Контрольные вопросы к теме №8

1. Что изучает химия как наука

2. От чего зависят свойства вещества

3. Какое открытие положило начало формированию научной химической картины мира

4. Что выражает периодический закон Д.И. Менделеева Приведите его современную формулировку.

5. Как определяется понятие «химический элемент»

6. Когда возникла структурная химия

7. Какие химические процессы исследует эволюционная химия

8. Назовите основные концептуальные уровни современной химии.

9. В чем суть атомно-молекулярного учения?

10. Дайте определение атома, молекулы, иона.

11. Каковы химические основы жизни с позиций современной биохимии

12. Какой химический элемент выделен как органоген № 1

13. В чем различие субстратного и функционального подхода к проблеме самоорганизации предбиологических систем

Тема 9. Специфика, структура и проблемное поле современного биологического познания

Основные понятия:

биология; традиционная биология; бинарная номенклатура; числовая таксономия; «эволюция»; эволюционная биология; принцип естественного отбора; синтетическая теория эволюции; теория Ч. Дарвина; недарвиновские теории эволюции; биосфера; сущность и определение жизни; теория креационизма; теория самопроизвольного зарождения; теория стационарного состояния; теория панспермии; теория биохимической эволюции.

В современном представлении биология (от греч. «биос» - жизнь и «логос» - учение) – совокупность наук о живой природе, об огромном многообразии вымерших и ныне населяющих Землю живых существ.

Предмет биологии – все стороны строения и жизнедеятельности организмов и их сообществ, происхождение, развитие, распространение живых существ, их связи между собой и с неживой природой.

Биология устанавливает общие и частные закономерности, присущие жизни во всех ее проявлениях (обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, приспособляемость, рост, раздражимость, подвижность и др.).

Специфика современной биологии: в ней одновременно сосуществуют три концептуальных уровня:

• Традиционная(описательная) биология,

• Физико-химическая биология,

• Эволюционная биология.

В настоящее время специалисты говорят о синергии этих «образов биологии» на ее биоинженерной стадии.

Теоретическая биология сегодня только формируется. Главная ее проблема – создание единой теории живого.

Первые систематические попытки познания живой природы были сделаны еще в древности, врачами античности Гиппократом (ок. 460 – ок. 370) и Галеном (ок. 130 – ок. 200), а также древнегреческим философом и ученым Аристотелем (384–322 до н.э).

На начальном этапе развития биология носила описательный характер, и позднее она была названа традиционной биологией. Объект изучения ее – живая природа в ее естественном состоянии и целостности. К первым и наиболее значительным достижениям традиционной биологии относятся классификации многообразного растительного и животного мира. Многие принципы классификации были заложены еще в средние века и актуальны по сей день.

Значительный вклад в традиционную биологию внес шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707–1778). Он создал систему классификации растительного и животного мира и построил наиболее удачную классификацию растений и животных, подробно описав около 1500 растений. Классификация производилась по определенным признакам, отражающим закономерности, наблюдаемые в живой природе. По таким признакам растения объединялись в группы, называемые таксонами. Введенная Линнеем бинарная номенклатура для обозначения рода и вида дошла до наших дней почти неизменной.

Французский ботаник Мишель Адансон (1727–1806) предложил принцип классификации растений по сходству максимального числа признаков с применением математических методов. Этот принцип лежит в основе числовой таксономии, весьма эффективной при объединении организмов в родственные группы. В последнее время в числовой таксономии применяются современные вычислительные средства.

Естественные системы (эволюционные, генеалогические) создаются, как правило, в рамках какой-либо концепции, включающей принцип нахождения генеалогического родства и установления преемственности происхождения. Таких концепций за всю историю традиционной биологии накопилось немало, так как во все времена биологи стремились понять и отобразить схематически эволюцию живого мира. Разнообразие концепций породило множество генеалогических древ, первое из которых предложил в 1866 году немецкий биолог-эволюционист Эрнст Геккель (1834–1919). Традиционная биология продолжает развиваться и в настоящее время. По сравнению с другими направлениями она обладает необходимым преимуществом: ее научный материал накапливается в результате непосредственного наблюдения объекта изучения – живой природы, воспринимаемой как единое целое во всем многообразии ее форм и проявлений. Благодаря такому преимуществу традиционная биология будет развиваться и в будущем.

Эволюционная биология начиналась в рамках традиционной, с теории эволюции Чарльза Дарвина в ХIХ в. Современная эволюционная биология –комплексное учение – синтетическая теория эволюции – это синтез дарвиновской концепции естественного отбора с генетикой и экологией.

Для живой природы постоянное развитие – наиболее важное и характерное свойство. В этой связи концепция развития в биологии представляет фундамент, на котором построена эволюционная биология. Понятие «эволюция» означает в биологии процесс длительных и постепенных изменений, которые в конечном счете приводят к коренным качественным изменениям – возникновению новых биологических форм, видов, систем. Концепция эволюции имеет для биологической картины мира фундаментальное значение. Именно в биологии эта концепция стала основой развития разностороннего специализированного знания о живом. Эволюционная биология как наука о развитии живой природы начиналась с материалистической теории эволюции органического мира Земли, основанной на воззрениях английского естествоиспытателя Чарльза Дарвина (1809–1882).

Эволюция (по Дарвину) осуществляется в результате взаимодействия трех основных факторов: изменчивости, наследственности и естественного отбора.

• Изменчивость служит основой образования новых признаков и особенностей в строении и функциях организмов.

• Наследственность закрепляет эти признаки.

• Под действием естественного отбора устраняются организмы, не приспособленные к условиям существования.

Благодаря наследственной изменчивости и непрерывному действию естественного отбора организмы в процессе эволюции накапливают все новые приспособительные функции, что в конечном результате ведет к образованию новых видов. Таким образом, Дарвин установил движущие силы эволюции органического мира, объяснил процесс развития и становления биологических видов.

В то время, когда формировалось учение Дарвина, биология располагала весьма скромными знаниями о химическом составе организмов, о процессе обмена и о других, хорошо известных в настоящее время свойствах живой природы. Однако даже те знания не имели какого-нибудь существенного значения при создании эволюционного учения. Дарвин был истинным натуралистом и его теория – итог пристального, целенаправленного наблюдения над живой природой в самых различных ее проявлениях. А это означает, что эволюционное учение произрастало на благодатной почве традиционной биологии с ее ставшими к тому времени классическими методами наблюдений. Одних только целенаправленных наблюдений и системного подхода при анализе их результатов оказалось вполне достаточно для формирования важнейшего принципа – принципа естественного отбора. Этот принцип оказался настолько сильным, что накопленные в дальнейшем знания в традиционной биологии и даже в современной физико-химической биологии не смогли отвергнуть или даже как-то существенно изменить саму идею естественного отбора. В эволюционной биологии, возникшей во второй половине ХIХ века из объединения дарвинизма, палеонтологии, морфологии, физиологии, эмбриологии и систематики, принцип естественного отбора остается основополагающим и в настоящее время. Слабым местом в дарвинизме современные биологи считают представления о наследственности, которые были подвергнуты серьезной критике.

Современный эволюционизм значительно отличается от дарвинизма в его начальном виде – это многогранное комплексное учение, получившее название синтетической теории эволюции, которая представляет синтез дарвиновской концепции естественного отбора с генетикой и экологией. К основным факторам эволюции в настоящее время относят не только выделенные Дарвиным естественный отбор, изменчивость и наследственность, но и мутационные процессы, популяционные волны численности и изоляцию. При этом в качестве основного элемента эволюционного процесса сегодня рассматривается устойчивое изменение генотипа популяции, а не отдельной особи или вида.

Основные положения синтетической теории эволюции (СТЭ):

Естественный отбор как следствие конкурентных отношений борьбы за существование является главным движущим фактором эволюции. Факторами видообразования являются также мутационные процессы (мутации разных видов), дрейфы генов (генетико-автоматические процессы) и различные формы изоляции.

• Эволюция протекает постепенно. Через отбор мелких случайных мутаций. Новые формы могут образовываться через крупные наследственные изменения (сальтации), а их жизненность определяется отбором.

• Исходным материалом для эволюции являются мутации различного типа, а сами эволюционные изменения случайны и не имеют определенного направления.

• Макроэволюция осуществляется через процессы микроэволюции и не имеет каких либо собственных механизмов возникновения новых форм жизни.

СТЭ не является застывшей концепцией. Уже есть ряд трудностей, и на них основываются недарвиновские теории развития живой природы: неоламаркизм, генетический антидарвинизм как антиэволюционизм, теория номогенеза, пунктуализм и нейтралистская теория эволюции, отличающиеся от дарвиновского учения. Например, сторонники пунктуализма считают, что процесс эволюции идет путем редких и быстрых скачков, а 99% своего времени вид пребывает в стабильном состоянии (стадии). В предельных случаях скачок к новому виду может совершаться в течение одного или нескольких поколений и в популяции, состоящей всего из нескольких десятков особей. Эта гипотеза опирается на широкую генетическую базу, заложенную рядом фундаментальных открытий в молекулярной генетике и биохимии.

Пунктуализм отверг генетико-популяционную модель видообразования, идею Дарвина о том, что разновидности и подвиды являются зарождающимися видами, и сфокусировал свое внимание на молекулярной генетике особи как носителе всех свойств вида. Ценность этой концепции заключается в идее разобщенности микро- и макроэволюции и независимости управляемых ими факторов.

Все эволюционные направления базируются на последних достижениях смежных отраслей биологии и естествознания. Происходит, таким образом, своеобразный эволюционный синтез, приводящий к взаимному обогащению эволюционных теорий для микро-, макро- и мегаобъектов, которые представляют характерную особенность современного естествознания, заключающуюся в общем, и, в то же время, едином подходе при многостороннем изучении единой природы в различных ее проявлениях. Возможно, в будущем возникнет единая теория жизни, объединяющая синтетическую теорию эволюции и недарвиновские концепции развития живой природы.

Современные трактовки эволюционного учения основываются на идеях самоорганизации живой материи, ее системности, целостности и целенаправленности: (гипотеза Геи-Земли, идея коэволюции общества и природы и др.). Задача современной эволюционной биологии – раскрыть детали механизма эволюциии и научно решить проблему происхождения жизни на Земле и человека как биологического вида.