Этапы развития современной биологии

Биологией называется совокупность наук о живой природе. За последние десятилетия в биологии стали применяться понятия и методы физики и химии, в результате чего сформировались комплексные дисциплины: био­физика, биохимия, молекулярная биология.

Современная биология наряду с физикой является лидером естествознания. Наибольший вклад в усиление значимости биологии внесли открытия, сделанные в области генетики, молекулярной биологии, эволюционного учения и экологии. Сегодняшнее величие биологии основывается на тех достижени­ях, которые были сделаны в этой науке во второй половине XIX века: создание Ч. Дарвином эволюционного учения, Э. Геккелем (1834 – 1919) биогенетического закона, ос­новополагающие работы К. Бернара (1813 – 1878) в области физиологии, исследования Л. Пастера (1822 – 1895), Р. Коха (1843 – 1910) и И.И. Мечникова (1848 – 1916) в области микробиологии и иммунологии, рабо­ты И.М. Сеченова (1829 – 1905) и И.И. Павлова (1849 – 1936) в области высшей нервной деятельности и, наконец, блестящие работы австрийского биолога Г. Менделя (1822 – 1884), хотя и не получившие известности до начала XX в., но уже вы­полненные их выдающимся автором.

XX в. является продолжением не менее интенсивного прогресса в биологии и особенно в генетике. В 1900 г. голландским био­логом, одним из основателей учения об изменчивости и эво­люции, X. де Фризом (1848 – 1935), немецким ученым-бо­таником К.Э. Корренсом (1864 – 1933) и австрийским ученым Э. Чермаком (1871 – 1962) независимо друг от друга и почти одновременно вторично были откры­ты и стали всеобщим достоянием законы наследственнос­ти, установленные Г. Менделем.

Развитие генетики после этого происходило быстро. Был принят принцип дискретности в явлениях наследственнос­ти, открытый еще Г. Менделем. Известным датским биологом Вильгельмом Людвигом Иогансоном (1857 – 1927) в 1909 г. было введено понятие ген, означающее единицу наследствен­ного материала, ответственного за передачу по наследству определенного признака. Утвердилось понятие хромосомы как структурного ядра клетки, содержащего ДНК – высокомолекулярное соединение, носитель наследственных признаков. Дальнейшие исследования показали, что ген является определенной частью ДНК и действительно носителем толь­ко определенных наследуемых свойств, в то время как ДНК – носитель всей наследственной информации организма.

Развитию генетики способствовали в большой мере исследования известного американского биолога, одного из основоположников этой науки, Томаса Ханта Моргана (1866 – 1945), и его учеников, которым удалось определить расположение генов в хромосомах плодовой мушки дро­зофилы (Drosophila), на которой они проводили опыты. Ими было установлено, что все клетки данного организма (в том числе и половые) имеют один и тот же набор генов, что сохраняет устойчивость организмов при размножении, а при делении клеток происходит так­же удвоение молекул ДНК.

Т. Морган, А. Вейсман и др. в 1910 – 1915 гг. сформулировали хромосомную теорию наследствен­ности. Она строилась на следующих положениях:

· хромосома состоит из генов;

· гены расположены в хромосоме в линейном порядке;

· ген – неделимая единица наследственности; в мутациях ген изменяется как целое;

· большинство растительных и животных организмов являются диплоидными, т.е. их клетки (за исключением половых) имеют наборы парных хромосом, однотипных хромосом от женского и мужского организмов.

Хромосомная теория наследственности сделала более понятным и явления расщепления признаков.

Важным событием в развитии генетики стало откры­тие Хуго де Фризом мутаций – возникающих внезапно изменений в наслед­ственной системе организмов и потому могущих привести к устойчивому изменению свойств гибридов, передаваемых и далее по наследству. Все виды живых организмов спо­собны мутировать, т.е. давать мутации. Своим возникновением мутация обяза­ны либо случайным в развитии организма событиям (их обычно называют естественными, или спонтанными мута­циями), либо искусственно вызываемым воздействиям (та­кие мутации часто именуют индуцированными). Было обнаружено, что индуциро­ванные мутации могут возникать в результате радиоактивного облучения организмов, а также могут быть вызваны воздействием некоторых химических веществ.

В конце XIX – начале ХХ вв. эволюционная теория Ч. Дарвина казалась многим неубедительной в связи с неясностью природы наследственности. В то время господствовало мнение, что наследственность в целом основана на принципе смешивания. Исходя из этого следовало, что новый признак, появившийся у какого-то индивидуума как мутация, со временем должен исчезнуть, раствориться в популяции, как капля в море.

Преодоление противоречий между эволюционной теорией и генетикой стало возможным с созданием синтетической теории эволюции. Принципиальные положения синтетической теории эволюции заложены работами С.С. Четверикова (1926), Р. Фишера, С. Райта, Н.П. Дубинина (1929 – 1932) и др. В основе этой теории лежат следующие представления:

· элементарной единицей эволюции является популяция – целостная система взаимосвязи организмов, обладающая всеми условиями для саморазвития, способностью наследственного изменения в смене биологических поколений;

· элементарной единицей наследственности является ген;

· наследственность не имеет промежуточного характера, признаки передаются дискретными генами;

· наследственное изменение популяции осуществляется под воздействием ряда эволюционных факторов: мутационный процесс (поставляющий элементарный эволюционный материал), популяционные волны (колебания численности популяции в ту или иную сторону от средней численности входящих в нее особей), изоляция (закрепляющая различия в наборе генотипов и способствующая делению исходной популяции на несколько самостоятельных), естественный отбор (определяющий вероятность достижения индивидами репродуктивного возраста);

· естественный отбор является ведущим эволюционным фактором, направляющим эволюционный процесс.

Таким образом, развитие биологии в ХХ столетии укрепи­ло дарвиновскую теорию эволюции живого мира и принцип универсального эволюционизма; дало более глубокое толкование понятиям изменчивости и наследственности, а, следовательно, всему процессу эво­люции живого мира.