Особенности биологического уровня организации материи.

Биология – это наука о живом, его строении, формах активности, сообществах живых организмов, их распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой. Современная биологическая наука – результат длительного процесса развития. Интерес к растениям и животным, вероятно, возник у наших предков еще до того, как появился Homosapiens. Древние цивилизации Китая, Месопотамии и Египта накопили множество сведений о растениях и животных и одомашнили крупный рогатый скот, овец, свиней, кошек, гусей и уток. Греческие философы, жившие в VI-V веках до н.э. – Анаксимандр, Ксенофан, Эмпедокл и другие, – выдвигали различные умозрительные теории о происхождении растений и животных. Аристотель (384-322 годы до н.э.), один из величайших греческих философов, в некоторых сочинениях рассматривал биологические проблемы. Греческий врач Гален (131-201 годы н.э.) экспериментировал на животных и производил вскрытия. Переход к эпохе Возрождения начинался медленно и был возвещен трудами таких ученых, как Роджер Бэкон (1214-1294) и Альберт Великий (1206-1280). Гениальный Леонардо да Винчи (1452-1519) был не только инженером и изобретателем, но также анатомом и физиологом. Некоторые из его многочисленных оригинальных наблюдений из области биологии стали известны лишь намного позже, когда были расшифрованы его записи. Создание микроскопа открыло новые возможности для изучения биологических проблем. Одними их первых микроскоп использовали Р. Гук (1635-1703), М. Мальпиги (1628-1694), А. ван Левенгук (1632-1723) В последние сто лет биология развивалась поистине поразительными темпами. За это время сформировались такие ее разделы как цитология, генетика, теория эволюции, биохимия, биофизика, другие области. Открытия в области химии и физики и непрерывное совершенствование физических и химических методов исследования создали возможность по-новому подойти к изучению многих биологических проблем.

Одно из основных обобщений биологии состоит в том, что все явления жизни подчиняются законам физики и химии и могут быть объяснены с помощью этих законов. Вплоть до начала XX века большинство людей, в том числе и большая часть биологов, были убеждены, что жизненные процессы в самой своей основе чем-то отличаются от процессов, происходящих в неживых системах. Другое важнейшее обобщение биологии – клеточная теория. В ее современной форме эта теория утверждает, что все живые организмы – животные, растения и бактерии – состоят из клеток и из продуктов их жизнедеятельности. Новые клетки образуются путем деления существовавших ранее клеток. Все клетки в основном сходны по химическому составу и обмену веществ. По-видимому, нет таких случаев, на которые не распространялось бы третье обобщение: все живое происходит только от живого. По существу, это логическое следствие клеточной теории, которое впервые четко сформулировал Р. Вирхов. В последние годы стало ясно, что, хотя в настоящее время самопроизвольного зарождения жизни не происходит, оно все-таки, вероятно, произошло миллиарды лет назад, когда жизнь впервые появилась на нашей планете. И если в наше время самозарождение живых организмов в высшей степени маловероятно, то в ту первоначальную эпоху, в совершенно иных условиях среды оно, по-видимому, действительно происходило. Теория происхождения первых живых существ из неживой материи была выдвинута Порлюгером, Дж. Холдейном, Р. Бейтнером, но особенно детально она разработана отечественным биохимиком академиком А. И. Опариным в его книге "Возникновение жизни" (1936).

Живые организмы и составляющие их клетки – это преобразователи, которые превращают химическую энергию пищи – энергию, первоначально уловленную зелеными растениями из солнечного света, – в электрическую, механическую или какую-либо иную форму, в которой она может быть использована живыми организмами

Второй важнейший этап в цепи преобразований энергии на нашей планете совершается во всех клетках, как растительных, так и животных, при дыхании. В процессе дыхания химическая энергия углеводов и других молекул в результате окисления этих молекул преобразуется в биологически полезную энергию. Использование клетками таких пищевых веществ, как глюкоза, происходит путем ряда реакций с образованием аденозинтрифосфата (АТФ).

Представление об эволюции живых организмов – одно из важнейших обобщений биологической науки. Все многочисленные формы растений и животных, существующие ныне, произошли от существовавших ранее более простых организмов путем постепенных изменений, накапливавшихся в последовательных поколениях, – такова сущность этой великой объединяющей концепции биологии. Элементы этой идеи в неявной форме содержались в произведениях некоторых греческих философов, от Фалеса до Аристотеля

Для того чтобы объяснить, каким образом может происходить эволюция, Дарвин выдвинул теорию естественного отбора. Согласно этой теории, любая группа животных или растений имеет тенденцию к изменчивости. Организмов каждого вида рождается больше, чем может найти себе пищу и выжить. Между множеством рождающихся особей происходит борьба за существование.

Современная биология - комплекс наук о живой природе

В настоящее время биология представляет собой целый комплекс наук о живой природе. Его структуру можно рассматривать с разных точек зрения:

– по объектам исследования биология подразделяется на вирусологию, бактериологию, ботанику, зоологию, антропологию;

– по свойствам, проявлениям живого в биологии выделяются: морфология, изучающая строение живых организмов; физиология, изучающая процессы функционирования организмов; молекулярная биология, изучающая микроструктуру живых тканей и клеток; экология, рассматривающая образ жизни растений и животных и их взаимосвязи с окружающей средой; генетика, исследующая законы наследственности и изменчивости.

– по уровню организации исследуемых живых объектов выделяются: анатомия, изучающая макроскопическое строение животных; гистология, изучающая строение тканей; цитология – наука о строении живых клеток.

Эта многоплановость комплекса биологических наук обусловлена чрезвычайным многообразием живого мира. К настоящему времени биологами обнаружено и описано более 1,5 млн. видов животных, около полумиллиона видов растений, несколько сот тысяч видов грибов, более 3 тыс. видов бактерий. Причем мир живой природы исследован далеко не полностью. Число неописанных видов оценивается примерно в 1 миллион.

Категория "живого"

В развитии биологии выделяют три основных этапа:

1) систематики (К. Линней);

2) эволюционный (Ч. Дарвин);

3) биологии микромира (Г. Мендель).

С учетом современного уровня знаний одно из наиболее полных определений жизни дал российский ученый Волькенштейн: "Существующие на Земле живые тела представляют собой разноуровневые открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, имеющие в своем составе биополимеры (белки и нуклеиновые кислоты) и фосфорорганические соединения". Здесь подчеркивается значение нуклеиновых кислот, обеспечивающих преемственность признаков и свойств. Хотя, например, под это определение подходит жизнь компьютерных вирусов при замене белков и нуклеиновых кислот (биологический носитель) на электромагнитную материю (электромагнитный носитель). Интересно, что в Интернете открыт специальный сайт, где каждый может дать собственное определение жизни.

Таким образом, вопрос об отличии живого и не живого до сих пор остается дискуссионным. С принципиальной точки зрения отличия живого и неживого заключаются в наличии комплекса признаков и их более качественном состоянии. Один из самых ярких примеров – игра Каспарова с суперкомпьютером, где качеству мышления противостоит скорость и объем расчетов. Каспаров проиграл, но компьютер не стал от этого живым.