14. Проблема происхождения жизни: история и современность.

Гипотезы зарождения жизни на Земле: 1) креационизм (не случайное, а запрграммированное появление жизни, божественное создание); 2) самопроизвольное, случайное зарождение из неживого путем биохимии, существование добиологических форм преджизни; 3) концепция стационарного состояния - жизнь существовала всегда, но в разных формах; 4) космологическая концепция - жизнь на Землю занесена извне из Космоса; 5) концепция панспермии — внеземного происхождения жизни; 6) концепция происхождения жизни на Земле в историческом прошлом в результате процессов, подчиняющихся естественнонаучным законам.

Доминирующей концепцией возникновения жизни в науке по сей день остается концепция биохимической эволюции, согласно которой жизнь на Земле появилась в результате сложных процессов самоорганизации, подчиняющимся, с точки зрения современного уровня развития науки, физическим, химическим и биохимическим законам. В развертке концепции биохимической эволюции фундаментальную роль сыграли коацерватная гипотеза А.И. Опарина и концепция генобиоза Дж. Холдейна. В современных условиях разработка проблемы происхождения жизни исходит из системного видения всей природы и признания предбиологической эволюции, опирается на синергетические идеи самоорганизации, идеи коэволюции общества и природы и т.д.

Современная наука, как и прежде, внимательно анализирует данные в пользу концепции панспермии, число которых в научном обиходе в последнее время растет и требует к себе взвешенного отношения.

15. Сущность революции биологии 20 века.

Самое важное - возникновение молекулярной биологии, генетики, формирование нового теоретического представления о живом. Формируется биотехнология (напр., стволовые клетки).

Выявляются новые типы закономерностей – неклассическая теория эволюции, синтетическая теория эволюции:

- исследования в области биохимии;

- исследования в области молекулярной биологии;

- на основе изучения генных структур.

Хромосомная теория наследственности:

· 1900 год – формирование законов передачи наследственной информации (Гидефриз, Коллинсон, Чарль Марк)

20-30 годы – развитие экспериментальных исследований. В результате обнаружено:

1) наследственность носит дискретный характер

2) носители информации – гены

3) гены в хромосомах располагаются линейно

4) в природу существуют мутации, но можно вызывать искусственные мутации.

· 1910 -1915 годы - теоретическая разработка теории наследственности, основные представители: Вейсман, Морган и др.

· 1953 год - построение структуры ДНК – был представлен процесс развития организма, где ДНК вступает как матрица.

· 80 – 90 годы - Разработка проектов по картированию геномов растений и животных. Происходит развитие нетрадиционных биотехнологий, исследуется проблема клонирования, разрабатываются отдельно генно-инженерные проекты: попытки создания условия для создания в частности инсулина, большое внимание стволовым клеткам. А так же излечение СПИДА и герпеса, лекарство против гриппа.

Проблема изучения генома человека – в течении 12 лет, завершена в 2001 году, в результате было портировано 3 млрд. букв гена человека из них идентифицировано 29 121 ген. В гене 750 мегабайт информации. Выяснено, что больше всего генов отвечают за деятельность мозга – 3195 генов, 8 генов за создание эритроцитов. Картировано порядка 600 живых организмов. У бактерии 145 килобайт информации, у кишечной палочки – 1 мегабайт, у мушки – 30 мегабайт, у мыши – 750 мегабайт информации, куриный геном – 250 мегабайт информации, где 60% общих генов. Геном Фугу – 90 мегабайтов, 75% общих генов. Нерасшифрованные куски цепей были названы «мусорные гены».

Исследование человека всегда опирается на естественнонаучные дисциплины, среди которых выделяют физическую антропологию, анатомию, физиология, физиологию ВНД, нормальную и патологическую физиологию. Промежуточные науки: биохимия и биофизика. Большой вклад в исследование человека внесли исследования, относящиеся к медико-биологическим дисциплинам: техническая кибернетика, общая теория систем и другие. Большой интерес к человеку как биологическому существу вызван прежде всего проблемами, которые непосредственно связаны с продолжительностью жизни человека, качеством жизни и здоровья, выяснением влияние образа жизни, пищевого поведения в профессиональной деятельности людей (профессиональная патология).

16.Основные направления развития современного биологического знания.

Как отметил Т. В. Лойт, гносеологическая ситуация, в которой происходит развитие современного биологического познания, характеризуется рядом особенностей, из которых следует выделить следующие три:

1) многоуровневость биологических исследований, отражающая реальную структуру организации живого. Многоуровневым предметом исследования оказалась как живая форма материи вообще, так и все ее отличительные свойства и особенности (наследственность, эволюция, саморегуляция, активность и т. д.);

2) превращение жизни в объект общенаучного исследования, который разделяется на типологически несходные предметные области и где встречаются (в том числе в самой биологии) исторически сложившиеся типологически несходные подходы, методы, способы организации знания, описания и объяснения;

3) утверждение в современной науке в целом тенденции к многомерному видению объектов исследования вместе с признанием закономерности множественности форм добывания знаний в науке и множественности многообразия теоретико-концептуальных схем воссоздания одного и того же объекта.

Биология развивается в трёх основных направлениях: традиционая биология; физико-химическая биология; эволюционная биология.

Так же развиваются смежные науки: биотехнология, социобиология, генетика, молекулярная биология и т.д.

Остается множество неизученных областей. Так, например, "мусорные гены" не расшифованы до сих пор.

17. Понятие биосферы

Биосфе́ра — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразовываемая ими; глобальная экосистема Земли. Начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский: «Человек становится могучей геологической силой».

Французский учёный-естествоиспытатель Жан Батист Ламарк в начале XIX в. впервые предложил концепцию биосферы, ещё не введя самого термина. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году.

Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.

Основные уровни организации живого:

1) Молекулярный уровень организации жизни. Представлен разнообразными молекулами и молекулярными комплексами, находящимися в живой клетке. Основные процессы: объединение молекул в особые комплексы; осуществление, кодирование и передача генетической информации. Этот уровень изучает молекулярная биология и биологическая химия.

2) Субклеточный уровень.

3) Клеточный уровень организации жизни. Представлен свободно живущими одноклеточными организмами и клетками, входящими в многоклеточные организмы. Элементарная единица – клетка. Наука, которое изучает строение и ф-ии клеток называется цитологией.

4) Тканевый уровень организации жизни. Представлен тканями, объединяющими клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференцировки клеток. Гистология – наука, изучающая ткани организма.

5) Органный уровень организации жизни. Представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. Уровень изучается анатомией и физиологией.

6) Организменный (онтогенетический) уровень организации жизни. Представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий. Элементарная единица – организм.

7) Популяционно-видовой уровень организации жизни. Представлен в природе огромным разнообразием видов и их популяций. Компоненты: группы родственных особей, объединённых определённым генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой; генетическое своеобразие; свободное скрещивание внутри популяций; особи занимают определённый ареал; морфологические, физиологические и биохимические сходства.

8) Биоценотический уровень. Представлен в виде биоценозов (сообществ) – популяций разных видов, живущих на одной территории.

9) Биогеоценотический уровень организации жизни. Представлен разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во всех средах жизни. Компоненты: популяции различных видов; факторы среды; пищевые сети, потоки веществ и энергии; основные процессы; биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь; подвижное равновесие между живыми организмами и абиотической средой (гомеостаз); обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем).

10) Биосферный уровень организации жизни. Представлен высшей, глобальной формой организации биосистем — биосферой. Компоненты: биогеоценозы; антропогенное воздействие (воздействие человека). Основные процессы: активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты; биологический глобальный круговорот веществ и энергии; активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы, его хозяйственная и этнокультурная деятельность. Науки, ведущие исследования на этом уровне: экология.

18. Экосистемный (биогеоценотический) уровень организации живого мира

Биосферный (биогеоценотический) уровень

Как правило, биоценозы состоят из нескольких популяций и являются компонентами уже более сложной биологической системы – биогеоценоза. Биогеоценоз представляет собой единство живого (биоценоза) и неживого, то есть определенного участка земной поверхности (биотопа). Биогеоценоз – это подвижная, открытая, развивающаяся система. Она постоянно обменивается веществом и энергией с другими биогеоценозами и с окружающим пространством.

Биогеоценоз как целостная саморегулирующаяся система состоит из нескольких подсистем. Это первичные системы – продуценты. Они перерабатывают неживую материю, превращая ее в органическое вещество своих тел (растения, водоросли, некоторые микроорганизмы). Вторичные системы представлены консументами, которые получают энергию за счет органического вещества, синтезированного продуцентами (все травоядные животные), далее идут консументы второго порядка – хищники. Живые организмы после своего отмирания (органический детрит) перерабатываются редуцентами, то есть микроорганизмами, разлагающими остатки органической материи до минеральных веществ. Эти вещества, попадая в почву, вновь используются растениями, и круговорот веществ замыкается. Следовательно, в биогеоценозе происходит круговорот веществ, в котором живые организмы являются главной движущей силой.

Устойчивость и саморегуляция биогеоценозов увеличивается пропорционально разнообразию составляющих его элементов. Выпадение одного или нескольких компонентов биогеоценоза может привести к необратимому нарушению равновесия и к его гибели. Это указывает на тесную взаимосвязь организмов всех уровней в биогеоценозе посредством пищевых цепей и пищевых сетей. В связи с этим высокоорганизованные организмы не могут существовать без более простых.

Совокупность всех биогеоценозов планеты образует биосферу. Биосферный уровень организации живого – это наивысший уровень, охватывающий все явления жизни на Земле. Живое вещество планеты (совокупность всех живых организмов на планете, в том числе и человека) и преобразованная им окружающая среда – это и есть биосфера. Следовательно, биосферный уровень объединяет все другие уровни организации жизни на Земле. На этом уровне протекают вещественно-энергетические круговороты, вызванные жизнедеятельностью организмов и образующие в сумме большой биосферный круговорот.

Учение о биосфере разработал В. И. Вернадский. Он доказал тесную связь органического мира на планете как единого нераздельного целого с геологическими процессами. Благодаря биогенной миграции атомов живое вещество выполняет свои геохимические функции и является мощной геологической силой.