Термины для словаря: биология, предмет изучения основных биологических наук (см. конспект), аксиома.
Тема: Біологія як наука про життя
Лекция №1
Организационные требования
- Навички читання та складання тезових конспектів або конспектів першоджерел.
- Самостійний перегляд науково-популярних документальних фільмів та складання анотації за результатами переглядів.
- Записи до словника спеціальних термінів.
- Підготовка усних доповідей за питаннями семінарських занять (зі збереженням усіх матеріалів доповіді).
- Ведення конспекту лекцій.
Мета проведення: Ознайомлення з сучасною системою біологічних наук, її принципами, методами та проблемами.
План:
1. Система біологічних наук.
2. Значення та сучасні проблеми біології.
3. Аксіоми біології.
Література: [1], [3], [6], [8], [9], [12], [13], [18].
1. Система біологічних наук.
Биология (от греч. bios – жизнь + logos – учение) – комплекс наук о живой природе.
Она изучает все проявления жизни:
- строение и жизнедеятельность живых организмов и их сообществ;
- распространение;
- происхождение;
- индивидуальное и историческое развитие;
- взаимоотношения друг с другом и со средой обитания.
Биология раскрывает сущность жизни, выявляет закономерности жизненных проявлений, изучает и систематизирует живые организмы.
Название науки «биология» было предложено в 1802 г независимо друг от друга известным ученым-эволюционистом Ж.Б.Ламарком (1744-1829) и зоологом Г.Р.Тревиранусом (1776-1837).
В общей системе знаний биология относится к числу естественных наук (наряду с астрономией, физикой, химией, геологией и др.).
Разнообразие живых организмов на Земле огромно: на сегодня известны 500 тыс. видов растений, около 1,5 млн видов животных, сотни тысяч видов грибов и множество прокариот. Специалисты постоянно открывают и описывают новые виды как современных, так и вымерших, существовавших в прежние геологические эпохи. Полагают, что число еще не открытых видов живых организмов сопоставимо с числом уже известных и составляет не менее 2 млн.
Современная биологиія представляет собой систему наук о живой природе. Биологические науки служат теоретической основой медицины, агрономии, животноводства и всех отраслей производства, связанных с живими организмами.
Путь исследования живого мира – от части к целому, от компонентов (анализ) к системе (синтез).
Живые (биологические) системы настолько сложны, что методы, способы и формы их исследования чрезвычайно разнообразны.
Перечислим частные методы биологии:
1. Описательный - сбор и описание фактов.
2. Сравнительный – позволяет путем сопоставления изучать сходство и различие органи змов и их частей.
3. Исторический – выясняет закономерности появления и развития органи змов, становлення их структуры и функции.
4. Экспериментальный – связан с активным воздействием на явления природы путем постановки опытов (экспериментов) в точно учитываемых условиях и путем изменения течения процес сов в нужном исследователю направлении.
5. Моделирование – высшая форма эксперимента.
Все названные методы эффективны только в их единстве, системе. Особенно важно единство, сочетание логических и исторических методов (доминирование одних и подчиненность других). А главное – они эффективны только тогда, когда опираються на практику.Практика – критерий истины.
Выделим задачи биологии:
1. Изучение общих закономерностей биологических явлений и процессов.
2. Изучение характерных живых организмов.
3. Изучение причин многообразия живых организмов.
4. Выяснение законов возникновения и развития жизни на Земле.
Человек – живой организм, в этом отношении он является объектом биологических исследований.
Но человек отличается качественно иными особенностями в сравнении с любыми живыми существами: оставаясь биологическим объектом и высшим звеном эволюции органического мира, человек в то же время является существом социальным. Поэтому если для растений и животных характерна эволюция, связанная с мутациями и отбором (т.е. осуществляемая по биологическим законам), то прогресс человечества подчиняется социальным закономерностям.
Биологическая индивидуальность людей (морфологические. Физиологические. Биохимические особенности, в том числе и наследственные болезни, генетическая детерминированность темперамента и способностей) передается их поколения в поколение по генетическим закономерностям, общим со всем органическим миром. Но вся социально-трудовая сущность человека передается посредством обучения, воспитывается в человеческом коллективе, а это оказывает влияние на реализацию генетически детерминированных особенностей каждого индивидуума, отражается на формировании его личности.
Психологу в своей практической деятельности необходимо учитывать обе эти стороны человеческой сущности. Психолог оказывает помощь человеку, организм которого подчиняется биологическим закономерностям, но этот организм принадлежит личности – социальному существу, что накладывает отпечаток на поведение человека, на его психику, на течение патологических процессов.
Системный подход как методологический принцип с успехом используется при изучении различных областей действительности. Биология не составляет исключения, а является весьма благодатным полем для его применения. Системный подход позволяет не только выделить различные компоненты, структуру, функции живой системы, но и связать их в единое целое.
Живой мир в его многообразии изучает вся совокупность биологических наук, но каждая из них имеет свой специфический предмет.
«Чисто биологические» науки:
По объектам исследования:
- зоология – изучает животных (ихтиология, энтомология, орнитология, териология (звери) и т.д. – подотрасли зоологии);
- ботаника – изучает растения;
- микробиология – изучает микроорганизмы;
- вирусология – наука о вирусах;
- гидробиология – наука об организмах, населяющих водную среду;
- систематика – изучает многообразие и классификацию организмов;
- палеонтология - изучает историю развития органического мира (палеозоология, палеоботаника – подотрасли палеонтологии).
По исследованию свойств организмов и проявлений живого в биологии выделяют:
- Морфология – изучает состав и строение живых систем, их компоненты и структуру.
- Анатомия – изучает форму и строение тела живого организма с точки зрения его развития и взаимодействия формы и функции.
- Физиология изучает функции как живой системы в целом, так и ее компонентов – органов, тканей, клеток.
- Генетика – наука о наследственности и изменчивости.
- Биология развития или эмбриология – изучает закономерности индивидуального развития организмов.
- Эволюционное учение или дарвинизм – изучают закономерности исторического развития.
- Общая биология – изучает общие закономерности, раскрывающие суть жизни, ее формы и развитие.
- Гигиена – изучает возможности сохранения и укрепления здоровья
Специфические уровни живого изучают:
- цитология – наука о клетке;
- гистология – наука о тканях;
- экология – наука о взаимоотношении живой системы со средой
и другие.
Науки, которые образовались на «стыке» биологии и других наук и связаны с использованием определенных методов:
- биофизика – изучает физические явления в живых системах, значение физических закономерностей в процессах жизнедеятельности организмов;
- биохимия – изучает химические явления в живых системах, основные жизненные процессы химическими методами;
- молекулярная биология – исследует жизненные явления на молекулярном уровне и учитывает значение тримерной структуры молекул;
- биометрия – на основе обмера живых тел, их частей, процессов и реакций и последующего вычисления производит математическую обработку биологических данных с целью установления зависимостей, закономерностей, не заметных при описании отдельных явлений и процессов;
-теоретическая и математическая биология – позволяют, применяя логические построения и математические методы, устанавливать общие биологические закономерности.
- бионика – воспроизведение, моделирование биологических процессов и отдельных функций организмов и конструирование на основе таких прототипов новых технических систем и приспособлений.
- генная инженерия – изучает возможности получения организмов с определенными, нужными человеку признаками.
И другие…
2. Значення та сучасні проблеми біології.
Биологические знания нужны:
- для практической деятельности, в первую очередь – для обеспечения продуктами питания растущей популяции людей;
- для разработки и совершенствования методов профилактики и лечения болезней человека, предупреждения распространения инфекционных заболеваний;
И другое…
В современной биологии есть много проблем, решение которых может иметь революционизирующее влияние на естествознание и прогресс человечества. Перечислим их.
1) Строение и функции макромолекул.
2) Регуляция функций клеток (молекулярный механизм включения генов; регуляция внутриклеточных процессов).
3) Индивидуальное развитие организмов (выяснение механизма дифференцирования на стадии синтеза белка до появления свойств клеток, перестройка клеток, приводящая к формированию органов; создание теории онтогенеза).
4) Историческое развитие организмов (раскрытие сложных зависимостей между приобретенными в процессе эволюции приспособлениями принципиального характера или отдельными приспособлениями).
5) Происхождение жизни (выяснение условий возникновения жизни на Земле и моделирование процессов, происходивших при этом. С восстановлением экспериментально последовательных этапов возникновения жизни).
6) Биосфера и человечество (исследование биосферы как диалектического единства живой и неживой природы, наиболее существенным моментом которой является кругооборот веществ и энергии; познание законов биосферы для характеристики ее современного состояния и прогнозирования будущего планеты и человечества. Современное состояние и перспективы хозяйственной деятельности человека в планетарном масштабе; необходимость охраны и приумножения богатств с целью сохранения равновесия в отношениях между природой и обществом).
7) Биология и проблемы техники (изучение биологических процессов и строения живых организмов с целью получения новых возможностей для решения научно-технических задач (техническая или промышленная биохимия, промышленная микробиология). Воспроизведение, моделирование биологических процессов и отдельных функций организмов и конструирование на основе таких прототипов новых технических систем и приспособлений.
8) Биология и космонавтика – изучение влияния на организм условий космического пространства, возможных последствий, действия таких факторов, механизма адаптации организмов к действию космических условий.
9) Генная инженерия –предвидение отдаленных последствий вмешательства человека в естественные процессы.
10) Важность изучения биологии для психолога определяется тем, что:
11) 1.
12) 2.
13) 3.
14) 4.Большое число психологических патологий имеют имеют наследственную природу, профилактика и лечение которых требуют знаний генетики.
15) 5. Мировоззренческая функция.
3. Аксіоми біології.
Аксиомы биологии были обобщены Б.М.Медниковым 20 лет назад. Они, вероятно, могут быть дополнены новыми, но это не будет означать, что они неверны.
Эти аксиомы характеризуют именно жизнь и неприменимы к описанию неживой природы.
Первые 2 аксиомы описывают в целом статические закономерности.
Следующие – дополнительные – описывают динамику жизни.
1. Все живые организмы представляют собой единство фенотипа и генотипа – программы для его построения, передающейся из поколения в поколение (раскрытие ее смысла затянулось на более чем 2000лет).
Суть аксиомы: каждому живому организму присуща неповторимая для других организмов специфичная структура белковых молекул. Весь процесс размножения и развития организма состоит из двух раздельных операций: копирование наследственной программы (генотипа) и собственно изготовление самого организма (которое реализуется в фенотипе).
Т.о. по наследству передается не сама структура, а описание и инструкция по ее изготовлению.
Это положение лежит в основе всей живой материи.
В земных условиях основа генотипа – нуклеиновые кислоты, фенотипа – белки.
2. «Наследственные молекулы» синтезируются матричным путем. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген предыдущего поколения (сформулирована в 1927 г русским биологом Н.К.Кольцовым).
«Вещество наследственности» или «наследственные молекулы» - это молекулы ДНК.
Т.о. главное в этой аксиоме – это не материальный субстрат, а матричный принцип.
Эта аксиома постулирует широкое распространение матричного копирования в жизненных процессах. Новая ДНК копируется на матрице старой, мРНК – на матрице ДНК, полипептидная цепь, которая образует белок – на матрице мРНК. По существу, вся жизнь – это матричное копирование с последующей самосборкой копий (или в шутку – основа жизни – «книгопечатание» в мире молекул).
3. В процессе передачи из поколения в поколение генетических программ в результате многих причин они изменяются случайно и ненаправленно, и лишь случайно эти изменения оказываются приспособительными. (или проще: в процессе репликации генотипа (самокопировании) неизбежны ошибки на микроуровне, случайные и непредсказуемые изменения генетических программ)
Эта аксиома отвечает на вопрос: какие динамические закономерности приводят к изменениям в наследственных матрицах, поскольку именно изменения ведут к развитию, эволюции организма. Причина же состоит в том, что воздействие внешней среды влияет на передачу необходимой генетической информации для построения живого организма.
Эта аксиома имеет наиболее глубокий физический смысл.
4. Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипов многократно усиливаются и подвергаются отбору условиями внешней среды. (сформулирована Н.В.Тимофеевым-Ресовским как принцип усиления). (или проще: в процессе постройки фенотипа эти изменения многократно усиливаются, что делает возможным селекцию (отбор) единичных квантовых событий на макроуровне).
Т.о. отбор пропускает в следующее поколение такие организмы, изменения в которых дают более высокие шансы на выживание и размножение.
В другой работе Медников дополняет эту систему аксиом, называя их принципами:
1. Все организмы должны представлять единство фенотипа и генетической программы его построения (генотипа).
2. Генотип реплицируется матричным путем.
3. При репликации генотипа неизбежны случайные и непредсказуемые изменения (мутации).
4. При постройке фенотипа мутации многократно усиливаются в энергетическом отношении.
5. Измененные фенотипы подвергаются селективному воздействию со стороны факторов внешней среды. – этот принцип подчеркивает огромную роль внешней среды и естественного отбора в функционировании и развитии (эволюции) живого.
Еще одно важное замечание: этих аксиом и принципов, безусловно, недостаточно для объяснения всех феноменов живого. Однако, они являются фундаментом, на котором продолжает строиться современная биология.