Законы общей биологии

Одно из основных обобщений современной биологии состоит в том, что, все явления жизни подчиняются законам химии и физики и могут быть объяснены с помощью этих законов. К пониманию этого привели большие достижения в науке в середине 20 века, в результате которых стало понятно, что все жизненно важные процессы в живой природе подчиняются этим законам, а не являются проявлениями таинственной «жизненной силы».

В биологии, как и в других фундаментальных науках, существует несколько законов, лежащих в основе всех биологических знаний. Первый закон принято называть клеточной теорией. Эта теория утверждает, что в основе всех живых организмов лежат клетки, продукты их жизнедеятельности. Новые клетки образуются путем деления клеток. Все клетки сходны по химическому составу и обмену веществ, и активность организма зависит от активности и взаимодействия отдельных клеток.

Авторами клеточной теории считают двух ученых – ботаник Матиас Шлейден и зоолог Теодор Шванн, хотя подобные мысли высказывали еще в начале 19 века Ламарк и Дютроше. Клеточное ядро впервые в 1831 году описал Робертом Броуном. Заслуга Шлейдена и Шванна состоит в том, что они впервые сформулировали некий принцип, положивший начало многим новым направлениям в науке.

Из клеточной теории логически вытекает вывод о том, что все живого происходит только из живого. Этот принцип, кажущимся нам непреложной истиной еще до конца 18 теория самозарождения таких животных как черви лягушки и крысы была очень распространена. Опыты Пастера убедительно доказали, что даже микроорганизмы не могут возникать из неживого путем самозарождения.

Продолжением теории биогенеза стала теория происхождения жизни. Данный вопрос является общефилософским, так как по отношению к этой проблеме происходит деление на различные философские учения. Не вдаваясь в глубины философской мысли, отметим, что на сегодняшний день наиболее широко распространена теория происхождения жизни русского академика Опарина. Согласно этой теории жизнь на планете зарождалась в несколько этапов. На первом происходило образование простейших углеводородов. Далее, происходило освобождение их в виде паров в атмосферу, где они реагировали с водяными парами , аммиаком и другими газами, подвергаясь воздействию УФ-лучей и электрических зарядов. Соединения, появившиеся в результате этих процессов выпадали с дождями из холодной среды атмосферы в моря и океаны. Далее начинался следующий этап – полимеризации и конденсации, в результате которого появлялись вещества, подобные белкам, нуклеиновым кислотам и АТФ. Вода становилась «первичным Бульоном».

Следующим этапом стало образование в этом бульоне так называемых коацерватных капель, которые достигнув определенной величины стали системой, способной контактировать с окружающей средой. Последующая эволюция шла по пути совершенствования и селекции коацерватов. Последней стадией стало появление и совершенствование процессов метаболизма. Предполагается, что первые живые организмы обладали гетеротрофным типом питания, протекала в безкислородной среде, они были анэробами. Этому способствовало наличия большого количества питательных веществ в окружающей среде. Однако когда их запасы начали иссекать, и это дало возможность активно развиваться организмам, способным использовать солнечную энергию для создания органического вещества. Появления большого числа автотрофных организмов привело к изменению газового состава атмосферы – увеличению количества кислорода в атмосфере и создание условий среды, напоминающую современную.

Следующим важнейшим постулатом современной биологии является теория эволюции органического мира. Как отмечалось ранее, данный вопрос интересовал ученых очень давно, но первой наиболее стройной теорией стала теория эволюции Ж.Б.Ламарка. Будучи приверженцем теории самозарождения и верующим человеком, он говорил, что Творец создал первые простейшие животные, а далее организмы под действием силы самосовершенствования, стремились к дальнейшему усложнению. Из данного следовало, что не существует понятия вида, виды текучи, между ними нет границ, они могут перетекать друг в друга. Несмотря на указанные недостатки, Ламарку удалось впервые убедительно доказать развитие организмов из простого к сложному и обратить внимание на связь организма и окружающей среды.

Автором признанной на сегодняшний день теории эволюции стал английский натуралист Чарльз Роберт Дарвин, опубликовавший книги «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». В более поздних работах он развивал и углублял свою теорию.

Теории Дарвина в тот период недоставало более глубинных доказательств, не требующих длительных временных рамок. Таковыми доказательствами стали выводы теории наследственности. Дарвин не мог объяснить в своей теории, как происходит передача полученных признаков следующим поколениям. Он предполагал, что каждая ткань родителя выделяет своего рода модели, которые он называл пангенами, которые включаются в яйцо или сперматозоид и таким образом передают полученные признаки. Ответ на этот вопрос дали работы нескольких ученых, и первым в этом ряду стоит Георг Мендель, сформулировавший законны наследственности. Согласно закону расщепления, единицы наследственности представлены парами, и при образовании половых клеток единицы каждой пары расходятся. Согласно закону независимого распределения, расщепление каждой пары происходит независимо от расщепления других пар и сочетание осуществляется случайным образом. Гипотеза Менделя в дальнейшем получила подтверждение и развитие такими учеными как Сэттон и Морган, сформулировавшими современную концепцию линейном расположении генов

Лекция 4.