1. Три «образа» биологии.

2.1 Традиционная, или натуралистская биология.

Объектом изучения традиционной биологии всегда была и остается живая природа в ее естественном состоянии и нерасчлененной целостности.

Традиционная биология имеет ранние истоки своего зарождения. Они идут к средним векам, а становление ее в самостоятельную науку, получившую название «натуралистская биология», приходится на 18-19-е века.

Её методом стало тщательное наблюдение и описание явлений природы, главной задачей – их классифицирование, а реальной перспективой – установление закономерностей их существования, смысла и значения для природы в целом.

Первый этап натуралистской биологии ознаменовался первыми классификациями животных и растений. Были предложены принципы их группирования в таксоны различных уровней. С именем К.Линнея связано введение бинарной (обозначение рода и вида) номенклатуры, почти в неизменном виде дошедшей до наших дней, а также принцип иерархического соподчинения таксонов и их наименования – классы, отряды, роды, виды, разновидности. Однако недостатком искусственной системы Линнея было то, что он не дал никаких указаний относительно критериев родства, чем и снизил достоинство этой системы.

Более «естественными», т.е. отражающими родственные связи, были системы, созданные ботаниками – А.Л.Жюссье (1748-1836), О.П.Декандолем (1778-1841), и, в особенности, Ж.Б.Ламарком (1744-1829).

Труд Ламарка был построен на идее развития от простого к сложному, и главным вопросом был вопрос о происхождении отдельных групп и родственных связях между ними.

Следует отметить, что в период становления традиционной биологии закладывался комплексный, как мы сегодня говорим системный подход к исследованию природы.

2.2 Физико – химическая биология.

Термин «физико-химическая биология» был введен в 1970-е годы химиком-органиком Ю.А.Овчинниковым – сторонником тесной интеграции естественных наук и внедрения в биологию современных точных физико-химических методов с целью изучения элементарных уровней организации живой материи - молекулярного и надмолекулярного.

Понятие «физико-химическая биология» является двуплановым.

С одной стороны, понятие это означает, что предметом изучения физико-химической биологии являются объекты живой природы, исследуемые на молекулярном и надмолекулярном уровнях.

С другой, сохраняется и первоначальное его значение: использование физико-химических методов для расшифровки структур и функций живой природы на всех уровнях ее организации.

Хотя различение это и достаточно условно, главным считают следующее: физико-химическая биология в наибольшей степени содействовала сближению биологии с точными физико-химическими науками и становлению естествознания как единой науки о природе.

Это не означает, что биология утратила свою индивидуальность. Как раз наоборот. Изучение структуры, функций и саморепродукции фундаментальных молекулярных структур живой материи, результаты которого получили отражение в виде постулатов или аксиом не лишило биологию ее особого положения в системе естествознания.

Причина этого в том, что эти молекулярные структуры выполняют биологические функции.

Следует отметить, что ни в какой другой области естествознания, как в биологии, не обнаруживается столь глубокая связь между методами и техникой эксперимента, с одной стороны, и появлением новых идей, гипотез, концепций, - с другой.

При рассмотрении истории методов физико-химической биологии можно выделить пять этапов, которые находятся между собой как в исторической, так и в логической последовательности. Иными словами, нововведения на одном этапе неизменно стимулировали переход к следующему.

Какие же это методы?

1) МЕТОД МЕЧЕНЫХ АТОМОВ.

Мечение атомов, вводимых в организм, позволяет точно прослеживать передвижение и превращение веществ в организме. Это дало возможность установить динамичность процессов обмена веществ, выявить роль отдельных структур организма в протекании этих процессов. Так был открыт, например, механизм ферментативного биосинтеза белка и нуклеиновых кислот, промежуточный обмен углеводов и жиров и т.д.

2) МЕТОДЫ РЕНТГЕНОСТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА И ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ.

Второй этап в истории методов физико-химической биологии можно связать с началом использования рентгеноструктурного анализа (рентгеновских лучей) и электронного микроскопирования, позволяющих исследовать крупные молекулярные компоненты и субмикроскопические структуры клетки. С помощью этих методов английскими исследователями во главе с У.Астбюри (1930-1950 –е годы) была установлена двойная спираль строения молекулы ДНК, нитевая структура белков.

3) МЕТОДЫ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ. Третий этап в истории физико-химических методов связан с применением методов фракционирования. Это, прежде всего, методы фракционирования различных биополимеров. В конце 1930-х годов А.Тизелиус разработал метод фракционирования (разделения) белков с помощью электрофореза. Суть этого метода в дальнейшем была использована в различных типах хроматографии – адсорбционной, распределительной, осадочной.

Недостатком этих методов было то, что объектом изучения являлся не целостный организм, а фрагменты различных уровней его организации.

4) МЕТОДЫ ПРИЖИЗНЕННОГО АНАЛИЗА.

Четвертый этап в истории методов связан с применением методов прижизненного анализа.

К настоящему времени определился комплекс методов прижизненного анализа структурных и функциональных характеристик организма. К их числу можно отнести методы:

1) микроспектрального и микрофлуорометрического анализов (флуоресценция – испускание ранее поглощенной энергии в виде света);

2) приема оптического сканирования (глубокое проникновение света). Это так называемая оптическая биохимия.

3) радиоспектроскопии;

4) скоростного рентгеноструктурного анализа;

5) анализа структур с помощью ультразвука (УЗИ);

6)электронного микроскопирования.

Эти метода используются не в физико-химической биологии, но ив медицинской практике.

5) ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭВМ.

Пятый этап в истории методов физико-химической биологии можно представить как широчайшее внедрение электронно-вычислительной техники (ЭВМ) в практику биологического эксперимента.

ЭВМ, с одной стороны, позволяет расшифровывать глубинные структуры и их изменения, которые не выявляют описанные выше методы, а, с другой стороны, помогают обрабатывать огромное количество полученной информации.

Современная физико-химическая биология объединила в единый комплекс биологические дисциплины, которые ранее по объективному признаку считались самостоятельными. Иначе говоря, традиционное разделение биологии на науки о строении - цитологию, гистологию, анатомию, морфологию – и науки, исследующие физиолого-биохимические процессы – физиологию и биохимию – в значительной мере утратило свой первоначальный смысл.

Физико-химическая биология и, в особенности, ее разделы, исследующие живое на молекулярном и надмолекулярном уровнях, внесла огромный вклад в знания об элементарных структурах живой материи, их функциях и процессах, вплоть до процессов саморегуляции и самоорганизации.