Общая биология и генетика

Биология (от греч. bios —жизнь, logos —учение) —совокупность наук о живой природе. Термин биология предложен Ж. Ламарком в конце XVIII в. Биология весьма обширная наука для того, чтобы один исследователь мог охватить ее. Поэтому большинство биологов являются специалистами в какой-либо одной ее отрасли: ботанике или зоологии, анатомии или физиологии, гистологии или эмбриологии, паразитологии, экологии, теории эволюции, генетике и т. д. Несмотря на многогранность биологии, есть в этой науке основные, в се объем л ю-щие обобщения, такие как клеточная теория (М. Шлейден, 1838; Т. Шванн, 1839), теория эволюции органического мира (основные положения которой сформировал Ч. Дарвин, 1859), законы наследственности (Г. Мендель, 1865) и др. Подготовленные всем ходом предыдущего развития наук, они определяют их будущее и составляют фундамент последующих исследований в различных областях естествознания.

Теория эволюции органического мира

Становление биологии тесно связано с формированием представлений об историческом развитии органического мира. Элементы этой идеи прослеживаются в произведениях древнегреческих философов от Фалеса до Аристотеля. Многие философы и естествоиспытатели эпохи Возрождения и нового времени высказывали мысль об изменчивости живой природы. Среди них немецкий философ Г. Лейбниц, предсказавший существование переходных форм между растениями и животными; швейцарский натуралист Ш. Бонне, развивавший идею о «лестнице существ» (1745) как отражении прогрессирующего усложнения органического мира; Л. Л. Бюффон, выдвинувший смелую гипотезу о развитии Земли (1749). Подразделив «естественную историю» Земли на семь периодов, Бюффон предположил, что растения, затем животные, а за ними и человек появились в последние периоды развития планеты. Он допускал также, что одни формы могут превращаться в другие под влиянием климата или условий существования и что существует «непрерывная иерархия от самого низшего растения до самого высокоорганизованного животного».

Огромное влияние на формирование эволюционных идей ученых нескольких поколений оказали принципы систематики органического мира, которые заложил шведский врач и натуралист Карл Линней (Linnaeus, Саго-lus, 1707—1778). В его знаменитом труде «Система природы» («Systema naturae», 1735), 12 раз издававшемся при жизни автора, были впервые предложены основы классификации «трех царств природы» (растений, животных и минералов). Каждое из царств он разделил на классы, отряды, роды и виды; для всех органических видов ввел обязательную бинарную (двойную) номенклатуру. Линней впервые отнес человека к классу млекопитающих (отряду приматов), что в то время требовало от ученого большой гражданской смелости. К. Линней был избран членом академий наук Германии (1754), Швеции (1739), Великобритании (1753), России (1754), Франции (1762). Это свидетельствует о его огромном влиянии на развитие мирового естествознания.

Труды Линнея способствовали формированию идей Ж- Ламарка и Ч. Дарвина.

Первая теория эволюционного развития живых существ была сформулирована французским естествоиспытателем Жаном Ламарком (Lamarck, Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet, 1744—1829)—учеником и последователем французских материалистов и просветителей XVIII в. (рис. 116).

Эволюционная теория Ламарка была натурфилософской концепцией с элементами идеализма. Основные положения своей теории, изложенные в труде «Философия зоологии» («Philo-sophie zoologique», 1809), Ламарк вывел, занимаясь сравнительной анатомией беспозвоночных (он первым разделил животных на позвоночных и беспозвоночных и ввел эти понятия). Ламарк утверждал, что между видами животных нет резких граней; виды не являются постоянными — они изменяются, приобретая новые свойства под влиянием окружающей среды, и наследуют эти признаки. Он выступал против концепции преформизма, утверждая, что «все живые тела происходят одни от других», но при этом развиваются не из «предшествующих зародышей». Теория Ламарка содержала несколько положений идеалистического характера. Ламарк считал, что признаки, возникающие адекватно воздействующим факторам окружающей среды, передаются по наследству. Кроме того, прогресс организмов он • объяснял их внутренним «стремлением» к самосовершенствованию. Эти положения впоследствии легли в основу ламаркизма — односторонней концепции второй половины XIX в., ставшей после смерти Ламарка антитезой дарвинизма. Но все это не умаляет исторических заслуг самого Ламарка, предложившего первую целостную теорию эволюции. Это понимал и высоко ценил один из величайших биологов мира, основоположник эволюционного учения — Чарлз Дарвин (Darwin, Charles Robert, 1809—1882; рис. 117). Чарлз Дарвин оставил огромное научное наследие, которое насчитывает более 8 тысяч печатных страниц. Его основополагающий труд «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение избранных пород в борьбе за жизнь» («The Origin of Species by means of naturae selection») вышел в свет в 1859 г. В последующих работах Ч. Дарвина «Изменение домашних животных и культурных растений» (1868), «Происхождение человека и половой отбор» (1871) и других эволюционное учение получило свое дальнейшее развитие.

Основываясь на огромном фактическом материале, который в значительной степени был получен во время кругосветного путешествия на корабле «Бигл» (1831—1836), предпринятом им после окончания Кембриджского университета, Ч. Дарвин утверждал, что существующие на Земле животные и растения произошли от ранее распространенных видов в результате эволюции. Главными факторами эволюции Ч. Дарвин определил, изменчивость, наследственность и естественный отбор в условиях «борьбы за существование» (понятие, введенное Дарвином). Таким образом, Ч. Дарвин дал материалистическое (диалектическое) обоснование возникновению приспособительных признаков в противовес идеалистической (метафизической) точке зрения об изначальной целесообразности существующего мира.

Ф'. Энгельс назвал теорию Дарвина . в числе трех основных естественно-научных открытий . XIX в. В письме к К. Марксу он писал в 1859 г.: «...до сих пор никогда еще не было столь грандиозной попытки доказать историческое развитие в природе, да к тому же еще с таким успехом». Чарлз Дарвин был избран почетным доктором Кембриджского, Боннского, Бресславского и Лейденского университетов, членом-корреспондентом Петербургской (1867) и Берлинской (1878) академий наук. Его учение открыло новый исторический подход к изучению закономерностей живой природы и способствовало дальнейшему развитию всех биологических наук.

Учение о наследственности и изменчивости

Серьезным научным обоснованием эволюционной теории явилось открытие законов наследственности чешским естествоиспытателем Грегором Менделем (Mendel Gregor Johann, 1822— 1884, рис. 118), ставшим основоположником одного из важнейших направлений современной биологии — генетики (от греч. genetikos— относящийся к происхождению; термин предложил В. Бейтсон (V. Bateson) в 1906 г.). В опытах по гибридизации двух сортов гороха, которые Мендель проводил в течение 10 лет, он установил, что организмы содержат наследственные факторы, которые при скрещивании передаются потомству, имеют дискретную природу и переходят от поколения к поколению согласно вариационно-статическим закономерностям (1865). Основные принципы учения о наследственности были изложены в его труде «Опыты над растительными гибридами» («Versuche tiber Pflanzen-Hybriden», 1865), ставшем впоследствии классическим.

Г. Мендель опередил науку своего времени. Его открытие не получило адекватной оценки и долгое время оставалось в тени. Оно не было известно Ч, Дарвину, в то время как именно «менделизм... устраняет самое опасное возражение, которое, по словам самого Дарвина, когда-либо было сделано его теории»*. Это — утрата вновь приобретенных признаков в поколениях. Признание революционной роли открытия Менделя состоялось в 1900/ 1901 гг., когда Г. де Фрис (G. de Fries, Голландия), К. Корренс (С. Сог-rens, Германия) и Е. Чермак (Е. Tschermak, Австрия) почти одновременно повторно открыли законы наследственности Менделя и опытным путем доказали правильность его выводов. С этого времени ведет свое начало экспериментальная генетика — наука о наследственности и изменчивости организмов.

Важным этапом в развитии генетики явилось создание в 1911 г. хромосомной теории наследственности (Т Морган (Т. Morgan) и сотрудники) С этого момента ведущей теорией генетики стала материалистическая концепция гена. XX век явился временем бурного развития генетики, а на ее базе новых направлений —молекулярной генетики и молекулярной биологии.