Основные особенности биологии ХХ века

Министерство образования и науки Российской Федерации

Горно-Алтайский Государственный Университет

РЕФЕРАТ

На тему:

Основные особенности биологии ХХ века

Выполнила:

Студент ФИЯ 711 группы

Проверила: Доцент КФН

Ляшенко Юлия Алексеевна

Горно-Алтайск 2011

Содержание

Введение…………………………………………………………..2

1 век генетики………………………………………………......4

1. Революция в молекулярной биологии………………………...........................................

2. биохимия………………………………………………...........

1.3развитие биохимии и молекулярной биологии во II половине ХХ века……………………………………………………………

2. важнейшие открытия биологии ХХ века………………….

3. Методологические установки современной биологии…

заключение…………………………...............................................

Список литературы…………………………………………….......

Введение

Все хорошо знают, что биология — это наука о жизни. В настоящее время она представляет совокупность наук о живой природе. Биология изучает все проявления жизни: строение, функции, развитие и происхождение живых организмов, их взаимоотношения в природных сообществах со средой обитания и с другими живыми организмами ХХ век часто называют "веком биологии". Огромное значение внесла биология, для формирования последовательно материалистического мировоззрения, для доказательства естественноисторического происхождения всех живых существ и человека с присущими ему высшими формами разумной деятельности, для искоренения веры в сверхъестественное и изначальную целесообразность (теология и телеология). Важную роль играет биология в познании человека и его места в природе. По словам К. Маркса, биология и разработанное в её недрах эволюционное учение дают естественноисторическую основу материалистическим взглядам на развитие общества. Победа эволюционной идеи в 19 веке покончила в науке с верой в божественное сотворение живых существ и человека Биология доказывает, что в основе жизненных процессов лежат явления, подчиняющиеся законам физики и химии. Это не исключает наличия в живой природе особых биологических закономерностей, которые, однако, не имеют ничего общего с представлением о существовании непознаваемой "жизненной силы" — vis vitalis . Благодаря прогрессу биологии, рушатся главные опоры религиозного мировоззрения и философского идеализма. Даже исследователи, далёкие от утверждения материализма в философских концепциях, своими работами подтверждают принципиальную познаваемость живой природы, вскрывают объективно существующие закономерности и проверяют правильность познания опытом, практикой, т. е. стихийно стоят на материалистических позициях.  В частности 20 век характеризуется развитием новых биологических дисциплин и подъёмом исследований в "классических" отраслях биологии,  в том числе на основе дальнейшей специализации или интеграции старых

разделов. Особенно интенсивно развиваются в 20 веке генетика, цитология, физиология животных и растений, биохимия, эмбриология, эволюционное учение, экология, учение о биосфере, а также микробиология, вирусология, паразитология и многие другие отрасли. Но, несмотря на это, даже в XX веке прогресс биологии по прежнему задерживался старыми препятствиями, которые физические науки встретили на своем пути и преодолели еще в XVII и XVIII веках, а именно сопротивлением всех сил невежества, объединившихся под флагом благочестия и традиции. Биология все еще усиленно занята расчисткой концепций, унаследованных от века магий. Она слишком близка нашим личным и общественным интересам, самой структуре и деятельности наших тел, чтобы быть столь же свободной от человеческих страстей и влияния общественных форм, насколько были свободны физика и химия даже в более раннее время. Мы видели, как в предшествовавшие времена эти внешне далекие человеку области представляли собой арену самой ожесточенной полемики. В наши дни в таком положении находится биология; выиграна только одна крупная битва, битва за наличие эволюционного развития, однако предстоят еще другие бои — за то, каким образом происходит эволюция и как началась жизнь на земле.

3

Век генетики

Вступление в ХХ век ознаменовалось  в  биологии бурным развитием генетики. Важнейшим исходным событием здесь явилось новое открытие законов Менделя. В 1900 г. законы Менделя были переоткрыты независимо сразу тремя учеными – Г. де Фризом, К. Корренсом и К. Чермаком. Второй период ознаменовался лавиной эмпирических открытий и построением различных теоретических моделей. За относительно короткий срок(30 – 40 лет) в учении о наследственности был накоплен колоссальный эмпирический и теоретический материал. Начало ХХ в. принято считать началом экспериментальной генетики, определившей интенсивное накопление множества новых эмпирических данных о наследственности и изменчивости. К такого рода данным можно отнести следующие открытия: открытие дискретного характера наследственности; обоснование представления о гене и хромосомах как носителях генов; представление о линейном расположении генов; доказательство существования мутаций и возможность их искусственно вызывать; установление принципа чистоты гамет, законов доминирования, расщепления и сцепления признаков; разработка методов гибридологического анализа, чистых линий и инцухта, кроссинговера (нарушение сцепления генов в результате обмена участками между хромосомами) и др. Важно и то, что все эти и другие открытия были экспериментально подтвержденными,строго обоснованными.В первой четверти ХХ в. интенсивно развивались и теоретические аспекты генетики.Особенно большую роль сыграла хромосомная теория наследственности, разработанная в 1910 – 1915 гг. в трудах Т. Моргана, А.Стертеванта, К. Бриджеса, Г. Дж. Меллера.Она строилась на следующих исходных абстракциях: хромосома состоит из генов;гены расположены на хромосоме в линейном порядке; ген – неделимая корпускула наследственности, “квант”; в мутациях ген изменяется как целое. Эта теория была первой обстоятельной попыткой теоретической конкретизации идей, заложенных в законах Менделя .Первые 30лет ХХ в. прошли под знаком борьбы между собой различных концепций наследственности. Так, против хромосомной теории наследственности выступал У. Бэтсон, считавший, что эволюция состоит не в изменениях генов под влиянием внешней среды, а лишь в выпадении генов, в накоплении генетических утрат. Развитие исследований в области генетики дало в руки

исследователей методы, позволяющие манипулировать наследственным аппаратом живых организмов, обусловив тем самым развитие генетической и клеточной инженерии. Эти методы составляют часть арсенала исследовательского направления ХХ века, названного биотехнологией и посвященного промышленному использованию биологических процессов и агентов на основе получения высокоэффективных форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с заданными свойствами. Всё это породило целый комплекс проблем этического, юридического и политического характера. Одной из основных проблем была угроза случайного или, что еще хуже, преднамеренного создания генетических монстров. Эта угроза, звучавшая уже на конференции в Асиломаре(США) в 1975 г., неизмеримо возросла и пополнилась новыми гранями в 90-х годы в связи с масштабным производством трансгенных растений и животных, генетическим клонированием(сегодня овечки Долли, Олли, Полли, завтра – клонированный человек?), генной терапией и т.д. Генетика человека достигла уровня, когда усматривается возможность прямо изучать генные факторы поведенческих отклонений, а также алкоголизма, депрессии, гомосексуализма, шизофрении, что имеет немалое социальное и даже политическое значение. В 2000 году в основном завершен многообещающий и в то же время потенциально небезопасный проект полной расшифровки генома человека

Революция в молекулярной биологии

переход от белковой к нуклеиновой трактовке природы гена. Предпосылки новых открытий в области биохимии складывались раньше, в первые три десятилетия XX в., в частности, в школе П. Левина (США). В 1936 г. в СССР А. Н. Белозерский получил из растения тимонуклеиновую кислоту, которая до тех пор выделялась лишь в животных организмах, показав тем самым тождество животных и растительных миров и на молекулярном уровне. Во второй половине 40-x годов в биологии произошло важное событие - осуществлен Важные идеи, имевшие характер далеко идущих научных прогнозов, открывавшие новые широкие ориентиры познания, намного опередившие свое время, были выдвинуты Н. К. Кольцовым (1872 – 1940). Так, еще в 1927 г. он высказал мысль о том, что при размножении клеток осуществляется матричная ауторепродукция материнских молекул. Правда,. Н. К. Кольцов считал, что эти процессы осуществляются на белковой основе, ведь в то время генетические свойства ДНК его не были известны. Именно незнание наследственных свойств ДНК определяло то обстоятельство, что до середины 40-х годов биохимия развивалась относительно независимо от генетики. Скачок в направлении их тесного взаимодействия произошел тогда, когда биология перешла от белковой к нуклеиновой трактовке природы гена. (В начале 40-х годов впервые и появляется термин “молекулярная биология”.)В 1944 г. О. Эвери, К. Мак-Леод и М. Мак-Карти определили, что носителем свойства наследственности является ДНК. С этого времени и начался бурный, неудержимый, лавинообразный рост молекулярной биологии. Последовавшие в 1949 – 1951 гг. исследования Э. Чаргаффа, сформулировавшего знаменитые правила, объясняющие структуры ДНК (об эквивалентном соотношении пуриновых и пиримидиновых остатков в структуре ДНК, равенства аденина и тимина, гуанина и цитозина и др.), а также рентгенографические исследования ДНК, проведенные М. Уилкином и Р. Франклином, подготовили почву для расшифровки Дж. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г. структуры ДНК (двойную спиралевидность этой молекулы и ее способность к разделению на две половины). Молекула ДНК состоит из двух комплементарных полинуклеотидных цепей, каждая из которых выступает в качестве матрицы для синтеза новых аналогичных цепей. Именно поэтому в хромосомах клеток молекула ДНК способна к ауторепродукции. Свойство самоудвоения ДНК и обеспечивает явление наследственности. Расшифровка структуры ДНК была великой революцией в молекулярной биологии. Это открытие явилось ключом к пониманию того, что происходит в гене при передаче наследственных признаков. В связи с появлением классической генетики многие биологи, в том числе, работающие в области физико-химической биологии, пытались установить природу гена. Для этой цели Фонд Рокфеллера учредил несколько грантов, а чтобы обозначить задачу, глава научного отдела Фонда Уоррен Уивер ещё в 1938 г. использовал термин молекулярная биология. Он и считается автором наименования этой области биологии .Как и биохимия, смежные дисциплины бактериология и вирусология (позже объединенные в виде микробиологии) в то время бурно развивались на стыке медицины и других естественных наук. После выделения бактериофага начались исследования вирусов бактерий и их хозяев. Это создало базу для применения стандартизированных методов работы с генетически однородными микроорганизмами, которые давали хорошо воспроизводимые результаты, и позволило заложить основы молекулярной генетики. Кроме микроорганизмов объектами генетических экспериментов стали мушка дрозофила, кукуруза и хлебная плесень, нейроспора густая, что позволило применять также методы биохимии, а появление электронного микроскопа и высокоскоростных центрифуг позволило пересмотреть даже само понятие «жизнь». Понятие о наследственности у вирусов, воспроизведение внеядерных нуклеопротеиновых структур усложнили ранее принятую теорию менделевских хромосом .В 1941 г. Бидл и Тейтем сформулировали свою гипотезу «один ген — один фермент». В 1943 г. Освальд Эйвери, продолжая работу, начатую Фредериком Гриффитом, показал, что генетическим материалом в хромосомах является не белок, как думали ранее, а ДНК. В 1952 г. этот результат был подтвержден в эксперименте Херши—Чейз, и это был лишь один из многих важных результатов, достигнутых так называемой фаговой группой Дельбрюка. Наконец, в 1953 г. Уотсон и Крик, основываясь на работе Мориса Уилкинса и Розалинды Франклин, предложили свою знаменитую структуру ДНК в виде двойной спирали. В своей статье «Molecular structure of Nucleic Acids» («Молекулярная структура нуклеиновых кислот») они заявили: «От нашего внимания не укрылось то, что специфическое спаривание, которое мы постулировали, одновременно позволяет сделать предположение о механизме копирования генетического материала». Когда через несколько лет механизм полуконсервативной репликации был подтвержден экспериментально, большинству биологов стало ясно, что последовательность оснований в нуклеиновой кислоте каким-то образом определяет и последовательность аминокислотных остатков в структуре белка. Но идею о наличии генетического кода сформулировал не биолог, а физик Георгий Гамов.

Биохимия

В 20 веке возникла как особая дисциплина биохимия вирусов. Потребностями клинической медицины было вызвано появление клинической биохимии. Из других разделов биохимии, которые обычно рассматриваются как достаточно обособленные дисциплины, имеющие свои задачи и специфические методы исследования, следует назвать: эволюционную и сравнительную биохимию (биохимические процессы и химический состав организмов на различных стадиях их эволюционного развития), энзимология (структура и функции ферментов, кинетика ферментативных реакций), биохимию витаминов, гормонов, радиационную биохимию, квантовую биохимию (сопоставление свойств, функций и путей превращения биологически важных соединений с их электронными характеристиками, полученными с помощью квантово-химических расчётов). Особенно перспективным оказалось изучение структуры и функции белков и нуклеиновых кислот на молекулярном уровне. Этот круг вопросов изучается науками, возникшими на стыках биохимии с биологией и генетикой.Можно выделить основные этапы развития биохимической науки. 1. «Протобиохимия». Концепции процессов жизнедеятельности и их природы, развиваемые в древности, античности, в период средневековья. Концепции жизнедеятельности в Эпоху Возрождения, привлечение их для описания и объяснения химических процессов. 2. Экспериментальное изучение процессов жизнедеятельности в 17-18 вв. Первые химические теории и объяснения процессов дыхания, пищеварения, брожения. 3. «Новая химия» и изучение методами химии живых организмов и процесс жизнедеятельности. Первый кризис методологии в области взаимодействия химии и биологии. 4. Формирование биологической химии в рамках редукционистских программ биологии второй половины 19 века. 5. Развитие классической биологической химии. 6. Прогресс биохимии и революция в биологии во второй половине 20 века – формирование физико-химической биологии. Методологические, эмпирические и теоретические основы этого процесса. Интегрирующая роль физико-химической биологии в системе биологических наук. Изучение живой материи с химической стороны началось с того момента, когда возникла необходимость исследования составных частей живых организмов и совершающихся в них химических процессов в связи с запросами практической медицины и сельского хозяйства. Исследования средневековых алхимиков привели к накоплению большого фактического материала по природным органическим соединениям. В 16-17 вв. воззрения алхимиков получили развитие в трудах ятрохимиков, считавших, что жизнедеятельность организма человека можно правильно понять лишь с позиций химии. Так, один из виднейших представителей ятрохимии – немецкий врач и естествоиспытатель Ф. Парацельс выдвинул прогрессивное положение о необходимости тесной связи химии с медициной, подчёркивая при этом, что задача алхимии не в изготовлении золота и серебра, а в создании того, что является силой и добродетелью медицины. Ятрохимики ввели в медицинскую практику препараты ртути, сурьмы, железа и других элементов. Позже И. Ван-Гельмонт высказал предположение о наличии в «соках» живого тела особых начал, так называемых «ферментов», участвующих в разнообразных химических превращениях.В 17-18 вв. работали такие выдающиеся учёные как М.В. Ломоносов и А. Лавуазье, открывшие и утвердившие в науке закон сохранения материи (массы). Лавуазье внёс важнейший вклад в развитие не только химии, но и в изучение биологических процессов. Развивая более ранние наблюдения Майова, он показал, что при дыхании, как и при горении органических веществ, поглощается кислород и выделяется углекислый газ. Одновременно им же, вместе с Лапласом, было показано, что процесс биологического окисления является и источником животной теплоты. Это открытие стимулировало исследования по энергетике метаболизма, в результате чего уже в начале 19 века было определено количество тепла, выделяемого при сгорании углеводов, жиров и белков. Крупными событиями второй половины 18 века стали исследования Р.Реомюра и Л.Спалланцани по физиологии пищеварения. Эти исследователи впервые изучили действие желудочного сока животных и птиц на различные виды пищи (главным образом мясо) и положили начало изучению ферментов пищеварительных соков. Возникновение энзимологии (учение о ферментах), однако, обычно связывают с именами К.С. Кирхгофа, а также Пейена и Персо, впервые изучивших действие на крахмал фермента амилазы in vitro. Важную роль сыграли работы Пристли и особенно Ингенхауса, открывших явление фотосинтеза (конец 18 века). На рубеже 18 и 19 вв. были проведены и другие фундаментальные исследования в области сравнительной биохимии; тогда же было установлено существование круговорота веществ в природе.Успехи статической биохимии с самого начала были неразрывно связаны с развитием органической химии. Толчком к развитию химии природных соединений явились исследования шведского химика К. Шееле (1742-1786 гг.). Он выделил и описал свойства целого ряда природных соединений – молочную, винную, лимонную, щавелевую, яблочную кислоты, глицерин и амиловый спирт и др. Большое значение имели исследования И.Берцелиуса и Ю.Либиха, закончившиеся разработкой в начале 19 века методов количественного элементарного анализа органических соединений. Вслед за этим начались попытки синтезировать природные органические вещества. Достигнутые успехи – синтез в 1828 году мочевины, уксусной кислоты (1844 г.), жиров (1850 г.), углеводов (1861 г.) – имели особенно большое значение, так как показали возможность синтеза in vitro ряда органических веществ, входящих в состав животных тканей или же являющихся конечными продуктами обмена. Во второй половине 18 – начале 19 века были проведены и другие важные исследования: из мочевых камней была выделена мочевая кислота, из желчи – холестерин, из меда – глюкоза и фруктоза, из листьев зеленых растений – пигмент хлорофилл, в составе мышц был открыт креатин. Было показано существование особой группы органических соединений – растительных алкалоидов, нашедших позднее применение в медицинской практике. Из желатины и бычьего мяса путем их гидролиза были получены первые аминокислоты: глицин и лейцин. Во Франции в лаборатории К. Бернара в составе ткани печени был открыт гликоген (1857), изучены пути его образования и механизмы, регулирующие его расщепление. В Германии в лабораториях Э. Фишера, Э. Ф. Гоппе-Зейлера, А. Косселя и других были изучены структура и свойства белков, а также продуктов их гидролиза, в том числе и ферментативного. В связи с описанием дрожжевых клеток (1836-1838гг.) начали активно изучать процесс брожения (Либих, Пастер и др.). Вопреки мнению Либиха, рассматривавшего процесс брожения как чисто химический, протекающий с обязательным участием кислорода, Л. Пастер установил возможность существования анаэробиоза, то есть жизни в отсутствии воздуха, за счет энергии брожения. Бухнеру удалось получить из дрожжевых клеток бесклеточный сок, способный, подобно живым дрожжам, сбраживать сахар с образованием спирта и углекислоты. Накопление большого количества сведений относительно химического состава растительных и животных организмов и химических процессов, протекающих в них, привело к необходимости систематизации и обобщений в области биохимии. Первой работы в этом плане был учебник Зимона (1842). Очевидно, именно с этого времени термин «биологическая (физиологическая) химия» утвердился в науке. В России первый учебник физиологической химии был издан профессором Харьковского университета А. И. Ходневым в 1847 году. Периодическая литература по биологической химии регулярно начала выходить с 1873 года в Германии. Позднее биохимические журналы начали издаваться во многих странах мира на английском, французском, русском и других языках. Во второй половине 19 века на медицинских факультетах многих русских и зарубежных университетов были учреждены специальные кафедры медицинской, или физиологической химии. Подлинный расцвет биохимии наступил в 20 веке. В самом начале его была сформулирована и экспериментально обоснована полипептидная теория строения белков (Э. Фишер 1901-1902гг.). Позднее был разработан ряд аналитических методов, позволяющих изучить аминокислотный состав белка (хроматография, рентгеноструктурный анализ, метод изотопной индикации, цитоспектрофотометрия, электронная микроскопия). Расшифровывается первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура многих белков. Синтезируется ряд важных белковых веществ. Выдающееся значение имели работы Л. Полинга, В. Виньо, Ф. Сэнгера, С. Мура, Д. Филлипса, Дж. Нортропа, М. М. Шемякина, Ф. Штрауба и др.Блестящие работы Чаргаффа, Дж. Уотсона и Ф. Крика завершаются выяснением структуры ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Устанавливается двухспиральная структура ДНК и роль ее в передаче наследственной информации. Осуществляется синтез ДНК и РНК. Решается (1962 и последующие годы) одна из центральных проблем современной биохимии – расшифровывается РНК – аминокислотный код. Вводится понятие о молекулярных болезнях, связанных с определенными дефектами в структуре ДНК хромосомного аппарата клетки .Ранее классическими исследованиями И. П. Павлова и его школы раскрываются основные физиологические и биохимические механизмы работы пищеварительных желез. Устанавливается существование заменимых и незаменимых аминокислот, разрабатываются нормы белка в питании. Детальному изучению подвергаются особенности процесса азотистого обмена у растений. Особое место заняло изучение нарушений азотистого обмена у животных и человека при белковой недостаточности. Детально исследуются продукты распада гемоглобина, расшифровываются пути образования гема. Выдающиеся успехи достигнуты в расшифровке структуры важнейших углеводов и механизмов углеводного обмена. Подробно выяснено превращение углеводов в пищеварительном тракте под влиянием пищеварительных ферментов и кишечных микроорганизмов. Выясняются биохимические механизмы нарушения углеводного обмена (диабет, галактоземия, гликогенозы и др.), связанные с наследственными дефектами соответствующих ферментативных систем. 20 век ознаменовался расшифровкой химического строения всех известных в настоящее время витаминов. Вводятся международные единицы витаминов, устанавливаются потребности в витаминах человека и животных, создается витаминная промышленность. Не менее значительные успехи достигнуты в области биохимии гормонов. Получены первые данные о механизме действия гормонов на обмен веществ. Расшифрован механизм регуляции функций эндокринных желёз по принципу обратной связи. Возникает новое направление в биохимии – нейрохимия. Установлены особенности в химическом составе нервной ткани. Вводятся в медицинскую практику различные психофармакологические вещества, открывающие новые возможности в лечении нервных заболеваний. Широко используются, особенно в сельском хозяйстве ингибиторы холинэстеразы (медиатора, действующего на нервные окончания) для борьбы с насекомыми-вредителями. Важные результаты получены при изучении состава и свойств крови: изучена дыхательная функция крови в норме и при ряде патологических состояний; выяснен механизм переноса кислорода от лёгких к тканям и углекислоты от тканей к лёгким; уточнены и расшифрованы представления о механизме свёртывания крови, изучены факторы, при врождённом отсутствии которых в крови наблюдаются различные формы гемофилии. В развитии современной биохимии важную роль сыграла разработка ряда специальных методов исследования: изотопной индикации, дифференциального центрифугирования, спектрофотомерии, электронного парамагнитного резонанса

Развитие биохимии и молекулярной биологии во второй половине ХХ века

Расшифровка генетического кода заняла несколько лет. Эта работа была выполнена главным образом Ниренбергом и Кораной и закончена к концу 1960х годов. Тогда же Перуц и Кендрю из Кембриджа впервые применили рентгеноструктурный анализ в сочетании с новыми возможностями вычислительной техники для исследования пространственной структуры белков. Жакоб и Моно из Института Пастера исследовали строение lac оперона и открыли первый механизм регуляции генов. К середине 1960х годов основы молекулярной организации метаболизма и наследственности были установлены, хотя детальное описание всех механизмов только начиналось. Методы молекулярной биологии быстро распространялись в другие дисциплины, расширяя возможности исследований на молекулярном уровне. Особенно это было важно для генетики, иммунологии, эмбриологии и нейробиологии, а идеи о наличии «генетической программы» (этот термин был предложен Жакобом и Моно по аналогии с компьютерной программой) проникли и во все остальные биологические дисциплины. В иммунологии в связи с достижениями молекулярной биологии появилась теория клональной селекции, которую развивали Ерне и Бёрнет. В биотехнологии появление генной инженерии, начиная с 1970х годов, привело к появлению широкого спектра продуцентов новых продуктов, в частности, лекарственных препаратов, таких как треонин и инсулин.Генетическая инженерия основана прежде всего на применении техники рекомбинантных ДНК, то есть таких молекул ДНК, которые искусственно перестроены в лаборатории путём рекомбинации их отдельных частей (генов и их фрагментов). Для разрезания ДНК применяют специальные ферменты рестриктазы, которые были открыты в конце 1960х годов. Сшивание кусков ДНК катализирует другой фермент, лигаза. Так можно получить и ввести в бактерии ДНК, содержащую, например, ген резистентности к определённому антибиотику. Если бактерия, получив рекомбинантную ДНК, переживет трансформацию, она начнет размножаться на среде, содержащей данный антибиотик, и это будет обнаружено по появлению колоний трансгенного организма. Принимая во внимание не только новые возможности, но и потенциальную угрозу от применения таких технологий (в частности, от манипуляций с микроорганизмами, способными переносить гены вирусного рака) научное сообщество ввело временный мораторий на научно-исследовательские работы с рекомбинантными ДНК до тех пор, пока в 1975 г на специальной конференции не были выработаны рекомендации по технике безопасности при такого рода работах. После этого наступил период бурного развития новых технологий К концу 1970х годов появились методы определения первичной структуры ДНК, химического синтеза коротких фрагментов ДНК (олигонуклеотидов), введения ДНК в клетки человека и животных (трансфекция). Чтобы работать с генами человека и животных, необходимо было разобраться с различиями в устройстве генов прокариот и эукариот. Эта задача была в целом решена благодаря открытию сплайсингаК 1980 м годам определение первичных последовательностей белков и нуклеиновых кислот позволило использовать их как признаки для систематики и особенно кладистики; так появилась молекулярная филогенетика. К 1990 г на основании сравнительного анализа нуклеотидных последовательностей 16S рРНК Карл Вёзе предложил новую систему живых существ: царство монер было разделено на два домена эубактерий и архей, а остальные четыре царства (протист, грибов, растений и животных) — объединены в один домен эукариот .Появление в 1980х годах техники ПЦР значительно упростило лабораторную работу с ДНК и открыло возможность не только для открытия новых ранее неизвестных генов, но и для определения всей нуклеотидной последовательности целых геномов, то есть для исчерпывающего описания структуры всех генов организма. В 1990х годах эта задача была в целом решена в ходе выполнения международного проекта

Достижения биологических наук ХХ века: влияние на развитие биополитики.

 Общее ориентирующие влияние гуманитаризующейся биологии второй половины ХХ в. было дополнено конкретным стимулирующим действием на биополитические изыскания конкретных биологических направлений, таких как: этология (науки о поведении живых существ). Первоначально этология посвящала себя поведению животных в естественных условиях, с упором на врожденные (инстинктивные) формы поведения, подробно исследованные К. Лоренцом, Н. Тинбергеном, К. Фришем и другими классическими этологами. В дальнейшем, под влиянием таких исследовательских направлений, как бихевиоризм, зоопсихология, предмет этологии был расширен в сторону изучения не только врожденных, но и приобретенных в ходе обучения и накопления индивидуального опыта форм поведения. Было установлено, что различие между этими двумя видами поведения является относительным, так как. практически каждая поведенческая реакция включает врожденные (генетически запрограммированные) и приобретенные (зависимые от жизненного опыта) компоненты. Целый ряд исследований был посвящен ритуальному поведению (брачное, территориальное и игровое поведение). Данные о поведении животных были применены, иногда недостаточно обоснованно, к человеческому поведению, тем самым изменив наш взгляд на самих себя. Примерами может служить книга К.Лоренца "Агрессия", вызвавшая значительный резонанс, а также сенсационные бестселлеры 60-70-х годов ХХ века типа книг «Голая обезьяна» и «Человеческий зоопарк» Р.Ардрея. В 1990-х годах вышли работы отечественных этологов, в том числе Е.С. Панова (см. например, Панов, 1999), М.В. Бутовской (1999, Butovskaya, 2000), В.Р. Дольника (1994, 1996), утверждающие приложимость этологического подхода к поведению человека, включая его политическую деятельность; исследований по эволюционным проблемам. В ХХ веке разработан современный вариант дарвиновской теории эволюции (неодарвинизм, синтетическая теория эволюции), согласно которой эволюция основана на избирательном сохранении в ряду поколений наиболее приспособленных генотипов(естественный отбор генов). Естественный отбор предполагает конкуренцию за выживание и размножение различных генетических вариантов, возникающих в результате случайных мутаций, рекомбинаций генов и др.. Если Дарвин постулировал постепенное возникновение нового в эволюции в результате накопления малых изменений (градуализм), то ныне часть эволюционистов (например, С. Гулд) признает и «большие скачки», сразу дающие новые виды живых существ (концепция» прерывистого равновесия»). Ставится также вопрос, идёт ли естественный отбор лишь на индивидуальном уровне (как борьба особей за существование /размножение)или имеет место также групповой отбор -- конкуренция между целыми сообществами живых существ (например, концепция «телеономического отбора» П. Корнинга). В последнем случае внутри группы (сообщества) преобладает кооперация и взаимопомощь, а конкуренция направлена вовне – против соседних групп. Для биополитики важны исследования, касающиеся происхождения человека и в особенности эволюции социальной организации по линии человекообразные обезьяны (гоминиды) - представители рода Homo (гоминиды) - человек разумный. Социобиологии — систематического изучения биологического базиса социального поведения у животных и человека (определение одного из основателей социобиологии Э. Уилсона). Каждая форма жизни может быть рассмотрена как эволюционный эксперимент, продукт миллионов лет взаимодействия между генами и окружающей средой. Социобиология в целом исходит из неодарвинизма. Однако, в применении к эволюции биосоциальных систем, она объясняет и такие процессы, которые на первый взгляд противоречат концепции естественного отбора. Например, объясняются явления самопожертвования особей (альтруизма) в интересах других особей или целого сообщества. Причем, для такого объяснения социобиологи вводит новые понятия: родственный альтруизм (самопожертвование ради близкого родственника ради сохранения общих с ним генов), взаимный (реципрокный) альтруизм (самопожертвование ради даже неродственной особи, если последняя также готова к аналогичной жертве), совокупная приспособленность особей, эволюционно стабильная стратегия и др.. С этим инструментарием социобиология подходит к проблемам доминирования и подчинения, отношений между родителями и потомками, организации сложных сообществ (насекомых, приматов и др.). Социобиологи рассматривают человека как бы через перевернутый телескоп на увеличенном расстоянии и временно уменьшая его в размере. По словам Э. Уилсона, социобиология вторгается в социальные науки с верительными грамотами естественных наук. Экология — наука о взаимодействии биоса с окружающей его средой и о взаимоотношениях между различными живыми организмами в рамках локальных целостных сообществ (экосистем) и планетарного сообщества (биосферы),особо отметим разработки Винни-Эдвардса и др. по популяционной экологии(«социальной экологии»), тесно состыкованные с этологией и социобиологией. Экология как биологическая наука оказалась настолько тесно связана с разработками по охране живого покрова планеты, многообразия населяющих её видов, а также здоровья человека и человечества перед лицом техногенных опасностей, что в русском языке все эти разработки тоже обозначаются не иначе как «экология» (за рубежом преобладают другие названия – environmental science, Umweltwissenschaft и др., переводимые как «наука о среде обитания»). Публикация таких книг, как"Безмолвная весна", в начале 60-х годов, вызвала к жизни первую волну движения в защиту окружающей среды. В последующие десятилетия люди начали проявлять все большую тревогу в отношении проблем окружающей среды. Это усилило общий интерес как к экологическим организациям (МСОП, Римский Клуб, ЮНЕП и многие другие), так и к самой биополитике, которая также включает важную природоохранную грань нейрофизиологии — комплекса исследований, посвященного функционированию мозга как сложной параллельно организованной системы переработки информации, состоящей из относительно самостоятельных функциональных единиц (модулей). Было показано наличие в составе мозга человека и других высших приматов (человекообразных обезьян), например, трёх таких параллельно работающих модуля, как рептилиальный мозг (названный так в «честь» уже имеющих его пресмыкающихся), палеомаммальный (или лимбическая система, которая функционирует уже у примитивных млекопитающих), наконец, неокортекс(новая кора). Исследуя нейронную организацию мозга, нейрофизиологи обратили особое внимание на роль нейротрансмиттеров, отвечающих за передачу импульсов между нервными клетками. Исследования серотонина, окиси азота, дофамина и др. нейротрансмиттеров, а также нейромодуляторов (опиатов) показала их важную социально-поведенческую функцию, в том числе и в человеческом обществе. В 50-х и 60-х годах ХХ века появилась возможность влиять на человеческий разум, эмоции и психику в заданном направлении, используя лекарственные препараты(так называемая «психо(нейро)фармакологическая революция»). Это привлекло внимание научного сообщества и широкой публики к взаимосвязи между физиологическим состоянием человеческого организма и поведением человека, включая политическую деятельность. 1990-е годы были объявлены в международном масштабе «Десятилетием мозга»;

В заключение этой темы, хотелось бы объединить основные открытия биологии ХХ в.

1901- Ландштейнер  открыл группы крови, начало переливания  крови 
1906 - первая пересадка трупной роговицы 
1910 - Томас Морган открыл хромосомы - органеллы наследственности 
1926 - Меллер открыл мутагенные эффекты радиации и химических веществ 
1912- Бантинг и Бест открыли инсулин и причину диабета 
1936 - первые ферменты получены в кристаллическом состоянии 
1944 - Осваль Эвери и Маклин МакКарти доказали, что изолированная ДНК встраивается в геном бактерий, изменяя их фенотип 
1904 - Нобелевская премия в области физиологии и медицины присуждена Ивану Петровичу Павлову за открытие условных рефлексов 
1951 - первая операция коронарного шунтирования (коронарный байпасс) 
1953 - Джеймс Уотсон и Френсис Крик открыли двойную спираль ДНК 
1955 - первая пересадка почки 
1956 - первая коронарная ангиопластика 
1961 - Маршалл Ниренберг расшифровал генетический код (словарь) ДНК 
1961 - первые пересадки гематогенных стволовых клеток для спасения обреченных пациентов 
1964 - Чарлз Яновский подтвердил линейное соответствие генов и белков бактерий 
1967 - первая пересадка сердца и печени 
1969 - группа исследователей из Гарвардской медицинской школы изолировала первый ген человека 
1974 - Стенли Коэн и Герберт Бойер пересадили ген лягушки в бактериальную клетку. Начало генной инженерии 
1976 - создана первая биотехнологическая компания Genentech; начались пересадки генов человека в клетки микроорганизмов для промышленной наработки инсулина, интерферона и других полезных белков 
1980 - Мартин Кляйн создал первую трансгенную мышь путем пересадки гена человека в оплодотворенную яйцеклетку мыши 
1982 - генно-инженерный инсулин, наработанный бактериями, разрешен для использования в медицине 
1983 - открыта полимеразная цепная реакция (техника многократного клонирования коротких цепей ДНК) - стало возможным синхронно изучать работу многих генов 
1985 - техника "генетической дактилоскопии" ДНК стала использоваться в мировой криминалистике 
1985 - первые пересадки фетальной нервной ткани для лечения болезни Паркинсона 
1988 - выдан первый патент на генетически модифицированное животное  
1990 - начало работ по международному проекту Геном Человека 
1997 - клонировано первое млекопитающее - овца по кличке Долли; затем последовали удачные эксперименты по клонированию мышей и других млекопитающих 
1997-1998 - изолирование эмбриональных стволовых клеток человека в виде бессмертных линий 
1998 - создание методов одновременной регистрации активности 1000-2000 генов в геноме человека и млекопитающих 
1999-2000 - полная расшифровка генома 10 бактерий, дрожжей

Методологические установки современной биологии

Представление о том, что “клеточкой” эволюционного процесса выступает не организм, а популяция может рассматриваться как исходный момент в формировании системы методологических установок неклассической биологии. Такая система значительно отличается от методологических регулятивов классической биологии. Основные направления, по которым произошло их размежевание, следующие. Во-первых, качественно новое представление объекта познания (полисистемное видение биологического объекта, отказ от моноцентризма и организмоцентризма в пользу полицентризма и популяционного стиля мышления). Во-вторых, качественно новая гносеологическая ситуация, требующая явного указания на условия познания, на особенности субъект объектных отношений. В-третьих, установление диалектического единства ранее противопоставлявшихся друг другу методологических подходов. На этом пути формируются методологические установки, предполагающие: единство описательно - классифицирующего и объяснительно - номотетического подходов; единство операций расчленения, редукции к более элементарным компонентам с процессами интегрирующего воспроизводства целостной организации; диалектическое сочетание структурного и исторического подходов; понимание причинности, учитывающее диалектику необходимости и случайности, внутреннего и внешнего через единство функционально-целевого и статистически-вероятностного подходов; единство эмпирических исследований с процессом интенсивной теоретизации биологического знания, включающем его формализацию, математизацию, аксиоматизацию и др. В ХХ веке изменилось место биологии в системе наук, отношения биологии с практикой. Биология постепенно становится лидером естествознания. Формами выражения этих тенденций являются следующие процессы: укрепление связи биологии, с одной стороны, с точными, с другой – с гуманитарными науками; развитие комплексных и междисциплинарных исследований; увеличение каналов взаимосвязи, с одной стороны, с теоретическим познанием, с другой – со сферой практической деятельности, и прежде всего с глобальными проблемами современности; явное участие запросов практики в актуализации тех или иных проблем биологического познания; непосредственным основанием исследовательской деятельности в биологии все в большей степени выступают прямые практические потребности, интересы и запросы общества. Кроме того – непосредственно программирующая роль биологии по отношению к аграрной, медицинской, экологической и другим видам практической деятельности; возрастание ответственности ученых-биологов за судьбы человечества (прежде всего в связи с перспективами генной инженерии); непосредственное проявление гуманистического начала биологического познания; широкое внедрение ценностных подходов и др.; все в большей мере становится ясно, что логика биологического познания будет в будущем непосредственно задаваться потребностями практического преобразования природы, развития общественных отношений и интересов людей. В конце ХХ века заметно преобразовываются методологическая и мировоззренческая функции биологии. Мировоззренческая нацеленность биологии, ориентированность ее результатов на конкретизацию наших представлений об отношении “человек – мир (человека)” реализуется в двух направлениях:1) на человека, на выявление взаимосвязей биологического к социального в человеке; на функционирование биологического в общественном (социуме). Человек становится непосредственной исходной “точкой отсчета” биологической науки, от него, для него и на него будет непосредственно ориентировано познание живого. Это направление развивается в контексте взаимосвязи биологического и социального познания; историческим пьедесталом здесь выступает процесс антропосоциогенеза, выявление биологических предпосылок становления человека и общества;2) на мир, на выявление закономерностей включенности живого в эволюцию Вселенной, перспектив биологического мира в развитии мира космического. Это направление раскрывается, прежде всего, через взаимосвязь биологических и астрономических наук.

Заключение

Прогресс биологического знания в 20 в., возросшая относительно и абсолютно роль биологии  среди других наук и для существования человечества в целом определяют и иной облик Б. сравнительно с тем, какой она была даже 30—40 лет назад. Накоплению знаний и в новых, и в классических областях биологии, способствуют разработка и применение новых методов и приборов. Так, большой шаг вперёд обусловлен появлением электронной микроскопии, позволившей обнаружить новые ультраструктуры на разных уровнях организации живого. Получили распространение новые методы прижизненных исследований (культуры клеток, тканей и органов, маркировка эмбрионов, применение радиоактивных изотопов и др.), использование физических и химических приборов, работающих на повышенных скоростях и частично или полностью автоматизированных (ультрацентрифуги и ультрамикротомы, микроманипуляторы, электрокардиографы, электроэнцефалографы, полиграфы, спектрофотометры, масс-спектрографы и мн. др.). Растет число биологических институтов, биостанций, заповедников и национальных парков (играющих важную роль и в качестве "природных лабораторий"); создаются лаборатории, в которых можно изучать действия любых комбинаций климатических и физико-химических факторов (биотроны, фитотроны), биологические учреждения оснащаются электронно-вычислительными машинами; создаются отрасли промышленности, связанные с биологическим приборостроением; во всё большем числе специальных биологических институтов и на биологических факультетах университетов готовятся кадры высококвалифицированных биологов разных профилей. По уровню биологических исследований можно судить ныне о материально-техническом развитии общества, т.к. биология становится реальной производительной силой. Это залог расцвета биологии в будущем, что, несомненно, ознаменуется открытием новых фундаментальных закономерностей живой природы. Само существование человечества в биосфере Земли оказывается тесно связанным с успехами в решении многих биологических проблем биология становится научной, рациональной основой отношений между человеком и природой. Биология в XX в. переходит от стадии описательной науки к теоретической и экспериментальной. Как развитие экспериментов и гипотез о наследственности Г. Менделя (1822-1884), в первой трети XX в. возникает мощное течение, получившее название генетика, судьба которой оказалась довольно драматичной в СССР. Трагична была и судьба ее лидера, Н.И. Вавилова (1887-1943), - автора теории гомологических рядов. После серии великих открытий второй половины XX в. носителей и кодов наследственности РНК и ДНК, биология вышла на молекулярный уровень изучения своих объектов и явлений, она приобрела черты физико-химической биологии. В последней трети XX в. усиливается развитие концепции эволюционной биологии, что, в принципе, делает реальной возможность осуществления глобального эволюционного синтеза.

Список литературы

1)Бабий Т. П., Коханова Л. Л., Костюк Г. Г. и др. Биологи: Биографический справочник. Киев, 1984.

2)История биологии с древнейших времен до наших дней. т. 1-2. М., 1972—1975.

3)Мирзоян Э.Н. Этюды по истории теоретической биологии. 2-е изд., расш. М., 2006.-371 с.

4) Агаджанян Н.А., Торшин В.И. Экология человека. - М.: Круг, 1994.  
Воронина Н.В. Человека, среда обитания и экология: Курс лекций. - Хабаровск, 1998.

5) Горелов А.А. Концепция современного естествознания. - М.: Центр, 1997. - С. 81-90.

  
6).Дубнищева Т.Я. Концепция современного естествознания. - Новосибирск: ЮКЭА, 1997. - 657 с.

  
7) Жданов Ю.А. Развитие материи и органическая химия. Проблема развития в современном естествознании. - М.: МГУ,1968. - С. 134-151.  

8) Замечательные ученые./ Под ред. С.П.Капицы. - М.: Наука, 1980.  

9) Карпинская Р.С., Мерзлов В.П. Об эволюции химических структур при возникновении жизни на Земле / Проблема развития в современном естествознании. - М.: МГУ, 1968. - С. 152-164.  

10) Концепция современного естествознания: Учебник. - Ростов-на-Дону: Феникс, 1997. - С. 262 - 365.  

11) Общая биология: Учебник./ Под ред. Ю.И. Полянского. - М.: Просвещение, 1989.  

12) Проблемы философии и методологии современного естествознания. - М.: Наука, 1973