История возникновения и развития биологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Оформление взглядов о живом в специальную науку

Под биологией понимают науку о живых организмах, их строении, активности, взаимосвязях с неживой природой и другими организмами, имеющую определенную объективную закономерность.

Целью биологии является познание жизни. Биологическая наука изучает различные виды живых организмов, их взаимоотношений между собой и с окружающим миром.

В биологической науке выделяются 3 основных направления, которые имеют единую цель и единый объект изучения.

Биологическая наука делится на традиционную, натуралистическую, физико-химическую и эволюционную биологию. Но это деление является условным, и не имеет связей с историей развития данной науки.

Основу знаний в биологической науке и аграрной культуре представляют важные положения селекции, которые стимулируют процессы земледелия и скотоводства.

Еще с древности накоплено большое количество информации о растительном и животном мире, произошло одомашнивание свиней, овец, крупного рогатого скота, уток.

В период формирования классового общества произошло выделение медицины в отдельную науку, которое требовало специализированный знаний.

Произошло изменение отношения к самому человеку, сформировалась традиция использования трав, цветов, отваров и другого растительного и животного сырья в лечебных целях.

Более совершенными стали приемы в хирургии, появились массаж и иглоукалывание.

Сторонники Книдской школы испытывали влияние медицины Востока, многие труды этой медицины вошли в «Свод Гиппократа».

Кротонским было начато анатомирование трупов животных, описаны зрительный нерв и процесс развития куриного эмбриона. Кротонский под мозгом понимал орган мышления и ощущения, он изучил значение ведущих к нему нервов.

Гиппократом были отделены знания в биологии и медицине от магических и знахарских знаний, колдовства. Гиппократ говорил о том, что жизнь - единый процесс, он выделил значение окружающей среды и наследственности в процессе возникновения заболеваний.

Герофил основой познания считал наблюдение опыт. Им было установлено диагностическая роль пульса. Он разделил венозную и артериальную кровь. Изучил анатомическое строение печени, глаз и других органов, сопоставил их с анатомическим строением органов животных. Герофилом был внесен огромный вклад в формирование медицинской и биологической терминологии.

Гален занимался вскрытием трупов животных и изучил их анатомическое строение, строение центральной и периферической нервной системы животных. Галеном было доказано, что артерии наполнены кровью. Гален говорил о взаимосвязи деятельности спинного мозга с процессом дыхания и сердцебиения.

Развивалась и практическая медицина. В ней большую роль отводили фармакологии, растительному лекарственному сырью. Уже в то время человек стал задумываться о том, как особенности живого организма могут передаваться его потомкам.

возникновение развитие биология наука

2. Основные тенденции в биологии 17-18 вв. Трансформизм, преформизм, эпигенез, катастрофизм

Сторонниками теории эпигенеза были Гарвей, Декарт и другие. Они отрицали возможность предопределенности в развитии организмов, которые развиваются под определенным воздействием факторов внешней среды.

Гарвеем утверждалось, что эволюция представляет собой стремление к совершенному. Представители теории эпигенеза обращались к опытным данным, полученным в результате изучения эмбриогенеза. Они отрицали идею креационистского создания мира.

Уходя корнями в учения Аристотеля, течение эпигенеза отрицало предопределенность в развитии организмов и отстаивало мнение о том, что процесс развития структур и функций организмов формируется за счет воздействия факторов внешней среды на непреформированную клетку зародыша.

Преформистами (Левенгуком, Лейбницем, Мальбраншом и другими) утверждалось, что зародышевая клетка содержит в себе все элементы взрослого организма, под онтогенезом они понимали только процесс количественного роста зачатков органов и тканей.

Течение преформизма существовало в 2 различных направлениях, таких как, овистическое и анималькулистское.

Сторонники овистического направления считали, что предобразование будущего взрослого организма происходит в яйце (Сваммердам, Валлисниери).

Согласно анималькулистскому направлению, предобразование будущего взрослого организма происходило в сперматозоиде (Левенгук, Гартсекер, Либеркюн).

Лейбницем был провозглашен принцип градации, было предсказано возможность существования переходных форм между животным и растительным миром.

Под трансформизмом понимают полуэмпирическую позицию, которая построена на обобщении множества фактов, которые свидетельствовали о глубинных взаимосвязях, существующих между видами, родами и другими таксонами.

Сущность этих связей в то время не была понята. Процесс познания сущности этих связей ознаменовал переход от трансформистского течения к эволюционному.

Представителями теории катастрофизма отражалась идея развития природы, которая сформировалась в начале девятнадцатого столетия.

Кювье были выделены 4 типа животных организмов, Он выделял позвоночных, мягкотелых, членистых и лучистых животных. И с каждым из них Кювье делал сопоставление некого «плана композиции», некой «творящей силы». По мнению Кювье, эта творящая сила после очередной катастрофы в геологической истории обеспечивает восхождение органических форм заново.

Теоретическим ядром катастрофизма являлся принцип разграничения действующих в настоящее время и действовавших в прошлом сил и законов природы.

Наука может судить не о причинах этих сил, а лишь об их последствиях. Таким образом, катастрофизм выступает как феноменологическая концепция.

Главный принцип катастрофизма раскрывался в представлениях о внезапности катастроф, о крайне неравномерной скорости процессов преобразования поверхности Земли, о том, что история Земли есть процесс периодической смены одного типа геологических изменений другим, причем между сменяющими друг друга периодами нет никакой закономерной, преемственной связи, как нет ее между факторами, вызывающими эти процессы.

Только в периоды катастроф, мировых пертурбаций исчезают одни виды животных и растений и появляются другие, качественно новые.

Творцы теории катастрофизма исходили из мировоззренческих представлений о единстве геологических и биологических аспектов эволюции; непротиворечивости научных и религиозных представлений, вплоть до подчинения задач научного исследования обоснованию религиозных догм.

3. Формирование эволюционизма и его оформление в XIX веке

В тысяча восемьсот пятьдесят девятом году Дарвиным была создана теория эволюции. В этой теории Дарвин обобщил уже все существующие теории и идеи эволюции и разрешил существовавшие разногласия.

В учении Дарвина основу эволюции составляет триада процессов изменчивости, наследственности и естественного отбора. Основой эволюционной теории Дарвина явились данные, собранные им.

Дарвиным была собрана обширнейшая информация о таком процессе, как изменчивость организмов и видов. Дарвиным было отмечено явление постоянной численности популяций.

Процесс размножения, который свойственен всем живым организмам, является основой сохранения вида. Численность популяций регулируется разными факторами окружающей среды.

Дарвином было отмечено, что конкуренция между членами популяции способствует изменениям благоприятным для выживания в определенных условиях, повышающим возможность особей к размножению и продолжению рода.

Дарвин отмечал, что любой вид производит намного большее количество особей и не все они доживают до взрослого возраста. Слабые особи при этом уничтожаются естественным отбором.

Понятия изменчивости и наследственности, связываемые Ламарком с процессом приспособляемости, который передавался по наследству и являлся остовом видообразования, Дарвин придавал важную роль.

Под определенной изменчивостью понимается возможность всех особей данного вида в равной степени отвечать на изменения окружающей среды, изменения, происходящие в организмах не передаются по наследству.

Под неопределенной изменчивостью или мутацией понимают явление, приводящее к кардинальным изменениям в организме, наследующимся с увеличением в последующих поколениях. Мутации также имеет связь с факторами внешней среды, но не напрямую. Такой тип изменчивости по Дарвину имеет главное значение для эволюции.

Естественным отбором называют один из механизмов эволюции, материалом для естественного отбора считают наследственную изменчивость.

Уоллесом отрицалась приложимость отбора к процессу возникновения способностей человека.

Геккелем прилагалась идея естественного отбора к процессу общественного развития.

Бекетовым в его работах был приведен обширный материал, содержащий информацию об изменениях растительных организмов, происходящих в различных условиях, выделен процесс борьбы за существование у растений.

Кропоткин занимался наблюдением перемещений огромных масс животных, которые спасались от стихийных бедствий. Кропоткин считал одним из факторов эволюции процессы взаимопомощи и кооперации.

Дарвиновская теория в течении нескольких лет вытеснила существующие антиэволюционные и креацианистские течения.

Происходило сопоставление данных палеонтологической науки, сравнительной анатомии, эмбриологии (метод Геккеля).

Данные палеонтологии доказывали существование эволюции живого. Это показал еще Ковалевский на примере развития вида лошадей, обнаружив существование предка с пятипалой конечностью, жившего 60 млн лет назад.

Последовательные ряды ископаемых животных он выстроил в ряд для наглядности изменений в эволюции.

В процессе изучения эволюции групп (макроэволюции) было сформировано течение классического дарвинизма: установлено явление необратимости эволюционных изменений, принцип мультифунк-циональности органов и эволюция органов путем смены функции, биогенетический закон.

Эмпирическими предпосылками теории эволюционизма были данные, полученные в процессе развития таких наук, как палеонтология, эмбриология, сравнительная анатомия, систематика, физиология, биогеография, геология, другие науки, а также достижения селекционной практики во 2 половине восемнадцатого - 1 половине девятнадцатого столетий.

Большое значение для утверждения теории развития имела идея единства растительного и животного миров.

В 1830-е гг. Шлейден и Шванн разработали клеточную теорию, в соответствии с которой образование клеток является универсальным принципом развития любого организма; клетка - неотъемлемая элементарная основа любого организма.

Дарвин подчеркивал, что решающую роль в эволюции играют именно неопределенные изменения.

В цепь наследственность - изменчивость Дарвин вводил два посредствующих звена.

Первое звено связано с понятием «борьба за существование». Оно отражает то обстоятельство, что каждый вид производит больше особей, чем их выживает до взрослого состояния; среднее количество взрослых особей находится примерно на одном уровне; каждая особь в течение своей жизнедеятельности вступает в множество отношений с биотическими и абиотическими факторами среды (отношения между организмами в популяции, между популяциями в биогеоценозах, с абиотическими факторами среды и др.).

Второе посредствующее звено, отличающее теорию эволюции Дарвина от ламаркизма, состоит в представлении о естественном отборе как механизме, который позволяет выбраковывать ненужные формы и образовывать новые виды.

Борьба за существование неизбежно приводит к гибели определенного числа особей в каждом поколении и выборочному участию особей в размножении.

В результате размножаются наиболее приспособленные особи каждого вида, передающие из поколения в поколение новые свойства.

Накопление новых свойств приводит к видообразованию и прогрессивной эволюции органического мира.

Таким образом, естественный отбор - творческая сила; он является движущим фактором эволюции, причиной ее протекания.

Тезис о естественном отборе является ведущим принципом дарвиновской теории, который позволяет разграничить дарвинистские и недарвинистские трактовки эволюционного процесса.

Дарвиновская теория эволюции опирается на следующие принципы: борьбы за существование; наследственности и изменчивости; естественного отбора.

4. Возникновение генетики. Кризис дарвинизма

В 1 половину девятнадцатого столетия начался процесс возникновения непосредственных предпосылок учения о таких процессах, как наследственность и изменчивость.

Произошел процесс становления такой науки как генетика. Наиболее важными события ми явились создание клеточной теории и процесс выделения объекта генетики. Прежняя идея о единстве растительного и животного мира получила выражение в виде теории, базирующейся на том, что разные характеристики органического мира имеют собственное морфологическое выражение и проявляются в определенном гомологическом ряду организмов.

Процесс создания клеточной теории стал важным этапом процесса разработки взглядов науки на явления наследственности и изменчивости. Основная философская идея, приведшая к открытию клетки - идея единства растений и животных. Эта идея отражалась в трудах таких ученых как Декарт, Лейбниц, Дидро, Ламетри и т.д. Четким ориентиром исследований в биологии были идеи, сформулированные такими исследователями, как Вольф, Окен, Бюффон, Гете, Сент-Илер и т.д.

Ученые пришли к выводу, что единство растительного и животного миров имеет собственное морфологическое выражение, проявляется в структурной гомологии организмов. В такой направленности работали Тюрпен, Пуркинье, Валентин, Дютроше, но лишь Шванн прояснил данную проблему. Сходным и легко различимым элементом всех клеток является ядро. Мысль об этом сформулировал Шлейден. Опираясь на нее, Шванн разработал основные положения своей клеточной теории. Клетка была выделена как универсальная инвариантная единица строения организма.

Ближайшим следствием из основ клеточной теории стало представление, в соответствии с которым процесс клеткообразования регулируется каким-то единым, универсальным механизмом, за которым скрывается загадка наследственности и изменчивости.

Указание на существование такого механизма, по сути, являлось первым шагом на пути выделения качественно своеобразной предметной области учения о природе наследственности. Другими словами, создание клеточной теории позволяло «выйти» на объект генетики.

Заслуга Сажрэ его в том, что он первый в истории учения о наследственности начал исследовать не все, а лишь отдельные признаки скрещивающихся при гибридизации растений. На этой основе он приходит к выводу, что неверна старая точка зрения, будто признаки гибрида всегда есть нечто среднее между признаками родителей. Признаки в гибриде не сливаются, а перераспределяются. С работ Сажрэ начинается собственно научная генетика.

Вторая половина XIX в. - период не только создания теории естественного отбора, но и особенно бурного развития других важнейших отраслей биологической науки - эмбриологии (Бэр), цитологии (Шлейден, Шванн, Вирхов, Моль и др.), физиологии (Гельмгольц, Дюбуа-Реймон, Бернар); заложены основы органической химии (Вёлер, Либих), получены существенные результаты в области гибридизации и явлений наследственности (Нодэн, Мендель) и др.

Среди важнейших открытий данного периода можно указать следующие: описание митотического деления клеток и особенностей поведения хромосом (Чистяков, Страсбургер, 1873-1875); установление того, что первичное ядро зародышевой клетки возникает путем слияния ядер сперматозоидов и яйцеклетки (Гертвиг, Фоль, 1875-1884); открытие продольного разделения хромосом и его закономерностей - образование веретена, расхождение хромосом к полюсам. (Флемминг,1888); установление закона постоянства числа хромосом для каждого вида (Бовери, Страсбургер, 1878); установление того, что в половых клетках содержится половинный набор хромосом по сравнению с соматическими клетками (Бенеден, 1883); описание процесса мейоза и объяснение механизма редукции числа хромосом (Беляев, Гертвиг, 1884) и др. В 1883-1885 гг. в работах Вейсмана, Гертвига, Страсбургера была сформулирована ядерная гипотеза наследственности, которая впоследствии, уже в начале XX в., развилась в хромосомную теорию наследственности.

Важнейшее событие в генетике XIX в. - формулирование Менделем его знаменитых законов.

Развивая идеи, содержащиеся в работах Сажрэ, Мендель рассматривал не наследуемость всех признаков организма сразу, а выделял наследуемость единичных, отдельных признаков, абстрагируя их от остальных, удачно применяя при этом вариационно-статистический метод, демонстрируя эвристическую мощь математического моделирования в биологии.

Открытие Менделем закономерностей расщепления признаков показало, что возникающие у организмов рецессивные мутации не исчезают, а сохраняются в гетерозиготном состоянии.

Фриз в 1889 г. выдвинул мутационную гипотезу о скачкообразном возникновении новых видов путем крупных изменений наследственности (мутации) без ведущего участия естественного отбора.

Генетика изучает наследственность и изменчивость организмов; признаки и свойства, передающиеся по наследству, фиксируются в генах - участках хромосомы (или молекулы ДНК).

Ген представляет собой мельчайшую единицу наследственности, которая обеспечивает преемственность в потомстве того или иного элементарного признака организма. У высших организмов ген входит в состав особых нитевидных образований - хромосом, находящихся внутри ядра клетки. Совокупность всех генов организма составляет его геном. В геноме человека насчитывается около ста тысяч генов.

По своим химическим характеристикам ген представляет собой участок молекулы ДНК (у некоторых вирусов - РНК), в определенной структуре которого закодирована та или иная наследственная информация. Каждый ген содержит некоторый рецепт, который обеспечивает соответствующий синтез определенного белка, и таким образом совокупность генов управляет всеми химическими реакциями организма и определяет все его признаки.

Важнейшим свойством гена является сочетание высокой устойчивости, неизменяемости в ряду поколений со способностью к наследуемым изменениям - мутациям, которые являются источником изменчивости организмов и основой для действия естественного отбора.

5. Оформление синтетической теории эволюции

Синтетическая теория эволюции появилась в 30 - 40-е гг. XX в., объединив разные учения на основе дарвинизма, данных генетики и экологии. В ней популяцию признают в качестве основной единицы эволюции и выделяют два типа эволюции - на микро - и макроуровнях.

Микроэволюцию составили несколько разделов биологии. Среди них - генетико-экологическое изучение структуры популяции (Вавилов, Синская, Клаузен, Розанова), экспериментальное и теоретическое изучение борьбы за существование и естественного отбора (Сукачев, Холстейн, Гаузе и др.), данные теоретической и экспериментальной генетики (Лернер, Шмальгаузен, Дубинин, Стеббинс), развитие теории вида (Вавилов, Майр, Завадский и др.).

Теория микроэволюции изучает необратимые преобразования генетико-экологической структуры популяции, которые могут привести к образованию нового вида.

Макроэволюция сформировалась в работах Вавилова, Шмальгаузена, Симпсона, Северцева и др. Она изучает происхождение надвидовых таксонов (семейств, отрядов, классов и пр.), основные направления и закономерности развития жизни на Земле в целом. Эти процессы недоступны наблюдению и могут быть только реконструированы.

Основные положения синтетической теории эволюции (неодарвинизма) таковы:

Естественный отбор - главный движущий фактор эволюции, является следствием конкурентной борьбы за существование, особенно острой внутри вида и популяции.

Факторами образования видов являются мутации, дрейф генов и различные формы изоляции.

Расхождение признаков организмов в ходе эволюции от общего предка (дивергенция) происходит через отбор мелких случайных мутаций. Новые формы образуются через крупные наследственные изменения, жизненность которых определяет отбор.

Исходным материалом эволюции служат мутации, случайные и ненаправленные. Организация популяции и изменения условий среды выделяют наследственные изменения в сторону прогресса.

Макроэволюция, ведущая к образованию надвидовых групп, осуществляется через процессы микроэволюции.

Положение об элементарных явлениях и факторах эволюции сформулировал Тимофеев-Ресовский:

а) популяция - элементарная эволюционная структура;

б) изменение генотипа популяции - элементарное эволюционное явление;

в) генофонд популяции - элементарный эволюционный материал;

г) элементарные эволюционные факторы - мутации, «волны жизни», изоляция, естественный отбор. Отбор может быть в трех формах.

Эволюционный подход становится методологической основой биологии. Конкретный материал, теории и гипотезы, разных ее областей осмысливаются с эволюционных позиций.

Эволюционное учение соединяет разрозненные, узкоспециализированные биологические дисциплины, противодействует их разобщению и поэтому занимает центральное место в современной биологии.

Принцип актуализма («современность - ключ к познанию прошлого») здесь сочетается с принципом историзма («ключом к изучению настоящего является познание прошлого»).

Список литературы

1. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. - М., 1999.

2. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. - Новосисибрск, 2002.

3. Концепции современного естествознания / Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. - М., 2006.

4. Воронцов Н. Н. Развитие эволюционных идей в биологии. - М., 1999.

5. Яблоков А. В., Юсупов А. Г. Эволюционное учение. - М., 1998.

Размещено на Allbest.ru