Очерк об истории развития биологической науки

Человек как составная часть природы издавна стремился изучать окружавших его животных и растения, ведь от этого зависело его выживание. Первые попытки упорядочить накопленные данные о строении животных и растений, процессах их жизнедеятельности и разнообразии принадлежат ученым Древней Греции - Аристотелю (рис. 1.2) и Теофрасту. Аристотель создал первую научную систему для приблизительно 500 видов известных на то время животных и заложил фундамент сравнительной анатомии (попробуйте определить задание этой науки). Он считал, что живая материя возникла из неживой. Теофраст (372-287 гг. до н. э.) описал разные органы растений и заложил основы ботанической классификации. Системы живой природы этих двух ученых стали основой для европейской биологической науки и существенно не изменялись вплоть до VIII ст. н. э.

В период средневековья (V-XV ст. н. э.) биология развивалась в основном как описательная наука. Накопленные факты в те времена часто были искажены. Так, описывали разных мифических существ, например «морского монаха», который будто являлся морякам перед штормом, или морских звезд с лицом человека и т. п.

В эпоху Возрождения стремительное развитие промышленности, сельского хозяйства, выдающиеся географические открытия поставили перед наукой новые задачи, чем стимулировали ее развитие. Так, становление цитологии связано с изобретением светового микроскопа. Световой микроскоп с окуляром и объективом появился в начале XVII ст., однако его изобретатель точно неизвестен; в частности, великий итальянский ученый Г. Галилей демонстрировал изобретенный им двухлинзовый увеличительный прибор еще в 1609 г. А в 1665 году, изучая с помощью собственноручно усовершенствованного микроскопа тонкие срезы пробки бузины, моркови и др., Роберт Гук (рис. 1.3) открыл клеточное строение растительных тканей и предложил сам термин «клетка». Приблизительно в это же время голландский натуралист Антони ван Левенгук (рис. 1.4) изготовил уникальные линзы с 150-300-кратным увеличением, через которые впервые наблюдал микроскопические организмы (одноклеточных животных и бактерий), сперматозоиды, эритроциты и их движение в капиллярах.

Рис. 1.2. Аристотель (384-322 гг. до н. э.)

Рис. 1.3. Роберт Гук (1635-1703)

Рис. 1.4. Антони ван Левенгук (1632-1723)

Рис. 1.5. Карл Линней (1707-1778)

Рис. 1.6. Теодор Шванн (1810-1882)

Рис. 1.7. Жан-Батист Ламарк (1744-1829)

Рис. 1.8. Чарльз Дарвин (1809-1882)

Все накопленные научные факты о многообразии живого обобщил выдающийся шведский ученый XVIII ст. Карл Линней (рис. 1.5). Он акцентировал внимание на том, что в природе существуют группы особей, которые напоминают друг друга по особенностям строения, требованиями к окружающей среде, населяют определенную часть поверхности Земли, способны скрещиваться между собой и давать плодовитых потомков. Такие группы, каждая из которых имеет определенные отличия от других, он считал видами. Линней положил начало современной систематике, а также создал собственную классификацию растений и животных. Он ввел латинские научные названия видов, родов и других систематических категорий, описал свыше 7500 видов растений и около 4000 видов животных.

Важный этап в развитии биологии связан с созданием клеточной теории и развитием эволюционных идей. В частности, было обнаружено клеточное ядро: впервые его в 1828 году наблюдал в растительной клетке английский ботаник Роберт Броун (1773-1858), который впоследствии (1833) предложил сам термин «ядро». В 1830 году ядро яйцеклетки курицы описал чешский исследователь Ян Пуркине (1787-1869). Опираясь на труды этих ученых и немецкого ботаника Маттиаса Шлейдена (1804-1881), немецкий зоолог Теодор Шванн (рис. 1.6) в 1838 году сформулировал основные положения клеточной теории, впоследствии дополненные немецким цитологом Рудольфом Вирховым (1821-1902).

В начале XIX ст. Жан-Батист Ламарк (рис. 1.7) предложил первую целостную эволюционную гипотезу (1809), обратил внимание на роль факторов окружающей среды в эволюции живых существ. Наиболее весомый вклад в последующее развитие эволюционных взглядов внес один из самых выдающихся биологов мира - английский ученый Чарльз Дарвин (рис. 1.8). Его эволюционная гипотеза (1859) положила начало теоретической биологии и значительно повлияла на развитие других естественных наук. Учение Ч. Дарвина впоследствии было дополнено и расширено трудами его последователей и в качестве завершенной системы взглядов под названием «дарвинизм» окончательно сформировалось в начале XX ст. Наибольшую роль в развитии дарвинизма того времени сыграл знаменитый немецкий ученый Эрнст Геккель (рис. 1.9), который, в частности, предложил в 1866 году название науки о взаимосвязях организмов и их сообществ между собой и с условиями окружающей среды - экология. Он пытался выяснить и схематически отобразить пути исторического развития разных систематических групп животных и растений, заложив основы филогении.

Важный вклад в развитие учения о высшей нервной деятельности и физиологии пищеварения позвоночных животных и человека внесли русские ученые - Иван Михайлович Сеченов и Иван Петрович Павлов (рис. 1.10, 1.11), о чем вам уже известно из курса биологии 9-го класса.

Рис. 1.9. Эрнст Геккель (1834-1919)

Рис. 1.10. И.М. Сеченов (1829-1905)

Рис. 1.11. И.П. Павлов (1849-1936)

В середине XIX ст. был заложен фундамент науки о закономерностях наследственности и изменчивости организмов - генетики. Датой ее рождения считают 1900 год, когда трое ученых, которые проводили опыты по гибридизации растений, - голландец Гуго де Фриз (1848-1935) (ему принадлежит термин мутация), немец Карл Эрих Корренс (1864-1933) и австриец Эрих Чермак (1871-1962) - независимо друг от друга наткнулись на забытую работу чешского исследователя Грегора Менделя (рис. 1.12) «Опыты над растительными гибридами», опубликованную еще в 1865 году. Эти ученые были поражены тем, насколько результаты их опытов совпадали с полученными Г. Менделем. Впоследствии законы наследственности, установленные Г. Менделем, признали ученые разных стран, а тщательные исследования доказали их универсальный характер. Название «генетика» предложил в 1906 г. английский ученый Уильям Бетсон (1861-1926). Огромный вклад в развитие генетики внес американский ученый Томас Хант Морган (рис. 1.13) со своими сотрудниками. Итогом их исследований стало создание хромосомной теории наследственности, которая повлияла на последующее развитие не только генетики, но и биологии в целом. В настоящее время генетика стремительно развивается и занимает одно из центральных мест в биологии.

В конце XIX ст. (1892) русский ученый Дмитрий Иосифович Ивановский (1864-1920) открыл неклеточные формы жизни - вирусы. Это название вскоре предложил голландский исследователь Мартин Виллем Бейеринк (1851-1931). Однако развитие современной вирусологии стало возможно лишь с изобретением электронного микроскопа (30-е годы XX ст.), способного увеличивать объекты в десятки и сотни тысяч раз. Благодаря электронному микроскопу человек смог детально изучить клеточные мембраны, мельчайшие органеллы и включения.

В XX ст. бурно развивались молекулярная биология, генетическая инженерия, биотехнология и т. п. Американский ученый-биохимик Джеймс Уотсон, английские - биолог Френсис Крик (рис. 1.14) и биофизик Моррис Уилкинс (1916-2004) в 1953 году открыли структуру ДНК (за это всем троим в 1962 году присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине), а впоследствии выяснили роль нуклеиновых кислот в сохранении и передаче наследственной информации.

Рис. 1.12. Грегор Мендель (1822-1884)

Рис. 1.13. Томас Хант Морган (1866-1945)

Рис. 1.14. Джеймс Уотсон (1928 г.р.) (1) и Френсис Крик (1916-2004) (2)

Два биохимика - испанец Северо Очеа (1905-1993) и американец Артур Корнберг (1918-2001) стали лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1959 г. за открытие механизмов биосинтеза РНК и ДНК. А в течение 1961-1965 годов благодаря работам лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине 1968 года американских биохимиков Маршалла Ниренберга (1927-2010), Роберта Холли (1922-1993) и индийского биохимика Хара Гобинда Хораны (1922-2010) был расшифрован генетический код и выяснена его роль в синтезе белков.

При разработке биотехнологических процессов часто применяют методы генетической и клеточной инженерии. Генетическая инженерия - это прикладная отрасль молекулярной генетики и биохимии, которая разрабатывает методы перестройки наследственного материала организмов исключением или введением отдельных генов или их групп. Вне организма гены впервые синтезировал в 1969 году Х.Г. Хорана. В том же году впервые удалось выделить в чистом виде гены бактерии - кишечной палочки. За последние десятилетия ученые расшифровали структуру наследственного материала разных организмов (мух-дрозофил, кукурузы и др.) и человека в частности. Это позволяет решить много проблем, например лечение разнообразных заболеваний, увеличение срока жизни человека, обеспечение человечества продуктами питания и др.

За свои исследования в отрасли биохимии в 1953 г. получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине два биохимика немецкого происхождения - английский Ханс Адольф Кребс (1900-1981) и американский Фриц Альберт Липман (1899-1986) за открытие цикла биохимических реакций во время кислородного этапа энергетического обмена (назван циклом Кребса). Американский химик Мелвин Калвин (1911-1997) изучил этапы превращения оксида углерода в углеводы во время темновой фазы фотосинтеза (цикл Кельвина), за что получил Нобелевскую премию по химии в 1961 году. В 1997 г. американскому врачу-биохимику Стенли Прузинеру (1942 г. р.) была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине за исследование прионов - белковых инфекционных частиц, способных вызывать смертельно опасные заболевания головного мозга человека и сельскохозяйственных животных («коровье бешенство» и др.).

Значительный вклад в развитие биологии сделали украинские ученые. В частности, исследования Александра Онуфриевича Ковалевского (рис. 1.15) и Ивана Ивановича Шмальгаузена (рис. 1.16) сыграли важную роль в развитии сравнительной анатомии и филогении животных, а также эволюционных взглядов. Илья Ильич Мечников (рис. 1.17) открыл явление фагоцитоза и развил теорию клеточного иммунитета, за что ему в 1908 году была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине. Он также предложил гипотезу происхождения многоклеточных животных.

Рис. 1.15. А.О. Ковалевский (1840-1901)

Рис. 1.16. И.И. Шмалъгаузен (1884-1963)

Рис. 1.17. И.И. Мечников (1845-1916)

Рис. 1.18. С.Г. Навашин (1857-1930)

Рис. 1.19. В.И. Вернадский (1863-1945)

A.О. Ковалевского и И.И. Мечникова справедливо считают основателями эволюционной эмбриологии. Всемирную славу украинской ботанической школе принес Сергей Гавриилович Навашин (рис. 1.18), который в 1898 году открыл процесс двойного оплодотворения у цветковых растений.

Трудно представить современное развитие экологии без трудов нашего выдающегося соотечественника - Владимира Ивановича Вернадского (рис. 1.19). Он создал учение о биосфере - единой глобальной экосистеме планеты Земля, а также ноосфере - новом состоянии биосферы, вызванном умственной деятельностью человека. Как это часто бывает, идеи B.И. Вернадского опередили свое время. Лишь теперь его прогнозы о ноосфере рассматривают как своеобразную программу, призванную обеспечить гармоничное сосуществование человека и окружающей естественной среды, которое опирается на экологизацию всех сфер деятельности человека: промышленности, транспорта, животноводства и полеводства. В.И. Вернадский основал новую науку - биогеохимию, которая изучает биохимическую деятельность живых организмов по преобразованию геологических оболочек нашей планеты.

Рис. 1.20. Отечественные ученые-биологи: 1 - А.В. Фомин (1869-1935); 2 - Н.Г. Холодный (1882-1953); 3 - А.В. Палладин (1885-1972); 4 - С.М. Гершензон (1906-1998); 5 - А.А. Богомолец (1881-1946); 6 - Д.К. Заболотный (1866-1929); 7 - П.Г. Костюк (1924-2010)

Большие достижения в украинской ботанической науке принадлежат Александру Васильевичу Фомину, Николаю Григорьевичу Холодному, Николаю Николаевичу Гришко (1901-1964), зоологической - Карлу Федоровичу Кесслеру (1815-1881), Владимиру Афанасьевичу Караваеву (1864-1939), Вадиму Александровичу Топачевскому (1930-2004), биохимии - Александру Владимировичу Палладину, Николаю Евдокимовичу Кучеренко (1938-2008), гидробиологии - Александру Викторовичу Топачевскому (1897-1975), радиобиологии - Дмитрию Михайловичу Гродзинскому (в 1929 г. р.), генетике - Сергею Михайловичу Гершензону, микробиологии - Даниилу Кирилловичу Заболотному, физиологии человека и животных - Александру Александровичу Богомольцу, Василию Юриевичу Чаговцу (1873-1941), Платону Григорьевичу Костюку, паразитологии - Александру Прокофьевичу Маркевичу (1905-1999) и многим другим (рис. 1.20).

скачать dle 11.0фильмы бесплатно