III . Естественнонаучные концепции живой природы

Биология – наука, изучающая все проявления жизни: строение и виды живых организмов, их происхождение и развитие, распространение по планете, условия существования, связи между собой и др. По объектам изучения современная биология подразделяется на направления: ботанику (науку о растениях), зоологию (науку о животных), микробиологию (науку о микроорганизмах), цитологию (науку о клетках) и т.д.

Уровни организации живой материи (биосферы):

1) Молекулярный. Любая биосистема проявляется вначале на уровне функционирования биополимеров, построенных из большого количества структурных единиц – мономеров. С этого уровня начинаются основные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и т.д.;

2) Клеточный. Клетка – это структурно-функциональная единица живых организмов, представляющая собой самовоспроизводящуюся, саморегулирующуюся живую систему. Неклеточных форм жизни на Земле пока не обнаружено;

3) Тканевый. Ткань – совокупность идентичных клеток и межклеточного вещества, выполняющих общую функцию;

4) Органный. Органы – это структурно-функциональные объединения нескольких типов тканей. Например, кожа как орган включает эпителий, соединительную ткань и другие типы тканей и выполняет защитную функцию отграничения внутренней среды организма;

5) Организменный. Многоклеточный организм представляет собой целостную систему органов, специализированных для выполнения различных функций;

6) Популяционно-видовой. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенных общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка, в которой и происходят начальные эволюционные преобразования;

7) Биогеоценотический. Биогеоценоз – совокупность организмов разных видов и факторов среды их обитания, в которой и происходят начальные эволюционные преобразования;

8) Биосферный. Биосфера – система наивысшего порядка, охватывающая все явления жизни на планете.

Жизнь – форма организации открытых, саморегулирующихся и самовоспроизводящихся дискретных иерархических систем, построенных на основе белков и нуклеиновых кислот.

Витализм – учение, рассматривающее жизнь как уникальное явление, не объяснимое только действием законов физики и химии, поскольку живому присущ особый нематериальный элемент – «одушевляющее» начало.

Свойства живых систем:

1. Открытость. Живые системы взаимодействуют с окружающей средой, идет их непрерывный взаимообмен веществом и энергией. В этом их принципиальное отличие от закрытых, изолированных термодинамических систем, описываемых классической термодинамикой. Неравновесная термодинамика открытых систем, разработанная в последнее время (И. Пригожин и др.), позволяет описывать процессы, происходящие в живых организмах.

2. Саморегуляция. Этот термин определяет два качества: а) способность к активным реакциям на внешние воздействия, главным образом, защитного характера; б) способность поддерживать свое состояние при изменении условий окружающей среды. Американский физиолог У. Кеннон назвал это свойство гомеостаз.

Оба регуляторных процесса обусловлены биологическими свойствами белков как катализаторов химических реакций обмена веществ.

3. Самовоспроизведение – способность живых организмов порождать себе подобных, обусловленная репликацией молекул ДНК, благодаря чему происходит деление клеток. Некоторое сходство с этими процессами можно наблюдать в химии – при восстановлении нарушенных кристаллических структур в перенасыщенном растворе, поэтому клетка считается своеобразной разновидностью кристаллической структуры.

4. Дискретность – пространственная изолированность живых объектов (от клеток до популяций) друг от друга внешними границами.

5. Иерархическая структура – соподчиненность и взаимодействие биологических объектов, обеспечивающие более высокий уровень организации.

Основные гипотезы биогенеза (в озникновения живого):

1) креационизм – сверхъестественное сотворение живого – Богом, Демиургом и т.п.;

2) многократное самопроизвольное зарождение жизни из неживого вещества (это высказывал еще Аристотель);

3) стационарное (вечное) существование жизни, т.е. жизнь была, есть и всегда будет;

4) панспермия – гипотеза космического, внеземного происхождения жизни;

5) историко-эволюционная гипотеза возникновения жизни на Земле как результата химических и физических процессов.

Космизм – система нравственных воззрений, в которых моральная мотивации и смысл жизни человека, а также общая перспектива эволюции живого рассматриваются в связи с идеей преобразования космоса в результате овладения человеком космическим пространством, в ряде концепций – обогащения человеческой духовной жизни силой космического разума. В Древней Греции было широко распространено представление о космосе как особой сфере высшего бытия, наделенной разумом, содержащим прообразы всего многообразия вещей (Аристотель). Особое развитие философия космизма получила в России, где она наиболее широко представлена в трудах Н.Ф. Федорова, К.Э. Циолковского, А.Л. Чижевского, В.И. Вернадского.

Антропология – учение о человеке, его сущности, происхождении и призвании во Вселенной.

Антропоцентризм – воззрение, согласно которому человек является центром и высшей целью мироздания.

Антропосоциогенез – термин, принятый для обозначения проблемы происхождения и эволюции человека, становления Хомо сапиенс как вида в процессе формирования общества.

Основные направления формирования теории биогенеза (в озникновения живого):

· Генобиоз. Первоначально возникла некоторая макромолекулярная структура со свойствами и функциями генетического кода. Автор этой гипотезы Дж.Холдейн (1919-1954) считал, что исходным «первоэлементом» живого была сложная макромолекулярная система, подобная гену и способная к самовоспроизведению (саморепродукции). Ее прозвали «голым геном».

· Голобиоз. Первичной была структура типа клеточной, наделенная способностью к элементарному обмену веществ при участии ферментов. Этот доклеточный предок получил название коацерват (Г. Бунгенберг-де-Йонг).

Ген – носитель наследственности, обеспечивающий формирование в организме определенного качественного признака. Ген содержит информационные коды, управляющие деятельностью клетки по метаболизму, гомеостазу и самовоспроизведению.

Наследственность – свойство родителей передавать свои признаки детям; благодаря этому свойству каждый вид растений или животных сохраняет на протяжении поколений присущие ему черты и качества.

Изменчивость –свойство, противоположное наследственности. Это способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Она отражает взаимосвязь организма с внешней средой. Изменчивость заключается либо в изменении самого наследственного материала (гена), либо в изменении его проявления в развивающемся организме. Поэтому различают наследственную (или генотипическую) и ненаследственную (или модификационную) изменчивость.

Евгеника – концепция об улучшении генетической природы человека, а также социальное движение, ставящее цель улучшить наследственное здоровье человека.

Биологическое время – термин, указывающий на специфику протекания времени в живых организмах. В его основе лежит строгая периодичность протекающих в клетках физико-химических процессов. Биологические ритмы, протекание биологических процессов во времени представляют собой центральную проблему области биологии, получившей название хронобиологии.

Фенотип – совокупность всех признаков организма; включает внешние признаки (цвет, форму и др.), а также биохимические (структура белка, ферменты и др.), анатомические (строение тела), гистологические (структура тканей) и другие особенности.

Гибридологический метод – это система скрещиваний в ряду последовательных поколений, позволяющая оценить наследование отдельных свойств и признаков организмов, а также изменчивость генов и их рекомбинаций. Впервые применен основателем генетики Г. Менделем. Скрещивание организмов называется гибридизацией, а потомство – гибридным. Преобладание у гибрида признака одного из родителей называется доминированием, а признак – доминантным; противоположный (подавляемый) признак является рецессивным.

Законы Менделя

Первый закон Менделя – закон доминирования, или закон единообразия гибридов первого поколения: при скрещивании двух организмов, относящихся к разным гомозиготным организмам, все первое поколение гибридов окажется единообразным и будет иметь признак одного из родителей.

Второй закон Менделя: при скрещивании двух потомков 1-го поколения между собой (двух гетерозиготных особей) во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

Третий закон Менделя: при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум (или более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях.

Классификация растений и животных. Впервые дана Карлом Линнеем (1707-1778), шведским естествоиспытателем, в работе «Система природы» (1735). Линней применил принцип иерархичности (соподчи-ненности) таксонов. Таксон – это системная единица того или иного ранга, уровня. В системе Линнея самым крупным таксоном был класс, самым мелким – вид.

Естественный отбор – это совокупность происходящих в природе процессов, обеспечивающих выживание наиболее приспособленных особей и преимущественное оставление ими потомства. Жизнеспособность особи обусловлена взаимодействием ее с другими особями своего вида, других видов, факторами неживой природы. Это разнообразие взаимодействий особей Дарвин и назвал метафорически «борьбой за существование», причем он имел в виду не только жизнь самой особи, но и обеспечение потомством.

Дарвин выделял три формы борьбы за существование:

· внутривидовую: взаимоотношения между особями разного пола, между разными поколениями, отношения в стае и др.;

· межвидовую: на базе пищевых отношений между разными видами, конкуренции за места обитания и размножения и т.д.;

· борьбу с неблагоприятными внешними условиями: из-за климатических, почвенных и иных условий, влияющих на организмы.

Вид – это исторически сложившаяся совокупность особей, которые обладают наследственным сходством морфологических и физиологических признаков, дают при скрещивании плодоспособное потомство, приспособлены к условиям обитания и занимают определенный ареал.

Популяция – совокупность свободно скрещивающихся особей, длительно существующих на одном участке ареала относительно обособленно от других особей данного вида.

Подвид – совокупность популяций одного вида, которая обладает рядом своеобразных морфологических особенностей и занимает определенную часть ареала.

Онтогенез – индивидуальное развитие особи – от зарождения (оплодотворения яйцеклетки, деления клетки) до конца жизни (смерть или новое деление).