- •Оглавление
- •Естествознание в системе науки и культуры
- •Принципы, формы и методы научного познания
- •Общие принципы научного познания
- •Формы научного познания
- •Методы научного исследования
- •Особая роль математики в естествознании
- •Естествознание и научная картина мира
- •Понятие научной картины мира
- •Историческая смена физических картин мира
- •Панорама современного естествознания
- •Естествознание в аспекте научно-технической революции
- •Тенденции развития естествознания
- •Проблема классификации наук
- •История естествознания
- •Зарождение эмпирического научного знания
- •Античная наука
- •Александрийский период развития науки
- •Развитие науки арабских и среднеазиатских народов в средние века
- •Период схоластики
- •Научная революция XVI–XVII вв.
- •Революция в астрономии
- •Экспериментальный метод Галилея
- •Становление физики как самостоятельной науки
- •Революция в математике
- •Развитие научных методов в естествознании
- •Развитие естествознания в хviii в.
- •Физические концепции естествознания
- •Механистическая картина мира
- •Принцип относительности Галилея
- •Механика Ньютона
- •Характерные особенности механистической картины мира
- •Развитие концепций термодинамики и статистической физики
- •Вещественная и корпускулярная теории теплоты
- •Необратимость времени в термодинамике
- •Первое и второе начала термодинамики
- •Принцип возрастания энтропии, хаос и порядок
- •Статистический подход к описанию макросистем
- •Развитие концепций электромагнитного поля
- •"Экспериментальные исследования по электричеству" Фарадея
- •Теория электромагнетизма Максвелла
- •Корпускулярная и континуальная концепция описания природы
- •Развитие представлений о свете
- •Концепция дальнодействия и близкодействия
- •Развитие концепций пространства и времени в специальной теории относительности
- •Принцип относительности
- •Преобразование Лоренца
- •Релятивистская механика
- •Четырехмерное пространство-время в специальной теории относительности
- •Экспериментальное подтверждение специальной теории относительности
- •Общая теория относительности
- •Принцип эквивалентности
- •Экспериментальное подтверждение общей теории относительности
- •Философские выводы из теории относительности
- •Симметрия пространства и времени и законы сохранения
- •Мегамир в его многообразии и единстве
- •Галактики и структура Вселенной
- •Солнечная система
- •Концепция расширения Вселенной
- •Эволюция Вселенной
- •Концепция большого взрыва
- •Принципы организации микромира
- •Развитие концепции атомизма
- •Теория атома Бора – мост от классики к современности
- •Корпускулярно-волновые свойства микрочастиц
- •Принцип неопределенности
- •Принцип дополнительности
- •Описание микрообъектов в квантовой механике
- •Принцип суперпозиции
- •Принцип тождественности
- •Принципы причинности и соответствия в квантовой механике
- •Фундаментальные взаимодействия в природе
- •Гравитационное взаимодействие
- •Электромагнитное взаимодействие
- •Сильное взаимодействие
- •Слабое взаимодействие
- •Элементарные частицы
- •Характеристики элементарных частиц
- •Классификация элементарных частиц
- •Структурные уровни организации материи
- •Развитие химических концепций
- •Учение о составе вещества
- •Первые представления о химическом элементе
- •Закон постоянства состава
- •Закон простых кратных отношений
- •Гипотеза Авогадро
- •Атомно-молекулярное учение
- •Закон сохранения массы и энергии
- •Периодический закон Менделеева
- •Электронное строение атома
- •Структура химических систем
- •Теория химического строения Бутлерова
- •Химическая связь
- •Физико-химические закономерности протекания химических процессов
- •Энергетика химических процессов
- •Химическая кинетика
- •Понятие о катализе и катализаторах
- •Реакционная способность веществ
- •Обратимые реакции и состояние химического равновесия
- •Развитие химии экстремальных состояний
- •Особенности биологического уровня организации материи
- •Свойства живых систем
- •Уровни организации живой природы
- •Молекулярный уровень
- •Клеточный уровень
- •Органно-тканевый уровень
- •Организменный уровень
- •Популяционно-видовой уровень
- •Биогеоценотический и биосферный уровни
- •Клетка – структурная и функциональная единица живых организмов
- •Клеточная теория
- •Химический состав клеток
- •Клеточные и неклеточные формы жизни
- •Систематика живой природы
- •Генетика
- •Законы Менделя
- •Хромосомная теория наследственности
- •Изменчивость
- •Генетика человека
- •Генная инженерия и биоэтика
- •Принципы эволюции живых систем
- •Общее понятие прогресса и его проявление в живой природе
- •Ламаркизм
- •Дарвинизм. Эволюция путем естественного отбора
- •Развитие дарвинизма. Основные факторы и движущие силы эволюции
- •Доказательства эволюции живой природы
- •Биохимическая эволюция
- •Основные подходы к проблеме происхождения жизни
- •Химическая эволюция
- •Коацерватная стадия в процессе возникновения жизни
- •Начальные этапы развития жизни на Земле
- •Происхождение и эволюция человека
- •Положение человека в системе животного мира
- •Отряд приматов
- •Происхождение человека
- •Этапы эволюции человека
- •Биосфера и человек
- •Концептуальные подходы к изучению биосферы
- •Многообразие живых организмов – основа организации и устойчивости биосферы
- •Биогеохимические циклы в биосфере
- •Эволюция биосферы
- •Ноосфера. Путь к единой культуре.
- •Охрана биосферы
- •Влияние космоса на земные процессы
- •Современная наука о человеке
- •Здоровье и работоспособность человека
- •Физиология человека
- •Мозг и сознание
- •Сознание – функция мозга
- •Смерть мозга и морально-этические и правовые проблемы
- •Структура субъективного мира человека
- •Эмоции, чувства и интеллект
- •Сознание и самосознание
- •Сознательное и бессознательное
- •Творчество
- •Системный подход в естествознании
- •Принципы эволюции систем
- •Самоорганизация в живой и неживой природе
- •Заключение
- •Литература
Генная инженерия и биоэтика
Генная инженерия, –область молекулярной генетики, возникшая в 70-х годах XX в. и связанная с разработкой методов получения генов или генетических структур и внедрением их в новое генетическое окружение с целью создания живых организмов с новыми заранее предопределенными признаками.
Генная инженерия предполагает использование научных биологических методов изменения и преобразования генетического материала с целью изменения каких-либо черт наследственности.
В 1953 г. был зафиксирован колоссальный прорыв науки в познании структуры живой материи. Американский ученый Дж. Уотсон (р.1928) и английский ученый Ф. Крик (р.1916) раскрыли структуру носителя наследственности всего живого на Земле – ДНК. Была раскрыта величайшая тайна природы – зашифрованная программа наследственности.
Способ, которым молекулы ДНК сохраняют и передают информацию, необходимую живому организму для построения белков и выполнения определенных биохимических функций, получил название генетического кода. Каждый из примерно 100 000 генов человеческого организма состоит из четырех одинаковых оснований:аденина(А ),цитозина(С ),гуанина(G ) итимина(Т ), расположенных в определенной последовательности, которая и определяет функцию того или иного гена. Характер наследственности записывается с помощью букв генетического кода (А,С,G,T ), повторяющихся многие миллионы раз в разных сочетаниях вдоль нитей ДНК. Перечисленные четыре основания всегда соединяются попарно и создают две нити молекулы ДНК, имеющие вид скрученной спирали, называемой двойной спиралью. Ученые, расшифровав генетический код, смогли проникнуть в информацию, записанную на нитях ДНК. В этом коде имеется четкое химическое описание определенного живого организма: гены управляют химизмом жизненных процессов, и определяют все врожденные характеристики организма – от группы крови до цвета глаз.
Как только исследователи научились понимать генетический код, неизбежным следующим шагом было попытаться изменить этот код – совершить инженерное вмешательство в генетику. При получении рекомбинаторных ДНК используются специализированные ферменты, позволяющие "отрезать" ген, взятый из одного организма, и вживить его в другой. Если такой перенос будет успешным, то организм получит информацию, содержащуюся в новом гене.
Сущность методов генной инженерии сводится к внедрению в микроорганизм (чаще прокариотный) гена другого живого организма, в результате чего клетка микроорганизма начинает синтезировать не свойственные ей белки, например, подобным образом получены инсулин, интерферон, гормон роста.
Одним из перспективных направлений генной инженерии является культивирование генов больных и здоровых людей в клетках других живых организмов с целью изучения молекулярных основ наследственных заболеваний человека.
Путем вмешательства человека в конструкцию ДНК были улучшены или изменены свойства десятков животных и растений, имевшие целью, например, повышение урожайности сельскохозяйственных культур и улучшение пород скота.
В 1988 г. Патентное ведомство США выдало патент на генетически измененную мышь – первый патент на создание животного. Мышь была генетически изменена, чтобы помочь при исследовании раковых заболеваний, и стала таким образом первым мутантом, созданным человеком. После 1988 г. в помощь медицинским исследованиям было создано еще несколько новых видов мышей по ставшей уже обычной технологии. Важнейшим из этих достижений был создание в 1989 г. вида мыши с иммунной системой человека. Можно ожидать, благодаря этому важному достижению будут существенно ускорены исследования в области медицины, занимающейся лечением спида и других смертоносных болезней.
Способность биотехнологии исправлять ошибки природы находится пока в зачаточном состоянии. Первые официальные попытки применения генной терапии на человеке были одобрены в США комиссией экспертов-медиков в июле 1990 г. Получили одобрение два плана использования генной терапии против иммунного дефицита у детей и рака кожи у взрослых. Хотя эти усилия касаются только сравнительно редких болезней, данная работа открыла двери для развития методов генетического лечения широкого круга болезней в будущем.
Самые серьезные споры, связанные с генной инженерией, обусловлены той властью, которое человечество получает над процессами наследственности – способностью изменять генетическую структуру своего собственного вида. Первым этапом использования этой власти будет генная терапия – введение генов с "правильной" информацией в клетки, содержащие дефектные гены, или добавка новых генов, в коде которых имеются вещества для борьбы с болезнью.
Одним из методов генной инженерии является клонирование.
Клон– это генетическая копия отдельного организма, получаемая путем неполового размножения, при котором побуждается к делению ядро клетки из тела только одного родителя. Поскольку клон наследует гены лишь одного родителя, он должен быть генетически тождественен этому родителю. Селекционеры-садоводы давно уже клонируют различные сорта растений путем разрезания и прививания. В естественных условиях клонированием размножаются бактерии и одноклеточные животные.
Клонирование оказалось в центре внимания средств массовой информации, когда биологи сотворили новую лягушку из ДНК ядра клетки кишечника старой особи. Специалисты по биотехнологии могут теперь заниматься племенным животноводством, клонируя большое число домашних животных из отдельного эмбриона. Эта возможность успешно клонировать крупных млекопитающих содержит намек на будущее применение таких же методов для размножения человека. Однако это находится далеко за пределами уровня знаний о том, можно ли манипулировать с человеческими эмбрионами в лаборатории, производить многочисленное потомство генетически одинаковых младенцев. Все это – материал многих споров о том, как далеко мы хотим пойти в генной инженерии.
Развитие геенной инженерии повлекло за собой постановку вопросов этического характера, объединением которых явилась биоэтика– область знания, связанная с этическими проблемами использования некоторых биологических и медицинских процедур, технологий и методов лечения. В качестве примера можно привести проблемы пересадки органов, генной инженерии или поддержание жизни безнадежно больных.
Примером биоэтической проблемы является определение того лица, которому необходимо предоставить для пересадки (трансплантации) имеющиеся в наличии органы. Другой пример спорной технологии, а также этической и нравственной проблемы – опыты по пересадке человеческих зародышевых тканей, в частности – мозга человеческого зародыша больному с нарушением центральной нервной системы, что позволяет в ряде случаев ослабить симптомы болезни.