Вопросы для самоконтроля:

1. Сформулируйте две основных протохимических идеи древности, восходящие соответственно к Аристотелю и Демокриту.

2. На какой идее базировалась средневековая алхимия? Почему алхимия является лженаукой?

3. Что такое молекулы и чем они отличаются от атома?

4. Что Вы знаете о периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева?

5. Является ли атом элементарной, неделимой далее частицей вещества?

6. Что представляет собой модель атома по Томсону?

7. Что представляет собой планетарная модель атома? Верна ли она?

8. Сформулируйте модель атома водорода по Бору и постулаты Бора.

9. Что такое радиоактивность? В чем ее причина?

10. Что такое кварки? Сколько их разновидностей имеется?

Литература.

1. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. - Новосибирск, 1997, с.238-246, 311-338.

2. Воронов В.К., Гречнева М.В., Сагдеев Р.З. Основы современного естествознания. - М., 1999, с.144-158, 218-234.

3. Дягилев Ф.М. Концепции современного естествознания. - М., 1998, с.117-122.

4. Кокин А.В. Концепции современного естествознания. - М., 1998, с.37-44.

5. Лось В.А. Концепции современного естествознания. - М., 2000, с.63-70.

6. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания. - М., 1998, с.108-125.

7. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. - М., 1997, с.66-72.

8. Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Концепции современного естествознания. - С.-Пб, 2000, с.81-96.

Тема 9. Основные идеи современной биологии План

1. Специфика биологии как науки.

2. Проблема происхождения жизни. Концепции креационизма, самопроизвольного зарождения жизни, панспермии, вечного существования жизни, биохимической эволюции.

3. Первые эволюционные теории. Теория эволюции Ламарка.

4. Эволюционное учение Дарвина. Естественный отбор и мутации.

5. «Кошмар Дженкинса». Г. Мендель и корпускулярная природа наследственности.

6. Синтетическая теория эволюции.

7.Евгеника. Генная инженерия. Биоэтика.

1. Основы биологии как науке о живом закладываются в древнейшие времена. Уже в Библии можно найти первые биологические теории. Однако предельная сложность живого привела к тому, что из всех естественных наук биология развивалась медленнее всего, вследствие чего ее окончательное становление не завершено вплоть до настоящего времени, поскольку многие ключевые для понимания жизни проблемы все еще на имеют однозначного решения.

2. К числу подобных проблем относится, прежде всего, проблема происхождения жизни на Земле. Древнейшая концепция происхождения живого – креационизм – постулировала искусственный характер жизни. Например, в Библии повествуется о том, что жизнь на Земле была сотворена Богом в течение одного дня. Другой, модернистский вариант креационизма истолковывает жизнь как результат эксперимента, проведенного на Земле инопланетянами.

Другой, достаточно древней концепцией происхождения жизни является концепция самопроизвольного зарождения живого из неживого, восходящая к Аристотелю, который, например, утверждал, что мухи самопроизвольно возникают из навоза. Окончательное опровержение данной концепции (на микробиологическом уровне) было осуществлено Луи Пастером, который в серии опытов доказал, что случаи, интерпретируемые как самопроизвольное зарождение, на самом деле являются тривиальным заражением.

После открытия на поверхности Марса объектов, интерпретированных как каналы, большую популярность приобретает концепция панспермии, согласно которой жизнь была занесена на Землю из космоса. Первый вариант подобной концепции предполагал, что первичные формы жизни возникли в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей; однако последующие космические исследования доказали маловероятность подобного предположения.

Второй вариант концепции панспермии предполагал, что жизнь зарождается на других планетах и затем переносится на землю вместе с вулканической пылью, астероидами или каким-нибудь иным способом. Однако космические исследования последних лет показали отсутствие жизни на ближайших к нам планетах Солнечной системы, а вероятность занесения жизни из других систем практически нулевая.

Некоторое время была популярной концепция вечного существования жизни, но в ХХ-м столетии она вошла в противоречие с господствующими космологическими представлениями современной цивилизации и, в частности, с концепцией большого взрыва, согласно которой Вселенная возникла 10-15 млрд. лет назад.

В настоящее время большинство ученых-биологов склоняются к концепции биохимической эволюции, согласно которой условия жизни на Земле в древности, кардинально отличавшиеся от современных, были благоприятны для самопроизвольного возникновения живого из неживого. В 1923 году Опарин выдвинул гипотезу, согласно которой в мировом океане постепенно накапливались сложные углеводороды, из которых сформировался «первичный бульон». Впоследствии (1953 г.) Миллер, смоделировав предполагаемые условия древней Земли (высокая температура, ультрафиолетовое излучение, электрические разряды), получил в лабораторных условиях 15 аминокислот. Позднее Орджел синтезировал простейшие нуклеиновые кислоты. Казалось, еще немного и тайна жизни будет решена. Однако проблема заключалась в том, что из кирпичиков живого вещества самопроизвольно не собирается даже простейший живой организм.

Таким образом, проблема происхождения жизни на Земле не решена до сих пор.

3. В теоретическом плане разумно предположить, что такой сложный феномен как живое возникло в процессе длительной эволюции из простейших форм, а не одномоментно во всем своем многообразии. Однако эволюционные идеи длительное время встречали активное сопротивление, причем, не только со стороны церкви, но и у профессиональных биологов. Так, шведский ботаник Карл Линней, заложивший основы биологической систематики, категорически отрицал эволюционизм, считая его богопротивным учением.

По мнению Жоржа Кювье, максимальное биологическое разнообразие имеет место непосредственно после сотворения мира, а затем оно перманентно уменьшается в процессе различного рода глобальных катастроф. Например, динозавры, по мнению Кювье, вымерли в ходе всемирного потопа, поскольку они не поместились в Ноев ковчег.

Первое подлинно эволюционное учение создает Жан Батист Ламарк, который пришел к выводу, что эволюция происходит вследствие приспособления организма к условиям окружающей среды. Например, жираф тянется за листьями и его шея из поколения в поколение понемногу вытягивается. Аналогичным образом кожа человека в условиях Африки постепенно темнеет, в условиях песчаных бурь монголоиды вынуждены щуриться, так что их глаза постепенно сужаются и т.п.

4. Следует отметить, что учение Ламарка было принципиально неверно, поскольку, признаки, приобретаемые организмом в ходе жизни, не наследуются потомством. В противном случае, у культуристов рождались бы мускулистые младенцы, у одноногих – одноногие, а у стариков – седовласые дети. Но этого в природе не наблюдается.

Исходя из подобного положения дел, Чарльз Дарвин формулирует альтернативное ламаркизму эволюционное учение, которое повлекло за собой глобальную научную революцию. Дарвинизм построен на трех принципах: наследственности, изменчивости и отборе. Наследственность означает, что приобретенные признаки не наследуются. Эволюция происходит вследствие мутаций – случайных повреждений генетического аппарата в процессе зачатия и эмбрионального развития организма. К числу мутагенных факторов относятся радиация, агрессивная химическая среда (алкоголь, лекарства, наркотики), техногенное загрязнение биосферы.

По понятным причинам большинство мутантов оказываются нежизнеспособными, однако, некоторые из них в критических ситуациях имеют большие шансы на выживание, чем нормальные особи. Здесь включается механизм естественного отбора, когда выживают только наиболее приспособленные к конкретным природным условиям организмы. Например, в условиях засухи наибольшие шансы выжить имеют особи с самыми длинными шеями, поскольку они дотягиваются до листьев, недоступных прочим особям.

Аналогичным образом в условиях Крайнего Севера наибольшие шансы выжить имеет белый мутант, а в средних широтах – бурый. Известно, например, что половина африканцев морозоустойчивы, а половина – нет; в то же время все чукчи морозоустойчивы, потому что неморозоустойчивые люди выжить на Чукотке не могут.

5. Учение Дарвина вызвало неприятие не только со стороны ученых, но и со стороны людей, весьма далеких от биологии. Например, русский анархист Петр Кропоткин разработал эволюционное учение, согласно которому движущей силой эволюции является вовсе не борьба за существование и естественный отбор, а взаимопомощь и сотрудничество организмов. Аналогичным образом инженер-гидротехник Дженкинс выдвинул главное возражение против дарвинизма, которое сам Дарвин назвал «кошмаром Дженкинса».

Суть возражения такова. Допустим, на поле из белых цветов случайным образом появляется мутант – красный цветок. Его потомство, полученное путем перекрестного опыления белыми цветами, будет розовым, второе поколение – белесым, а в третьем поколении мутационный признак практически перестанет проявляться. Таким образом, дарвиновская схема эволюции перестает работать.

Примечательно, что в распоряжении Дарвина были аргументы, опровергавшие доводы Дженкинса, но он не знал о них. Австрийский монах Грегор Мендель, проведя опыты на горохе, уже во времена Дарвина открыл основные законы генетики или учения о наследственности. Он разделил внешние признаки биологических организмов на доминантные, т.е. проявляющиеся в любом случае, и рецессивные, проявляющиеся только в отсутствии доминантных.

По Менделю, у гибридов первого поколения проявляются только доминантные признаки (1), а во втором поколении гибридов происходит расщепление признаков в отношении 3:1; наконец, при частичном доминировании происходит расщепление признаков в отношении 1:2:1. Например, в семьях мулатов с вероятностью 50% рождаются мулаты, с вероятностью 25% - негры и с вероятностью 25% - белые.

Таким образом, мутационный признак, даже если он рецессивный, все равно сохраняется в популяции. К сожалению, при жизни Менделя его открытия не были признаны научным сообществом, и обнаруженные им закономерности были переоткрыты десятилетия спустя Морганом и де Фризом.

6. Объединение дарвинизма и генетики привело к возникновению синтетической теории эволюции. Особенно активно в 20-е – 30-е годы это направление развивалось в СССР. Однако синтетическая теория эволюции находилась в резком концептуальном несоответствии с марксистской теорией общественного развития, утверждавшей, что изменение социальных условий должно повлечь за собой изменение природы человека. Последнее привело к возрождению в СССР неоламаркизма в форме лжеучения Лысенко, допускавшего возможность целенаправленного изменения организма (воспитания) под воздействием изменяющихся факторов окружающей среды.

7. В плане развития дарвинизма русский ученый Кольцов обратил внимание на то обстоятельство, что прекращение действия естественного отбора должно приводить к вырождению соответствующей популяции посредством накопления в ней негативного генетического груза. Однако в человеческом обществе фактор естественного отбора последние 300 тысяч лет практически не действует. Более того, процессы вырождения резко ускоряются прогрессом в области медицины. Так, после открытия инсулина процент больных диабетом в человеческой популяции вырос в 10 раз за 50 лет. Последнее объясняется тем обстоятельством, что раньше больные диабетом умирали, не достигая детородного возраста, тогда как сегодня, большинство из них оставляет потомство, несущее негативную наследственность.

Аналогичным образом успехи медицины способствуют росту в человеческой популяции онкологических больных, шизофреников и т.п. По Кольцову компенсировать подобные негативные процессы способны только евгенические мероприятия, но в широком масштабе они практиковались только в гитлеровской Германии, что окончательно их дискредитировало.

В начале 21-го века активное распространение получила генная инженерия, следствием чего явилось возникновение новой гуманитарной дисциплины – биоэтики, посвященной анализу нравственных проблем, порождаемых распространением современных биотехнологий. Например, не так давно ООН была принята декларация, призывающая к глобальному запрету разработок по клонированию человека. Успехи реаниматологии позволили по новому интерпретировать понятие смерти, под которой стали понимать не прекращение всех жизненных функций, а прекращение нормальной деятельности головного мозга.