Биология как наука

Уважаемые десятиклассники, вы начинаете школьный курс под названием «Общая биология». Его задачей является изучение общих свойств живого, а также закономерностей происхождения, существования и развития живых организмов на нашей планете.

Опираясь на знания о микроорганизмах, растениях, животных и строении организма человека, в 10 классе вы сможете из этого, казалось бы, разрозненного материала выстроить целые направления изучения биологии. Те направления, которые сформировались в ходе развития биологической науки в последние, ну скажем, 2000 лет.

Вообще понятие жизни нельзя назвать простым. Биологические открытия постоянно приоткрывали завесу тайны существования живого, но в то же время ставили перед исследователями всё больше новых задач. И эти задачи уже не могли быть решены в рамках одной биологии либо одним специалистом. Поэтому на сегодняшний день биология представляет собой совокупность наук о живой природе. Каждая из которых имеет свой предмет изучения. Например, анатомия (от греческого – «рассекаю») изучает внутреннее строение живых организмов, микология (от греческого слова μύκης – «гриб») – грибы, психология, что в буквальном переводе с греческого означает «наука о душе» – закономерности функционирования психики. Таким образом комплексная наука биология охватывает все проявления жизни: строение, функции, происхождение, развитие, а также взаимоотношения живых организмов между собой и с другими живыми организмами.

Как же развивалась наука биология? С появлением у человека отвлечённого мышления, это выделило его из мира животных, он начал изучать окружающий мир. В первобытном обществе от способности приспособиться к среде обитания зависела непосредственно жизнь человека. Для выживания необходимо было различать съедобное и несъедобное, нужно было знать, как излечиться от ранения или травмы, какой материал больше подходит для изготовления жилища, а какой опасен.

Постепенно с развитием цивилизации люди смогли себе позволить такую роскошь, как занятие наукой ради собственного интереса. Уже древние народы применяли обширные знания о растениях и животных в повседневной жизни. Что же касается современной биологии, то, как мы сказали, она представляет собой комплекс наук. Причём она сочетает в себе идеи и методы не только различных биологических дисциплин, но также и других наук – прежде всего физики, химии, математики, географии. Без которых дальнейшее развитие биологии становится просто невозможным. Поэтому, если вы собираетесь связать свой жизненный выбор с биологической специальностью, ни в коем случае не сбрасывайте со счетов другие предметы.

Мы уже отметили в начале, что биологические знания складываются в целые направления. На сегодняшний день их выделено три: классическая, эволюционная и физико-химическая биология.
Классическая биология изучает многообразие живой природы. Это то направление в биологии, которое зародилось самым первым. Учёные-натуралисты издавна объективно наблюдали и анализировали всё, что происходило в живой природе. Полученные знания о живых существах накапливались, что вынуждало исследователей создавать классификации живых организмов.
Казалось бы, всё давно изучено, но, как ни странно, эта работа не останавливается и в наше время. Постоянно открываются и описываются не только новые виды, но даже новые таксоны живого. Например, лишь во второй половине XX века было открыто целое надцарство живых организмов – Архебактерии, или Археи.

На сегодняшний день описано около двух миллионов видов живых существ. А общее количество видов, населяющих Землю, оценивается примерно в девять миллионов!
Все эти прошлые и будущие открытия говорят нам о большой ценности каждого уникального вида живых существ, что обязывает человека прилагать максимум усилий для сохранения окружающей природы. А значит и нас самих – хоть и очень важных компонентов природы, но всего лишь частичек биосферы.

Развитие второго направления – эволюционной биологии – началось с классической. И Чарлз Дарвин начинал как обычный натуралист: он путешествовал, наблюдал, коллекционировал, описывал – раскрывал тайны живой природы. Но результат получил неожиданный. В XIX веке он создал теорию, которая объясняла всё разнообразие органической жизни на планете Земля. Теорию эволюции.

В настоящее время изучение эволюции живых организмов продолжается. Знания, приобретённые человеком в процессе развития относительно молодой науки – генетики – позволили по-новому взглянуть на эволюционную теорию Дарвина и создать синтетическую теорию эволюции. Которая, в свою очередь, также отвечает ещё не на все вопросы биологии, поэтому работа для учёных-эволюционистов не заканчивается.

Выдающийся русский биолог Александр Иванович Опарин в начале XX века создал первую научную теорию происхождения жизни из неживых компонентов.

В то время эта теория была исключительно теоретической. Но позднее передовые физико-химические эксперименты подтвердили возможность образования в определённых условиях сложных органических веществ из более простых.
Новые открытия значительно пополнили также и теорию антропогенеза – теорию происхождения человека. Но одна из главных загадок биологии – как произошёл переход от животного мира к человеку, то есть от инстинктивного поведения к сознательному – до сих пор остаётся неразрешённой.

И третье направление – физико-химическая биология. Здесь учёные-исследователи применяют современные физические и химические методы при изучении строения живых объектов. Критической точкой, которая в наибольшей мере стимулировала бурный рост познаний в данной области, стала опубликованная в 1953 году в журнале “Nature” эпохальная работа Джеймса Уотсона и Френсиса Крика, построивших пространственную модель ДНК.
Крупнейшей научной программой физико-химической биологии стала провозглашённая в 1990 году международная программа «Геном человека», которая ставила задачу определения полной последовательности нуклеотидов ДНК человека. И уже в 2001 году американский генетик и предприниматель Крейг Вентер с соавторами опубликовали черновую версию полной последовательности нуклеотидов генома человека. Потрясающее событие.

Физико-химическое направление биологической науки развивается стремительными темпами именно в наше время. Для того, чтобы в этом убедиться, достаточно просмотреть последние ленты новостей. 23 января 2017 года в журнале Национальной академии наук США была опубликована статья об очередном крупнейшем достижении физико-химической биологии. Впервые в истории науки удалось сконструировать (обратите внимание на это слово – именно сконструировать) стабильную полусинтетическую жизненную форму, теоретически способную синтезировать принципиально новые белки. То есть те, которые мы, конструкторы, захотим.
Вы наверняка помните, что у всех живых организмов молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты состоят из четырёх азотистых оснований: аденина, цитозина, тимина и гуанина. Так вот, в 2017 году человек сумел создать искусственную ДНК. Это стало возможным благодаря разработке синтетической пары азотистых оснований, названных X и Y, которые были добавлены к существующим в природе А, Ц, Т и Г. Таким образом исследователи получили жизнеспособный организм, генетический материал которого содержит в себе шесть разных нуклеотидов.

На разработку смелого научного эксперимента ушло более 15 лет. И, пожалуй, это крупнейшее достижение физико-химической биологии со времён первого успешного клонирования животного организма. В 1996 году своим появлением на свет овца Долли подняла большую шумиху в научном мире.
Зачем нужен был эксперимент с новыми азотистыми основаниями? Учёные не отрицают, что в определённой степени на сегодняшний день это было сделано только ради того, чтобы сказать и показать, что мы можем это сделать. Потому как сиюминутного практического применения эксперименту найти невозможно. Но благодаря этому достижению уже завтра биоинженеры смогут манипулировать любыми жизненными процессами. Ведь возможности применения полусинтетических организмов поистине безграничны. Человек получает возможность проектировать и создавать биологические системы с заданными свойствами и функциями, не имеющими аналогов в живой среде. Это уже не ставшее привычным обычное генетическое редактирование, где в генетический код одного организма добавляют фрагмент генетического кода другого существа. Это настоящее полноценное программирование специфических свойств, которых нет в природе. И качественно новый этап в развитии генной инженерии: мы можем не только копировать и вносить изменения в генетический код, что ещё в середине прошлого века казалось научной фантастикой, но и писать его с нуля. До 23 января 2017 года такое встречалось только в научно-фантастических произведениях. Помните, в каких?

«Ничто так не способствует созданию будущего, как смелые мечты. Сегодня утопия, завтра — плоть и кровь». Виктор Гюго.