Лекция № 4

Тема лекции: Основные достижения в биологии в первой половине ХIХ в.

План лекции:

1. ^{Достижения в сравнительной морфологии и анатомии животных и растений}

2. Успехи в систематике, экологии и палеонтологии животных и растений

3. Исследование онтогенеза и эмбрионального развития животных и растений

_{4. Успехи в области физиологии животных} и растений

5. Клеточная теория

6. Учение Ж.Б. Ламарка

Углубление промышленной революции, начавшейся в XVIII в., привело не только к повышению эф­фективности производства, но и обострению противоречий в обще­стве. Возрастание доли наемного труда и его эксплуатация в про­мышленности, а также формирование крупных аграрных хозяйств за счет разорения мелких землевладельцев имели глубокие послед­ствия для роста народных волнений, в первой половине XIX в., предвестником которых выступает французская буржуазная рево­люция в 1789 г.

Наблюдается усиление просветительской деятельности и материалистического взгляда на ход развития общества, а также критики ограниченности механицизма в понимании явлений природы. При этом на первый план выдвигаются учения французских утопистов и ряда философ­ских школ в Германии. Это привело к заметным изменениям в раз­ных разделах естествознания, в том числе физики, химии, биологии.

Французский зоолог Жан Батист Ламарк и немецкий ботаник и врач Лудольф Христиан Тревиранус независимо друг от друга в 1803 г. предложили термин «биология» для обозна­чения комплекса дисциплин, изучающих живую природу (по другим данным, - Теодор Руз в 1793 г.); биология выделяется в самостоятельный раздел есте­ствознания.

1. Достижения в сравнительной морфологии и анатомии животных и растений

Выдающийся французский зоолог и основатель палеонтологии Жорж Кювье (1769—1832) занимался сравнительной анатомией, систематикой и палеонтологией животных. В сравнительной анатомии он отстаивал принцип корреляции органов животных. Считал целостный организм результатом взаимодействия структур (органов) друг с другом и с внешней средой, хотя объяснял это проявлением в природе установленных «конечных целей». Для подтверждения своих мыслей он сравнивал особенности строения пищеварительной системы, челюстей и конечностей у хищных и травоядных животных. Принцип корреляции Ж.Кювье распространял и на взаимоотношения между разными группами животных (насекомые и птицы, травоядные и плотоядные).

Многого достиг Кювье также в описании костей ископаемых. При этом он заявлял, что «дайте мне одну кость и я восстановлю животное и определю его место в системе». Его реконструкции вымерших животных произвели огромное впечатление на современников. В то же время Ж. Кювье не усматривал генетическую связь между ископае­мыми и ныне живущими формами как результат их эволюционного развития. Его работы по ископаемым способствовали выделению палеонтологии как науки.

Ж. Кювье была чужда сама идея об эволюции живой природы. Он отмечает, что все известные формы стойко сохраняются с самого начала вещей, не выходя за свои границы. Разновидности —это случайные отклонения. В другой работе (1937) обращает внимание на то, что нет основания рассматривать ископаемых палеотерий, мастодонтов, ихтиозавров и т.д. как родоначальников каких-нибудь современных животных, ставших отличными от них под влиянием времени и климата. Ж.Кювье считал, что изначально созданы и неизменно существует четыре типа строения животных по организации нервной системы: позвоночные, моллюски, членистые, лучистые; между ними нет никаких промежуточных форм.

Постепенную смену ископаемых в слоях Земли, все большее их сходство с современными формами по мере приближения к верх­ним ее горизонтам Ж. Кювье не связывал с эволюцией, возникнове­нием вторых из первых. Для объяснения этого явления он выдви­нул «теорию катастроф». Стихийные силы (землетрясение, наводне­ние, засуха и т.д.) якобы приводили к полному уничтожению преж­них форм; после чего создавались новые формы.

Идею эволюции органического мира, напротив, отстаивал его современник, зоолог Этьен Жоффруа Сент-Илер (1772—1844), который, кстати, в свое время радушно пригласил Ж. Кювье в Париж на работу. Основная работа Ж. Сент-Илера - двухтомная «Философия анатомии» (1818—1822), где он изложил свою концепцию о единстве плана организации жи­вотных и «теорию аналогов». Суть этой концепции: «Природа создала все существа по одному плану, оди­наковому в принципе, но бесконечно варьирующему в деталях». Гомологичные органы у разных животных сохраняются, независимо от их формы и функ­ций. Так, например, рука человека, передние конечности копытных, крыло птиц — гомологичны, их сходство проявляется даже в от­дельных частях — мышцах, сосудах и т.д. Это же было продемон­стрировано при сравнении строения черепов различных позвоноч­ных на ранних и поздних стадиях развития. Он допускал и возмож­ность внесения изменений в общий план строения под влиянием условий, чтобы сделать органы «способными к новым функциям».

В теории аналогов Ж. Сент-Илер выдвинул принцип коннексий (взаимосвязей) и принцип уравновешивания органов. Первый из них гласит о взаимосвязи гомологич­ных органов и смежных с ними частей тела, одинаковом их расположении по отношению друг к другу. Например, плечевая кость лежит выше локтевой и лучевой, тогда как эти две располагаются рядом. Нахождение места данного органа было главным критерием гомологичности у Жоффруа, который считал, что «орган будет скорее изменен, атрофирован, уничтожен, нежели перемещен».

Второй принцип - уравновешивания органов - пред­ставляет углубление идеи Аристотеля о том, что полное развитие одного органа возможно только за счет недоразвития другого, сложного органа. Это способствует сбалансированному развитию организма и ведет к рудиментации некоторых органов, находящихся в общей системе. Так, увеличение длины ног у жирафа произошло, по мнению Жоффруа, за счёт уменьшения величины туловища. Этот принцип сохраняет своё значение и в настоящее время, хотя и в более сложной форме.

Ж. Сент-Илер, увлекшись идеей о единстве плана строения жи­вотных, допускал, что беспозвоночные (раки и насекомые, в част­ности) – это те же позвоночные,у которых все внутренние органы помещаются внутри позвонков. Странно, что при этом он не считался с явным нарушением собственного принципа коннексий.

В противовес Ж. Кювье, ныне жи­вущих животных Ж. Сент-Илер рассматривал как непосредствен­ных потомков вымерших форм, как результат непрерывного изме­нения последних в ряду поколений. Под влиянием внешних условий в процессе естественного развития в общий план могут быть внесены изменения, иногда резкие, приводящие к уродствам или рудиментации. Ж. Сент-Илер считается основателем науки об уродствах – тератологии.

Превращение головастика в лягушку он рассматривал как пример перехода одного морфологического типа животных в другой под влиянием изменения условий (водная среда – воздушная среда).

Изменения во внешней среде становятся причи­ной и трансформации видов. Ч. Дарвин высоко оценивал стремление Ж. Сент-Илера усматривать в условиях существования главную причину изме­нения животных. В заслугу ему следует поставить и критику прин­ципа «конечных причин», так как он говорил об отсутствии в природе приме­ров животных, заранее предназначенных для выполнения различ­ных целей.

Оба исследователя стояли на противоположных позициях и, в конце концов, столкнулись в открытой дискуссии в Парижской академии при обсуждении доклада о сходстве строения позвоноч­ных и каракатицы. Дискуссия продолжалась с февраля до июня 1830 г., в ней столкнулись два противоположных взгляда на развитие живой природы. О дискуссии писалось в широкой печати. Ж. Кювье на официальном приеме в министерстве на вопрос «что было сегодня на заседании Парижской академии?», — торжественно заявил: «Нам рассказывали пустяки и притом вовсе не заниматель­ные!» В принципе Ж. Кювье, отрицая развитие живой природы, оказался далек от истины, хотя формальная победа оказалась на его стороне.

Значителен вклад в развитие сравнительной анатомии и морфо­логии Иоганн Вольфганг Гёте (1749—1832), идеи которого получили широкое признание. Наибольший интерес представляют его учение о морфологическом типе и обоснование необходимости выделения морфологии как самостоятельной биоло­гической дисциплины. Он предложил не только само название «морфология», но дал его определение как науки об «образовании и преобразовании органических существ, становлении формы и функции организма». Морфологический тип сохраняется постоянно как основа организации даже при бесконечных метаморфозах, что видно на примере костей черепа разных млекопитающих. Так, одна и та же кость в черепах разных млекопитаю­щих сохраняется, несмотря на ее видоизменения. Кости меняют свой облик, оставаясь самими собой, как мифический Про­тей - греческое божество. Отсюда морфологический тип И.В. Гёте рассматривал как динамический элемент в противоположность ста­тической оценке, которую давал Ж.Сент-Илер.

И.В. Гёте подчеркивал возможность постепенного новообразования форм в природе: «того, что есть, никогда не было, то, что было, нико­гда не вернется: все ново и в то же время старо». Он развивает трансформистские взгляды не только в отношении отдельных видов, но и органов. Так, он замечает, что «ни одна часть ничего не может приоб­рести без того, что другая взамен того не потеряла, и наоборот».

Вели­ка заслуга И. Гете в обосновании учения о метаморфозе растений. В нем все органы растений (в том числе и цветок) рассматриваются как результат превращения филлома (листа). Исключения допускал только в отношении корня. И.В. Гёте различал три формы метаморфоза: прогрессивный (последовательный ряд превращений листа), регрессивный (возврат к предыдущим этапам; листоподобные выросты чашелисти­ков), случайный (развитие галлов).

Его учение о метаморфозе растений сыграло положительную роль в дальнейшем развитии систематики. Он никогда не высказывался прямо об эволюции органического мира, хотя отрицал предопределенность и изначальность существования всех растений, меняющихся под влиянием климата и почвы. Поэтому у растений один и тот же орган может существовать в различных формах; все растения — потомки перворастения, существовавшего давно.