Біологія як комплексна наука.
Етапи розвитку біології.
Останнім часом при вивченні історії розвитку науки все гостріше постає проблема раціональної реконструкції її історичного розвитку, пов'язана з різницею між нашим розумінням відбувалися в минулому наукових досліджень і тим, як самі натуралісти розуміли свої відкриття. Пануюча довгий час кумулятівістская модель розвитку науки, тобто виклад змісту знань в їх історичному розвитку, піддається критиці, оскільки в її рамках знання вириваються з їх історичним контекстом і включаються в систему сучасних уявлень, тобто передбачається існування певної загальної для всіх раціональності. Останнім часом широкого поширення набула концепція революційної зміни фундаментальних програм пізнання, і на місце єдиної для всіх приходять різні історичні типи раціональності. Вивчаючи етапи становлення ідеї розвитку в біології від античних до наших днів, необхідно спробувати створити раціональну реконструкцію, з одного боку, і в той же час враховувати відмінності типів раціональності зі зміною епох.
Сама біологічна еволюція в даний час є науково встановленим фактом, в якому ніхто з дослідників природи не може сумніватися. Незважаючи на її уявну закінченість, і в даний час виникає чимало суперечок, що стосуються як походження різних біологічних видів, так і самого життя на Землі.
Все змінилося з приходом так званого Нового часу: завдяки технічній революції і Просвітництва починається бурхливий розвиток біології. У XVIII столітті, до панівної теорії походження життя, додали теорію незмінності видів великого Карла Ліннея, згідно з якою рослини і тварини, створені Богом, швидше за все до створення людини, перебувають незмінно такими ж, розмножуючись шляхом самопроізводства, а потім і теорія - Бюффона, який одним з перших в розгорнутій формі виклав концепцію трансформизма, тобто обмеженою мінливості видів і походження видів у межах відносно вузьких підрозділів (від одного єдиного предка) під впливом середовища.
XIX століття характеризувався бурхливим розвитком біологічної думки: виникли теорії катастрофізму Кюв'є, униформизма Лаейеля, великий попередник Дарвіна Ламарк висунув теорію про вплив зовнішнього середовища, і самого Дарвіна, якому вдалося об'єднати все найкраще з існуючих в той час теорій.
Після смерті Дарвіна в його вченні виділилися щодо самостійні напрямки, кожне з яких по-своєму розуміло, доповнювало і совершенствовало його погляди.
XX століття ознаменувалося створенням синтетичної теорії і переходом до популяційної концепції еволюції. Новітньої теорією є системна теорія нобелівського лауреата Пригожина, згідно з якою розвиток будь-якої біологічної системи пов'язано з еволюцією систем більш високого рангу, в які вона входить в якості елемента, при цьому передбачається розгляд взаємодій "зверху - вниз" від біосфери до екосистемі, співтовариствам, організмам і т.д.
Термін біологія (від грец. Біос -життя, логос-наука) введений на початку XIX ст. незалежно Ж.-Б. Ламарком і Г. Тревіранус для позначення науки про життя як особливе явище природи. Біологія - наука про життя, її формах і закономірності розвитку. Предметом її вивчення є різноманіття вимерлих і нині населяють Землю живих істот, їх будова (від молекулярного до анатомо-морфологічного), функції, походження, індивідуальний розвиток, еволюція, поширення, взаємини один з одним і навколишнім середовищем.
Біологія досліджує загальні і приватні закономірності, притаманні життя у всіх її проявах і властивості: обмін речовин і енергії, розмноження, спадковість і мінливість, ріст і розвиток, подразливість, дискретність, саморегуляцію, рух і ін.
Розвиток цієї науки йшло по шляху послідовного спрощення предмета дослідження. Цей шлях пізнання - від складного до простого - часто називають "редукціоністскім". Редукціонізм, доведений до свого логічного завершення, зводить пізнання до вивчення елементарних форм існування матерії. Це відноситься і до живої, і до неживої природи. При такому підході закони природи намагаються пізнати, вивчаючи замість єдиного цілого окремі його частини. Інший підхід заснований на "віталістичних" принципах. В цьому випадку "життя" розглядають як абсолютно особливе і унікальне явище, яке не можна пояснити тільки дією законів фізики і хімії. Основне завдання біології як науки полягає в тому, щоб витлумачити все явища живої природи, виходячи з наукових законів, не забуваючи при цьому, що цілому організму притаманні властивості, в корені відрізняються від властивостей частин, його складових.
Біологія як комплексна наука
Сучасна біологія являє комплекс, систему наук. Окремі біологічні науки або дисципліни виникли внаслідок процесу диференціації, поступового відокремлення відносно вузьких областей вивчення і пізнання живої природи. Це, як правило, інтенсифікує і поглиблює дослідження у відповідному напрямку. Так, завдяки вивченню в органічному світі тварин, рослин, найпростіших одноклітинних організмів, мікроорганізмів, вірусів і фагів відбулося виділення в якості великих самостійних областей зоології, ботаніки, протістологиі, мікробіології, вірусології. Вивчення закономірностей, процесів і механізмів індивідуального розвитку організмів, спадковість і мінливість, зберігання, передачі і використання біологічної інформації, забезпечення життєвих процесів енергією є основою для виділення ембріології, біології розвитку, генетики, молекулярної біології та біоенергетики. Дослідження будови, функціональних відправлень, поведінки, взаємин організмів із середовищем проживання, історичного розвитку живої природи привели до відокремлення таких дисциплін, як морфологія, фізіологія, етологія, екологія, еволюційне вчення. Інтерес до проблем старіння, викликаний збільшенням середньої тривалості життя людей, стимулював розвиток вікової біології.
Етапи розвитку біології
Інтерес до пізнання світу живих істот виник на ранніх стадіях зародження людства, відображаючи практичні потреби людей. Для них цей світ був джерелом засобів до існування, так само як і певних небезпек для життя і здоров'я. Природне бажання дізнатися, чи слід уникати зустрічі з тими чи іншими тваринами і рослинами або ж, навпаки, використовувати їх у своїх цілях, пояснює, чому спочатку інтерес людей до живих форм проявляється в спробах їх класифікації, підрозділи на корисні і небезпечні, хвороботворні, що представляють харчову цінність, придатні для виготовлення одягу, предметів побуту, задоволення естетичних запитів.
Відкриттям фундаментальних законів спадковості біологія зобов'язана Г. Менделем (1865), Г. де Фриз, К. Корренс і К. Чермаку (1900), Т. Моргану (1910-1916), Дж. Уотсоном і Ф. Криком (1953). Названі закони розкривають загальний механізм передачі спадкової інформації від клітини до клітини, а через клітини - від особини до особини і перерозподілу її в межах біологічного виду. Закони спадковості важливі в обгрунтуванні ідей єдності органічного світу; завдяки їм стає зрозумілою роль таких найважливіших біологічних явищ, як статеве розмноження, онтогенез, зміна поколінь.
Уявлення про єдність всього живого отримали грунтовне підтвердження в результатах досліджень біохімічних (обмінних, метаболічних) і біофізичних механізмів життєдіяльності клітин. Хоча початок таких досліджень відноситься до другої половини XIX ст. найбільш переконливі досягнення молекулярної біології. Вона стала самостійним напрямком біологічної науки в 50-і рр. поточного сторіччя, що пов'язано з описом Дж. Уотсоном і Ф. Криком (1953) будови дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК).
Молекулярна біологія приділяє головну увагу вивченню в процесах життєдіяльності ролі біологічних макромолекул (нуклеїнові кислоти, білки), закономірностей зберігання, передачі і використання клітинами спадкової інформації. Молекулярно-біологічні дослідження розкрили універсальні фізико-хімічні механізми, від яких залежать такі загальні властивості живого, як спадковість, мінливість, специфічність біологічних структур і функцій, відтворення в ряду поколінь клітин і організмів певного будови.
Клітинна теорія, закони спадковості, досягнення біохімії, біофізики та молекулярної біології свідчать на користь єдності органічного світу в його сучасному стані. Те, що живе на планеті є єдиним цілим в історичному плані, обґрунтовується теорією еволюції. Основи названої теорії закладені Ч. Дарвіном (1858). Свій подальший розвиток, пов'язане з досягненнями генетики та популяційної біології, вона отримала в працях О.М. Северцова, Н.І. Вавилова, Р. Фішера, С.С. Четверикова, Ф.Р. Добжанського, Н.В. Тимофєєва-Ресовський, С. Райта, І.І. Шмальгаузена, чия плідна наукова діяльність відноситься до поточного сторіччя.
Еволюційна теорія пояснює єдність світу живих істот спільністю їх походження. Вона називає шляхи, способи і механізми, які за кілька мільярдів років привели до нинішнього нині різноманітності живих форм, в однаковій мірі пристосованих до середовища проживання, але розрізняються за рівнем морфофізіологічні організації. Загальний висновок, до якого приходить теорія еволюції, полягає в твердженні, що живі форми пов'язані один з одним генетичним спорідненістю, ступінь якого для представників різних груп різниться. Своє конкретне Вираз це спорідненість знаходить в наступності в ряду поколінь фундаментальних молекулярних, клітинних і системних механізмів розвитку і життєзабезпечення. Така спадкоємність поєднується з мінливістю, що дозволяє на основі цих механізмів досягти більш високого рівня біологічної організації.
Вище було сказано, що спочатку люди класифікували організми залежно від їх практичного значення. К. Лінней (1735) ввів бінарну класифікацію, згідно з якою для визначення положення організмів в системі живої природи вказується їх приналежність до конкретного виду і роду. Хоча бінарний принцип збережений в сучасній систематиці, оригінальний варіант класифікації К. Ліннея носить формальний характер. Біологи до створення теорії еволюції відносили живі істоти до відповідного роду і виду по їх подобою один одному, перш за все близькості будови. Еволюційна теорія, що пояснює схожість між організмами їх генетичним спорідненістю, склала природничо-наукову основу біологічної класифікації. Придбавши в еволюційної теорії таку основу, сучасна класифікація органічного світу несуперечливо відображає, з одного боку, факт різноманітності живих форм, а з іншого - єдність всього живого.
Ідея єдності світу живих істот знаходить своє підтвердження також в екологічних дослідженнях, що відносяться головним чином до XX в. Уявлення про біоценозі (В.Н. Сукачов) або екологічній системі (А. Тенсли) розкривають універсальний механізм забезпечення найважливішого властивості живого - постійно відбувається в природі обміну речовин і енергії. Названий обмін можливий тільки в разі співіснування на одній території і постійної взаємодії організмів різного плану будови (продуцентів, консументів, деструкторів) і рівня організації. Вчення про біосферу і ноосферу (В.І. Вернадський) розкриває місце і планетарну роль живих форм, включаючи людину, в природі, так само як і можливі наслідки її перетворення.
Кожен великий крок на шляху пізнання фундаментальних законів життя незмінно впливав на стан медицини, приводив до перегляду змісту і розуміння механізмів патологічних процесів. Відповідно переглядалися принципи організації лікувальної та профілактичної медицини, методи діагностики і лікування.
Так, виходячи з клітинної теорії і розробляючи її далі, Р. Вірхов створив концепцію клітинної патології (1858), яка на довгий час визначила головні шляхи розвитку медицини. Ця концепція, надаючи особливого значення в перебігу патологічних станів структурно-хімічних змін на клітинному рівні, сприяла виникненню в практичній охороні здоров'я патологоанатомічної, прозекторської служби.
Застосувавши генетико-біохімічний підхід у вивченні хвороб людини, А. Гаррод заклав основи молекулярної патології (1908). Цим він дав ключ до розуміння практичною медициною таких явищ, як різна сприйнятливість людей до хвороб, індивідуальний характер реакції на лікарські препарати.
Успіхи загальної та експериментальної генетики 20-30-х років стимулювали дослідження з генетики людини. В результаті виник новий розділ патології - спадкові захворювання, з'явилася особлива служба практичної охорони здоров'я медику-генетичні консультації. Молекулярна і сучасна клітинна біологія створюють раніше не відомі можливості попередження і лікування хвороб, що залежать від наявності шкідливих мутацій, із застосуванням методів генетичної інженерії. Досягнення в названій області науки привели до появи цілої галузі виробництва, що працює на охорону здоров'я, медичну біотехнології. Залежність стану здоров'я людей від якості середовища і способу життя вже не викликає сумнівів ні у практикуючих лікарів, ні в організаторів охорони здоров'я. Закономірним наслідком цього є спостережувана в даний час екологізація медицини.
Біологічні знання допомагають в боротьбі з шкідниками і хворобами культурних рослин, паразитами тварин. Вони грають важливу роль в удосконаленні лісового та рибного господарства, звірівництва.
Досягнення сучасної біології знайшли практичне застосування в промисловому біологічному синтезі амінокислот, кормових білків, ферментів, вітамінів, стимуляторів росту та засобів захисту рослин, органічних кислот і ін.
За допомогою методів генної інженерії біологами створені організми з новими комбінаціями спадкових ознак і властивостей, наприклад рослини з підвищеною стійкістю до захворювань, засолення грунтів, здатністю до фіксації атмосферного азоту і ін. Крім того, генна інженерія покладена в основу розробки принципів біотехнології, пов'язаної з виробництвом біологічно активних речовин (інсулін, антибіотики, інтерферон, нові вакцини для профілактики інфекційних захворювань людини і тварин).
Теоретичні досягнення біології широко застосовуються в .медіціне. Саме успіхи і відкриття в біології визначили сучасний рівень медичної науки. Зокрема, генетичні дослідження дозволяють розробляти методи ранньої діагностики, лікування та .профілактікі багатьох спадкових хвороб людини (альбінізм, гемофілія, безпліддя та ін.). З ними багато в чому пов'язаний і подальший прогрес медицини.
Рішення таких важливих проблем сучасності, як охорона навколишнього середовища, раціональне використання природних ресурсів і підвищення продуктивності рослинного світу, можливі тільки на основі біологічних досліджень. Вони передбачають виявлення та усунення негативних наслідків впливу людини на природу (забруднення середовища численними шкідливими речовинами), визначення режимів раціонального використання резервів біосфери. Крім того, завданням біології є забезпечення схоронності біосфери і здатності природи до самовідтворення.
Другу половину XX століття справедливо називають століттям біології. Така оцінка ролі біології в житті людства представляється ще більш виправданою для наближається XXI ст. До теперішнього часу наукою про життя отримані важливі результати в області вивчення спадковості, фотосинтезу, фіксації рослинами атмосферного азоту, синтезу гормонів та інших регуляторів життєвих процесів. Уже в реально доступному для огляду майбутньому можуть бути вирішені завдання забезпечення людей продуктами харчування, необхідними медицині і сільському господарству біологічно активними речовинами і енергією в достатній кількості, незважаючи на зростання населення і скорочення природних запасів палива. Дослідження в області генної інженерії, біології клітини, синтезу ростових речовин відкривають перспективи заміщення дефектних генів у осіб зі спадковими хворобами, стимуляції відновних процесів, контролю за клітинним розмноженням і, отже, впливу на злоякісний ріст.
Біологія відноситься до провідних галузей природознавства. Так, наприклад, високий рівень її розвитку є необхідною умовою прогресу медицини.