Неспецифические защитные механизмы организма

1. Непроницаемость кожи для подавляющего числа микроорганизмов, благодаря механическим барьерным функциям и бактерицидным свойствам кожных секретов.
2. Губительно действующие на, попавшие в желудок, микроорганизмы ферментативная активность и высокая кислотность желудочного сока.
3. Микрофлора организма, которая препятствует колонизации слизистых патогенными микроорганизмами.
4. Механическое удаление возбудителей из дыхательных путей благодаря двигательной активности ресничек респираторного эпителия.
5. Наличие определенных ферментных систем в разнообразных жидких средах организма (кровь, слюна, слезы, сперма…)

Важную роль в сопротивляемости организма инфекциям играет сбалансированное полноценное питание, витаминная обеспеченность. Существенное неблагоприятное влияние оказывают переутомление, стрессы, физические травмы, алкоголизм, наркомания, курение…

Особое место в защите организма от патогенных микроорганизмов занимают фагоциты и система комплимента, которые по своей сути относятся к неспецифическим факторам защиты, но также причастны к системе иммунитета, поскольку участвуют в специфических реакциях на антигенный стимул.

Неспецифическая защита организма контролируется генетическими механизмами, что доказано наукой. Например, имеются убедительные данные, что генетические факторы оказывают прямое влияние на устойчивость и восприимчивость человека к туберкулезу, кори, полиомиелиту, натуральное оспе и другим инфекциям.

Немаловажную роль в защите организма от инфекций занимает генетически контролируемый механизм, исключающий возможность размножения того или иного возбудителя в организме в связи с неспособностью утилизации его метаболитов (например, человек невосприимчив к возбудителю собачьей чумы).

Иммунный ответ организма принято разделять на два типа: врожденные иммунные реакции, и приобретенные иммунные реакции. В результате приобретенного иммунитета организм повышает уровень своей невосприимчивости в отношении конкретного возбудителя при повторной встрече с ним.

Иммунитет

Иммунитетом называется невосприимчивость организма к различным болезнетворным агентам, чаще всего к паразитам, т.е. вирусам, бактериям. Иммунитет обусловлен специальными клетками – фагоцитами – иммунными свойствами крови и тканей. Активность этих факторов зависит от общего состояния организма, в том числе от нервной системы. Наряду с врожденным иммунитетом существует иммунитет приобретенный. В основе врожденной невосприимчивости лежит комплемент. Он не обладает специфичностью и действует на самые разнообразные организмы. Приобретенный иммунитет к определенным возбудителям развивается после перенесения заболевания, а также может быть достигнут искусственно, предохранительными прививками. Выработка приобретенного иммунитета обусловлена свойством микроорганизмов образовывать антитела. Антитела – мощный фактор иммунитета. Иногда с лечебной целью больным вводят антитела иммунизированного организма. Это так называемая пассивная иммунизация. Активный искусственный иммунитет возникает после введения в организм живых или убитых возбудителей заболевания.

Регенерация — процесс восстановления организмом утраченных или поврежденных структур. Регенерация поддерживает строение и функции организма, его целостность. Различают два вида регенерации: физиологическую и репаративную. Восстановление органов, тканей, клеток или внутриклеточных структур после разрушения их в процессе жизнедеятельности организма называют физиологической регенерацией. Восстановление структур после травмы или действия других повреждающих факторов называют репаративной регенерацией. При регенерации происходят такие процессы, как детерминация, дифференцировка, рост, интеграция и др., сходные с процессами, имеющими место в эмбриональном развитии. Однако при регене­рации все они идут уже вторично, т. е. в сформированном организме. В физиологической регенерации выделяют две фазы: разрушительную и восстановительную. Полагают, что продукты распада части клеток стимулируют пролиферацию других. Большую роль в регуляции клеточного обновления играют гормоны. Физиологическая регенерация присуща организмам всех видов, но особенно интенсивно она протекает у теплокровных позвоноч­ных, так как у них вообще очень высока интенсивность функцио­нирования всех органов по сравнению с другими животными.

V. ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ

Вопросы эволюции.

59. Биологическая эволюция. История становления эволюционных идей. Сущность представлений Ч. Дарвина о механизмах эволюции живой при­роды.

Биологическая эволюция – необратимое и направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, образованием и вымиранием видов, преобразованием биогеоценозов и биосферы в целом.

Эволюционное учение возникло как результат длительной борьбы двух противоположных систем взглядов на жизнь и ее происхождение :

• идей божественного сотворения мира
• представлений о самозарождении и саморазвитии жизни

На основе этих воззрений в науке сложились два направления:

• креационизм
• эволюцонизм

Существовали также представления о вечности жизни в природе. Уже в древности эти идеи активно обсуждались, и в их развитие внесли большой вклад такие выдающиеся мыслители Древней Греции и Рима, как Фалес Милетский, Анаксимандр, Анаксимен, Гераклит, Эмпедокл, Демокрит, Платон, Аристотель, Лукреций и многие другие.

В средние века господствовали в основном метафизические идеи креационизма и неизменности живого мира. Однако зарождение и развитие университетов и других форм высших школ в XI—XV в. постепенно стимулировало развитие научной мысли и привело к эпохе Возрождения в Европе. Большую роль в развитии идей транс­формизма сыграли выдающиеся просветители Рене Декарт, Г.Лейбници др. Среди предшественников Чарльза Дарвина, работавших в XVIII—XIX вв. и подготовивших почву для создания эволюцион­ного учения, было множество крупных ученых и мыслителей: П.С.Палас, Ж.-Л.Бюффон, Э.Жоффруа Сент-Илер, В.Смит, Ч.Лайель, И.-В. Гёте, Р.Оуэн, Э. Дарвин и др. В России развитию эволюционных идей способствовали труды М.В. Ломоносова, К.М.Бэра, К.Ф.Рулье и др. Яркой фигурой в биологии был французский ученый Жан-Ба­тист Ламарк. Он создал первое целостное эволюцион­ное учение.. Теорию Ламарка критиковали многие, в том числе основоположник сравнительной анатомии и палеонтологии животных французский ученый Ж. Кювье.

Основы теории эволюции были созданы выдаю­щимся английским ученым Чарльзом Дарвином. Большую роль в жизни и формировании научных идей Ч.Дарвина сыграло кругосветное путешествие в составе экс­педиции на корабле "Бигл". Он смог досконально изучить специфику фауны Галапагосских островов, Южной Америки и других районов мира. Уже в тот период у Дарвина возникают основные эволюционные идеи. Затем Дарвин продолжает свои научные исследования, им были написаны статьи и несколько монографий. В 1859 году выходит капитальный труд «Происхождение видов путем естественного отбо­ра или сохранение благоприятствуемых рас (форм, пород) в борьбе за жизнь». Дарвин различает определеную и неопределенную формы изменчивости, указывает на существование двух форм искусственного отбора (бессознательный и сознательный или методический) и их значение в селекции. Дарвин сформулировал положения о роли борьбы за существова­ние в процессах выживания видов в природе и значении естественно­го отбора как важнейшего фактора, определяющего направление эво­люции. Основными механизмами борьбы за существование Дарвин считал внутри- и межвидовую конкуренцию, а избирательная ги­бель слабых особей рассматривалась им как основа естественного отбора. Эти процессы могут ускоряться при пространственной изоляции популяций. Ч. Дарвин отмечал, что эволюционируют не отдельные особи, а виды и внутривидовые популяции, т. е. эволюционный процесс происходит на надорганизменном уровне. Единицей эволюции считал вид, факторами эволюции - борьбу за существова­ние, наследственность, изменчивость и движущий фактор – естественный отбор, возникающий как следствие борьбы за существование. Под естественным отбором понимается выживание наиболее приспособленных и гибель менее приспособленных форм. Форма естественного отбора – движущий и половой, как разновидность движущего. Особую роль в эволюции Ч.Дарвин отводил наследственной изменчивости организмов в популяциях (группах особей, относящихся к данному виду и занимающих часть его ареала) и половом воспроизводству организмов как важнейшим факторам естественного отбора. Процесс видообразования Дарвин считал постепенным. Им проводились параллели между естественным и искусственным отборами, приводящими к формированию подвидов, видов и пород или сортов животных и растений. В доказательстве эволюции Дарвин отводил большое значение другим наукам — палеонтологии, биогеографии, эмбриологии.

60. Синтетическая теория эволюции. Основные методы изучения эво­люционного процесса: палеонтологический, биогеографический, морфо­логический, эмбриологический, экологический, биохимический, молеку­лярной биологии, систематики, моделирования.

Современный этап развития эволюционной теории основан на объединении дарвиновского учения и данных многих отраслей биологии:

· генетико-экологическое изучение структуры популяции

· экспериментальное и математическое изучение борьбы за существование и естественного отбора;

· данные экспериментальной и теоретической генетики;

· развитие теории вида

В основе методологии СТЭ лежат 2 постулата:

1) элементарной эволюционной единицей является не особь, а популяция – группа особей одного вида. Вид есть целостная и замкнутая система, включающая соподчиненные подвиды и популяции.

2) Раскрытие закономерностей эволюции возможно лишь на основе синтеза знаний из различных областей биологии, таких как: популяционная и эволюционная генетика, экология, систематика, морфология, физиология, биология развития, биогеография, палеонтология.

· - палеонтологический

1. выявление ископаемых промежуточных форм,

2. восстановление филогенетических рядов

3. обнаружение последовательности ископаемых форм.

Ископаемые переходные формы – формы организмов, сочетающие признаки более древних и молодых групп. Поиски и детальные описания таких форм служат важными методами восстановления филогенеза отдельных групп.

Яркий представитель переходных форм – ископаемая Ichthyostega (рис. 6.3), позволяющая связать рыб с наземными позвоночными. Наиболее древние наземные позвоночные из группы стегоцефалов также сохраняют некоторые рыбообразные черты.

Переходными формами от рептилий к птицам являются юрские первоптицы Archaeopteryx с длинным, как у рептилии, хвостом, несросшимися позвонками и брюшными ребрами, развитыми зубами. Но это были уже настоящие птицы: тело покрыто хорошо развитыми перьями, передние конечности превращены в типичные крылья. Последний из рассматриваемых в этой связи примеров – звероподобная рептилия Lycaenops из группы терапсид. Развитие большой зубной кости (os dentale), вторичного костного нёба, типичная для млекопитающих дифференцировка зубов на клыки, резцы и зарезцовые зубы, как и многие другие черты, делали общий облик этого животного похожим на хищных млекопитающих. Но по ряду основных черт строения и образу жизни это были настоящие рептилии.

· - биогеографический(Биогеография дает в руки исследователей методы, позволяющие проанализировать общий ход эволюционного процесса в самых разных масштабах.)

· - морфологический(на основе сравнения сходств и различий в строении организмов судить о степени их родства. Методы сравнительной анатомии, наряду с палеонтологическими, были одними из первых, позволивших поставить эволюционные представления на рельсы биологической науки.)

· - эмбриологический (У всех позвоночных животных наблюдается значительное сходство зародышей на ранних стадиях развития: форма тела, зачатки жаберных дуг, хвост, один круг кровообращения и т. д. (закон зародышевого сходстваКарла Максимовича Бэра). Однако по мере развития сходство между зародышами различных систематических групп постепенно стирается и начинают преобладать черты, свойственные их классам, семействам, родам, и, наконец, видам.)

· - экологическийЭволюционные изменения хорошо прослеживаются и на примере взаимоприспособленности видов друг к другу, что играет важную роль в создании динамического равновесия и устойчивости экосистемы. В Центральной Америке и Мексике при отсутствии муравьев (Pseudomyrmex ferruginea), обычно поселяющихся колониями во вздутых шипах акации (Acacia cornigera), это дерево погибает из-за объедания ее листвы другими насекомыми. Бабочка-монарх (Danaus plexippus) делается несъедобной для хищников из-за накопления в теле при поедании листвы ядовитых растений высокотоксичных гликозидов. Примеров такого рода множество.

· - биохимическийСуществует несколько биохимических методов, позволяющих количественно измерить изменения, происшедшие в гомологичных макромолекулах близко- или отдаленнородственных видов в процессе их дивергенции. (расхождение признаков и свойств у первоначально близких групп организмов в ходе эволюции, результат обитания в разных условиях и неодинаково направленного естественного или искусственного отбора.)

Объектом таких исследований служат обычно белковые молекулы, молекулы ДНК, но иногда и другие вещества, например вторичные метаболиты растений. Молекулярные данные проливают свет на филогенетические взаимоотношения.

· - молекулярной биологии(Макромолекулярные данные, под которыми имеется в виду последовательности генетического материала и белков, накапливаются всё быстрыми темпами благодаря успехам молекулярной биологии. Для эволюционной биологии быстрое накопление данных последовательностей целых геномов имеет значительную ценность, потому что сама природа ДНК позволяет использовать его как «документ» эволюционной истории. Сравнения последовательности ДНК разных генов у разных организмов могут сказать ученому много нового об эволюционных взаимоотношениях организмов, которые не могут иначе быть обнаружены на основе на морфологии, или внешней форме организмов, и их внутренней структуре. Поскольку геномы эволюционируют через постепенное накопление мутаций, количество отличий последовательности нуклеотидов между парой геномов разных организмов должно указать, как давно эти два генома разделили общего предка. Два генома, которые разделились в недавнем прошлом, должны иметь меньшие отличий, чем два генома, чей общий предок очень давний. Потому, сравнивая разные геномы друг с другом, возможно получить сведения об эволюционном взаимоотношения между ними. Это является главной задачей молекулярной филогенетики.)

· - систематики( описание живых организмов)

· - моделирования(использует признаки теории Дарвина для построения интеллектуальных систем (методы группового учёта, генетические алгоритмы). Является частью более обширной области искусственного интеллекта — вычислительного интеллекта.)