Биология (от
греч. bios - жизнь, logos - наука) - наука о жизни, об общих
закономерностях существования и развития живых существ. Предметом ее
изучения являются живые организмы, их строение, рост, функции,
развитие, взаимоотношения со средой и происхождение. Подобно физике и
химии, она относится к естественным наукам, предмет изучения которых -
природа.
Биология
- одна из старейших естественных наук, хотя термин
«биология» для ее обозначения впервые был предложен лишь в
1797 г. немецким профессором анатомии Теодором Рузом (1771-1803).
Биология,
как и другие науки, возникла и всегда развивалась в связи с
материальными условиями жизни общества, развитием общественного
производства, медициной, практическими потребностями людей.
В
наше время она характеризуется исключительно широким перечнем
разрабатываемых фундаментальных проблем, начиная с исследований
элементарных клеточных структур и реакций, протекающих в клетках, и
заканчивая познанием процессов, развернутых и развивающихся на
глобальном (биосферном) уровне. В относительно короткие исторические
сроки были разработаны принципиально новые методы исследований, вскрыты
молекулярные основы строения и активности клеток, установлена
генетическая роль нуклеиновых кислот, расшифрован генетический код и
сформулирована теория генетической информации, появились новые
обоснования теории эволюции, возникли новые биологические науки.
Новейший революционный этап в развитии биологии - это создание
методологии генетической инженерии, которая открыла принципиально новые
возможности для проникновения в глубь биологических процессов с целью
дальнейшей характеристики живой материи.
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ БИОЛОГИИ
Самые первые сведения о
живых существах человек стал собирать, вероятно, с тех пор, когда он
осознал свое отличие от окружающего мира. Уже в литературных памятниках
египтян, вавилонян, индийцев и других народов содержатся сведения о
строении многих растений и животных, о применении этих знаний в
медицине и сельском хозяйстве. В XIV в. до н. э. многие клинописные
таблички, найденные в Месопотамии, содержали сведения о животных и
растениях, о систематизации животных путем разделения их на плотоядных
и травоядных, а растений - на деревья, овощи, лекарственные травы и т.
д. В медицинских сочинениях, созданных в IV-I вв. до н. э. в Индии,
содержатся представления о наследственности как причине сходства
родителей и детей, а в памятниках «Махабхарата» и
«Рамаяна» дано описание ряда особенностей жизни многих
животных и растений.
В период рабовладельческого строя возникают ионийская, афинская, александрийская и римская школы в изучении животных и растений.
Ионийская школа
возникла в Ионии (VII-IV вв. до н. э.). Не веря в сверхъестественное
происхождение жизни, философы этой школы признавали причинность
явлений, движение жизни по определенному пути, доступность для изучения
«естественного закона», который, по их утверждению,
управляет миром. В частности, Алкмеон (конец VI - начало V в. до н. э.)
описал зрительный нерв и развитие куриного эмбриона, признавал мозг в
качестве центра ощущений и мышления, а Гиппократ (460-370 гг. до н. э.)
дал первое относительно подробное описание строения человека и
животных, указал на роль среды и наследственности в возникновении
болезней.
Афинская школа
сложилась в Афинах. Наиболее выдающийся представитель этой школы
Аристотель (384-322 гг. до н. э.) создал четыре биологических трактата,
в которых содержались разносторонние сведения о животных. Аристотель
подразделял окружающий мир на четыре царства (неодушевленный мир земли,
воды и воздуха, мир растений, мир животных и мир человека), между
которыми устанавливалась последовательность. В дальнейшем эта
последовательность превратилась в «лестницу существ» (XVIII
в.). Аристотелю принадлежит, вероятно, и самая первая классификация
животных, которых он подразделял на четвероногих, летающих, пернатых и
рыб. Китообразных он объединил с сухопутными животными, но
не с рыбами, которых классифицировал на костных и хрящевых. Аристотелю
были известны основные признаки млекопитающих. Он дал описание наружных
и внутренних органов человека, половых различий у животных, их способов
размножения и образа жизни, происхождения пола, наследования отдельных
признаков, уродств, многоплодия и т. д. Аристотеля считают
основоположником зоологии. Другой представитель этой школы - Теофраст
(372-287 гг. до н. э.) оставил сведения о строении и размножении многих
расте- ний, о различиях между однодольными и двудольными растениями,
ввел в употребление термины «плод»,
«околоплодник», «сердцевина». Его считают
основоположником ботаники.
Александрийская школа
вошла в историю биологии благодаря ученым, занимающимся в основном
изучением анатомии. Герофил (расцвет творчества на 300-е гг. до н. э.)
оставил сведения по сравнительной анатомии человека и животных, впервые
указал на различия между артериями и венами, а Эразистрат (около 250 г.
до н. э.) описал полушария головного мозга, его мозжечок и извилины.
Римская школа
не дала самостоятельных разработок в изучении живых организмов,
ограничившись коллекционированием сведений, добытых греками. Плиний
Старший (23-79) - автор «Естественной истории» в 37 книгах,
в которой содержались также и сведения о животных и растениях.
Диоскорид (I в. н. э.) оставил описание около 600 видов растений,
обращая внимание на их целебные свойства. Клавдий Гален (130-200)
широко проводил вскрытия млекопитающих (крупный и мелкий рогатый скот,
свиньи, собаки, медведи и др.), первым дал сравнительно-анатомическое
описание человека и обезьяны. Он был последним великим биологом
древности, оказавшим исключительно большое влияние на анатомию и
физиологию.
В Средние века господствующей
идеологией была религия. По образному выражению классика, наука в те
времена превратилась в «служанку богословия». Биологические
знания, основанные на описаниях Аристотеля, Плиния, Галена, были
отражены в основном в энциклопедии Альберта Великого (1206-1280). На
Руси сведения о животных и растениях были обобщены в «Поучении
Владимира Мономаха» (XI в.). Выдающийся ученый и мыслитель
Средних веков Абу-Али Ибн Сина (980-1037), известный в Европе под
именем Авиценны, развивал взгляды о вечности и несотворенности мира,
признавал причинные закономерности в природе.
В
этот период биология еще не выделилась в самостоятельную науку, но
отделилась от восприятия мира на основе искаженных
религиозно-философских взглядов.
Начала
биологии, как и всего естествознания, связаны с эпохой Возрождения
(Ренессанса). В этот период происходит крушение феодального общества,
уничтожение диктатуры церкви. Как отмечал Энгельс, настоящее
«естествознание начинается со второй половины XV в., и с этого
времени оно непрерывно делает все более быстрые успехи».
Например, Леонардо да Винчи (1452-1519) открыл гомологию органов,
описал многие растения, птиц в полете, щитовидную железу, способ
соединения костей суставов, деятельность сердца и зрительной функции
глаза, отметил сходство костей человека и животных. Андреас Везалий
(1514-1564) создал анатомический труд «Семь книг о строении
человеческого тела», заложивший основы научной анатомии. В.
Гарвей (1578-1657) открыл кровообращение, а Д. Борели (1608-1679)
описал механизм движения животных, что заложило научные основы
физиологии. С того времени анатомия и физиология развивались вместе в
течение многих десятков лет.
Чрезвычайно
быстрое накопление научных данных о живых организмах вело к
дифференциации биологических знаний, к разделению биологии на отдельные
науки. В XVI-XVII вв. стала стремительно развиваться ботаника, с
изобретением микроскопа (начало XVII в.) возникла микроскопическая
анатомия растений, закладываются основы физиологии растений. С XVI в.
стала быстрее развиваться зоология. Большое влияние на нее в
последующем оказала система классификации животных, созданная К.
Линнеем (1707-1778). Введя четырехчленные таксономические подразделения
(класс - отряд - род - вид), К. Линней разделил животных на шесть
классов (млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, насекомые, черви).
Человека и человекообразных обезьян он отнес к приматам. Значительное
влияние на биологию того времени оказал немецкий ученый Г. Лейбниц
(1646-1716), который разработал учение о «лестнице существ».
В
XVIII-XIX вв. закладываются научные основы эмбриологии - К.Ф. Вольф
(1734-1794), К.М. Бэр (1792-1876). В 1839 г. Т. Шванн и М. Шлейден
формулируют клеточную теорию.
В 1859 г. Ч. Дарвин (1809-1882) публикует «Происхождение видов». В этом труде была сформулирована теория эволюции.
В первой половине XIX в. возникает бактериология, которая благодаря трудам Л. Пастсра, Р. Коха, Д. Листера и И.И. Мечникова
в
последующем перерастает в микробиологию как самостоятельную науку. К
концу XIX в. в качестве самостоятельных наук оформляются паразитология
и экология.
В
1865 г. опубликована работа Г. Менделя (1822-1884) «Опыт над
растительными гибридами», в которой обосновывалось существование
генов и сформулированы закономерности, в настоящее время известные как законы наследственности. После повторного открытия законов в XX в. оформляется в качестве самостоятельной науки генетика.
Еще
в первой половине XIX в. возникли идеи об использовании физики и химии
для изучения явлений жизни (Г. Деви, Ю. Либих). Реализация этих идей
привела к тому, что в середине XIX в. физиология обособилась от
анатомии, причем физико-химическое направление заняло в ней ведущее
место. На рубеже XIX-XX вв. сформировалась современная биологическая
химия. В первой половине XX в. оформляется в качестве самостоятельной
науки биологическая физика.
Важнейшим
рубежом в развитии биологии в XX в. стали 40-50-е гг., когда в биологию
хлынули идеи и методы физики и химии, а в качестве объектов стали
использовать микроорганизмы. В 1944 г. была открыта генетическая роль
ДНК, в 1953 г. выяснена ее структура, а в 1961 г. был расшифрован
генетический код. С открытием генетической роли ДНК и механизмов
синтеза белков из генетики и биохимии произошло вычленение молекулярной
биологии и молекулярной генетики, которые часто называют
физико-химической биологией, основным предметом изучения которых стали
структура и функция нуклеиновых кислот (генов) и белков. Возникновение
этих наук означало гигантский шаг в изучении явлений жизни на
молекулярном уровне организации живой материи.
12
апреля 1961 г. впервые в истории человек поднялся в космос. Этим первым
космонавтом был гражданин СССР Юрий Алексеевич Гагарин. В Советском
Союзе этот день стал Днем космонавтики, а в мире - Всемирным днем
авиации и космонавтики. Но можно сказать, что этот день является днем
космической биологии, родиной которой по праву является Советский Союз.
В
1970-е гг. появляются первые работы по генетической инженерии, которая
подняла на новый уровень биотехнологию и открыла новые перспективы
перед медициной.
Биология - это комплексная наука, ставшая таковой в результате дифференцирования и интеграции разных биологических наук.
Процесс
дифференциации начался с разделения зоологии, ботаники и микробиологии
на ряд самостоятельных наук. В пределах зоологии возникли зоология
позвоночных и беспозвоночных, протозоология, гельминтология,
арахноэнтомология, ихтиология, орнитология и т. д. В ботанике
выделились микология, альгология, бриология и другие дисциплины.
Микробиология разделилась на бактериологию, вирусологию и иммунологию.
Одновременно с дифференциацией шел процесс возникновения и оформления
новых наук, которые расчленились на более узкие науки. Например,
генетика, возникнув в качестве самостоятельной науки, разделилась на
общую и молекулярную, на генетику растений, животных и микроорганизмов.
В то же время появились генетика пола, генетика поведения,
популяционная генетика, эволюционная генетика и т. д. В недрах
физиологии возникли сравнительная и эволюционная физиология,
эндокринология и другие физиологические науки. В последние годы
отмечается тенденция оформления узких наук, получающих название по
проблеме (объекту) исследования. Такими науками являются энзимология,
мембранология, кариология, плазмидология и др.
В результате интеграции наук возникли биохимия, биофизика, радиобиология, цитогенетика, космическая биология и другие науки.
Ведущее положение в современном
комплексе биологических наук занимает физико-химическая биология,
новейшие данные которой вносят существенный вклад в представления о
научной картине мира, в дальнейшее обоснование материального единства
мира. Продолжая отражать живой мир и человека как часть этого мира,
глубоко развивая познавательные идеи и совершенствуясь в качестве
теоретической основы медицины, биология приобрела исключительно большое
значение в научно-техническом прогрессе, стала произ- водительной силой.