Задумывались ли вы о жизни и смерти? Наверное, каждый мыслящий человек рано или поздно это делает. Чаще других думают о жизни ученые-биологи, ведь биология - это и есть наука о жизни, а следовательно, и о смерти. На этом уроке речь пойдет о развитии биологии. Вы познакомитесь с достижениями этой комплексной науки и учеными, которые внесли большой вклад в её развитие за последние две с половиной тысячи лет. Краткий обзор истории биологии включает работы Гиппократа, Аристотеля, Теофраста, Леонардо да Винчи, Антони ван Левенгука, Карла Максимовича Бэра, Жана Батиста Ламарка и великого Чарльза Дарвина, автора основной теории современной биологии - теории эволюции.
Рис. 1. 1. Представители царства Архебактерии, открытые в ХХ веке ()
Эволюционная биология изучает происхождение живых организмов. В девятнадцатом веке автор теории эволюции, Чарльз Дарвин (рис. 2), начинал свою работу как учёный натуралист: он путешествовал и собирал коллекции животных и растений. Результатом его работы стало создание теории эволюции.
В двадцатом веке соединение идей генетики и теории эволюции (дарвинизма) привело к возникновению синтетической теории эволюции. В основе её лежат труды и идеи Чарльза Дарвина.
Рис. 2. Ч. Дарвин
Физико-химическая биология исследует строение живых объектов при помощи физических и химических методов. Это быстроразвивающееся направление, которое появилось в конце двадцатого века. К ней относятся два основных направления: биохимия и биофизика, которые изучают соответственно химию и физику жизни.
Таким образом, мы рассмотрели основные направления биологии.
Поговорим теперь об ученых, которые сыграли существенную роль в развитии биологии.
(рис. 3) дал первое подробное описание строения организма человека и животных, указал на роль среды и наследственности в развитии болезней, его называют основоположником, или «отцом» медицины.
Рис. 3. Гиппократ
(рис. 4) первым систематизировал природные объекты и разделил их на 4 царства:
1. Неодушевлённый мир воды, земли и воздуха.
2. Растения
3. Животные
Рис. 4. Аристотель
(рис. 5) - изучал растения, им описаны более 500 новых видов растений, даны сведения о строении и размножении многих из них. Написал трактат по психологии. Его называют основоположником, или «отцом» ботаники.
Рис. 5. Теофраст
Леонардо да Винчи был ярчайшим представителем эпохи возрождения. Он изучал полёт птиц, рост растений, способы соединения костей в суставах, работу сердца и зрительную функцию глаза, а также обратил внимание на сходство костей человека и животных (рис. 6).
Рис. 6. Рисунки Леонардо да Винчи (XV век)
Антони ван Левенгук (рис. 7) в семнадцатом веке открыл при помощи микроскопа микроорганизмы.
Рис. 7. А. ван Левенгук
Карл Линней (рис. 8) предложил в XVIII веке наиболее удачную классификацию живых организмов. В шестнадцатом веке, благодаря Великим географическим открытиям, в Европу хлынуло множество чужеземных животных и растений. Возникла потребность в классификации живых организмов. Система Линнея была признана наиболее удачной, и многими её элементами (бинарными названиями), мы пользуемся до сих пор.
Рис. 8. К. Линней
С середины девятнадцатого века биология стала стремительно развиваться благодаря новым идеям (эволюционизм) и методам исследования (микроскопия, биохимия), и это развитие продолжается до сих пор.
Карл Максимович Бэр (рис. 9) сформулировал основные положения теории гомологичных органов и законы зародышевого сходства, заложившие научные основы эмбриологии.
Рис. 9. К. Бэр
В 1808 году, в работе «Философия зоологии» Жан Батист Ламарк (рис. 10) поставил вопрос о причинах и механизмах эволюционных преобразований и изложил первую по времени теорию эволюции органического мира.
Рис. 10. Ж.-Б. Ламарк
Зоологом Теодором Шванном и ботаником Маттиасом Шлейденом (рис. 11) была предложенная клеточная теория, которая научно подтвердила единство живого мира и послужила одной из предпосылок к созданию теории эволюции Чарльзом Дарвином.
Рис. 11. Т. Шванн и М. Шлейден
Чарльз Дарвин на основе многочисленных наблюдений создал и опубликовал труд о происхождении видов путём естественного отбора, в котором сформулировал основные идеи теории эволюции, предложил возможные механизмы эволюции и описал пути эволюционных преобразований организмов.
В конце девятнадцатого века микробиология сформировалась в качестве самостоятельной науки благодаря работам Луи Пастера, Роберта Коха, Ильи Ильича Мечникова .
Рис. 11. Л. Пастер, И. Мечников, П. Эрлих
Кроме этого, работы Ильи Мечникова, Луи Пастера и Пауля Эриха (рис. 11) послужили началом для образования новой дисциплины - иммунологии.
Двадцатый век начался с повторного открытия законов наследования признаков (законов Менделя ), что ознаменовало появление науки генетики. В 40-50-е годы двадцатого века в биологию стали проникать идеи химии и физики, что значительно её обогатило. В середине двадцатого века благодаря открытию структуры молекулы ДНК (рис. 12), биология вышла на новый молекулярный уровень.
Рис. 12. Структура ДНК
В двадцатом веке оформилось новое прикладное направление биологии - биотехнология. Если говорить о перспективах развития этого направления, то оно, по прогнозам ученых, будет стремительно развиваться в XXI веке.
Антони ван Левенгук
В семнадцатом веке в Голландии жил торговец сукном, которого звали Антони ван Левенгук, у него было увлечение - он шлифовал линзы, его двояковыпуклые линзы давали увеличение в 200-270 раз.
Рис. 13. Микроскоп А. ван Левенгука
С помощью увеличительных стёкол и сконструированного им микроскопа (рис. 13), он рассматривал различные предметы: биологические жидкости, волосы, кожу, насекомых.
Рис. 14. Рисунки А. ван Левенгука - объекты, увиденные под микроскопом
Как гласит легенда, однажды он решил при помощи своих увеличительных стёкол взглянуть на каплю дождевой воды. Там он увидел огромное количество мельчайших организмов. Он стал рассматривать другие жидкости, где наблюдал похожую картину - множество мельчайших организмов, он назвал их «зверюшки» или «анималюсы» (рис. 14).
Первыми микроорганизмами, обнаруженными ван Левенгуком, были инфузории, впоследствии он увидел бактерий, которых обнаружил в зубном налёте.
Бактерии имели различную морфологию: это были извитые формы, кокки, стрептококки. Кроме того, что Левенгук описал эритроциты человека и рыб, движение крови в капиллярах.
Карл Линней
Рис. 15. К. Линней
Карл Линней (рис. 15) - шведский учёный-естествоиспытатель, которого в Швеции ценят как краеведа и путешественника, который открыл для шведов их собственную страну, изучил своеобразие её провинций и увидел, как одна провинция может помочь другой.
Ценность для шведов представляет не только его работа по флоре и фауне Швеции, но и описание им собственных путешествий. Эти дневниковые записи, полные конкретики, богатые противопоставлениями, изложенные ясным языком, до сих пор переиздаются и читаются.
Линней - это один из тех деятелей науки и культуры, с именами которых связано становление современного литературного шведского языка. А для биологов Карл Линней интересен как классификатор живых организмов - ученый-систематик. Всю жизнь он посвятил систематизации живой и неживой природы. Основной труд К. Линнея - «Система природы», в нем он описал огромное, количество видов растений и животных (рис. 16, 17).
Рис. 16. Страницы «Системы природы» Карла Линнея
Историческое значение работы Карла Линней состоит в том, что он выдвинул принцип иерархичности систематических категорий (таксонов).
Рис. 17. Перечень таксонов Линнея
Виды объединяются в Роды, Роды в семейства, Семейства в Отряды, Отряды в Классы. Он впервые выделил классы млекопитающих и птиц, объединил человека и обезьян в Отряд приматов, отметив их несомненное сходство.
Луи Пастер
Человек, который своими работами положил начало современной микробиологии, был выдающийся французский исследователь Луи Пастер. Он открыл бескислородную форму жизнедеятельности - процесс брожения. До Пастера брожение считалось чисто химическим процессом, который возникает вследствие того, что химическое вещество - белок или фермент - передаёт своё «активное начало» молекулам субстрата. Так, в результате спиртового брожения, из сахара образуется спирт.
Пастер показал, что при брожении важную роль играют микроорганизмы, то есть продукты брожения являются продуктами жизнедеятельности микроорганизмов.
Луи Пастер обосновал роль микробов как инфекционных агентов в развитии болезней, разработал метод вакцинации, создал вакцины против сибирской язвы и бешенства, методы стерилизации и дезинфекции.
Список литературы
- А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Общая биология, 10-11 класс. - М.: Дрофа, 2005. ().
- Д.К. Беляев. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. - 11-е издание, стереотипное. - М.: Просвещение, 2012. - 304 с. ().
- В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин, Е.Т. Захарова. Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень. - 5-е издание, стереотипное. - М.: Дрофа, 2010. - 388 с. ().
- В.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонова, Е.Т. Захарова. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. - 6-е издание, дополненное. - М.: Дрофа, 2010. - 384 с. ().
- Википедия ().
- Bio-cat.ru ().
- Ishpssb.org ().
Домашнее задание
- Какое из направлений биологии самое древнее?
- Какие науки возникают на пересечении биологии с другими естественными науками?
- Какие направления биологии активно развиваются сейчас?
- Как изменило повседневную жизнь людей открытие А. ван Левенгуком микроорганизмов и дальнейшее развитие микробиологии?
- В чем значение работ Ч. Дарвина?
- Какие понятия ввел в науку К. Линней?
- Кто из ученых, описанных в уроке, по вашему мнению, внес наибольший вклад в науку и больше других повлиял на нашу жизнь?
- Расскажите друзьям и родным об истории становления и развития биологии. Как наука биология повлияла на жизнь современного человека?
Биология. Общая биология. 10 класс. Базовый уровень Сивоглазов Владислав Иванович
1. Краткая история развития биологии
Вспомните!
Какие достижения современной биологии вам известны?
Каких учёных-биологов вы знаете?
Современная биология уходит корнями в глубокую древность, мы находим её истоки в цивилизациях прошлых тысячелетий: в Древнем Египте, Древней Греции.
Первым учёным, создавшим научную медицинскую школу, был древнегреческий врач Гиппократ (ок. 460 – ок. 370 до н. э.). Он считал, что у каждой болезни есть естественные причины и их можно узнать, изучая строение и жизнедеятельность человеческого организма. С древних времён и по сей день врачи торжественно произносят клятву Гиппократа, обещая хранить врачебную тайну и ни при каких обстоятельствах не оставлять больного без медицинской помощи.
Великий энциклопедист древности Аристотель (384–322 до н. э.) стал одним из основателей биологии как науки, впервые обобщив биологические знания, накопленные до него человечеством. Он разработал систематику животных, определив в ней место и человеку, которого он называл «общественным животным, наделённым разумом». Многие труды Аристотеля были посвящены происхождению жизни.
Древнеримский учёный и врач Клавдий Гален (ок. 130 – ок. 200), изучая строение млекопитающих, заложил основы анатомии человека. В течение следующих пятнадцати веков его труды были основным источником знаний по анатомии.
В Средние века в Европе воцарился период застоя во всех областях знаний. В это время традиции античных авторов нашли своё продолжение в странах Передней и Средней Азии, где жили и творили такие выдающиеся учёные, как Абу Али Ибн Сина (Авиценна ) (ок. 980–1037) и Абу Рейхан Мухаммед ибн Ахмет аль-Бируни (973 – ок. 1050). От того времени в современной анатомической номенклатуре сохранилось множество арабских терминов.
Наступление эпохи Возрождения ознаменовало начало нового периода в развитии биологии.
Резко возрос интерес к биологии в эпоху Великих географических открытий (XV в.). Открытие новых земель, налаживание торговых отношений между государствами расширяли сведения о животных и растениях. Ботаники и зоологи описывали множество новых, неизвестных ранее видов организмов, принадлежащих к различным царствам живой природы.
Один из выдающихся людей этой эпохи – Леонардо да Винчи (1452–1519) – описал многие растения, изучал строение человеческого тела, деятельность сердца и зрительную функцию.
После того как был снят церковный запрет на вскрытие человеческого тела, блестящих успехов достигла анатомия человека, что получило отражение в классическом труде Андреаса Везалия (1514–1564) «Строение человеческого тела» (рис. 1). Величайшее научное достижение – открытие кровообращения – совершил в XVII в. английский врач и биолог Уильям Гарвей (1578–1657).
Новую эру в развитии биологии ознаменовало изобретение в конце XVI в. микроскопа. Уже в середине XVII в. была открыта клетка, а позднее обнаружен мир микроскопических существ – простейших и бактерий, изучено развитие насекомых и принципиальное строение сперматозоидов.
В XVIII в. шведский натуралист Карл Линней (1707–1778) предложил систему классификации живой природы и ввёл бинарную (двойную) номенклатуру для наименования видов.
Карл Эрнст Бэр (Карл Максимович Бэр ) (1792–1876), профессор Петербургской медико-хирургической академии, изучая внутриутробное развитие, установил, что зародыши всех животных на ранних этапах развития схожи, сформулировал закон зародышевого сходства и вошёл в историю науки как основатель эмбриологии.
Первым биологом, который попытался создать стройную и целостную теорию эволюции живого мира, стал французский учёный Жан Батист Ламарк (1774–1829). Палеонтологию, науку об ископаемых животных и растениях, создал французский зоолог Жорж Кювье (1769–1832).
Огромную роль в понимании единства органического мира сыграла клеточная теория зоолога Теодора Шванна (1810–1882) и ботаника Маттиаса Якоба Шлейдена (1804–1881).
Рис. 1. Титульный лист книги А. Везалия «Строение человеческого тела», напечатанной Иоганном Опорином в 1543 г.
Крупнейшим достижением XIX в. стало эволюционное учение Чарлза Роберта Дарвина (1809–1882), которое имело определяющее значение в формировании современной естественно-научной картины мира (рис. 2).
Основоположником генетики, науки о наследственности и изменчивости, стал Грегор Иоганн Мендель (1822–1884), работы которого настолько опередили своё время, что были не поняты современниками и открыты заново спустя 35 лет.
Одним из основателей современной микробиологии стал немецкий учёный Роберт Кох (1843–1910), а труды Луи Пастера (1822–1895) и Ильи Ильича Мечникова (1845–1916) определили появление иммунологии.
Развитие физиологии связано с именами великих российских учёных Ивана Михайловича Сеченова (1829–1905), заложившего основы изучения высшей нервной деятельности, и Ивана Петровича Павлова (1849–1936), создавшего учение об условных рефлексах.
XX в. ознаменовался бурным развитием биологии. Мутационная теория Гуго де Фриза (1848–1935), хромосомная теория наследственности Томаса Ханта Моргана (1866–1945), учение о факторах эволюции Ивана Ивановича Шмальгаузена (1884–1963), учение о биосфере Владимира Ивановича Вернадского (1863–1945), открытие антибиотиков Александром Флемингом (1881–1955), установление структуры ДНК Джеймсом Уотсоном (р. 1928) и Фрэнсисом Криком (1916–2004) – невозможно перечислить всех тех, кто своим самоотверженным трудом создавал современную биологию, которая в настоящее время является одной из наиболее бурно развивающихся областей человеческого знания.
Система биологических наук. Современная биология – это совокупность естественных наук, изучающих жизнь как особую форму существования материи. Одними из первых в биологии сложились комплексные науки: зоология, ботаника, анатомия и физиология. Позднее внутри них сформировались более узкие дисциплины, например внутри зоологии появилась ихтиология (наука о рыбах), энтомология (о насекомых), арахнология (о пауках) и т. д. Многообразие организмов изучает систематика, историю живого мира – палеонтология. Различные свойства живого являются предметом исследования таких наук, как генетика (закономерности изменчивости и наследственности), этология (поведение), эмбриология (индивидуальное развитие), эволюционное учение (историческое развитие).
Рис. 2. Титульная страница книги Ч. Дарвина «Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (издание 1859 г.)
В середине XX в. в биологию начали активно проникать методы и идеи других естественных наук. На границах смежных дисциплин возникали новые биологические направления: биохимия, биофизика, биогеография, молекулярная биология, космическая биология и многие другие. Широкое внедрение математики в биологию вызвало рождение биометрии. Успехи экологии, а также всё более актуальные проблемы охраны природы способствовали развитию экологического подхода в большинстве отраслей биологии.
На рубеже XX и XXI вв. с огромной скоростью начала развиваться биотехнология – направление, которому несомненно принадлежит будущее. Последние достижения в этой области открывают широкие перспективы для создания биологически активных веществ и новых лекарственных препаратов, для лечения наследственных заболеваний и осуществления селекции на клеточном уровне.
В настоящее время биология стала реальной производительной силой, по развитию которой можно судить об общем уровне развития человеческого общества.
Вопросы для повторения и задания
1. Расскажите о вкладе в развитие биологии древнегреческих и древнеримских философов и врачей.
2. Охарактеризуйте особенности воззрений на живую природу в Средние века, эпоху Возрождения.
3. Используя знания, полученные на уроках истории, объясните, почему в Средние века в Европе наступил период застоя во всех областях знаний.
4. Какое изобретение XVII в. дало возможность открыть и описать клетку?
5. Каково значение для биологической науки работ Л. Пастера и И. И. Мечникова?
6. Перечислите основные открытия, сделанные в биологии в XX в.
7. Назовите известные вам естественные науки, составляющие биологию. Какие из них возникли в конце XX в.?
Подумайте! Выполните!
1. Проанализируйте изменения, произошедшие в науке в XVII–XVIII вв. Какие возможности они открыли перед учёными?
2. Как вы понимаете выражение «прикладная биология»?
3. Решение каких проблем человечества зависит от уровня биологических знаний?
4. Проанализируйте материал параграфа. Составьте хронологическую таблицу крупных достижений в области биологии. Какие страны в какие временные периоды были основными «поставщиками» новых идей и открытий? Сделайте вывод о связи между развитием науки и другими характеристиками государства и общества.
5. Приведите примеры современных дисциплин, возникших на стыке биологии и других наук, не упомянутые в параграфе. Что является предметом их изучения? Попробуйте предположить, какие разделы биологии могут возникнуть в будущем.
6. Обобщите информацию о системе биологических наук и представьте её в виде сложной иерархической схемы. Сравните схему, созданную вами, с результатами, которые получились у ваших одноклассников. Одинаковы ли ваши схемы? Если нет, объясните, в чём их принципиальные отличия.
8. Организационный проект. Выберите важное событие в истории биологии, годовщина которого приходится на текущий или следующий год. Разработайте программу вечера (конкурса, викторины), посвящённого этому событию.
Работа с компьютером
Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.
Повторите и вспомните!
Ботаника
В настоящее время ботаническая наука разделилась на ряд самостоятельных, но одновременно взаимосвязанных дисциплин.
Морфология в широком смысле слова – это наука о строении растений, в узком смысле – наука о внешнем их строении. Анатомия исследует внутреннее строение растений. Из анатомии растений выделилась цитология , изучающая строение клетки. С изобретением электронного микроскопа возможности цитологических исследований значительно расширились. Особое значение приобрела эмбриология растений , изучающая ранние стадии развития растительных организмов. Физиология растений исследует процессы, происходящие внутри растительного организма. Палеоботаника изучает ископаемые остатки растений, что позволяет восстановить историю растительного мира. Геоботаника – наука о растительном покрове Земли, распространении и закономерностях размещения растительных сообществ. Часто в состав геоботаники включают географию растений .
В настоящее время активно развиваются прикладные отрасли ботаники: растениеводство, лесное хозяйство, фармакология и парфюмерная промышленность. Велика роль ботаники в увеличении продуктивности культурных растений, в решении мировой продовольственной проблемы. На первый план выходят такие задачи, как рациональное использование и сохранение растительного мира, защита растений от неблагоприятных факторов.
Зоология
Зоология представляет собой сложную науку, состоящую из множества научных дисциплин. Одни из них изучают отдельные группы животных, другие исследуют их строение, развитие, жизнедеятельность.
К первой группе зоологических дисциплин относятся такие науки, как, например, энтомология – наука, изучающая насекомых, арахнология – наука о пауках, малакология – наука о моллюсках, герпетология – наука о земноводных и пресмыкающихся и др. Причём все эти науки объединяются в два раздела: зоология позвоночных, изучающая всего один тип – хордовых, и зоология беспозвоночных, исследующая все остальные типы животных. Такое разделение в зоологии возникло ещё во времена Аристотеля и утвердилось при жизни Жана Батиста Ламарка.
Вторая группа зоологических дисциплин не менее разнообразна. Морфология и анатомия изучают внешнее и внутреннее строение животных, гистология исследует ткани, а объектом цитологии являются отдельные клетки. Физиология изучает жизнедеятельность животных. Эмбриология исследует индивидуальное развитие. Этология – это наука о поведении животных. Палеозоология – наука об ископаемых животных, она изучает их строение, геологическое распространение, историческое развитие, происхождение, взаимоотношения с современными организмами.
В середине XX в. в зоологию начали активно проникать методы и идеи других естественных наук. На границах смежных дисциплин возникали новые биологические направления, например биохимия животных изучает химические процессы, протекающие в животном организме.
Науки о человеке
Зачатки научных знаний о человеке возникли в недрах античной философии. Постепенно, в течение тысячелетий, накопленные знания о различных сторонах человеческого существования складывались в целостную систему общественных, гуманитарных, естественных и технических наук. Среди них одно из самых древних и почётных мест по праву занимает медицина.
Медицина – область науки и практическая деятельность, направленная на сохранение и укрепление здоровья. В медицине выделяют теоретическую и практическую, или клиническую, медицину. Теоретическая медицина изучает организм человека, его строение и работу в норме и при патологиях, заболевания и нарушения состояния, методы их диагностики, коррекции и лечения с теоретической точки зрения. Практическая медицина (медицинская практика) – это применение всех накопленных медицинской наукой знаний для лечения и профилактики заболеваний и патологических состояний человеческого организма.
Анатомия – это наука о строении организма, его систем и органов. Анатомия рассматривает строение тела человека в разные периоды жизни, начиная с эмбрионального развития и до старческого возраста, изучает половые и индивидуальные особенности организма.
Физиология – это наука о функциях организма, его органов и систем, о процессах, протекающих в организме, и о способах их регуляции.
Психология изучает поведение человека, закономерности и механизмы психических процессов.
Гигиена – это один из наиболее древних разделов медицины. Она изучает влияние окружающей среды, условий жизни и труда на организм человека.
Данный текст является ознакомительным фрагментом. Из книги Общая экология автора Чернова Нина МихайловнаГлава 1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ЭКОЛОГИИ Экология – это наука о связях, поддерживающих устойчивость жизни в окружающей среде. Жизнь – самое сложное явление в окружающем нас мире. Ее изучает множество наук, складывающихся в совокупности в дифференцированную и многоплановую
Из книги Эволюционно-генетические аспекты поведения: избранные труды автора Крушинский Леонид ВикторовичНекоторые актуальные вопросы биологии развития поведения Введение Биология развития поведения как научная дисциплина начала развиваться на рубеже XIX и XX вв. Наиболее существенные исследования в этом направлении выполнены Когхиллом (Coghill, 1929), работавшим на
Из книги Краткая история биологии [От алхимии до генетики] автора Азимов АйзекАзимов Айзек Краткая история биологии. От алхимии до
Из книги Гомеопатическое лечение кошек и собак автора Гамильтон ДонИстория развития гомеопатии Высшее и единственное назначение врача состоит в том, чтобы возвращать здоровье больному - излечивать его. Идеал лечения состоит в том, чтобы восстановить здоровье больного скоро, легко и прочно или устранить и совершенно уничтожить болезнь
Из книги Основы психофизиологии автора Александров Юрий1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И КРАТКАЯ ИСТОРИЯ МЕТОДА ССП 1.1. Связанные с событиями потенциалы мозга ССП представляют собой широкий класс электрофизиологических феноменов, которые специальными методами выделяются из «фоновой», или «сырой», электроэнцефалограммы
Из книги Приматы автора Фридман Эман ПетровичКраткая история метода ССП Связь электрической активности мозга с событиями в окружающей среде и поведении впервые была продемонстрирована и описана англичанином Р.Кейтоном (Richard Caton) в 1875–1887 гг. и независимо от него русским учёным В.Я. Данилевским в 1875 г. .
Из книги Трактат о любви, как ее понимает жуткий зануда (4-я редакция) автора Протопопов АнатолийI. Краткая история приматологии Если внимательно приглядеться к истории приматологии, можно обнаружить на протяжении нескольких столетий, включая XX в., недоуменные высказывания разных авторов по поводу какой-то странной недостаточности знаний о приматах. В 1760 г.
Из книги Эмбрионы, гены и эволюция автора Рэфф Рудольф АЕстественники и гуманитарии: краткая история подхода Выше я упоминал о различиях естественнонаучного и гуманитарного подхода в изучении поведения человека. Однако пионеры таких исследований не сразу разделились на два этих лагеря; и вопрос о соотношении
Из книги Будущая эволюция человека. Евгеника XXI века автора Глэд ДжонКраткая анекдотичная и недокументированная история Если, как мы полагаем, существуют обособленные тканевые и организменные интегрирующие системы, то в таком случае их эволюция в процессе возникновения разнообразия Metazoa шла совершенно разными путями. Животные возникли
Из книги Фенетика [Эволюция, популяция, признак] автора Яблоков Алексей ВладимировичКраткая история евгенического движения Успешное разведение растений и животных отмечает конец периода охоты и собирательства в эволюции человечества. Если говорить о письменных свидетельствах, то «Республику» Платона можно рассматривать как первый теоретический
Из книги История происхождения и развития Земного шара автора Автор неизвестенГлава II. Краткая история фенетики Всякое новое есть хорошо забытое старое - гласит известная поговорка. В значительной степени поэтому история науки является не архивом или кладбищем умерших идей, а скорее собранием недостроенных архитектурных ансамблей. И часто
Из книги Что, если Ламарк прав? Иммуногенетика и эволюция автора Стил ЭдвардИСТОРИЯ ПРОИСХОЖДЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ЗЕМНОГО
Из книги Психопаты. Достоверный рассказ о людях без жалости, без совести, без раскаяния автора Кил Кент А.Краткая история прививок и вакцинаций Научные основы вакцинации были заложены в XVIII-XIX столетиях. В Европе прививка в качестве защитной меры от оспы была впервые предложена леди Мэри Уортли Монтагью (Montagu). Эта женщина в 22-летнем возрасте перенесла жестокую оспу,
Из книги Антропология и концепции биологии автора Курчанов Николай АнатольевичКраткая история психопатии Как и Сибрук, я позаимствовал название этой главы – «Страдающие души» – у немецкого психиатра Юлиуса Людвига Августа Коха (1841–1908), который, как считается, изобрел термин psychopatische, то есть психопат, психопатический{7}. В буквальном переводе
Из книги автора4.2. Основные понятия биологии развития В конце XX века зародилась новая междисциплинарная наука – биология развития, объединившая достижения эмбриологии, генетики, биохимии, цитологии и ставшая одним из ведущих направлений в познании «феномена жизни». Биологию развития
Из книги автора4.4. Теоретическое значение и проблемы биологии развития Как уже отмечалось, проблема механизмов развития многоклеточного организма из оплодотворенной яйцеклетки является одной из ключевых проблем биологии. Биология развития в настоящее время находится на «переднем
Тема: Краткая история развития биологии. Система биологических наук
Цель: познакомиться сосновными этапами развития биологии; охарактеризовать объект и методы биологии; выявить ее связи с другими науками и влияние биологических теорий, идей, гипотез на формирование современной естественнонаучной системы мира.
Основные понятия: биология, жизнь.
1. Объект изучения биологии. Система биологических наук
Объект изучения биологии – живая природа.
Современная биология – это совокупность естественных наук, изучающих жизнь как особую форму существования материи.
Одними из первых в биологии сложились комплексные науки: зоология, ботаника, анатомия и физиология.
Позднее внутри них сформировались более узкие дисциплины, например, внутри зоологии появились:
Ихтиология (наука о рыбах),
Энтомология (о насекомых),
Арахнология (о пауках) и т. д.
Многообразие организмов изучает систематика, историю живого мира – палеонтология.
Различные свойства живого являются предметом исследования таких наук, как:
Генетика (закономерности изменчивости и наследственности);
Этология (поведение);
Эмбриология (индивидуальное развитие);
Эволюционное учение (историческое развитие).
В середине XX века в биологию начали активно проникать методы и идеи других естественных наук. На границах смежных дисциплин возникали новые биологические направления: биохимия, биофизика, биогеография, молекулярная биология, космическая биология и многие другие. Широкое внедрение математики в биологию вызвало рождение биометрии. Успехи экологии, а также все более актуальные проблемы охраны природы способствовали развитию экологического подхода в большинстве отраслей биологии.
На рубеже XX и XXI веков с огромной скоростью начала развиваться биотехнология – направление, которому, несомненно, принадлежит будущее. Последние достижения в этой области открывают широкие перспективы для создания биологически активных веществ и новых лекарственных препаратов, для лечения наследственных заболеваний и осуществления селекции на клеточном уровне.
В настоящее время биология стала реальной производительной силой, по развитию которой можно судить об общем уровне развития человеческого общества (параграф 1.1., на страницах 10-11 учебника).
2. Методы познания живой природы
Исследуя системы разной степени сложности, биология использует разнообразные методы и приемы. Одним из наиболее древних является метод наблюдения , на котором основывается описательный метод . Сбор фактического материала и его описание были основными приемами исследования на раннем этапе развития биологии. Но и в настоящее время они не утратили своего значения. Эти методы широко используют зоологи, ботаники, микологи, экологи и представители многих других биологических специальностей.
В XVIII веке в биологии стал широко применяться сравнительный метод , который позволял в процессе сопоставления объектов выявлять сходство и различия организмов и их частей. Благодаря этому методу были заложены основы систематики растений и животных, создана клеточная теория. Применение этого метода в анатомии, эмбриологии, палеонтологии способствовало утверждению в биологии эволюционной теории развития.
Исторический метод позволяет сравнить существующие факты с данными, известными ранее, выявить закономерности появления и развития организмов, усложнения их структуры и функций.
Огромное значение для развития биологии имел экспериментальный метод , его первое применение связывают с именем римского врача Галена (II век нашей эры). Гален впервые продемонстрировал участие нервной системы в организации поведения и в работе органов чувств. Однако широко использоваться этот метод начал лишь с XIX века. Классическим образцом применения экспериментального метода являются работы И. М. Сеченова по физиологии нервной деятельности и Г. Менделя по изучению наследования признаков.
В настоящее время биологи все чаще используют метод моделирования , позволяющий воспроизвести такие экспериментальные условия, которые в реальности воссоздать порой не представляется возможным. С помощью компьютерного моделирования, например, можно рассчитать последствия постройки плотины для определенной экосистемы или воссоздать эволюцию определенного вида живых организмов. Меняя параметры, можно выбрать оптимальный путь развития агроценоза или подобрать наиболее безопасное сочетание лекарственных препаратов при лечении конкретного заболевания.
Любое научное исследование , использующее разные методы, состоит из нескольких этапов . Сначала в результате наблюдений собирают данные – факты , на основе которых выдвигают гипотезу . Для того чтобы оценить вероятность этой гипотезы, осуществляют серии экспериментов с целью получения новых результатов. Если гипотеза подтверждается, она может стать теорией , включающей в себя определенные правила и законы .
При решении биологических задач используется самая разнообразная техника: световые и электронные микроскопы, центрифуги, химические анализаторы, термостаты, компьютеры и множество других современных приборов и инструментов.
Настоящую революцию в биологических исследованиях произвело появление электронного микроскопа, в котором вместо светового пучка используется пучок электронов. Разрешающая способность такого микроскопа в 100 раз выше, чем светового.
Одним из видов электронного микроскопа является сканирующий. В нем электронный луч не проходит через образец, а отражается от него и преобразуется в изображение на телеэкране. Это позволяет получать трехмерное изображение исследуемого объекта (параграф 1.3. на страницах 19-20 учебника).
3. Краткая история развития биологии
Используя текст параграфа 1.1. на страницах 8-10 учебника заполнить таблицу «Ученые и их достижения в изучении биологии
Таблица «Ученые и их достижения в изучении биологии»
| Ученый | Достижения в изучении биологии |
|
| Гиппократ | ||
| Аристотель | ||
| Клавдий Гален | ||
| Авиценна | ||
| Леонардо да Винчи | ||
| Андреас Везалий | ||
| Уильям Гарвей | ||
| Карл Линней | ||
| Жан Батист Ламарк | ||
| Жорж Кювье | ||
| Теодор Шванн, Матиас Якоб Шлейден | ||
| Чарлз Дарвин | ||
| Грегор Иоганн Мендель | ||
| Роберт Кох | ||
| Луи Пастер, Илья Ильич Мечников | ||
| Иван Михайлович Сеченов | ||
| Иван Петрович Павлов | ||
| Гуго де Фриз | ||
| Томас Хант Морган | ||
| Иван Иванович Шмальгаузен | ||
| Владимир Иванович Вернадский | ||
| Александр Флеминг | ||
| Джеймс Уотсон, Френсис Крик |
Современная биология уходит корнями в глубокую древность, мы находим ее истоки в цивилизациях прошлых тысячелетий: в Древнем Египте, Древней Греции.
Первым ученым, создавшим научную медицинскую школу, был древнегреческий врач Гиппократ (около 460 - около 370 до нашей эры). Он считал, что у каждой болезни есть естественные причины, и их можно узнать, изучая строение и жизнедеятельность человеческого организма. С древних времен и по сей день врачи торжественно произносят «клятву Гиппократа», обещая хранить врачебную тайну и ни при каких обстоятельствах не оставлять больного без медицинской помощи.
Великий энциклопедист древности Аристотель (384-322 до н.э.) стал одним из основателей биологии как науки, впервые обобщив биологические знания, накопленные до него человечеством. Он разработал систематику животных, определив в ней место и человеку, которого он назвал «общественным животным, наделенным разумом». Многие труды Аристотеля были посвящены происхождению жизни.
Древнеримский ученый и врач Клавдий Гален (около 130 – около 200), изучая строение млекопитающих, заложил основы анатомии человека. В течение следующих пятнадцати веков его труды были основным источником знаний по анатомии.
В Средние века в Европе воцарился период застоя во всех областях знаний. В это время традиции античных авторов нашли свое продолжение в странах Передней и Средней Азии, где жили и творили такие выдающиеся ученые, как Абу Али Ибн Сина (Авиценна ) (XI век) и Абу Рейхан Мухаммед Ибн Ахмет аль-Бируни (973-1048). От того времени в современной анатомической номенклатуре сохранилось множество арабских терминов.
Наступление эпохи Возрождения ознаменовало начало нового периода в развитии биологии.
Резко возрос интерес к биологии в эпоху Великих географических открытий (XV век). Открытие новых земель, налаживание торговых отношений между государствами расширяли сведения о животных и растениях. Ботаники и зоологи описывали множество новых, неизвестных ранее видов организмов, принадлежащих к различным царствам живой природы.
Один из самых замечательных людей этой эпохи Леонардо да Винчи (1452-1519) описал многие растения, изучил строение человеческого тела, деятельность сердца и зрительную функцию.
После того как был снят церковный запрет на вскрытие человеческого тела, блестящих успехов достигла анатомия человека, что получило отражение в классическом труде Андреаса Везалия (1514-1564) «О строении человеческого тела». Величайшее научное достижение – открытие кровообращения – совершил в XVII веке английский врач и биолог Уильям Гарвей (1578-1657).
Новую эру в развитии биологии ознаменовало изобретение в конце XVI века микроскопа. Уже в середине XVII века была открыта клетка, а позднее обнаружен мир микроскопических существ – простейших и бактерий, изучено развитие насекомых и принципиальное строение сперматозоидов.
В XVIII веке шведский натуралист Карл Линней (1707-1778) предложил систему классификации живой природы и ввел бинарную (двойную) номенклатуру для наименования видов.
Карл Эрнст Бэр (Карл Максимович Бэр) (1792-1876), профессор Петербургской медико-хирургической академии, изучая внутриутробное развитие, установил, что зародыши всех животных на ранних этапах развития схожи, сформулировал закон зародышевого сходства и вошел в историю науки как основатель эмбриологии.
Первым биологом, который попытался создать стройную и целостную теорию эволюции животного мира, стал французский ученый Жан Батист Ламарк (1774-1829). Палеонтологию, науку об ископаемых животных и растениях, создал французский зоолог Жорж Кювье (1769-1832).
Огромную роль в понимании единства органического мира сыграла клеточная теория зоолога Теодора Шванна (1818-1882) и ботаника Матиаса Якоба Шлейдена (1804-1881).
Крупнейшим достижением XIX века стало эволюционное учение Чарлза Дарвина (1809-1882), которое имело определяющее значение в формировании современной естественнонаучной картины мира.
Основоположником генетики, науки о наследственности и изменчивости, стал Грегор Иоганн Мендель (1822-1884), работы которого настолько опередили свое время, что были не поняты современниками и открыты заново спустя 35 лет.
Одним из основателей современной микробиологии стал немецкий ученый Роберт Кох (1843-1910), а труды Луи Пастера (1822-1895) и Ильи Ильича Мечникова (1845-1916) определили появление иммунологии.
Развитие физиологии связано с именами великих российских ученых Ивана Михайловича Сеченова (1829-1905), заложившего основы изучения высшей нервной деятельности, и Ивана Петровича Павлова (1849-1936), создавшего учение об условных рефлексах.
XX век ознаменовался бурным развитием биологии. Мутационная теория Гуго де Фриза (1848-1935), хромосомная теория наследственности Томаса Ханта Моргана (1866-1943), учение о факторах эволюции Ивана Ивановича Шмальгаузена (1884-1963), ученее о биосфере Владимира Ивановича Вернадского (1863-1945), открытие антибиотиков Александром Флемингом (1881-1955), установление структуры ДНК Джеймсом Уотсоном (родился в 1928) и Френсисом Криком (1916-2004) – невозможно перечислить всех тех, кто своим самоотверженным трудом создавал современную биологию, которая в настоящее время является одной из наиболее бурно развивающихся областей человеческого знания.
Закрепление
Вопросы:
1. Расскажите о вкладе в развитие биологии древнегреческих и древнеримских философов и врачей.
2. Охарактеризуйте особенности воззрений на живую природу в Средние века, эпоху Возрождения.
3. Какое изобретение XVII века дало возможность открыть и описать клетку?
4. Каково значение для биологической науки работ Л. Пастера и И.И.Мечникова?
5. Перечислите основные открытия, сделанные в биологии в XX веке.
6. Назовите известные вам естественные науки, составляющие биологию. Какие из них возникли в конце XX века?
7. Какие методы исследования живой материи вы знаете?
Обобщение
Сформулируйте вывод по уроку.
Домашнее задание:
1. Параграф 1.1 на страницах 8-11 учебника, параграф 1.3. на страницах 19-20 учебника (закончить и выучить конспект).
2. Вопросы 1-6 на странице учебника, вопрос 5 на странице 20 учебника устно.
Биология (от греч. bios - жизнь, logos - наука) - наука о жизни, об общих закономерностях существования и развития живых существ. Предметом ее изучения являются живые организмы, их строение, рост, функции, развитие, взаимоотношения со средой и происхождение. Подобно физике и химии, она относится к естественным наукам, предмет изучения которых - природа.
Биология - одна из старейших естественных наук, хотя термин «биология» для ее обозначения впервые был предложен лишь в 1797 г. немецким профессором анатомии Теодором Рузом (1771-1803), после чего этот термин использовали в 1800 г. профессор Дерптского университета (ныне Тартуский) К. Бурдах (1776-1847), а в 1802 г.
Ж.Б. Ламарк (1744-1829) и Л. Тревиранус (1779-1864).
Биология, как и другие науки, возникла и всегда развивалась в связи с материальными условиями жизни общества, развитием общественного производства, медициной, практическими потребностями людей.
В наше время она характеризуется исключительно широким перечнем разрабатываемых фундаментальных проблем, начиная с исследований элементарных клеточных структур и реакций, протекающих в клетках, и заканчивая познанием процессов, развернутых и развивающихся на глобальном (биосферном) уровне. В относительно короткие исторические сроки были разработаны принципиально новые методы исследований, вскрыты молекулярные основы строения и активности клеток, установлена генетическая роль нуклеиновых кислот, расшифрован генетический код и сформулирована теория генетической информации, появились новые обоснования теории эволюции, возникли новые биологические науки. Новейший революционный этап в развитии биологии - это создание методологии генетической инженерии, которая открыла принципиально новые возможности для проникновения в глубь биологических процессов с целью дальнейшей характеристики живой материи.
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ
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. Аристотелю были известны основные признаки млекопитающих. Он дал описание наружных и внутренних органов человека, половых различий у животных, их способов размножения и образа жизни, происхождения пола, наследования отдельных признаков, уродств, многоплодия и т. д. Аристотеля считают основоположником зоологии. Другой представитель этой школы - Теофраст (372-287 гг. до н. э.) оставил сведения о строении и размножении многих расте- ний, о различиях между однодольными и двудольными растениями, ввел в употребление термины «плод», «околоплодник», «сердцевина». Его считают основоположником ботаники.
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.
Римская школа не дала самостоятельных разработок в изучении живых организмов, ограничившись коллекционированием сведений, добытых греками. Плиний Старший (23-79) - автор «Естественной истории» в 37 книгах, в которой содержались также и сведения о животных и растениях. Диоскорид (I в. н. э.) оставил описание около 600 видов растений, обращая внимание на их целебные свойства. Клавдий Гален (130-200) широко проводил вскрытия млекопитающих (крупный и мелкий рогатый скот, свиньи, собаки, медведи и др.), первым дал сравнительно-анатомическое описание человека и обезьяны. Он был последним великим биологом древности, оказавшим исключительно большое влияние на анатомию и физиологию.
В Средние века господствующей идеологией была религия. По образному выражению классика, наука в те времена превратилась в «служанку богословия». Биологические знания, основанные на описаниях Аристотеля, Плиния, Галена, были отражены в основном в энциклопедии Альберта Великого (1206-1280). На Руси сведения о животных и растениях были обобщены в «Поучении Владимира Мономаха» (XI в.). 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.
В этот период биология еще не выделилась в самостоятельную науку, но отделилась от восприятия мира на основе искаженных религиозно-философских взглядов.
Начала биологии, как и всего естествознания, связаны с эпохой Возрождения (Ренессанса). В этот период происходит крушение феодального общества, уничтожение диктатуры церкви. Как отмечал Энгельс, настоящее «естествознание начинается со второй половины XV в., и с этого времени оно непрерывно делает все более быстрые успехи». Например, 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. С того времени анатомия и физиология развивались вместе в течение многих десятков лет.
Чрезвычайно быстрое накопление научных данных о живых организмах вело к дифференциации биологических знаний, к разделению биологии на отдельные науки. 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). Человека и человекообразных обезьян он отнес к приматам. Значительное влияние на биологию того времени оказал немецкий ученый Г. Лейбниц (1646-1716), который разработал учение о «лестнице существ».
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. Пастсра, Р. Коха, Д. Листера и И.И. Мечникова
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.
Еще в первой половине XIX в. возникли идеи об использовании физики и химии для изучения явлений жизни (Г. Деви, Ю. Либих). Реализация этих идей привела к тому, что в середине XIX в. физиология обособилась от анатомии, причем физико-химическое направление заняло в ней ведущее место. На рубеже XIX-XX вв. сформировалась современная биологическая химия. В первой половине XX в. оформляется в качестве самостоятельной науки биологическая физика.
Важнейшим рубежом в развитии биологии в XX в. стали 40-50-е гг., когда в биологию хлынули идеи и методы физики и химии, а в качестве объектов стали использовать микроорганизмы. В 1944 г. была открыта генетическая роль ДНК, в 1953 г. выяснена ее структура, а в 1961 г. был расшифрован генетический код. 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.
12 апреля 1961 г. впервые в истории человек поднялся в космос. Этим первым космонавтом был гражданин СССР Юрий Алексеевич Гагарин. В Советском Союзе этот день стал Днем космонавтики, а в мире - Всемирным днем авиации и космонавтики. Но можно сказать, что этот день является днем космической биологии, родиной которой по праву является Советский Союз.
В 1970-е гг. появляются первые работы по генетической инженерии, которая подняла на новый уровень биотехнологию и открыла новые перспективы перед медициной.
Биология - это комплексная наука, ставшая таковой в результате дифференцирования и интеграции разных биологических наук.
Процесс дифференциации начался с разделения зоологии, ботаники и микробиологии на ряд самостоятельных наук. В пределах зоологии возникли зоология позвоночных и беспозвоночных, протозоология, гельминтология, арахноэнтомология, ихтиология, орнитология и т. д. В ботанике выделились микология, альгология, бриология и другие дисциплины. Микробиология разделилась на бактериологию, вирусологию и иммунологию. Одновременно с дифференциацией шел процесс возникновения и оформления новых наук, которые расчленились на более узкие науки. Например, генетика, возникнув в качестве самостоятельной науки, разделилась на общую и молекулярную, на генетику растений, животных и микроорганизмов. В то же время появились генетика пола, генетика поведения, популяционная генетика, эволюционная генетика и т. д. В недрах физиологии возникли сравнительная и эволюционная физиология, эндокринология и другие физиологические науки. В последние годы отмечается тенденция оформления узких наук, получающих название по проблеме (объекту) исследования. Такими науками являются энзимология, мембранология, кариология, плазмидология и др.
В результате интеграции наук возникли биохимия, биофизика, радиобиология, цитогенетика, космическая биология и другие науки.
Ведущее положение в современном комплексе биологических наук занимает физико-химическая биология, новейшие данные которой вносят существенный вклад в представления о научной картине мира, в дальнейшее обоснование материального единства мира. Продолжая отражать живой мир и человека как часть этого мира, глубоко развивая познавательные идеи и совершенствуясь в качестве теоретической основы медицины, биология приобрела исключительно большое значение в научно-техническом прогрессе, стала произ- водительной силой.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Новые теоретические представления и продвижение биологического познания вперед всегда определялись и определяются созданием и использованием новых методов исследования.
Основными методами, используемыми в биологических науках, являются описательный, сравнительный, исторический и экспери- ментальный.
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 един- ственным 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. Достаточно вспомнить, насколько успешным оказался этот метод в систематике организмов.
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). Метод широко применялся в XIX в. в обосновании теории эволюции, а также в перестройке ряда биологических наук на основе этой теории. Однако использование этого метода не сопровождалось выходом биологии за пределы описательной науки.
Сравнительный метод широко применяется в разных биологических науках и в наше время. Сравнение приобретает особую цен- ность 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.
Во второй половине XIX в. благодаря Ч. Дарвину в биологию входит исторический метод, который позволил поставить на научные основы исследование закономерностей появления и развития организмов, становления структуры и функций организмов во времени и пространстве. С введением этого метода в биологию немедленно
произошли значительные качественные изменения. 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. английским философом Ф. Бэконом (1561-1626). 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 характе- ризовать приуроченность функций к структуре. Благодаря трудам Ф. Мажанди (1783-1855), Г. Гельмгольца (1821-1894), И.М. Сеченова (1829-1905), а также классиков эксперимента К. Бернара (1813-1878) и И.П. Павлова (1849-1936) физиология, вероятно, первой из биологических наук стала экспериментальной наукой.
Другим направлением, по которому в биологию вошел экспериментальный метод, оказалось изучение наследственности и изменчивости организмов. Здесь главнейшая заслуга принадлежит Г. Менделю, который, в отличие от своих предшественников, использовал эксперимент не только для получения данных об изучаемых явлениях, но и для проверки гипотезы, формулируемой на основе получаемых данных. Работа Г. Менделя явилась классическим образцом методологии экспериментальной науки.
В обосновании экспериментального метода важное значение имели работы, выполненные в микробиологии Л. Пастером (1822-1895), который впервые ввел эксперимент для изучения брожения и опро- вержения теории самопроизвольного зарождения микроорганизмов, а затем для разработки вакцинации против инфекционных болезней. Во второй половине XIX в. вслед за Л. Пастером значительный вклад в разработку и обоснование экспериментального метода в микробио-
логии внесли Р. Кох (1843-1910), Д. Листер (1827-1912), И.И. Мечников (1845-1916), Д.И. Ивановский (1864-1920), С.Н. Виноградский (1856- 1890), М. Бейерник (1851-1931) и др. В XIX в. биология обогатилась также созданием методических основ моделирования, которое явля- ется также высшей формой эксперимента. Изобретение Л. Пастером, Р. Кохом и другими микробиологами способов заражения лабораторных животных патогенными микроорганизмами и изучение на них патогенеза инфекционных болезней - это классический пример моделирования, перешедшего в XX в. и дополненного в наше время моделированием не только разных болезней, но и различных жизненных процессов, включая происхождение жизни.
Начиная, например, с 40-х гг. XX в. экспериментальный метод в биологии подвергся значительному усовершенствованию за счет повышения разрешающей способности многих биологических методик и разработки новых экспериментальных приемов. Так, была повышена разрешающая способность генетического анализа, ряда иммунологических методик. В практику исследований были введены культивирование соматических клеток, выделение биохимических мутантов микроорганизмов и соматических клеток и т. д. Экспериментальный метод стал широко обогащаться методами физики и химии, которые оказались исключительно ценными не только в качестве самостоятельных методов, но и в сочетании с биологическими методами. Например, структура и генетическая роль ДНК были выяснены в результате сочетанного использования химических методов выделения ДНК, химических и физических методов определения ее первичной и вторичной структуры и биологических методов (трансформации и генетического анализа бактерий), доказательства ее роли как генетического материала.
В настоящее время экспериментальный метод характеризуется исключительными возможностями в изучении явлений жизни. Эти возможности определяются использованием микроскопии разных видов, включая электронную с техникой ультратонких срезов, биохимических методов, высокоразрешающего генетического анализа, иммунологических методов, разнообразных методов культивирования и прижизненного наблюдения в культурах клеток, тканей и органов, маркировки эмбрионов, оплодотворения в пробирке, метода меченых атомов, рентгеноструктурного анализа, ультрацентрифугирования, спектрофотометрии, хроматографии, электрофореза, секвенирования, конструкции биологически активных рекомбинантных моле-
кул ДНК и т. д. Новое качество, заложенное в экспериментальном методе, вызвало качественные изменения и в моделировании. Наряду с моделированием на уровне органов в настоящее время развивается моделирование на молекулярном и клеточном уровнях.
Оценивая методологию изучения природы в XV-XIX вв., Ф. Энгельс отмечал, что «разложение природы на ее определенные части, разделение различных процессов и предметов природы на определенные классы, исследование внутреннего строения органических тел по их многообразным анатомическим формам - все это было основным условием тех исполинских успехов, которые были достигнуты в области познания природы за последние четыреста лет». Методология «разделения» перешла и в XX в. Однако в подходах к изучению жизни произошли несомненные изменения. Новое, заложенное в экспериментальном методе и его техническом оснащении, определило и новые подходы к изучению явлений жизни. Продвижение вперед биологических наук в XX в. во многом определилось не только экспериментальным методом, но и системно- структурным подходом к изучению организации и функций живых организмов, анализом и синтезом данных о структуре и функциях исследуемых объектов. Экспериментальный метод в современном оснащении и в сочетании со системно-структурным подходом в корне преобразил биологию, расширил ее познавательные возможности, еще больше связал ее с медициной, с производством.
БИОЛОГИЯ - ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА МЕДИЦИНЫ
Связи биологического познания с медициной уходят в далекое прошлое и датируются тем же временем, что и возникновение самой биологии. Многие выдающиеся медики прошлого были одновременно и выдающимися биологами (Гиппократ, Герофил, Эразистрат, Гален, Авиценна, Мальпиги и др.). Тогда и позднее биология стала обслуживать медицину путем «доставки» ей сведений о строении организма. Однако роль биологии как теоретической основы медицины в современном понимании стала формироваться лишь в XIX в.
Создание в XIX в. клеточной теории заложило подлинно научные основы связи биологии с медициной. В 1858 г. Р. Вирхов (1821-1902) опубликовал «Целлюлярную патологию», в которой было сформу-
лировано положение о связи патологического процесса с клетками, с изменениями в строении последних. Соединив клеточную теорию с патологией, Р. Вирхов прямым образом «подвел» биологию под медицину в качестве теоретической основы. Значительные заслуги в укреплении связей биологии и медицины в XIX в. и начале XX в. принадлежат К. Бернару и И.П. Павлову, которые раскрыли и общебиологические основы физиологии и патологии, Л. Пастеру, Р. Коху, Д.И. Ивановскому и их последователям, создавшим учение об инфекционной патологии, на основе которой возникли представления об асептике и антисептике, приведшие к ускорению развития хирургии. Исследуя процессы пищеварения у низших многоклеточных животных, И.И. Мечников заложил биологические основы учения об иммунитете, имеющего большое значение в медицине. В укреплении связей биологии и медицины существенный вклад принадлежит генетике. Исследуя биохимические проявления действия генов у человека, английский врач А. Гаррод в 1902 г. сообщил о «врожденных пороках метаболизма», чем было положено начало изучению наследственной патологии человека.
БИОЛОГИЯ И ПРОИЗВОДСТВО
Впервые практика стала формулировать свои заказы биологии с введением в эту науку экспериментального метода. Тогда биология оказывала влияние на практику опосредованно, через медицину. Прямое влияние на материальное производство началось с создания биотехнологии в тех областях промышленности, которые основываются на биосинтезирующей деятельности микроорганизмов. Уже давно в промышленных условиях осуществляется микробиологический синтез многих органических кислот, которые исполь-
зуются в пищевой и медицинской промышленности и медицине. В 40-50-е гг. XX в. была создана промышленность для производства антибиотиков, а в начале 60-х гг. XX в. - с целью производства аминокислот. Важное место в микробиологической промышленности занимает производство ферментов. Микробиологическая промышленность выпускает сейчас в больших количествах также витамины и другие вещества, необходимые в народном хозяйстве и медицине. На основе трансформирующей способности микроорганизмов основано промышленное производство веществ с фармакологическими свойствами из стероидного сырья растительного происхождения.
Наибольшие успехи в производстве различных веществ, в том числе лекарственных (инсулин, соматостатин, интерферон и др.), связаны с генетической инженерией, составляющей сейчас основу биотехнологии. Генетическая инженерия оказывает существенное влияние и на производство пищи, поиск новых источников энергии, сохранение окружающей среды. Развитие биотехнологии, теоретическую основу которой составляет биология, а методическую - генетическая инженерия, является новым этапом в развитии материального производства. Появление этой технологии есть один из моментов новейшей революции в производительных силах (А.А. Баев).
