Генетика. Молекулярная биология

ИСТОРИЯ СТАНОВЛЕНИЯ БИОЛОГИИ КАК НАУКИ
1. Биология в античные времена

Первые открытия биологии совершили такие выдающиеся деятели, как Гиппократ, Аристотель, Теофраст и другие. Вклад ученых в развитие биологии бесценен.

Древнегреческий врач Гиппократ (460 — ок. 370 до н. э.) дал первое подробное описание строения тела человека и животных. Он указал на то, как факторы окружающей среды и наследственность могут влиять на развитие тех или иных заболеваний. Современные ученые называют Гиппократа основоположником медицины.

Выдающийся древнегреческий мыслитель и философ Аристотель (384—322 до н. э.) разделил окружающий мир на четыре царства: мир человека и животных, мир растений, неодушевленный мир (земной), мир воды и воздуха. Он сделал множество описаний животных, тем самым положив начало систематике. Его руке принадлежат четыре биологических трактата, в которых содержатся все известные на тот момент сведения о животных. При этом ученый давал не только внешнее описание представителей данного царства, но и размышлял об их происхождении и размножении. Он первым описал живорождение у акул и наличие особого жевательного аппарата у морских ежей, называемых сегодня «аристотелевым фонарем». Современные ученые высоко оценивают заслуги античного мыслителя и считают, что Аристотель является основоположником зоологии. Древнегреческий философ Теофраст (370—ок. 280 до н. э.) изучал мир растений. Он описал более 500 представителей данного царства. Именно он ввел в употребление многие ботанические термины, такие как «плод», «околоплодник», «сердцевина» и так далее. Теофраста ученые считают основоположником современной ботаники.

2. Средневековая медицина

Знания древнегреческих и древнеримских деятелей включали в свою практику многие врачи Средневековья. Именно медицина в то время получила наибольшее развитие. Значительную часть территории Римской империи в этот период завоевали арабы. Поэтому труды Аристотеля и многих других античных ученых дошли до нас в переводе на арабский язык. Стоит отметить труды такого ученого, как Аль-Джахиз, который тогда впервые высказал мнение о пищевых цепях и эволюции. А курдский автор Ахмад ибн Дауд ад-Динавари многое сделал для развития арабской ботаники. Он сделал описание более 637 видов различных растений. Большой интерес к миру флоры вызывала тенденция в медицине лечения лекарственными травами. Больших высот в медицине достиг врач из Персии - Мухаммад ибн Закария ар-Рази. Он экспериментально опроверг царствовавшую тогда теорию Галена о «четырех жизненных соках». Выдающийся персидский врач Авиценна создал одну из наиболее ценных книг по медицине под названием «Канон врачебной науки», являвшуюся учебником для европейских ученых вплоть до XVII века.

3. Биология в эпоху Возрождения

В XVI веке интерес к физиологии и естественной истории в Европе усилился. Анатомами практиковалось вскрытие человеческих тел после смерти. В 1543 году вышла книга Везалия под названием «О строении человеческого тела». История развития биологии здесь делает новый виток. В медицине было распространено лечение лекарственными травами. Это не могло не повлиять на усиление интереса к миру флоры. Фукс и Брунфельс в своих трудах положили начало крупномасштабному описанию растений. Даже художники того времени проявляли интерес к строению тел животных и человека. Они писали свои картины, работая бок о бок с натуралистами. Леонардо да Винчи и Альбрехт Дюрер в процессе создания своих шедевров старались получить детальные описания анатомии живых тел. Первый из них, кстати, часто наблюдал за полетом птиц, рассказывал о многих растениях, делился информацией по строению человеческого организма. Не менее ощутимый вклад в науку той эпохи вносили и такие ученые, как алхимики, энциклопедисты, врачи. Примером тому могут служить работы Парацельса. Таким образом, видно, что развитие биологии в додарвиновский период шло крайне неравномерно.

4. XVII век

Самая важная находка данного времени – это открытие второго круга кровообращения, что дало новый толчок к развитию анатомии и появлению учения о микроорганизмах. Тогда же были сделаны первые микробиологические исследования. Впервые было дано описание клеток растений, которые можно было рассмотреть лишь под микроскопом. Этот прибор, кстати, был изобретен Иоанном Липперсгеем и Захарием Янсеном в 1590 году в Голландии. Аппарат все время совершенствовали. И вскоре ремесленнику Антони ван Левенгуку, интересовавшемуся микроскопами, удалось увидеть и зарисовать красные кровяные тельца, сперматозоиды человека, а также ряд очень маленьких живых организмов (бактерий, инфузорий и так далее). Развитие биологии как науки в это время выходит на совершенно новый уровень. Многое было сделано в области физиологии и анатомии. Врач из Англии, Уильям Гарвей, вскрывавший животных и проводивший исследования с кровообращением, сделал ряд важных открытий: обнаружил венозные клапаны, доказал изоляцию правого и левого желудочков сердца. Его вклад в развитие биологии сложно переоценить. Он открыл малый круг кровообращения. А естествоиспытатель из Италии, Франческо Реди, доказал невозможность самозарождения мух из остатков гнилого мяса

5. История развития биологии в XVIII веке

Самыми важными событиями XVIII века стали публикации трудов Карла Линнея («Система природы») и Жоржа Бюффона («Всеобщая и частная естественная история»). Проводились многочисленные опыты в сфере развития растений и эмбриологии животных. Открытия здесь совершили такие ученые, как Каспар Фридрих Вольф, который на основе проведенных наблюдений доказал постепенное развитие зародыша из прочного зачатка, и Альбрехт фон Галлер. С этими именами связаны наиболее важные этапы развития биологии и эмбриологии в XVIII веке.

6. Наука в XIX веке

Стоит упомянуть о том, что развитие биологии как науки началось лишь в XIX веке. Само слово уже употреблялось учеными ранее. Однако смысл у него был совершенно иной. Так, например, Карл Линней называл биологами людей, составлявших жизнеописания ботаников. Но позже этим словом стали именовать науку, изучающую все живые организмы. В начале XIX века произошло становление такой науки, как палеонтология. Открытия в этой области связаны с именем величайшего ученого - Чарльза Дарвина, который во второй половине века выпустил книгу под названием «Происхождение видов. Возникновение клеточной теории, становление филогенетики, развитие микроскопической анатомии и цитологии, формирование учения о возникновении инфекционных заболеваний путем заражения специфическим возбудителем и многое другое - все это связывают с развитием науки в XIX веке.

7. Труды Чарльза Дарвина

Первая книга величайшего ученого – это «Путешествие натуралиста вокруг света на корабле». Далее объектом изучения Дарвина стали усоногие раки. Результатом этого стало написание и публикация четырехтомного труда по физиологии данных животных. Этой его работой зоологи пользуются до сих пор. Но все же главный труд Чарльза Дарвина – это книга «Происхождение видов», которую он начал писать в 1837 году.

Книга несколько раз дополнялась и переиздавалась. В ней были подробно описаны породы домашних животных и сорта растений, изложены его соображения о естественном отборе. Эволюционная биология развития в понятии Дарвина – это изменчивость видов и сортов под влиянием наследственности и внешних факторов среды, а также их естественное происхождение от более ранних видов. Ученый пришел к выводу, что любое растение или животное в природе стремится к размножению в геометрической прогрессии. Однако число особей данного вида остается постоянным. Это значит, что в природе действует закон выживания. Сильные организмы выживают, приобретая признаки, полезные для всего вида, и потом размножаются, а слабые – погибают в неблагоприятных условиях среды. Это и называется естественным (природным) отбором. Так, например, самка трески производит до семи миллионов икринок. Выживает лишь 2% от общего их числа. Но условия окружающей среды могут измениться. Тогда полезными окажутся совсем иные признаки у видов. В результате этого направление естественного отбора меняется. Внешние признаки особей могут измениться. Появляется новый вид, который при сохранении благоприятных факторов расселяется. Позднее, в 1868 году, Чарльз Дарвин опубликовал свой второй труд эволюционной направленности под названием «Изменение животных и растений в домашнем состоянии». Однако данная его работа не получила широкого признания. Стоит упомянуть еще об одном важнейшем труде великого ученого – книге «Происхождение человека и половой отбор». В ней он привел много аргументов в пользу того, что человек произошел от обезьяноподобных предков.

8. Век XX

В это время биология развития человека дает новый виток. Это эпоха развития генетики. К 1920 году сформировалась хромосомная теория наследственности. А после Второй мировой войны быстрыми темпами начала развиваться молекулярная биология. Менялись направления в развитии биологии:

Генетика

В 1900 году были, так сказать, переоткрыты законы Менделя такими учеными, как Де Фриз и др. Вскоре за этим последовало открытие цитологов о том, что генетический материал клеточных структур содержится в хромосомах. В 1910-1915 годах рабочая группа ученого Томаса Хант Моргана на основе опытов с плодовой мушкой (дрозофилой) разработала так называемую «менделевскую хромосомную теорию наследственности». Биологи выяснили, что гены в хромосомах расположены линейно, по типу «бусы на нитке». Де Фриз – это первый ученый, который сделал предположение о мутации генов. Далее было дано понятие дрейфа генов. А в 1980 году американский физик-экспериментатор Луис Альварес выдвинул метеоритную гипотезу вымирания динозавров. Появление и развитие биохимии. Еще более выдающиеся открытия ждали ученых в недалеком будущем. В начале XX века началось активное исследование витаминов. Немного ранее были открыты пути метаболизма ядов и лекарственных веществ, белков и жирных кислот. В 1920-1930 годах ученые Карл и Герти Кори, а также Ханс Кребс дали описание превращений углеводов. Это положило начало изучению синтеза порфиринов и стероидов. В конце века Фрицем Липманом было сделано следующее открытие: аденозинтрифосфат был признан универсальным переносчиком биохимической энергии в клетке, а главной энергетической «станцией» ее была названа митохондрия. Приборы для проведения лабораторных опытов усложнялись, появлялись новые методы получения знаний, такие как электрофорез и хроматография. Биохимия, являвшаяся одним из разделов медицины, выделилась в отдельную науку.

Молекулярная биология

Все новые смежные дисциплины появлялись при изучении биологии. Многие ученые старались установить природу гена. При проведении исследований с этой целью появился новый термин «молекулярная биология». Объектом изучения стали вирусы и бактерии. Был выделен бактериофаг – вирус, который избирательно поражал клетки определенной бактерии. Опыты также проводились на мушках дрозофилах, с хлебной плесенью, кукурузой и так далее. История развития биологии такова, что новые открытия совершались с появлением совершенно нового оборудования для исследований. Так, вскоре был изобретен электронный микроскоп и высокоскоростная центрифуга. Эти приборы позволили ученым открыть следующее: генетический материал в хромосомах представлен ДНК, а не белком, как считалось ранее; была восстановлена структура ДНК в виде известной нам сегодня двойной спирали.

12 Следующая ⇒