природа в ее естественном состоянии и целостности. К первым и наиболее значительным достижениям относятся классификации многообразного растительного и животного мира. Многие принципы классификации были заложены еще в средние века и актуальны по сей день.

Значительный вклад внес шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778).[2,415] В своем труде «Система природы» он описал большое количество растений и животных, ввел около 1000 ботанических терминов. Каждому виду животных и растений было присвоено двойное обозначение (существительное – название рода и прилагательное – наименование вида; например: кошка домашняя).

Линней впервые обосновал вид как универсальную единицу и основную форму существования живого. Линней разработал основные принципы систематики растений и животных: объединил сходные виды в роды, которые сгруппировал в отряды, а отряды – в классы. Единые названия растений и животных значительно упростили терминологию и способствовали взаимопониманию ученых.

Линней предложил первую классификацию растений и животных. Например, на основе особенностей кровеносной и дыхательной систем он разделил животный мир на шесть классов: млекопитающие, птицы, гады (земноводные и пресмыкающиеся), рыбы, насекомые и черви. В классе млекопитающих ученый выделил 17 отрядов и к высшему отряду приматов отнес человекообразных обезьян и человека.

Созданная Линнеем классификация носила искусственный характер, так как основывалась не на главных свойствах организмов, а на чисто внешних признаках. Он понимал искусственность своей систематики и указывал на необходимость создания естественной системы с учетом совокупности признаков организмов. Линней придерживался метафизических, религиозных представлений. Каждый вид с его точки зрения представлял потомство одной пары животных или растений, сотворенных Богом и с тех пор постоянных и неизменяемых. Несмотря на это, проделанная ученым работа по систематике растений и животных сыграла значительную роль в изучении живой природы.

Развитие естествознания в конце XVIII – начале XIX в. ознаменовалось углублением материалистических представлений. Некоторые ученые высказывали мнение о естественном возникновении мира и его постепенном развитии и обновлении. Первую теорию эволюции органического мира разработал и опубликовал в труде «Философия зоологии» (1809) французский естествоиспытатель Ж. Б. Ламарк (1744-1829).

Изучая животный и растительный мир, Ламарк обратил внимание на существование в природе переходных форм между видами и на этом основании сделал вывод об изменяемости видов. Он предположил, что все многообразие животных и растений является результатом эволюции, т. е. исторического развития живой природы.

Ламарк выделил две основные причины эволюции: 1) внутреннее стремление организмов к усовершенствованию; 2) способность организмов целесообразно реагировать на изменения условий существования. Согласно его представлениям, признаки, приобретенные организмом в течении индивидуально жизни при последовательном воздействие окружающей среды на многие поколения, передаются по наследству. Этим явлением он объяснял приспособленность организмов к среде обитания.

Таким образом, Ламарк объединил идею об изменяемости видов с идеей прогрессивной эволюции, однако не смог вскрыть механизмы эволюционного процесса. Его гипотеза о наследовании приобретенных признаков оказалась несостоятельной, а утверждение о внутреннем стремлении организмов к усовершенствованию – ненаучным.

Великий английский ученый Ч. Дарвин (1809-1882) обосновал научную теорию эволюции живой природы путем естественного отбора на основе синтеза огромного количества фактов из различных областей науки и сельскохозяйственной практики. Возникновение эволюционной теории Дарвина имело социально-экономические и научные предпосылки. К первым следует отнести интенсивное развитие капитализма в Англии, ставшей великой промышленной и колониальной державой. Шел интенсивный рост городов, требовавший быстрого повышения продуктивности сельского хозяйства, в результате чего развернулась большая селекционная работа, проводились многочисленные научные экспедиции. Научными предпосылками создания эволюционной теории послужили успехи систематики растений и животных, биогеографии, сравнительной анатомии, эмбриологии, палеонтологии, создание клеточной теории и эволюционного учения Ламарка.

В 1859 г. Дарвин опубликовал свою основную работу «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь», в которой впервые в истории биологии с материалистических позиций объяснил происхождение видов животных и растений.

Основными положениями эволюционной теории Дарвина являются учения о наследственности, изменчивости и естественном отборе.

Дарвин установил, что различные породы животных и сорта культурных растений созданы человеком в результате искусственного отбора. Из поколения в поколение человек отбирал и оставлял на племя особей с нужными ему наследственными свойствами и отстранял от размножения всех других. Следовательно, движущими силами выведения пород и сортов являются наследственная изменчивость и производимый человеком отбор.

Задумавшись над причинами эволюции в естественных условиях, Дарвин установил, что интенсивность размножения организмов идет в геометрической прогрессии, однако численность взрослых особей каждого вида длительно сохраняется на одном уровне. Следовательно, большинство появляющихся на свет особей гибнет в борьбе за существование, под которой он понимал сложные и многообразные отношения организмов между собой и с условиями неживой природы. Следствием борьбы за существование является естественный отбор – «сохранение благоприятных индивидуальных различий и изменений и уничтожение вредных». Борьба за существование и естественный отбор на основе наследственной изменчивости являются основными движущими силами эволюции органического мира.

Как бы малы ни были индивидуальные наследственные изменения, они в длинном ряду поколений ведут к изменению видов и ко все большей приспособленности к конкретным условиям существования. Другим результатом действия естественного отбора является многообразие видов.

Главная заслуга Дарвина состоит в том, что он вскрыл движущие силы эволюции, материалистически объяснил возникновение и относительный характер приспособленности действием только естественных законов. Он научно обосновал взаимосвязь между изменчивостью, наследственностью и отбором и на большом фактическом материале показал, что главной движущей силой эволюции является естественный отбор. Учение Дарвина позволило научно обосновать происхождение человека.[2,415-419]

Идея единства органического мира, вытекающая из того факта, что клетка является своего рода общим знаменателем живого, получила подкрепление в исследованиях биохимических основ физиологии клеток. Наиболее демонстративны достижения молекулярной биологии. Она приобрела положение самостоятельного направления биологической науки в пятидесятые годы ХХ столетия. Хронологически это было связано с описанием Дж. Уотсоном и Ф. Криком (1953) макромолекулярной структуры ДНК. Молекулярная биология концентрирует внимание на связи процессов жизнедеятельности с биологическими макромолекулами и, прежде всего на закономерностях хранения, использования и передачи в клетках наследственной информации. Молекулярно-биологические исследования открыли физико-химические механизмы, которые обусловливают такие свойства живого, как специфичность структурированность биологических объектов, воспроизводимость клеток и организмов в ряду поколений, а также показали универсальность этих механизмов, их приложимость к существам разных типов организации.

В ХХ в. появляется наука генетика. В ее основу легли закономерности наследственности, обнаруженные австрийским биологом Г. Менделем при проведении им серии опытов по скрещиванию различных сортов гороха.[3,5]

Успехи современной генетики, ее глубокое проникновение в тайны механизма наследственности явились еще одним свидетельством универсального единства живой природы. Достижения генетиков открыли дорогу для познания сущности жизни, новых способов изменения ее сложившихся форм.[1,196]

3. Сущность живого, его основные признаки.

Важнейшим инструментом дальнейшего познания этого мира служит категория «живого», являющаяся ключевой, исходной для всей системы биологических наук.

Интуитивно мы все понимаем, что есть живое и что – мертвое. Однако при попытке определить сущность живого возникают трудности.

Широко известно определение, данное Ф. Энгельсом, что жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой. И все же живая мышь и горящая свеча с физико-химической точки зрения находится в одинаковом состоянии обмена веществ с внешней средой, равно потребляя кислород и выделяя углекислый газ, но в одном случае в результате дыхания, а в другом в процессе горения. Этот простой пример показывает, что обмениваться веществами с окружающей средой могут быть и мертвые объекты. Таким образом, обмен веществ является хотя и необходимым, но недостаточным критерием определения жизни, впрочем, как и наличие белков.

Из всего сказанного можно сделать вывод, что дать точное определение жизни весьма непросто. И это люди поняли очень давно. Так, французский философ-просветитель Д. Дидро писал: «Я могу понять, что такое агрегат, ткань, состоящая из крохотных чувствительных телец, но живой организм!.. Но целое, система, представляющая собой единый организм, индивидуум, составляющий себя как единое целое, выше моего понимания! Не понимаю, не могу понять, что это такое!»

Современная биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств может дать представление о специфики жизни.[1,180]

К числу свойств живого обычно относят следующие.

- Определенный химический состав. Основу живого организма составляют 6 химических элементов, которые составляют 97% веса организма: кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор. Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах.

- Клеточное строение – все живые организмы состоят из клеток.

- Обмен веществ и энергозависимость. Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.

- Саморегуляция. Живой организм поддерживает постоянный химический состав.

- Раздражимость и психические функции. Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Если толкнуть камень, то он пассивно сдвигается с места. Если толкнуть животное, оно отреагирует активно: убежит, нападет или изменит форму. Способность реагировать на внешние раздражения – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.

- Наследственность – передача признаков в неизменном виде. Сходство потомства с родителями обусловлено еще одной замечательной особенностью живых организмов – передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах – единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах. Генетический материал определяет направление развития организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако эта информация в процессе передачи несколько видоизменяется, искажается. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них.

- Изменчивость – способность приобретать новые признаки.

- Размножение – воспроизведение себе подобных.

- Оптическая активность, хиральность. Под хиральностью понимается способность живых существ поворачивать плоскость поляризованного света, проходящего через них, либо влево, либо вправо. Этот признак указывает на то, что жизнь имеет земное происхождение, так как вне земли это свойство не обнаружено.

- Онтогенез – индивидуальное развитие. Новый организм в большинстве случаев появляется в результате слияния двух гамет.

- Эволюционное развитие – филогенез – необратимое и направленное развитие живой природы, в результате чего появляются новые виды и жизнь самосовершенствуется.

- Целостность и дискретность живых систем. Целостность живой природы означает, что в своем развитии она подчиняется действию биологических законов и ее нельзя объяснить законами физики и химии. Дискретность означает, что в живой материи можно выделить определенные уровни.

Из совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого: жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.[1,181]

4. Структурные уровни живого.

Структурный анализ обнаруживает, что мир живого чрезвычайно разнообразен, имеет сложную структуру. На основе разных критериев могут быть выделены различные уровни живого мира. Наиболее распространенным является выделение на основе критерия масштабности следующих уровней организации живого.

- Биосферный – включающий всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой. На этом уровне биологической наукой решается такая, в частности, проблема, как изменение концентрации углекислого газа в атмосфере.

- Уровень биогеоценозов выражает следующую ступень структуры живого, состоящую из участков Земли с определенным составом живых неживых компонентов.

- Популяционно-видовой уровень образуется свободно скрещивающимися между собой особями одного и того же вида. Его изучение важно для выявления факторов, влияющих на численность популяций.

- Организменный и органо-тканевый уровни отражают признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живых существ.

- Клеточный и субклеточный уровни отражают процессы специализации клеток, а также различные внутриклеточные включения.

- Молекулярный уровень составляет предмет молекулярной биологии, одной из важнейших проблем которой является изучение механизмов передачи генной информации и развитие генной инженерии и биотехнологии.

Разделение живой материи на уровни является, конечно, весьма условным. Решение конкретных биологических проблем, таких, как регуляция численности вида, опирается на данные о всех уровнях живого. Но все биологи согласны с тем, что в мире живого существуют ступенчатые уровни.[1,182-183]

Фундаментальной же основой, так сказать «первокирпичиком» живого мира, служит клетка. Именно она является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе и носителем генетической информации – важнейшей основы эволюционного развития живого мира.[1,184]

№4. Значение для философии появления биологического варианта эволюционной теории.

ЭВОЛЮЦИОННАЯ ТЕОРИЯ (в биологии) — совокупность представлений о механизмах и закономерностях исторических изменений в органической природе. Основные стороны жизни образуют структура, функционирование и генезис. В свою очередь генезис может рассматриваться в двух аспектах — историческом (эволюция) и индивидуальном (онтогенез). Эволюция — процесс очень медленный, поэтому для ранних натуралистов он обнаруживался лишь косвенно, по его результатам — как известная последовательность органических форм, так называемая «лестница существ».

ЭВОЛЮЦИОННАЯ ТЕОРИЯ — учение о развитии живой природы, разработанное главным образом Дарвином. В Эволюционной теории были обобщены результаты многовековой селекционной практики, достижения биологии, геологии и палеонтологии, наблюдения самого Дарвина во время кругосветного путешествия. Главными факторами эволюции живых существ, по Дарвину, являются изменчивость, наследственность и отбор (в домашних условиях — искусственный, в природе — естественный). В ходе борьбы за существование, которая происходит в изменяющихся условиях внешней среды, из живых существ выживают и дают потомство лишь наиболее приспособленные. Естественный отбор постоянно совершенствует строение и функции организмов, вырабатывает приспособленность организмов к среде. Эволюционная теория впервые дала научное объяснение многообразию биологических видов, их происхождению, легла в основу современной биологии. Вместе с естественнонаучными теориями Канта, Ж. Ламарка, Ч. Лайеля Эволюционная теория способствовала обоснованию несостоятельности метафизического способа мышления. Она также нанесла удар идеалистическим взглядам на живую природу и явилась естественноисторической основой диалектико-материалистического мировоззрения. Дальнейшее развитие Эволюционной теории связано с открытиями в генетике и молекулярной биологии механизма наследственной изменчивости, с исследованием видовых популяций, развития биоценозов и биосферы и т. п.

(Метафизика (др. -греч. мета и пфюзик — «то, что после физики» ) то есть причины раскрывающие сущность описываемой вещи, но которые лежат за пределами обычного восприятия. Любой вопрос, который не может решить нормальная наука. Пример: приведения или мироточение, или левитация. Такие случаи достоверно были зафиксированы, но объяснить их с точки зрения научной рациональности - невозможно. Остается лишь говорить словами тов. Огурцова : "есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе. . НАУКЕ ЭТО НЕИЗВЕСТНО. . " Таким образом, метафизика - это теория о описании необычных свойств предмета,его сущности и структуры.

№ 5. Эволюция представлений об организованности и системности в биологии (по работам А.А. Богданова, В.И. Вернадского, Л. фон Берталанфи, В.Н. Беклемишева)

Одной из ведущих познавательных моделей XX века стало системная познавательная модель, уходящая своими основаниями в мир живых объектов. Формирование системных представлений явилось логическим продолжением и углублением традиционной для биологического познания проблемы целостности организма. Идеи системности появлялись в трудах многих философов, но, пожалуй, первую разработанную теорию системности предложил А.А. Богданов (Малиновский) (1873 -1928 гг.). Сегодня Богданова называют русским предшественником кибернетики. Оригинальное предложение Богданова заключается в объединении всех человеческих, биологических и физических наук, рассматривая их как системы взаимоотношений и поиска организационных принципов, лежащих в основе всех типов систем. Его основной труд «Тектология» имеет подзаголовок «Всеобщая организационная наука». Богданов понимал тектологию как науку, объединяющую в себе организационные методы всех наук. Задача же тектологии, по Богданову, как науки эмпирической – систематизировать организационный опыт. Тектология должна выяснить, какие способы организации наблюдаются в природе и человеческой деятельности, затем – обобщить и систематизировать эти способы, далее – объяснить их, т.е. выработать абстрактные схемы их тенденции и закономерностей, определить направления развития организационных методов и их роль в мировом процессе. По мнению Богданова, когда в процессе обобщения абстрагирования выяснены общие законы, то создается твердая опора для планомерной организационной деятельности – практической и теоретической. Работа Богданова следует рассматривать как стремление к созданию общей организационной науки. Общая теория систем создана канадским ученым Карлом Людвигом фон Берталанфи (1901 – 1972 гг.) с пристальным вниманием к биологическим системам. Создавая свою организмическую теорию Л.фон Берталанфи, положил в ее основу представления о том, что живой организм не является неким конгломератом отдельных элементов, а выступает как определенная система, обладающая свойствами целостности и организованности. По существу, в применении к биологии он предложил и использовал метод системного анализа, активно применяемый сейчас в науке и технике. В частности, им высказана идея, что системная организация – основа точной биологии. Организм – пространственное целое, проявляющееся во взаимодействии частей и частных процессов. Процессы в живом организме обуславливаются целостной пространственной системой, подчиненной в жесткой иерархии. Относительно живого организма как целостной системы В.А. Энгельгардт выделял три признака характеризующих взаимоотношения между целым и частями. Первый – возникновение в системе взаимодействующих связей между целым и частями. Второй – утрата некоторых свойств частей при вхождении их в состав целого. И, наконец, появление у возникающего целого новых свойств, определяемых как свойствами основных частей, так и возникновение новых связей между частями. Такой точки зрения придерживался глобалист естествоиспытатель Вернадский. Им же было введено и понятие живого вещества и сформулированы биогеохимические принципы. Под живым веществом он понимал совокупность всех живых организмов нашей планеты, рассматривая биосферу как некое системное образование на основе внешней геологической оболочки Земли, включающее в себя как живое вещество всей планеты, так и среду обитания, которая преобразуется этим живым веществом. Тем самым были показаны роль живого вещества в процессе эволюции Земли и неотделимость развития биосферы от геологической истории планеты. Живое вещество активно участвует в круговороте веществ и энергии в земной коре, причем его энергия значительно больше, чем энергия косного вещества. Если Вернадский исследовал систему всех живых организмов и их взаимодействия, то другой выдающийся ученый, академик В.Н. Беклемишев (1890-1962 гг.) посвятил свои труды изучению системы организации отдельных живых организмов. Как сравнительный анатом Беклемишев был ярчайшим представителем идеалистической морфологии, придающей главное значение плану строения организмов. Конечной целью сравнительной морфологии Беклемишев считал построение естественной системы организмов, представляющей собой закон, согласно которому реализуется многообразие органических форм. Морфологические взгляды Беклемишева суммированы в фундаментальном руководстве «Основы сравнительной анатомии без позвоночных».