Статья: Биологический уровень и биологические концепции формирования материи

Баширов Р.И., Бакинский Государственный Университет, Азербайджан.

Предмет, структура и уровень развития биологии

Познание человеком природы и его оценивающее отношение к ней находит свое самое высокое и концентрированное выражение в естествознании. Современное естествознание – это система эмпирических и теоретических, репродуктивных и продуктивных знаний, взаимосвязанных между собой и отражающих единый материальный мир в форме научных понятий, законов, принципов, идей, теорий. Также как природа богата процессами и явлениями и является пёстрой, так и естествознание, сражающее её различные оттенки, состоит из наук, каждая из которых обладает свойственным ей предметом, конкретным объектом исследования. Одним из составляющих элементов современного естествознания является биология, изучающая живую материю, формы проявления органического мира, его особенности и закономерности развития, а также способы и пути их исследования.

Также как у всех конкретных наук у биологии есть свойственный ей специфический предмет исследования. Биология с первого взгляда кажется очень простой и понятной, на самом же деле она сложна и очень разветвлена, содержащий различные стороны предмет можно изложить так: биология – наука о живом, о его строении, формах существования, распределении живых существ на Земле, их развитии, взаимосвязях друг с другом и с неживой природой.

Современная биология – продукт длительного развития научного познания, динамическая система эмпирических и теоретических, чувственных и рациональных знаний о живом, которая принадлежит человечеству и которая накапливалась веками.

Интерес человека к живому зарядился в глубинах истории и это стремление было связано с его жизненными повседневными потребностями – природные потребности есть, пить, одеваться, находить лекарства, жить. Однако изучение живых организмов с научной точки зрения было, возможно только в древних цивилизованных обществах и с тех пор оформилась, классификация различных растительных и животных видов, распространенных в разных регионах. В древний период одним из первых биологов был греческий учёный Аристотель (384-322 гг. до н.э.).

С течением истории неустанно накапливались биологические знания, развивались и подвергались интеграции и дифференциации.

Современная биология – это комплекс целого ряда наук о живой природе. Подходя к её структуре с различных точек зрения, все содержащиеся в этой системе науки можно классифицировать на основе различных принципов.

По объекту исследования биологию можно разделить на вирусологию, бактериологию, микрологию, ботанику, зоологию, антропологию.

По свойствам изучаемых организмов биологию можно разделить на морфологию, физиологию, молекулярную биологию, экологию и генетику.

Морфология – наука о строении живых организмов;

Физиология – наука о жизнедеятельности организмов;

Молекулярная биология – наука о микроструктуре клетки и живой ткани;

Экология – наука о жизненном образе растений и животных и о их взаимосвязи с окружающей средой;

Генетика – наука о законах наследственности и изменчивости живых организмов.

По уровню формирования исследуемых живых объектов в составе биологии различаются следующие разделы:

Анатомия – наука, изучающая макроскопическое строение живых организмов;

Гистология – наука, изучающая структуру живой ткани;

Ситология – наука, изучающая строение живой клетки.

Отметим, что многоплановость комплекса биологических наук обусловлена многообразием самого органического мира. Сведения о составе современной биосферы всё время уточняются и поэтому их можно считать лишь ориентировочными. По мнению М.М. Камшилова,1 считающегося авторитетным исследователем в области биологии, биологи до настоящего времени обнаружили и изучили более миллиона видов животных, 265500 видов растений, несколько сотен тысяч видов грибов, около трёх тысяч видов бактерий. Согласно данным К.Вилли и В.Детьена на поверхности Земли в настоящее время существует чуть больше миллиона видов животных и около 400 тысяч видов растений.2 Таким образом, теоретическое освоение живого мира вовсе неисчерпаемо. В настоящее время предполагается, что на Земле ещё остаётся не менее миллиона неизученных доселе живых организмов.

Проведённые исследования показали, что 75% от общего числа видов животных составляют членистоногие, в том числе насекомые. Согласно численности на втором месте находятся моллюски, на третьем месте – позвоночные. Последние, составляют приблизительно 4% всех живых видов. Млекопитающие животные составляют только, 10% всех позвоночных 50% всех позвоночных приходится, на долю рыб. 93% всех известных видов животных обитают на суше и только 7% в воде. 92% растений расположились на суше и 8% в воде.

Как видно из приведённых цифр возможность зарождения вида на Земле во много превосходит возможность зарождения его в воде. Выход жизни из воды на сушу открыл широкую перспективу для её эволюции.

Таким образом, на материках растения, а в океанах животные формируют превосходство. Несмотря на то, что мировой океан занимает 70,2% поверхности Земли, живущая в океане биомасса составляет только 0,13% всей биомассы планеты. Среди людей широко распространилась мнение о том, что по сравнению с жизнью на суше жизнь в океане более богатая. Однако это мнение ошибочно! С другой стороны живое вещество материи в основном скопилось в зеленых растениях суши. Все неспособные к фотосинтезу организмы составляют всего 1% всех живущих на Земле живых организмов. Несмотря на то, что растения составляют всего 21% от общего числа видов на Земле, они формируют 99% всей биомассы. Немного меньше 1% биомассы приходится на долю животных. Это говорит о том, что более высокий уровень дифференциации характеризует более меньшую часть жизни.

Нижеприведённая таблица отражает биомассу живых организмов, распространенных на Земном шаре.

Количество жизни в современной биосферы и неравномерное её количественное распределение дополняет неравномерность развития жизни на Земле в ходе истории. Когда жизнь только зарождалась на Земле низкое соперничество между живыми организмами шансом к выживанию и увеличению своего рода. Естественный отбор устранения только те организмы, которые не были способны к размножению. С увеличением притеснения жизни увеличивалось соперничество. Для создания нового было недостаточно обладать элементарной способностью к жизни, от новых организмов требовалось более сильная жизненная выносливость по сравнению с предыдущими видами.

В развитии биологии можно выделить 3 этапа: 1) систематический этап, связанный с именем швейцарского естествознателя Карла Линейна; 2) эволюционный этап, связанный с именем английского учёного Чарльза Дарвина; 3) биология микромира, связанная с именем чешского учёного Г. Менделя. Каждый из этих этапов был связан с изменением взглядов на живое, основ биологического мышления, биологической парадигмы.

Жизнь – специфическая материальная система и особая форма движения материи

В отдельные периоды истории науки давалась различное определение и толкование жизни, начинаясь наивного гилозоизма и механизма, до современных виталистических и кибернетических представлений. Современное понимание жизни наряду с её традиционными атрибутами (увеличение, репродукция, наследственность, изменчивость, борьба за жизнь и естественный отбор) включает также такие показатели, как формирование, информированность, упорядоченность. Для прославления природы в этой или другой форме необходимо принять во внимание в первую очередь и многокачественность и иерархию. Область жизни охватывает различные уровни начиная с молекулярно-генетического и клеточного уровня и заканчивая уровнем организма, далее уровне биогенеценоза и биосферы.

В настоящее время самое конкретное и убедительное определение жизни – характеристика её как особой формы движения, формирующей способ существования высоко формированных молекулярных систем.1 Каждый вид системы и процесса отличается только присущими ей законами и закономерностями, структурой и функциями. Этот факт обладает фундаментальной важностью для опровержения односторонних и простых подходов к жизни, взглядов, заменяющих сложное простым (механизм, редукционизм и другие) или простое сложным, точек зрения, отделяющих химию от физики, биологию от физики или химии (витализм и другие).

Жизнь создается совместно с высокомолекулярными физико-химическими системами, содержащими белки и аминокислоты. Эти системы характеризуются единством изменчивости и стабильности. Наука, отделяя сложный белково-аминный комплекс, как специфический вид материальных объектов, характеризует их посредством метаболических реакций, обеспечивающих стабильное существование обмена материй и информаций этих комплексов с окружающей средой. Содержание и структура закономерности, объединяющей биологию, химию и физику, состоит в соответствующих материальных системах – органах, семенах, клетках и биологических процессах, протекающих в их атомно-молекулярном составе.

Как отмечал академик В.А.Энгельгардт, «в биологических процессах саморегулирование явлений происходит не как обмен веществ с простым смещением равновесия в некоторых обратных химических реакциях, а как результат общности химических реакций, которые демонстрируют взятое целиком свойство механизма обратной связи, хотя в отдельности каждая из них не обладает свойством саморегулирования.»1 Фундаментальные свойства живых систем – это их самопроизводство, редупликация, обеспечиваемая посредством молекул аминокислот – ДНК и РНК. Большинство учёных пришли к мысли о том, что только молекулы РНК – первичные молекулы, представляющие генетический код на предшествующем биологической эволюции этапе, для того чтобы сохранить и передать наследственную информацию генетический аппарат должен быть достаточно устойчивым.

Наряду с такими признаками живых систем как обмен веществ и самовоспроизводство в последнее время отдается преимущество свойству существования молекул в двух противоположных зеркальных формах, в форме оптического стереоизомера. Обнаруженная в XIX веке Луи Пастером оптическая изомерия химических соединений проявляется в том, что активные с точки зрения оптики стереоизомеры вращаются в противоположном поляризационной плоскости падающего на них светового излучения направлении. Несмотря на то, что состав оптических изомерных молекул является одинаковым, различные структурные элементы выстроены так, что в результате порождают как сходные друг с другом, так и отличающиеся друг от друга (как правая рука человека) зеркальные антиподы. Например, в живых системах, в биологических организмах белки содержат только «левые» аминокислоты, никелевые же кислоты – только «левые» сахары. Это означает то, что сформированные из аминокислот белки вращают плоскость поляризации света влево, содержащие сахар никелевые кислоты – вправо.

Современное естествознание, объединяющее в себе сотни наук, изучающее жизнь (общая биология, молекулярная биология, генетика, палеобиология, а также математика, кибернетика, неравновесная термодинамика, синергетика и другие), не отказываясь качественной специфики жизни, открывают её физико-химический механизм. Заостряющая своё внимание только на таких процессах синергетика оказывает ближайшую помощь научным биологам, химикам и физикам в объяснении секретов, законов и эволюции жизни.

Сущность, основные показатели и структурные уровни живого

Проблема происхождения жизни интересна не только сама по себе, но и с точки зрения различия между с одной стороны живым и неживым, с другой стороны между растениями и животными. В чем сущность живого? В какой степени и как эволюция повлияла на зарождение жизни на Земле? Несмотря на то, что мы интуитивно хорошо понимаем разницу между живым и неживым, в стремлении узнать, что такое жизнь мы встречаемся с очень серьезными изменениями. Результатом этих трудностей явилось то, что целый ряд авторов дал живому определения, не имеющих никакого значения, некоторые же дали определения, не согласующиеся с логическими принципами и носящие тавтологический характер. Например, одно из банальных определений живого гласит следующее: «Живое существо состоит из живых объектов, неживое – из неживых объектов.» Здесь мы наблюдали то, что данное определение не сможет противостоять никакой критике, противоречие логических принципов с описанием, тавтология сущности и содержания. Хотя, немало и содержательных определений в этой области. Однако во время их проверки обнаруживается их незавершённость, половинчатость. Например, определение жизни, данное Ф.Энгельсом: «Жизнь – это способ жизни белковых веществ, который формирует существенный признак постоянного обмена веществ с внешней природой, с окружающим миром.» Незаконченность, половинчатость этого определения в том, что оно может применяться с физико-химической точки зрения, с взгляда обмена веществ и к горящей свечке, и к возможному живому организму: оба из них для своего существования поглощают кислород, выделяют углекислый газ, различие только в том, что у свечки вещества образуются в процессе горения а у живого организма – в процессе дыхания. Приведённый пример показывает, что неживые предметы также принимают участие в обмене веществ окружающей средой. Поэтому в определении, данному жизни и в том числе белковым существам, обмен веществ нельзя принимать как обязательное единственное условие. Являясь в лучшем случае необходимым условием жизни, обмен веществ в то же время не является достаточным её условием.

Из всего сказанного становится ясным, что дать точное определение жизни – довольно сложная работа. Поэтому современная биология подходит к определению живого путём перечисления её основного из показателей, создающих чёткое представление о специфике жизни. Опираясь на этот принцип, мы постараемся ответить на вопрос «что такое живое существо?» путём определения фундаментального показателя, отличающего его от неживого.

У живого и неживого в материальном, структурном и функциональном плане существует целый ряд очень серьезных различий. В материальном плане отличие живого от неживого заключается в том, что в состав живого входят называемые биополимерами белковые и аминовые кислоты (вещества ДНК и РНК), высокоупорядоченные макромолекулярные органические соединения. В структурном плане живое отличается от неживого строением своих клеток. В функциональном плане это различие состоит в том, что для живых существ характерно воспроизводство себе подобных.

Живые организмы обладают сложной, упорядоченной структурой, в сравнении с неживыми системами они характеризуются особенностью формирования на более высоком уровне. Живое, поглощая энергию из окружающего мира, использует её для обеспечения своей упорядоченности на высоком уровне. Большинство организмов используют энергию солнца прямым или косвенным путем. В сравнении с неживыми телами живые организмы более активно противостоят физическим влияниям окружающей среды. Когда мы толкали безжизненный камень, он пассивно двигается с места, когда же мы толкаем животное, оно, активно реагируя на это давление, или бежит от нас, или нападает на нас, или как некоторые живые организмы изменит свою форму. Ответная реакция на внешнее раздражение – важное универсальное свойство всего живого – растений и животных.

Живые организмы не только меняются, но и постепенно осложняются. Так у растений и животных образуются новые ветви и органы, отличающиеся по их химическому составу от создающих их структур.

В отличие от неживых предметов все живые существа размножаются. Высокая способность воспроизводить себе подобных в живом мире является характерной стороной живого. Ч.Дарвин так характеризовал эту особенность живого: «Прогресс размножения настолько высок, что он приводит к борьбе зав жизнь и в итоге – к естественному отбору.»1 В мире неживых предметов также существует устойчивость и воспроизводство (например, молекул из атомов, атомов из элементарных частиц и др.). Однако в отличие от неживых предметов у живых существ происходит процесс в отличие от неживых предметов у живых существ происходит процесс производства подобных себе, живое ничто не создает, они наоборот создают сами себя. Создание себя – признак, присущей только живому. Также в процессе размножения появляется новое поколение, которое похоже на своих родителей, и в то же время главным образом качественно от них отличаются по определенным приметам, особенностям. Специфика механизма влияния наследственности и изменчивости, обусловливающая эволюцию всех видов, которые содержит биосфера, проявляется именно в этом.

Схожесть поколения со своими родителями обуславливает другую поразительную особенность живых организмов – отбор необходимой для отведенной им жизни, размножения и развития информации, передала её последующим поколениям и тем самым сохранение их в отрезках времени более широкого масштаба. Эти информации содержатся в генах – маленьких внутриклеточных структурах, являющихся единицей наследственности. Ориентация развития организма и сходство поколений с родителями строится только на этом генетическом материале. Однако в процессе передачи информации от одного поколения другому и в результате подвержения их изменениям каждое новое поколение не только не похоже на своих родителей, но и определенным своим приметам главным образом от них отличается.

Один из важных показателей, отличающий живое от неживого, состоит в том, что живые организмы хорошо адаптируются к среде обитания и строят свои структуры согласно образу жизни. Например, структурные формы, соответствующие образу жизни кротов, рыб, лягушек, дождевых червей и других живых существ могут служить примерам вышеуказанного.

Живое отличается от неживого также обменом веществ, способностью размножаться и развиваться, составом и активным регулированием функции, способностью двигаться, раздражаться, приспосабливаться к среде и другим. Деятельность, поведение, активность также являются неотделимыми свойствами, атрибутами живого. Г.Селье так характеризовал эту особенность живого: «Все живые существа должны либо действовать, либо исчезнуть. Мышь все время должна двигаться, птица летать, рыба плавать, растение развиваться.»1

Ко всему вышеуказанному о специфике, живого можно добавить то, что все живые организмы питаются, дышат, растут, размножаются и распространяются в природе. Неживые же предметы, наоборот, не растут, не размножаются, не питаются и не дышат.

В ряд важных отличительных показателей живого также входит его компактность. Для того чтобы разъяснить мысль и создать представление о компактности живого достаточно только сказать, что у гигантского дельфина массой в примерно 50 тон вся информация расположена в клетке оплодотворённого яйца, масса которой 5-10-15 граммов. Одной из важных отличительных сторон живого является также способность создать порядок, распорядок в хаотическом, беспорядочном движении молекул и тем самым противостоять увеличению энтропии в среде обитания. Живой организм, действующий в противовес тепловому равновесию, однако, вместе с ним участвующий в увеличении энтропии окружающей среды, в ходе своей деятельности требует отрицательной энтропии. С осложнением материального устройства живого соответственно увеличиваются энергия регулирования в нём и количество энтропии.

Один из существенных признаков живого – постоянный обмен веществом, энергий и информацией с окружающей его средой. Ассимилируя получаемое от внешней среды вещество они получают возможность производить живые организмы, соответствующие их материальной структуре, затем за счет этого многократно производить их заново. Зародившийся входе автокаталитической реакции узел обратной связи также играет важную роль в метаболической функции живого.1 Процессы автоингибиции, протекающие противоположно живому автокатализу, кросс катализу и катализу, также оказывают влияние. Для создания новых структур в живых организмах необходима положительная обратная связь, для обеспечения их стойкости требуется отрицательная обратная связь.

Жизнь согласно своей пёстрости, сложности химических компонентов и богатству динамики происходящих в живых организмах превращений намного превосходит другие существующие формы материи. В отличие от неживой материи живые организмы, демонстрируя пример высокой упорядоченности, характеризуются асимметрией отношений пространства и времени.

В сравнении живого и неживого привлекает внимание одна закономерность: молекулы, появляющиеся в процессе самоформирования неживых систем являются относительно простыми, механизм происходящих в них реакций – сложный; схема реакций, происходящих в самоформировании живых систем, является простой, создающиеся молекулы сами по себе намного сложны.

Ещё один важный показатель, отличающий живое от неживого, состоит в том, что время как у живых систем есть прошлое, у неживых систем его нет. В.Хейзенберг так описывал это различие живого и неживого: «Не смотря на то, что целые структуры, состоящие из определенного числа элементарных ячеек атомной физики – ядра атома и электронов, подвергаются определенным нарушением, порождаемым внешней природой, они согласно времени вовсе не изменяются. Конечно, не смотря на то, что они определенным образом отвечают на внешние влияния, они после ликвидации случаев нарушений внешнего влияния большого масштаба возвращаются в изначальное положение. Хотя организмы вовсе не являются не статическими образованьями. В одном из древних сравнений, уподоблявших живые организмы огню, говорится, что их форма такова, что материя в определенном значении слова проходит как поток.» Жизнь организма зависит от 2 факторов – обусловленной генетическим аппаратом наследственности и изменчивости, определенной влиянием окружающей среды, индивидуума. Отметим также такой интересный факт, что жизнь на Земле в таком виде, в котором она находится сейчас, не могла возникнуть в результате обратного влияния кислородной атмосферы и живых организмов. Живая жизнь, зародившись, впервые на Земле 3 миллиарда лет назад, в последующие периоды истории Земли и в процессе эволюции постоянно усовершенствовались и развивались.

Исходя из общности необходимых для жизни показателей, мы можем дать следующую обобщенную характеристику живого: жизнь – форма существующих самоформирующихся и воссоздающихся сложных, открытых систем. Важным функциональным веществом этих систем являются аминовые кислоты и белки. По мнению американского физика Ф.Триплера жизнь в лучшем случае является особым видом информации. Он пишет: «Я воспринимаю жизнь как закодированную информацию, которая сохраняется посредством естественного отбора.»1 Если принять эту мысль Триплера за истину, то в этом случае жизнь является вечной, бесконечной и нескончаемой согласно тому, что она является информацией. Однако с этой идеей согласны не все. Потому что принимаемая всеми необусловленная ценность этой идеи состоит в том, что самый важный из всех известных критериев жизни – способность живых организмов воспринимать информацию, сохранять и передавать последующим поколениям.

Выше мы обсудили показатели, отличающие живое от неживого, и специфику живого. Наряду выяснением показателей, отмечающих живое от неживого, мы должны отметить, что стремление установить между живым и неживым обязательную разницу или отделить их друг от друга. Китайской стеной в науке всегда сталкивалось с большими трудностями. В развитии организмов существовали определенные формы перехода от не жизни и жизни. Например, вирусы вне пределов клеток организмов не обладают ни каким атрибутом. Несмотря на то, что у них есть определенный наследственный аппарат, у них отсутствуют ферментные вещества, необходимые для реализации обмена веществ. Поэтому вирусы только за счет проникновения в клетки организмов и питаясь их ферментами, могут расти и размножаться. В зависимости от важности или неважности принимаемого показателя вирусы можно отнести как живым, так и неживым системам.

В биологии наряду с различием живого и неживого отличие растений и животных приобретает важное значение. Большинство биологов придерживается мнения о том, что процесс деления живого на растения и животных начался приблизительно 750 миллионов лет назад. В голубой период протерозойской эры зародились следующие различия, которые условно разделили растения и животных на 3 группы:

1) Растения и животные отличаются друг от друга по строению клеток и особенностям их развития; 2) растения и животные отличаются друг от друга способом питания; 3) растения и животные отличаются друг от друга способностью передвигаться.

Для того чтобы отнести живой организм к группе растений или животных необходимо принять во внимание все три различия, перечисленные выше. Например, несмотря на то, что коралловые моллюски всю жизнь проводят без движения, принимая во внимание другие свойства, их можно отнести к группе животных; насекомоядные же растения по способу питания можно отнести к группе животных. Между растениями и животными существуют переходные типы, например живое существо, называемое зелёной эвгленой, питаясь как растение оно автотрофно, передвигается как животное, в темноте становится гетеротрофным. Кристаллы размножаются, но не воссоздают себя заново, растения несмотря на то, что сами себя воссоздают, не передвигаются. Наряду с этим некоторые клетки растений способны на протяжении всей жизни организма к активному размножению. В пластидах растений, то есть в белковых телах клеток присутствует вещество хлорофилл, придающее растению зеленый цвет. Его существование связано с космической функцией растения – способностью превращать заново поглощаемую солнечную энергию. Эта функция также определяет строение растения. Австрийский биолог И.Визнер писал по этому поводу, что словно пластическое вещество, плетёт форму растения. Выражаясь словами академика В.И.Вернадского «в биосфере между живым миром и освещающими его солнечными лучами четко видна безраздельная связь.»1

В случае присутствия в клетках животных централов отсутствуют вещества хлорофилл и стенки клетки, мешающие изменению её формы.

Животные живут в такой экологической обстановке в природе, где только в этой обстановке они могут жить и развиваться как биологический вид. Формы передвижения и поведения животных нашли формирование на возможностях, обусловленных строением их тел и природными органами. Ограниченность реальных возможностей взаимного влияния животных и внешнего мира, обусловленных особенностями формирования их тел и форм поведения, определяется в конечной степени их способностью отображения, ограниченностью познавательных возможностей. Животные в масштабах свойств и отношений окружающего мира, приобретающих для них прямое или косвенное биологическое значение чувствуют, воспринимают и представляют. В мысли К. Маркса о том, что «животное прямо посредством своей жизненной деятельности формирует тождественность», выражается ограниченность отношения исключительно животного и окружающего мира.

Рассматривая различие растений и животных по способу питания необходимо отметить, что в то время как большинство растений вещества, необходимые для жизни, поглощают из неорганических соединений, в процессе фотосинтеза животные и растения питаются органическими соединениями, которые получаются в результате процесса фотосинтеза.

В процессе развития мира животных согласно их выполняемым функциям произошла дифференциация органов и были созданы соответствующие органы двигательной, пищеварительной, дыхательной системы, системы кровообращения, нервная система и органы ощущения.

В XVIII – XIX веках в биологии наметились стремления систематизировать все разнообразие мира растений и животных. Как выражение одного из этих стремлений в биологии появилось направление, называемое «систематикой».

В пределах систематики, беря за основу отличительные стороны, была дана классификация растений и животных. В таких случаях вид воспринимается как основная структурная единица, более же высокие уровни живого были названы родом, отрядом, классом и более высокими единицами.

В настоящее время Земле обнаружено 400 тысяч растений, 1,5 миллиона видов животных, в том числе 70 тысяч видов позвоночных, 16 тысяч видов птиц, 12540 видов млекопитающих форм жизни была в основном создана для полного изучения живой материи и первым, кто реализовал эту идею в учении о биосфере, был выдающийся русский естествознатель В.И.Вернадский.

Способ системно-структурного подхода показывает, что сформированный из различных видов живой мир также обладает сложной структурой. Беря за основу различные критерии или принципы, стало возможным выделить различные уровни живого мира и их подсистемы. В биологии особенно широко распространены следующие уровни формирования, оформленные на основе критерия масштабности живого:

1) Уровень биосферы. Этот уровень содержит все живые организмы, живущие на Земле (вирусы, бактерии, растения, животные, люди) и окружающую их естественную среду. Биология изучает проблему изменения концентрации газа углерода в атмосфере на уровне биосферы. Учёны, используя способ системного анализа, определили, что увеличение концентрации газа карбона в атмосфере Земли на 4% каждый год создает опасность глобального повышения температуры на планете.

2) Уровень биоценоза. Биоценоз является следующей ступенью биологического формирования живого, единым природным комплексом, формирует экосистему и расположен в одной конкретной части планеты, окружая все живые существа. Не зная направления структуры и деятельности биоценозов, невозможно рационально использовать природу.

3) Уровень живого: популяция – вид. Этот уровень создается путем скрещивания членов одного и того же вида. Изучение популяций приобретает важное значение для выяснения факторов, оказывающих влияние на их численность.

4) Уровень органов организма и семени. Этот уровень отражает показатели различных органов живых существ, их строение, физиологию, поведение а также строение функции органов живых существ и семян.

5) Субклеточный и клеточный уровень. Этот уровень охватывает процессы специализации клетки и внутриклеточные процессы.

6) Молекулярный уровень. Одна из важных проблем, выдвигаемых этим уровнем, который формирует предмет молекулярной биологии, связана с механизмом передачи генной информации и изучением ленной инженерии.

Идея эволюции в биологии и философские аспекты  её основных принципов

Уже давно люди пытаются объяснить пестроту и странности органического мира. В течение тысячи лет в теоретическом познании господствовало такое элементарное объяснение о том, что все виды организмов были созданы раз и навсегда в той форме, в которой они существуют в настоящее время, и никогда больше не изменятся. Так было написано в Священном Евангелие и таковой была мысль о живом великого Аристотеля, которая звучала как обязательная истина на протяжении тысячи лет в качестве научных рассуждений. Служащие христианской церкви по сей день твердо уверенны, что разнообразие всех существующих на Земле живых организмов является результатом творческого акта господних сил, зародившимся в течении шести дней и оставшимся с тех пор неизменным. Все другие объяснения они считают оскорблением по отношению как религиозной вере.

Биологическая парадигма, сформированная под влиянием религиозных идей о неизменности всего живого мира, в течении XVIII века долгое время относилась к описанию только видов животных и растений. Также это описание ограничивалось только внешними характеристиками растений и животных, бросающимися в глаза сторонами. Классификация, предложенная шведским естествознателем Карлом Линейном, состояла из таких представлений. Эта классификация, считавшаяся для своего времени прогрессивной и по сравнению с существующими классификациями совершенной, для того чтобы выйти за рамки старой парадигмы во многом носила искусственный характер. Однако человек по своему природе устроен так, что он пытается объяснить мир не только на основе религии, но и прежде всего на основе знаний, приобретенных путём интеллекта, ума и мышления, здоровых мыслей и логических доказательств.

Множество учёных, основывающихся на рациональном методе, в том числе Ж.Л.Буффон во Франции, Е.Дарвин (дед Ч.Дарвина) в Англии, И.В.Гётте в Германии, М.В. Ломоносов в России и другие пришли к выводу о том, что все организмы, населяющие Землю, не остаются неизменными, всё время подвергаются эволюции. Причиной, которая привела их к этому результату, явились останки странных растений и животных, которые были найдены во время археологических раскопок и вовсе не были похожи на современные виды. Для объяснения этих останков, удививших человека, были выдвинуты различные соображения и предположения. Эти открытия создали почву для создания эволюционной концепции живого на Земле у некоторых учёных и тем самым К.Линейн, критически подходя своей концепции, доказал достоверность мысли о том, что «искусственная система может использоваться только до тех пор, пока не будет создана более современная природная система.»1 Вскоре наступил такой удобный момент: парадигма искусственной систематизации была заменена принципами природной классификации, основанной на теории эволюции а также основанном не только на внешнем сходстве форм, но и на общности происхождения, родства. Интенсивное проникновение эволюционной парадигмы в биологию стало возможным за счёт работ воздающегося французского биолога конца XVIII века Ж.В.Ламарка. Ж.В.Ламарк не только выдвинул термин «биология», но и объяснения изменчивость видов двумя факторами – влиянием внешней среды (питание, климат, деятельность органов) и наследственностью. Проблемы, поднятые Ламарком, были успешно решены Ч.Дарвином. На основе обобщения разных эволюционных идей, он в своем знаменитом труде «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859) создал эволюционную теорию. С того времени эволюционная теория остается на протяжении всего её существования. Однако с течением времени нашлись ученые, которые считали, что Дарвин был не прав. Хотя до настоящего времени ещё не было создано такой теории, которая последовательно бы объяснила факты, существование до эволюционной теории Дарвина. Кроме этого, эволюционная теория Дарвина находит на сегодняшний день все новые и новые области применения. Например, в современной физике была создана универсальная эволюционная теория. Согласно этой концепции развития Вселенной прошло целый ряд последовательных эволюционных периодов, происходивших от эволюции неживой материи, затем в направлении к исторической эволюции человека и общества.

Учение о биологической эволюции – наука о причинах изменения и развития живых организмов, а также о движущих силах. Эволюционная теория, формирующая теоретические основы современной биологии, объясняет все разнообразие живой природы как результат взаимного влияния трёх взаимосвязанных факторов: наследственность, изменчивость и естественный отбор. Эти принципы эволюционной теории были выдвинуты на основе следующих наблюдений:

1) Полномочия животных в популяции наблюдаются все время меняющимися. Для того, чтобы поверить в это, достаточно просто сравнить какого-нибудь человека с другим.

2) Часть этих изменений, получаемых от родителей, носит генетический характер, другая же часть является результатом соответствия организма среде, они приобретаются в течении всей жизни.

3) Как правило, численность рождающихся организмов намного превосходит численность организмов, достигших уровня размножения. Большинство этих организмов ещё до достижения периода зрелости погибают на этапе семени, зародыша, птенца, личинки. Выживают только те организмы, которые обладают генами, повышающими вероятность выживания и размножения, а также те которые порождают могучие показатели выживания в течении всей жизни.

Главный вывод, сделанный из этих наблюдений, состоит в том, что ход эволюции приводит к тому, что обеспечивающие жизнь генетические и другие показатели, определяя основное направление её развития, передаются непрерывно от одного поколения к другому.

Механизм влияния факторов эволюции можно чётко наблюдать на примере развития уровня популяции живых организмов. Долгое время предполагалось, что самым хорошим показателем эволюционных изменений может быть развитие отдельного вида растений или животных. Однако в последствии в связи со сложностью структуры вида и географической областью распространения, принимая во внимание неравномерность распределения, пришли к тому выводу, что уровень популяции живых организмов может быть самым хорошим показателем эволюционных процессов. Фактором, подписывающим этот вывод явилось то, что популяции – индивидуальные группы многих поколений, которые в течении всей жизни остаются неизменными и существуют долгое время. Обмен генетическими материалами, процессы естественного отбора и изменения другого рода более активно реализуются в популяциях. В зависимости от размеров и количества организмов популяции распространяются на территории различных размеров и размеры этих территорий могут изменятся от метров до ста километров.

Как правило, вид формируется из нескольких популяций. Здесь также могут быть определенные исключения (например, белый медведь в Арктике).

Возникновение элементарных эволюционных изменений в популяциях зависит от целого ряда эволюционных факторов, в том числе от строения новых генов, являющихся носителями наследственности, от волн популяции, от случаев изолирования и от естественного отбора. Создание новых генов или происходящие процессы мутации формируют основу для индивидуального разнообразия в популяциях. Не смотря на это, этот процесс нельзя считать решающим фактором эволюции. Этот процесс, опирающийся на случай, также не определяет направления эволюции. Те же слова можно сказать о резких изменениях, происходящих за счёт индивидуумов по различным природным факторам (сбор урожая, засухи, морозы и т.д.), другими словами это можно сказать о популяционных волнах. Этот фактор также не обуславливает направление эволюции. Дарвин показал, что основными факторами как естественного, так и искусственного отбора являются два основных господствующих в природе явления – наследственность и изменчивость. По мнению Дарвина причиной изменчивости являются пища, свет, температура, влага, являющиеся факторами внешней среды. Однако изменчивость ещё более зависит от самой природы организма. Изменчивость – это свойство организма реагировать на влияние факторов внешней среды. Факторы, являющиеся причиной изменчивости, оказывают влияние на различных этапах индивидуального развития организма. Дарвин доказал, что в живом мире невозможно найти два совершенно одинаковых индивидуума. Даже дети одних и тех же родителей, индивидуумы одного и того же вида, один и те же семена в коробочке мака отличаются друг от друга по морфологическим, физиологическим, биохимическим и другим особенностям. Соприкасаясь с показателями и свойствами организмов, изменчивость порождает разнообразие.

Дарвин дал следующую классификацию изменчивости: определенная изменчивость, неопределенная изменчивость, коррелятивная изменчивость, комбинационная изменчивость.

Определенная изменчивость. Под этим термином Дарвин понимал изменения, происходящие в природе как результат влияния на организм природных факторов – пищи, температуры, влаги, рельефа и других причин. Такого вида изменения не передаются по наследству. В современной терминологии под определенной изменчивостью понимается кодификационная изменчивость. Говоря языком генетики факторы, порождающие определенную изменчивость, несмотря на то, что меняет фонотип организма, не меняют его генотип. Подобного рода изменчивость изменяет все индивидуумы живых групп, подвергающихся влиянию этих же факторов, носящих общий характер. Например, в случае когда пища бывает в достатке члены группы хорошо развиваются, постепенно их вес увеличивается, когда пищи не хватает, наоборот, живые существа плохо развиваются, их вес уменьшается и т.д.

Неопределенная изменчивость. Дарвин неопределенной изменчивостью называл изменчивость, которая происходит неожиданно не во всей группе, а у некоторых входящих в неё индивидуумов и которая в большинстве случаев передается по наследству. Неопределенная изменчивость в современной биологии соответствует мутационной изменчивости. Например, Дарвин показывает, что рождение в одном стаде овец только одного ягнёнка с короткими и кривыми конечностями является неопределенной изменчивостью. Несмотря на то, что для всего стада условия проживания являются одинаковыми, однако, конкретный фактор, явившийся причиной короткости ног, нам не известен. В большинстве случаев неопределенная изменчивость, которая может передаваться по наследству, дает богатый материал, как для естественного, так и для искусственного отбора и тем самым приобретает большое значение в процессе эволюции.

Коррелятивная изменчивость. Между отдельными органами организма существует определенная связь и зависимость. Изменчивость, происходящая в одном их этих органов, распространяется на другие связанные с ним органы и более или менее их изменяет. Эту распространяющуюся изменчивость называют коррелятивной или неопределенной изменчивостью.

Комбинационная изменчивость. Организмы согласно наследственным основам бывают разными. У организмов, размножающихся половым путем, оплодотворение двух половых клеток имеет своим результатом получение нового рода. У живых индивидуумов, принадлежащих к одному виду, к одному полу существует определенное различие в наследственных основах. Поэтому дитя, появляющихся после их оплодотворения, по тому или иному показателю отличается от своих родителей. Эта изменчивость, реализуемая посредством скрещивания, явится комбинационной изменчивостью.

Ч.Дарвин разделил на два вида естественный и искусственный отбор. Дарвин, изучая работы, проведенные селекционерами по созданию новых пород животных и сортов растений, пришел к выводу о том, что в создании новых пород животных и сортов растений основной движущей силой является отбор. Отбор опирается на явления наследственности и изменчивости. Люди, отмечая порождающие в живом разнообразие отборов, отбирают соответствующие их целями и интересам измененные организмы получают от них потомство, тех же, которые не соответствуют их цели, как правило, уничтожают.

Дарвин делил искусственный отбор на два вида: отбор бесплановый, проводимый стихийным путем, и плановый – проводимый методическим путем.

Используя материалы практики наблюдений, в том числе проводимых селекции в области сельского хозяйства в Англии и во всем мире, Дарвин объяснил источник, механизм создания отдельных пород и сортов растений, доказал, что появившиеся в результате проводимого в различных направлениях отбора более 100 пород кур берут свое начало от живущего в диком виде в настоящее время в Южной Азии вида курицы – Галлус банкива. Он показал, что все породы кур скрещиваются с дикими банкивскими курьями и дают породистые наследие. Более ста различных пород голубя свое начало берут от вида дикого голубя. Сегодня мы по тому же правилу выдвигаем мысль о происхождении различных свиней, баранов, лошадей, верим в истинность монофимтической теории Ч.Дарвина.

Монофимтическая теория также оправдывает себя в проблеме происхождения культурных сортов растений. В настоящее время все известные нам сорта капусты произошли от распространенного в бассейне Средиземного моря дикого вида капусты – Брассика олерджен.

Дарвин показал, что в происхождении различных сортов растений и пород домашних животных искусственный отбор, являющийся созидающей силой, опирается на два основных явления – изменчивость и наследственность. Если бы один из взятых из природы и прирученных диких видов животных сохранил бы стабильными свои наследственные показатели и свойства, продуктивность и не подвергся изменчивости, не было бы создано от его одного и того же вида столько разных пород и сортов. С другой стороны, если бы эти изменения, передаваясь от одного поколения к другому, не накапливались, то есть если бы не было наследственных, то человек не смог бы создать новые сорта растений и породы животных.

Дарвин, обнаружив отбор как порождающую разнообразие домашних животных и культурных растений созидающую силу, доказал, что движущей силой эволюции видов животных и растений в природе является отбор. Происходящий в природе отбор Дарвин называл естественным. Естественный отбор опирается на господствующие в природе явления изменчивости наследственности. В природе также происходит изменчивость с влияние факторов природной среды. Естественный отбор сохраняет передающуюся по наследству изменчивость, другими словами, естественный отбор в течении нескольких поколений собранные изменения живых существ, которые соответствовали биотическим и абиотическим условиям проживания, обеспечивал образование нового вида от другого вида. Дарвин, говоря о естественном отборе, понимал под ним процесс выживания и увеличение поколения организмов, приспосабливающихся к биотическим и абиотическим условиям, а также процесс постепенного исчезновения и невозможности увеличения поколения тех организмов, которые не приспособились к этим условиям.

Дарвин обнаружил борьбу, идущую в природе между живыми существами. Он, понимая борьбу за существование в широком, метафорическом значении, делил её на три вида: внутривидовая борьба, межвидовая борьба и борьба живых существ с не благоприятными факторами неорганической природы. Интересно, какова причина борьбы за существование, идущей между живыми существами? Дарвин объяснял это увеличением интенсивным способом в геометрической последовательности живых существ, недостаточном условий проживания и продуктов питания. Действительно, живые существа производят такое большое поколение, что если они все останутся жить и достигнут зрелого возраста, то за короткое время поколение только одной пары займет всю поверхность Земли и для проживания других видов не будет условий существования. Даже интенсивность размножения животных, рождающих малое количество детёнышей, была бы непостижимо большой. Однако в мире выживают вовсе не все рождающиеся живые существа. Победившие в борьбе за существование организмы живут и размножаются. Побежденные же в этой борьбе исчезают и передает свое место более сильным. Борьба за условия выживания (пища, пространство и другие), идущая между индивидуумами одного и того же вида, называется внутривидовой борьбой. У нового поколения вида способность к выживанию одинакова. Определенная его часть погибает, не способная противостоять влиянию различных абиотических факторов.

Во внутривидовой борьбе погибают те индивидуумы, которые не имеют своих показателей и свойств. Дарвин показывает, что внутривидовая борьба по сравнению с другими формами борьбы протекает более резко. Причиной этому служит то, что требования к условиям выживания и области проживания всех индивидуумов одного и того же вида должны быть одинаковыми.

Борьба за существование, идущая между индивидуумами отдельных видов в природе, называется межвидовой борьбой. В качестве примера межвидовой борьбы можно показать борьбу между индивидуумами отдельных видов растений и животных.

Межвидовая борьба может проходить в двух формах – прямым (непосредственным) и косвенным (посредственным) путем.

В качестве примера непосредственной борьбы можно показать борьбу, идущую между жизненными и травоядными, насекомыми и видами растений. В качестве примера косвенной борьбы может служить борьба между соболями и тюленями. В морях зрелые особи красные рыбы поедают тюлени, а соболи поедают красную рыбу, приходящую в реки для отложения икры и увеличения потомства. Тюлени и соболи на самом деле друг с другом не сталкиваются, однако в связи с тем, что у них одни и те же пищевые объекты, они ведут борьбу косвенным путем за один и тот же продукт пищи.

Под факторами неживой природы понимается температура, влажность, ветер, земля, рельеф почвы и другое. Жизнь живых существ зависит от факторов неживой природы. Если один этих факторов, изменившись, резко влияет на жизнь живых существ, тогда одни из них, выйдя победителями из борьбы, продолжают потомство, другие же уменьшаются в числе и погибают.

Живые существа в ходе длительного эволюционного процесса с неживыми природными факторами окружающей среды приспосабливаются к влиянию естественного отбора. Те же организмы, которые не могут приспособиться к среде, погибают. Таким образом, в условиях каждого географического климата мы видим живые существа, приспособившиеся к этим местам.

Дарвин с помощью дивергентной теории объяснил механизм происхождения видов. Согласно этой теории индивидуумы, принадлежащие к одному виду, отличаются друг от друга по определенным показателям. В результате различения этих показателей индивидуумы получают возможность ещё более приспособиться к различным условиям жизни. В такой ситуации внутри одного и того же вида долгое время идет отдаление друг от друга и после тысячи поколений у одного и того же вида рождаются разные виды. Например, все виды, принадлежащие к ряду синицы, появились за счет дивергенции одного и того же вида. Эта теория показывает, что виды появляются путем дивергенции друг от друга, то есть путем удаления друг от друга в различных направлениях и за счет влияния естественного отбора. Различные породы, принадлежащие к одному и тому же виду домашних животных, и различные сорта культурных растений появляются за счет искусственного отбора и происходящих дивергентным путем изменений.

Дарвин привнес в биологию исторический принцип. Согласно эволюционному учению мир живых существ появился как акт создания за один миг, начиная от молекулярного уровня до человека, этот процесс так описывали креационисты. Каждое живое существо и его показатели, все идущие в нем физиологические процессы были созданы в течении длительных исторических периодов путем естественного отбора под влиянием материальных факторов. За каждым существом стоит период его эволюции, длинная история, измеряющаяся миллионами лет. Движущий же силой этой эволюции органического мира является естественный отбор.

Эволюционное учение сформировались как одно обобщающее учение, появившееся за счет развития всех биологических дисциплин. В свою очередь это учение стало толчком для более быстрого развития таких дисциплин, как ботаника, зоология, сравнительная анатомия, эмбриология.

Генетика и закономерности механизма наследственности

Генетика – биологическая наука о наследственности и изменчивости организмов, о способах управления ими. Генетика научная основа селекции, то есть разработки практических методов выведения необходимых человеку новых видов животных, растений и микроорганизмов.

Мы постараемся дать краткое резюме зарождение развития генетики. Основу генетики формирует закон наследственности, открытый австрийским биологом Грегором Менделином (1833-1884).

Наследственность – способность родителей передавать последующему поколению свои приметы и свойства. Еще во второй половине XVIII века немецкий ботаник И.Кельрейтер (1733-1806) проводил опыты по гибридизации растений. В XIX веке подобные исследования, которые приобрели важное значение в животноводстве и растеноводстве, начали увеличиваться. О.Самре и Ш.Ноден во Франции, А.Гертнер в Германии, Т.Найт в Англии получили очень ценные сведения из проводимых по межвидовому и внутривидовому скрещиванию исследований. В этот период во Франции П.Люк собрал ценные сведения о различных показателях человеческой наследственности. Однако Г.Мендель достиг большего результат в опытах изучение сортов гороха: он открыл основной закон наследственности. Мендель прививая гладкий и морщинистый виды гороха, на первом этапе получил урожай только морщинистого гороха, на втором же этапе одна четвертая часть урожая была морщинистым горохом. Он объяснил причину этого так: от каждого родителя в клетку зародыша входят два наследственных семени и они одинаково проявляют в гибриде один показатель – гладкость. Мендель победившие показатели назвал доминантными, оставшиеся скрытыми показатели – рецессивными. В следующем поколении соотношение показателем было 3:1. Таким образом Мендель открыл закон распада показателей гибридизации и за счет этого открытия в последствии появилась теория генов и хромосом.

Август Вейсман (1834-1914) показал, что в связи с тем, что половые клетки обусловлены со стороны самого организма они не подвергаются влиянию факторов, которые могут изменить семена организма. Отметим, что несмотря на то, что проверка опытов Вейсмана создала определенные трудности, сторонники академика Лиценкова в советской биологии категорически отказались называть генетику целиком вейсманизм – морганизмом. В условиях, когда идеология победила в науке, многие представители генетики, в том числе известный советский ученый академик Н.И. Вавилов, были подвергнуты репрессии.

Томас Морган (1866-1945) создал хромосомную теорию наследственности. Согласно этой теории численность каждого биологического вида должна содержать определенное количество хромосом.

В 1927 году Г.Миллер определил, что генотип может меняться под влиянием рентгеновского излучения. Индукциированные мутации и позднее названная генной инженерией наука взяли свое начало от открытия Миллера.

Дж. Бидл и Э. Татул в 1941 году определили генетические основы процессов биосинтеза.

Джеймс Вотсон и Френсис Крик (1953) предложили модель молекулярной структуры дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) и механизм репликации. То, что дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) являются, носителями наследственной информации было выяснено в 40-х годах нашего века.

В период после открытия законов генетики Г.Менделем развитие этой науки прошло 5 этапов:

Первый этап охватывает период с 1900-го года до 192 года. В этот период после применения законов Менделя к отдельным объектам, была еще раз доказана их правдивость. В 1906 году англичанин В. Бетсон ввел в науку термин «генетика», в 1909 году датчанин В.Норенсон ввел в науку также понятия как «генотип, фенотип, ген». В этот период также привлекают внимание работы Г-де Фриза, Г.Лотцина, К.Тимирязева. Они пытались объяснить дарвинизм на основе материалов генетики.

Второй этап: охватывает период с 1912 года до 1925 года. В этот период была создана хромосомная теория наследственности Т.Морганом и его последователями – А.Стертенвонт, К.Бридглес и Г.Меллер. Эта теория, превратившаяся в важное событие в развитии биологии, стала мощным толчком в развитии не только генетики, но и ситологии, эмбриологии, молекулярной биологии. Среди проведенных нв этом этапе работ важную роль сыграли работа Нельсона Эле, относящаяся к изучению количественных показателей законов наследственности, работа Н.Вавилова, относящаяся к открытию закона гомологических рядов, работа И.В.Мигулина, относящаяся к междувидовой гибридизации, и другие работы.

Третий этап: охватывает период с 1925-го по 1940-ой год. На этом этапе было открыто явление мутации – изменений, происходящих в организме внезапно и скачкообразно. В этой области особенно ценны исследования г-де Фриза и Вейсмана. В последующие годы за счет исследований Г.Меллера, В.В.Сахарова, Э. Лобачева были обнаружены физический рентгеновское излучение (a - лучи и другие), и химические мутагены, создающие сильные мутации в живых организмах. В этот период изучение генетических процессов в эволюции было связана исследованием С.С.Четвернова, Р.Фишера, С.Файта.

Четвертый этап: охватывает период с 1940-го по 1955-ый год. На этом этапе с помощью проведенных экспериментов по физиологическим и биологическим показателям была изучена генетика вирусов и микроорганизмов. Американские генетики Д.Бидл и Э.Тетум выдвинули формулу «один ген – один белок». О.Эвери обнаружил генетическую трансформацию в бактериях. После длительных и упорных поисков английский физик Ф.Крик и американский химик Д.Уотсон в 1953 году представили модель вещества ДНК.

Пятый этап: начался с середины 1950-х годов и продолжается до настоящего периода. Генетические исследования на этом этапе уже проводились на молекулярном уровне. В 1969-ом году в США Г.Хорона впервые смог синтезировать ген. После этого фундаментального открытия, заложившего основу генной инженерии, в медицине стали интенсивно применяться генетические исследования, расширяющие границы.

В связи с историй развития генетики из вышесказанного четко видно, что несмотря на то, что формирование и зарождение этой науки связано с XIX веком, в основном её развитие происходило в ХХ веке. В ХХ веке генетика превратилась в исключительную область науки биологии не случайно стала стремительно развиваться, это развитие в основном было обусловлено следующими причинами:

1) Научной важностью собранных генетических материалов о существовании живых организмов. Как мы уже отмечали выше, согласно тому, что гены являются носителями наследственной информации, их существование является важным свойством всех живых существ.

2) Изменчивостью стал основным фактором эволюции, развития и разнообразия живого мира.

3) Открытием законов подчинения механизма наследственности в конце XIX века. Эти открытия сделали возможной целенаправленную селекцию растений и животных.

Центральное понятие генетики – понятие «ген». Ген – элементарная единица, характеризующая наследственностью и целым рядом других характерных показателей. Ген по своему уровню внутриклеточная молекулярная структура, по составу дезоксирибонуклеиновые кислоты, играющие основную роль в азот и в фосфоре. Гены, как правило расположены в ядре клетки и число их в больших организмах исчисляется миллиардами. Согласно выполняемой функции гены являются «центром мозга» клетки и поэтому всего организма.

В ХХ веке основными направлениями исследований факторов, действующих в области генетики, были следующие:

1) Изучение хранителей генетической информации в каждом виде живых существ, материальных структур, считающихся единицей наследственности – молекул нуклеиновых кислот.

2) Исследование механизма и закономерностей передачи из поколения в поколение генетической информации.

3) Изучение реализации генетической информации в конкретных показателях организма (например, реализацией животных и других продуктов сильного хозяйства).

4) Выяснение причин и механизма изменения генетической информации на различных этапах развития организма.

Генетика решает эти проблемы на различных уровнях формирования живой природы – молекулярном, клеточном, организма, популяции. Сегодня генетика – определение продуктивных методов отбора и оптимальной системы гибридизации важных проблем, решаемых в тесной связи факторов селекционер – практики, и управление наследственными показателями. В области медицины же генетика разрабатывает мероприятия по охране человека от влияния вредных мутагенов окружающей среды.

Самые большие открытия современной генетики связаны с воссозданием генов, с определением способности изменчивости. Это свойство гена (изменение генной информации) называется мутацией (от латинского слова mutation - изменение). Влияние мутаций на организм может быть полезным, вредным и нейтральным. В результате влияния мутации на организм может родится новый вид организма – мутант. Необходимо отметить, что причины мутации ещё до конца не изучены. Несмотря на это причины, порождающие мутацию, уже известны науке. Это мутагены, порождающие изменчивость. Например, стало известно, что мутации могут порождаться целым рядом присущих организму условий, в том числе питанием организмов, температурным режимом и другими факторами. Таким образом не зависят от целого ряда экстремальных факторов, например, влияния ядовитых веществ, радиоактивных элементов. Размеры мутации прямо пропорциональны силе влияния этих факторов, в особых случаях превышать в 100 раз. Принимающие это во внимание селекционеры с целью обеспечения полезных мутаций используют различные химические мутагены. Однако в последнее время в результате сверхвысокого загрязнения окружающей среды, увеличения радиационного фонда в составе атмосферы увеличивается количество стихийных вредных мутации у всех живых существ, в том числе и у людей. Каждый год из 75 млн. рождающихся детей, 1,5 млн. т.е. 2% рождается с порождаемыми мутациями наследственными болезнями. Рак, туберкулёз и другие болезни также могут передаваться по наследству. Дефекты, связанные с первой системой и психикой (умственная недостаточность, эпилепсия, шизофрения и другие) порождаются теми же факторами. Международная организация здравоохранения (МОЗ) отметила более 1000 существенных человеческих аномалий, проявляющихся в форме различных уродств и разложения важных жизненных процессов, продолжаемых влиянием мутагенов.

Самым опасным видом мутагенов являются вирусы (от латинского слова virus - яд). Вирусы сами маленькие живые существа, их можно наблюдать только под электронным микроскопом. У вирусов нет клеточного строения, они могут получить необходимые для жизнедеятельности вещества и энергию проникновением в живую клетку. У вирусов, которые в 1000 раз больше простых белков молекул, имеется голова и спиральный хвост. Раня своим хвостом к месту, вирус становиться причиной того, что из этой клетки выходят миллионы вирусов, способные порождать новые клетки. Этот процесс образно можно сравнить с происходящим в обществе переворотом.

Генетика научно доказывает, что каждый из нас в себе несет информацию умерших предков, и в общем, всей природы. В нас навеки поселилась вся природа. Это в свою очередь увеличивает чувство ответственности, которое мы несем перед природой.

Вирусы порождают в человеке различные болезни, в том числе групп и СПИД. СПИД (синдром приобретенного иммунного дефицита) – опасная болезнь, порождаемая особыми вирусами. Зараженные попадающими в клетки крови и мозга вирусами СПИДа люди становится беззащитными перед информацией. До настоящего времени разработан теоретический подход по очищению клеточного аппарата человека от вирусов СПИДа. Вирусы СПИДа передаются половым путем, во время инфекции, во время родов и контактов с ребенком, от органов донора и через кровь. В настоящее время проводятся комплексные мероприятия против СПИДа, считающегося одной из глобальных проблем человечества.

Целый ряд выдающихся на достижения современной генетики, внесли вклад в развитие селекции, вырастили новые виды растений и животных, приобрели небывалые достижения в борьбе с болезнями. Среди таких ученых можно назвать российских ученых Н.В.Иванова, И.В.Мичурина, Н.П.Дубинина, из азербайджанских ученых – известный академик И.Д.Мустафаев, академик Ф.А.Маликов, академик А.Гулиев и других.