1. Предмет изучения, задачи и методы
биологии
Биология – совокупность или
система наук о живых системах. Понятие «живые системы»
здесь важно подчеркнуть, поскольку жизнь
не существует сама по себе, а является свойством определенных систем.
Предмет изучения биологии – все проявления
жизни, а именно:
·
строение и функции живых существ и их природных сообществ;
·
распространение, происхождение и развитие новых существ и их
сообществ;
·
связи живых существ и их сообществ друг с другом и с неживой
природой.
Задачи биологии состоят в
изучении всех биологических закономерностей и раскрытии сущности жизни. При
этом в биологии используется ряд методов, характерных для естественных наук. К
основным методам биологии относятся:
·
наблюдение,
позволяющее описать биологическое явление;
·
сравнение, дающее возможность найти закономерности, общие для
разных явлений;
·
эксперимент, в
ходе которого исследователь искусственно создает ситуацию позволяющую выявить
глубоко лежащие (скрытые) свойства биологических объектов;
·
исторический метод,
позволяющий на основе данных о современном мире живого и о его прошлом,
раскрывать законы развития живой природы.
Выше было сказано,
что биология является системой наук, которые могут быть классифицированы
различным образом.
1.
По предмету изучения:
ботаника, зоология, микробиология и т.д.
2.
По общим свойствам живых организмов:
-
генетика (закономерности наследственности)
-
биохимия (превращения вещества и энергии)
-
экология (взаимоотношения живых существ и их природных сообществ
с окружающей средой) и т.п.
3.
По уровню организации живой материи, на
котором рассматриваются живые системы:
-
молекулярная биология;
-
цитология;
-
гистология и т.п.
Приведенные
классификации, разумеется, не носят абсолютного характера. Так, например,
исследование клетки (цитология) в настоящее время немыслимо без изучения
биохимии клетки.
Можно также говорить
о трех магистральных направлениях биологии или, по образному выражению [2] трех
образах биологии:
1.
Традиционная
или натуралистическая биология. Ее объектом изучения является
живая природа в ее естественном состоянии и нерасчлененной целостности – «Храм
природы», как называл ее Эразма Дарвина. Истоки традиционной биологии восходят
к средним векам, хотя вполне естественно здесь вспомнить и работы Аристотеля, который
рассматривал вопросы биологии, биологического прогресса, пытался систематизировать
живые организма («лестница Природы»). Оформление биологии в самостоятельную
науку – натуралистическую биологию
приходится на 18-19 века. Первый
этап натуралистической биологии ознаменовался созданием классификаций животных
и растений. К ним относятся известная
классификация К. Линнея (1707 – 1778), являющаяся традиционной
систематизацией растительного мира, а также классификация Ж.-Б. Ламарка, применившего
эволюционный подход к классифицированию растений и животных. Традиционная
биология не утратила своего значения и в настоящее время. В качестве доказательства
приводят положение экологии среди биологических наук а также во всем естествознании.
Ее позиции и авторитет в настоящее время чрезвычайно высоки, а она в первую
очередь основывается в принципах традиционной
биологии, поскольку исследует взаимоотношений организмов между собой (биотические факторы) и со средой
обитания (абиотические факторы).
2.
Функционально-химическая
биология, отражающая сближение биологии с точными физико-химическими
науками. Особенность физико-химической биологии – широкое использование
экспериментальных методов, которые позволяют исследовать живую материю на субмикроскопическом,
надмолекулярном и молекулярном уровнях. Одним из важнейших разделов
физико-химической биологии является молекулярная биология – наука изучающая
структуру макромолекул, лежащих в основе живого вещества. Биологию нередко
называют одной из лидирующих наук 21-го века.
К
важнейшим экспериментальным методам, использующимся в физико-химической
биологии, относятся метод меченых (радиоактивных) атомов, метолы рентгеноструктурного
анализа и электронной микроскопии, методы фракционирования (например,
разделение различных аминокислот), использование ЭВМ и др.
3. Эволюционная биология. Это направление биологии изучает закономерности исторического
развития организмов. В настоящее время концепция эволюционизма стала,
фактически, платформой, на которой происходит синтез разнородного и
специализированного знания. В основе современной эволюционной биологии лежит
теория Дарвина. Интересно и то, что Дарвину в свое время удалось выявить такие
факты и закономерности, которые имеют универсальное значение, т.е. теория
созданная им, приложима к объяснению явлений, происходящих не только в живой,
но и неживой природе. В настоящее время эволюционный
подход взят на вооружение всем естествознанием.
Вместе с тем, эволюционная биология – самостоятельная область
знания, с собственными проблемами, методами исследования и перспективой
развития.
В
настоящее время предпринимаются попытки синтеза этих трех направлений («образов»)
биологии и оформления самостоятельной дисциплины – теоретической биологии.
4. Теоретическая биология. Целью теоретической
биологии является познание самых фундаментальных и общих принципов, законов и
свойств, лежащих в основе живой материи. Здесь разные исследования выдвигают различные
мнения по вопросу о том, что должно стать фундаментом теоретической биологии.
Рассмотрим некоторые из них:
Аксиомы
биологии. Б.М. Медников – видный теоретик и экспериментатор, вывел 4
аксиомы, характеризующие жизнь и отличающие её от «нежизни».
Аксиома 1
Все живые организмы
должны состоять из фенотипа и программы для его построения (генотипа),
передающейся по наследству из поколения в поколение. Наследуется не
структура, а описание структуры и инструкция по ее изготовлению. Жизнь на
основе только одного генотипа или одного фенотипа невозможна, т.к. при этом
нельзя обеспечить ни самовоспроизведения структуры, ни ее самоподдержания. (Д. Нейман, Н. Винер) |
Аксиома 2
Генетические
программы не возникают заново, а реплицируются матричным способом. В качестве
матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген
предыдущего поколения. Жизнь – это матричное копирование с последующей
самосборкой копий. (Н.К. Кольцов) |
Аксиома 3
В процессе передачи
из поколения в поколение генетические программы в результате многих причин
изменяются случайно и ненаправленно, и лишь случайно эти изменения оказываются
приспособительными. Отбор случайных изменений не только основа эволюции жизни,
но и причина ее становления, потому что без мутаций отбор не действует. Эта
аксиома основана на принципах статистической физики и принципе неопределенности
В. Гейзенберга. |
Аксиома 4
В процессе
формирования фенотипа случайные изменения генетических программ многократно
усиливаются, что делает возможным их селекцию со стороны факторов внешней
среды. Из-за усиления в фенотипах случайных изменений эволюция живой природы
принципиально непредсказуема. (Н.В.Тимофеев-Ресовский) |
Э.С.Бауэр (1935г.) выдвинул в
качестве основной характеристики жизни принцип устойчивой неравновесности живых
систем.
Л. Берталанфи (1932г.)
рассматривал биологические объекты как открытые системы, находящиеся в
состоянии динамического равновесия.
Э. Щредингер
(1945г.), Б.П. Астауров представляли создание теоретической биологии по образу
теоретической физики.
С. Лем
(1968г.) выдвинул кибернетическую интерпретацию жизни.
5. А..А. Малиновский
(1960г.) предлагал в качестве основы теоретической биологии математические и
системные методы.
Таким образом, задача
построения теоретической биологии отличается чрезвычайной сложностью,
комплексностью и многоплановостью. Создание такой теории – одна из важнейших
задач современной науки. Вместе с тем ряд авторов [5] подчеркивает, что основой
теоретической биологии в любом случае служит развитие эволюционного подхода, и,
таким образом, теоретическая биология может рассматриваться как дальнейшее развитие
эволюционной биологии.