Вопрос 2. Определение понятия «жизнь», теории происхождения жизни на Земле

ЛЕКЦИЯ №1

Раздел 1. Тема 1

Вопрос 1. Биология как наука; предмет, задачи, методы, история развития.

Вопрос 2. Определение понятия «жизнь», теории происхождения жизни на Земле.

Вопрос 3. Уровни организации живой материи.

Вопрос 4. Додарвинский и дарвинский периоды в развитии биологии.

Вопрос 1. Биология как наука; предмет, задачи, методы, история развития.

Биология(греч. βιολογία; от др.-греч. βίος «жизнь» + λόγος «учение, наука» - наука или, точнее, система наук о живом. Биология ис­следует многообразие существующих и вымерших живых существ, их строение и функции, происхождение, эволюцию, распространение и ин­дивидуальное развитие, связи друг с другом и с неживой природой.

Био­логия зародилась в античное время (Гиппократ, Аристотель, Гален), одна­ко получила своё наименование только в 1802 году, когда термин в совре­менном толковании был предложен французским учёным Ж. Б. Ламаркоми немецким исследователем Г.Р. Тревиранусом.

Самые первые сведения о живых существах человек стал собирать, вероятно, с тех пор, когда он осознал свое отличие от окружающего мира. Уже в литературных памятниках египтян, вавилонян, индийцев и других народов содержатся сведения о строении многих растений и животных, о применении этих знаний в медицине и сельском хозяйстве. В XIV в. до н. э. многие клинописные таблички, найденные в Месопотамии, содержали сведения о животных и растениях, о систематизации животных путем разделения их на плотоядных и травоядных, а растений - на деревья, овощи, лекарственные травы и т. д. В медицинских сочинениях, созданных в IV-I вв. до н. э. в Индии, содержатся представления о наследственности как причине сходства родителей и детей, а в памятниках «Махабхарата» и «Рамаяна» дано описание ряда особенностей жизни многих животных и растений.

В период рабовладельческого строя возникают ионийская, афинская, александрийская и римская школы в изучении животных и растений.

Ионийская школа возникла в Ионии (VII-IV вв. до н. э.). Не веря в сверхъестественное происхождение жизни, философы этой школы признавали причинность явлений, движение жизни по определенному пути, доступность для изучения «естественного закона», который, по их утверждению, управляет миром. В частности, Алкмеон (конец VI - начало V в. до н. э.) описал зрительный нерв и развитие куриного эмбриона, признавал мозг в качестве центра ощущений и мышления, а Гиппократ (460-370 гг. до н. э.) дал первое относительно подробное описание строения человека и животных, указал на роль среды и наследственности в возникновении болезней.

Афинская школа сложилась в Афинах. Наиболее выдающийся представитель этой школы Аристотель (384-322 гг. до н. э.) создал четыре биологических трактата, в которых содержались разносторонние сведения о животных. Аристотель подразделял окружающий мир на четыре царства (неодушевленный мир земли, воды и воздуха, мир растений, мир животных и мир человека), между которыми устанавливалась последовательность. В дальнейшем эта последовательность превратилась в «лестницу существ» (XVIII в.). Аристотелю принадлежит, вероятно, и самая первая классификация животных, которых он подразделял на четвероногих, летающих, пернатых и рыб. Китообразных он объединил с сухопутными животными,

но не с рыбами, которых классифицировал на костных и хрящевых. Аристотеля считают основоположником зоологии.

Александрийская школа вошла в историю биологии благодаря ученым, занимающимся в основном изучением анатомии. Герофил (расцвет творчества на 300-е гг. до н. э.) оставил сведения по сравнительной анатомии человека и животных, впервые указал на различия между артериями и венами, а Эразистрат (около 250 г. до н. э.) описал полушария головного мозга, его мозжечок и извилины.

В Средние века господствующей идеологией была религия. По образному выражению классика, наука в те времена превратилась в «служанку богословия». Поэтому серьезного развития биология в этот период неполучила. Выдающийся ученый и мыслитель Средних веков Абу-Али Ибн Сина (980-1037), известный в Европе под именем Авиценны, развивал взгляды о вечности и несотворенности мира, признавал причинные закономерности в природе.

Начала активного развития биологии, как и всего естествознания, связаны с эпохой Возрождения (Ренессанса). В этот период происходит крушение феодального общества, уничтожение диктатуры церкви.Леонардо да Винчи (1452-1519) открыл гомологию органов, описал многие растения, птиц в полете, щитовидную железу, способ соединения костей суставов, деятельность сердца и зрительной функции глаза, отметил сходство костей человека и животных. Андреас Везалий (1514-1564) создал анатомический труд «Семь книг о строении человеческого тела», заложивший основы научной анатомии. В. Гарвей (1578-1657) открыл кровообращение, а Д. Борели (1608-1679) описал механизм движения животных, что заложило научные основы физиологии.

В XVI-XVII вв. стала стремительно развиваться ботаника, с изобретением микроскопа (начало XVII в.) возникла микроскопическая анатомия растений, закладываются основы физиологии растений. С XVI в. стала быстрее развиваться зоология. Большое влияние на нее в последующем оказала система классификации животных, созданная К. Линнеем (1707-1778). Введя четырехчленные таксономические подразделения (класс - отряд - род - вид), К. Линней разделил животных на шесть классов (млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, насекомые, черви).

В XVIII-XIX вв. закладываются научные основы эмбриологии - К.Ф. Вольф (1734-1794), К.М. Бэр(1792-1876). В 1839 г. Т. Шванн и М. Шлейден формулируют клеточную теорию.

В 1859 г. Ч. Дарвин (1809-1882) публикует «Происхождение видов». В этом труде была сформулирована теория эволюции.

В первой половине XIX в. возникает бактериология, которая благодаря трудам Л. Пастера, Р. Коха, Д. Листера и И.И. Мечниковав последующем перерастает в микробиологию как самостоятельную науку. К концу XIX в. в качестве самостоятельных наук оформляются паразитология и экология.

В 1865 г. опубликована работа Г. Менделя (1822-1884) «Опыт над растительными гибридами», в которой обосновывалось существование генов и сформулированы закономерности, в настоящее время известные как законы наследственности. После повторного открытия законов в XX в. оформляется в качестве самостоятельной науки генетика.

Важнейшим рубежом в развитии биологии в XX в. стали 40-50-е гг. В 1944 г. была открыта генетическая роль ДНК, в 1953 г. выяснена ее структура.

С открытием генетической роли ДНК и механизмов синтеза белков из генетики и биохимии произошло вычленение молекулярной биологии и молекулярной генетики, которые часто называют физико-химической биологией, основным предметом изучения которых стали структура и функция нуклеиновых кислот (генов) и белков. Возникновение этих наук означало гигантский шаг в изучении явлений жизни на молекулярном уровне организации живой материи.

В 1970-е гг. появляются первые работы по генетической инженерии, которая подняла на новый уровень биотехнологию и открыла новые перспективы перед медициной.

Современная биология представляет собой обширную систему на­ук о живой природе. По мере развития исходно единая биологическая нау­ка дифференцировалась (разделялась) на отдельные биологические науки по двум принципам:

1) формировались самостоятельные науки (дисципли­ны) по объектам изучения (ботаника, микробиология, зоология, миколо­гия и т.д.), которые с течением времени вступали в последующие этапы дифференциации (в рамках зоологии, например, возникли зоология беспо­звоночных и зоология позвоночных, протозоология, гельминтология, их­тиология, орнитология и т.д.);

2) возникали науки, изучающие отдельные свойства (проявления) жизни, на основе использования своего арсенала ме­тодов, методик и приёмов исследования (анатомия, физиология, эмбрио­логия, молекулярная биология, биология развития, общая биология и т.д.).

Наряду с дифференциацией в развитии биологии имела место инте­грация отдельных наук, в результате которой возникли биохимия, биофи­зика, радиобиология, цитогенетика и др. науки

Об­ласть биологии, рассматривающая универсальные для всего живого зако­номерности строения и функционирования, происхождения, развития и распространения живых существ получила название «Общая биология».Она включает учения о клетке и индивидуальном развитии организмов, мо­лекулярную биологию, генетику, эволюционное учение, биоэкологию, учение о биосфере и учение о происхождении человека.

Предметомбиологии являются - строение и жизнедеятель­ность живых организмов, происхождение, развитие и распространение живых существ на Земле, их связи друг с другом и с неживой природой. Вместе с астрономией, геологией, физикой, химией и другими науками о природе биология составляет комплекс естественных наук. В общей систе­ме знаний об окружающем мире другую группу составляют гуманитарные, или социальные науки, изучающие закономерности развития человеческого общества.

Основная задача общей биологии -раскрытие сущности жизни, обобщение закономерностей возникновения и развития живой природы.

Как система наук биология представляет собой теоретическую ос­нову медицины, агрономии, животноводства и всех других отраслей производства, которые связаны с живыми организмами.Многие биоло­гические науки являются основой теоретической и практической медици­ны.В этом убеждают т примеры связи успехов медицины и откры­тий, казалось бы, в сугубо теоретических областях биологии. В частности, исследования Л. Пастера (1882 - 1895) о невозможности самозарождения жизни, его открытие роли микроорганизмов в гниении и брожении произ­вели переворот в медицине и обеспечили развитие хирургии благодаря вве­дению в практику антисептики, а затем и асептики. Изучение И.И. Мечни­ковым процессов пищеварения у низших многоклеточных способствовало объяснению механизмов иммунитета. Развитие в XX веке науки о наслед­ственности и изменчивости живых организмов - генетики побудило развитие генетики человека и медицинской генетики, формирование специально­го раздела клинической медицины - наследственной патологии, вызвало становление в системе здравоохранения сети медико-генетических консультаций.

Методы исследований.

Основными методами, используемыми в биологических науках, являются описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный.

Описательный метод является самым старым и заключается в сборе фактического материала и его описании. Возникнув в самом начале биологического познания, этот метод долгое время оставался единственным в изучении строения и свойств организмов. Поэтому старая биология была связана с простым отражением живого мира в виде описания растений и животных, т. е. она являлась, по существу, описательной наукой. Использование этого метода позволило заложить основы биологических знаний. Описательный метод широко используется и сейчас. Изучение клеток с помощью светового или электронного микроскопа и описание выявленных при этом микроскопических или субмикроскопических особенностей в их строении представляет собой один из примеров использования описательного метода в настоящее время.

Сравнительный метод заключается в сравнении изучаемых организмов, их структур и функций между собой с целью выявления сходств и различий. Этот метод утвердился в биологии в XVIII в. и оказался очень плодотворным в решении многих крупнейших проблем. С помощью этого метода и в сочетании с описательным методом были получены сведения, позволившие в XVIII в. заложить основы систематики растений и животных (К. Линней), а в XIX в. сформулировать клеточную теорию (М. Шлейден и Т. Шванн) и учение об основных типах развития (К. Бэр).

Сравнительный метод широко применяется в разных биологических науках и в наше время. Сравнение приобретает особую ценность тогда, когда невозможно дать определение понятия. Например, с помощью электронного микроскопа часто получают изображения, истинное содержание которых заранее неизвестно. Только сравнение их со светомикроскопическими изображениями позволяет получить желаемые данные.

Исторический метод входит в биологию во второй половине XIX в. благодаря Ч. Дарвину, который позволил поставить на научные основы исследование закономерностей появления и развития организмов, становления структуры и функций организмов во времени и пространстве.

Исторический метод превратил биологию из науки чисто описательной в науку, объясняющую, как произошли и как функционируют многообразные живые системы. Благодаря этому методу биология поднялась сразу на несколько ступеней выше. В настоящее время исторический метод вышел, по существу, за рамки метода исследования. Он стал всеобщим подходом к изучению явлений жизни во всех биологических науках.

Экспериментальный метод заключается в активном изучении того или иного явления путем эксперимента. Нельзя не отметить, что вопрос об опытном изучении природы как новом принципе естественно-научного познания, т. е. вопрос об эксперименте как одной из основ в познании природы, был поставлен еще в XVII в. Его введение в биологию связано с работами В. Гарвея в XVII в. по изучению кровообращения. Однако экспериментальный метод широко вошел в биологию лишь в начале XIX в., причем через физиологию, в которой стали использовать большое количество инструментальных методик, позволявших регистрировать и количественно характеризовать приуроченность функций к структуре.

 

 

Вопрос 2. Определение понятия «жизнь», теории происхождения жизни на Земле.

Ключевой вопрос для науки о живых существах: «Что представляет собою жизнь как явление природы?» Удивительно, что, несмотря на дли­тельную историю накопления биологических знаний, этот вопрос не полу­чил до настоящего времени однозначного общепризнанного ответа.

Классическое определение дал Ф. Энгельс:«Жизнь есть способ суще­ствования белковых тел, существенным момен­том которого является постоянный обмен ве­ществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разло­жению белка».

Развитием этого определения стало формирование в первой половине XX века концепции определения жизни Опарина-Холдей­на.В основе ее лежало рассмотрение клетки как элементарной единицы жизни, а обмена веществ между клеткой и окружающей сре­дой - как основного проявления жизни.Опре­деление жизни как процесса обмена веществ не потеряло значения, однако на исходе XX века оно дополнилось организационной, информационной и эволюционной трактовками. Обмен веществ - условие поддержания и воспроизведения живой структуры, специфичной для каждого вида организмов. С разруше­нием определенной структуры жизнь прекра­щается. Поэтому на исходе XX века большое распространение и поддержку биологов полу­чила концепция определения жизни Тролланда-Мюллера: жизнь - это активное, идущее с затратой полученной извне энергии самоподдержание и самовоспроизведение специ­фической структуры.Из этого определения непосредственно вытекает необходимость по­стоянной связи организма с окружающей сре­дой, осуществляемой путем обмена веществом и энергией. В соотбетствии с концепцией Тролланда-Мюллера элементарной единицей жизни мо­жет быть структура, являющаяся гораздо более простой, чем клетка.Таковой может быть даже молекула, напри­мер, молекула биополимера, способная к самовоспроизводству и самоподдержанию. Специфичность структуры обусловливается и поддерживается информацией, содержащейся в размножающихся матричным путем генети­ческих программах. Сущность жизни как самовоспроизводящегося процес­са является предпосылкой эволюции (исторического развития живого). А.Н. Колмогоров(1964) попытался определить жизнь, используя киберне­тический и функциональный подходы и абстрагируясь от конкретного суб­страта жизни: живые системы - это системы, включенные в непре­рывный поток вещества, энергии и информации, которые они способны воспринимать, хранить и перерабатывать. Такое определение может оказаться перспективным в применении к инопланетным формам жизни (если таковые будут обнаружены), представленным иным (неземным) суб­стратом жизни. Несомненно, что жизнь - одна из форм существования материи, закономерно возникающая при определенных условиях в про­цессе ее развития.На Земле жизнь зародилась не менее 3,75 млрд лет на­зад,а понекоторым данным вообще 4,8 млрд. лет назад (при существовании планеты - 4,6 млрд).

Свойства живого

Живые организмы, в отличие от тел неживой природы, характеризу­ются рядом свойств, которые являются, по сути, атрибутами жизни:упо­рядоченность и специфичность структуры, целостность и дискретность, саморегуляция и гомеостаз, самовоспроизведение и самовосстановление, наследственность и изменчивость, обмен веществ и энергии, рост и раз­витие, раздражимость, движение, саморегуляция, специфическая взаимо­связь с окружающей средой, старение и смерть, вовлечённость в непре­рывный процесс исторических изменений живого (эволюционный процесс). Эти атрибуты жизни являются объектами исследований многих самостоя­тельных биологических наук. Однако некоторые из них обоснованно отнесе­ны к основополагающим и требуют специального рассмотрения уже в на­чале курса «Общая биология».

Упорядоченность и специфичность структуры.В живых орга­низмах содержатся те же химические элементы, что и в объектах не живой природы. Однако в клетках живых существ они находятся в виде не толь­ко неорганических, но и органических соединений. К тому же форма сущест­вования живого имеет весьма существенные специфические особенности, в первую очередь сложностьи упорядоченность, которые отличают как молекулярный, так и надмолекулярный уровни организации. Создание по­рядка - важнейшее свойство живого..

Целостность и дискретность.Жизни как явлению свойственны непрерывность (целостность) и прерывность (дискретность), прису­щие как структуре, так и функции.Например, материальный субстрат наследственности целостен, так как представлен молекулой нуклеиновой кислоты. Однако последняя дискретна, поскольку состоит из двух полинуклеотидных цепей, дискретность которых, в свою очередь, заключается в образовании каждой нуклеотидами. Процесс реализации наследственной информации непрерывен и в то же время дискретен, так как состоит из транскрипции и трансляции.

Рост и развитие.Рост организма заключается в увеличении его раз­меров за счёт увеличения массы, но главным образом количества клеток имежклеточного вещества. В основе роста лежит размножение клеток, с которыми неразрывно связана дифференцировка клеток, усложнение строения и функции организма.Процессы роста и развития подвержены генетическому контролю, а также нервной и гуморальной регуляции.

Обмен веществ и энергии.Рост и развитие организма, восстанов­ление его разрушенных структур невозможны без обмена веществ и энер­гии. Живые организмы представляют собой открытые системы, через которые проходят непрерывные потоки веществ и энергии.Обмен ве­ществ или метаболизмвключает анаболизм(ассимиляцию, образование сложных соединений из простых что обычно происходитс затратой энергии) и катаболизм (диссимиляцию, образование из сложных соединенийболее простых зачастую с выделением энергии), которые характеризуются непрерывностью и взаимосвязанностью.

Раздражимостьявляется проявлением общего свойства материи - отражения. Раздражимость заключается в способности живой систе­мы реагировать на поступающую из внешней среды информацию.Бла­годаря раздражимости организмы уравновешивают свои взаимоотношения со средой. У живых существ, лишённых нервной системы (растения, про­стейшие), раздражимость выражается таксисами, настиями, тропизмами и нутациями. У организмов, имеющих нервную систему, раздражимость про­является в виде рефлекторной деятельности.

Саморегуляция и гомеостаз.Биологические системы, получая не­обходимую информацию, осуществляют саморегуляцию всех протекающих в них биологических процессов и явлений. Саморегуляцияоснована на об­ратной связи:продукты жизнедеятельности могут оказывать сильное и строго специфическое тормозящее действие на начальное звено в длинной цепи процессов (химических реакций). Саморегуляция живых систем обеспечивает их гомеостаз - относительное постоянство химического состава, структуры и свойств.В каких бы условиях среды не оказывался живой организм, какие бы вещества не поступали внутрь живых систем, организмы всегда будут сохранять благодаря гомеостатическим механиз­мам постоянство состава, структуры и свойств.

---

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1667; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!