Лекции по Истории и методологии биологии Основная литература: История биология (с древнейших времен до наших дней)



страница8/10
Дата08.10.2012
Размер1.1 Mb.
ТипЛекции
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Работа над основами эволюционного учения

Однако уже в ближайшее время его эволюционное учение стало приниматься широким кругом общественности, благодаря, во-первых, совокупности доводов в пользу утверждения, во-вторых, им были разработаны основные положения о движущих силах эволюции, в-третьих, представления о путях эволюционных преобразований. Конкретные факты, служащие доказательством эволюции, Дарвин черпал из самых различных областей биологии:

 палеонтологии

Обнаружение в более древних слоях Земли организмов, сильно отличающихся от современных, и постепенное увеличение сходства ископаемых форм с ныне живущими по мере приближения к недавно образовавшимся земным слоям позволяют составить представление о последовательности эволюционных изменений.

 сравнительной морфологии

Сопоставление признаков строения взрослых, относящихся к разным систематическим группам показывают наличие признаков сходства между, что может быть объяснено только единством происхождения.

 сравнительной эмбриологии

Сравнение зародышей показывают наличие сходных признаков между некоторыми группами животных, что позволяет судить об их родстве.

 географии растений и животных

Дарвин обратил внимание на то, что животное и растительное население островов, давно отделившихся от материка, сходно с материковым населением, что говорит об общности происхождения, но в то же время характеризуется своими специфическими особенностями, появление которых объясняется тем, что эволюция на островах и материке протекала в разных направлениях з зависимости от неодинаковых условий существования.

Определенная и неопределенная изменчивость

Движущими силами эволюции Дарвин считал изменчивость, наследственность и естественный отбор. Возможность эволюции зависит от присущей всем живым существам способности изменяться в различных направлениях (процесс адаптации) при условии, если возникающие изменения оказываются наследственными (формируются адаптивные признаки). Из числа измененных особей выживают только те, которые оказались более приспособленными к условиям существования. Ламарк так же отождествлял эволюционный процесс с изменчивостью, под действием которой сразу создаются полезные, приспособительные признаки за счет упражнения признаков. Дарвин различал наследственные изменения на определенные и неопределенные. Определенные изменения, возникают при перемене внешних условий причем эти изменения совершаются в одном определенном направлении и в этих условиях формируются полезные, приспособительные признаки. Неопределенными изменениями происходят в различных направлениях, однако именно эти изменения Дарвин относил к важнейшим, которые могут быть или полезными, или безразличными, или вредными. Дарвин не ставил задачей выяснить непосредственные причины отдельных неопределенных изменений. В конечном счете этими причинами, являются воздействия окружающей среды.
В современной биологии под этим процессом понимают мутационный процесс, который способен незначительно изменять генотип, а признаки способны проявляться под действием естественного отбора. Одной из нерешенной проблемой для Дарвина был вопрос о передаче половым клетках информации от телесных клеток, которые адаптировались к внешних условиям среды ().

Гипотеза пангенезиса

Эта гипотеза была построена на тех соображениях, которые за 2300 лет перед тем высказал Гиппократ. Гипотеза пангенезиса покоится на допущении существования субмикроскопических зародышей — геммул, способных перемещаться по циркуляторным системам из всех частей тела в половые клетки. Геммулы, собирающиеся в половых клетках, передают в них те изменения, которые возникают в разных частях тела, так что потомки, развившиеся из этих половых клеток, получают соответственно измененные признаки.

Искусственный отбор

Уделяя наибольшее внимание неопределенным изменениям, Дарвин тем самым брал на себя обязанность объяснить факт закономерных преобразований живых существ в процессе эволюции, факт изумительной приспособленности организмов к условиям их существования. Решение этого кардинального вопроса эволюционной теории, который эволюцио­нисты додарвиновского периода даже не ставили, было облегчено успе­хами практики растениеводства и животноводства, владеющей методом произвольного изменения культурных растений и домашних животных. Этот метод в области разведения растений и животных Дарвин назвал искусственным отбором. Отмечая у домашних животных и культурных растений наличие признаков, отвечающих хозяйственным потребностям или эстетическим склонностям человека, Дарвин обратил внимание на то, что эти признаки только в редких случаях могли возникнуть внезапно. Среди многообразных признаков, имеющихся у культурных растений и домашних животных, человек отбирает те, которые считает для себя нужными. Одновременно с отбором производителей, человек уничтожает весь остальной приплод, в котором эти свойства недостаточно выражены. Скрещивая между собой особи, обладающие намеченными к воспроизведению и усилению свойствами, получают формы, у которых из поколения в поколение желательный признак выражен все более резко. Так были созданы разнообразные породы кур, голубей; породы собак, породы рогатого скота, выведены новые сорта декоративных и сельскохозяйственных растений. Сложнее обстоит как будто бы дело с эволюционным процессом в естественном состоянии. Что является источником целесообразной организации живых существ? Ответ на этот вопрос был раскрыт Дарвином в учение о борьбе за существование и естественном отборе.

Борьба за существование

Дарвин употреблял понятие борьбы за существование в широком смысле включая в это понятие зависимость одного живого существа от другого и от неорганической среды. При изменении условий, не носящем катастрофического характера, гибнут только те особи, которые недостаточно приспособлены к подобным изменениям внешних условий, и выживают наиболее приспособленные. Борьба за жизнь между организмами может иметь характер подлинной борьбы или же разного рода конкуренции. Борьба в форме активного уничтожения проявляется прежде всего при межвидовых отношениях (травоядные животные – растения; хищник — жертва; паразит – хозяин). Однако эти взаимоотношения не линейны и носят более сложный характер. Так, Дарвин показал зависимость урожая клевера от количества кошек в данной местности. Цветки клевера опыляются шмелями. Численность шмелей зависит от численности полевых мышей, разоряющих шмелиные гнезда. Мышей поедают кошки, почему вблизи жилья человека, где есть кошки, шмелей гораздо больше, видимо, за счет истребления мышей. Другими словами, чем больше кошек, тем меньше мышей, тем больше шмелей, тем выше урожай клевера. Внутривидовая борьба сводится по преимуществу к конкуренции между особями одного и того же вида за пищу, свет и другие условия, необходимые для существования. Конкуренция, по Дарвину, носит более ожесточенный характер, чем межвидовая борьба, «так как они обитают в одной местности, нуждаются в одинаковой пище и подвергаются одинаковым опасностям…».Неизбежным следствием борьбы за существование является естественный отбор. В борьбе за жизнь выживают те особи, которые обладают какими-нибудь, подчас весьма незначительными, преимуществами, более-отчетливо выраженными приспособительными признаками.

Естественный отбор

Любое полезное изменение организации повышает для его обладателя вероятность выжить и оставить потомство, которое также воспользуется возникшим преимуществом. Сохранение-благоприятных индивидуальных различий и изменений и уничтожение вредных, Дарвин назвал Естественным отбором или Переживанием наиболее приспособленных. Во времена Дарвина еще не было прямых доказательств выживания наиболее приспособленных особей вида. Сознавая это, Дарвин предоставил доказательство своей идеи. Например, сладкий сок, выделяемый некоторыми покрытосеменными растениями, привлекает питающихся этим соком насекомых. Растения вырабатывают нектар внутри цветков с тем, чтобы насекомые, добывая нектар, переносили с цветка на цветок пыльцу и способствовали опылению. Естественно, такие растения, оказались в более благоприятных условиях по сравнению с теми, у которых нектар не вырабатывается, и этот признак был закреплен естественным отбором. Идея естественного отбора теснейшим образом связана с положением о неопределенных изменениях. В сочетании этих двух принципов Дарвин смог отойти от теологического толкования целесообразности изменения организмов (учение Ламарка) и встать на путь материализма.

Дивергенция признаков

В тесной связи с теорией естественного отбора стоит учение Дарвина о путях эволюции. Важнейшая сторона этого учения — представление о дивергенции, или расхождении признаков. Если в течение длительного времени условия оставались относительно неизменными, то некоторые древнейшие формы могли сохранить исходные признаки почти без изменений, так как возникавшие уклонения, оказавшиеся бесполезными или вредными, устранялись естественным отбором. Организмы, условия жизни которых существенно менялись, испытывали в процессе эволюции значительные изменения. В результате естественного отбора должны были выжить те формы, которые наиболее уклонились от исходной и притом уклонились в различных направлениях.

Различные пути эволюции, которые Дарвин представлял себе теоретически возможными, он изобразил в виде схемы из древовидно разветвляющихся линий, являющейся прообразом филогенетического древа, вскоре построенного Геккелем на основе дарвинова учения о дивергентной эволюции.

Проблема вида

В 18 веке большинство биологов признавало неизменность видов и их независимость друг от друга. Эволюционное учение Дарвина потребовала пересмотра смысла систематических категорий. Он показал, трудность отличия близстоящих видов друг от друга и их разновидностей, которые являются переходными формами. Наличие переходных форм привело Дарвина к мысли, что термины «разновидность» и «вид» произвольны и служат только для того, чтобы обозначать сходные между собой группы особей. Дарвин считал возможной естественную группировку организмов, причем полагал, что естественной системой должна быть система генеалогическая. Наличие незаметных переходов от одних видов к другим Дарвин выражал формулой Лейбница «природа не делает скачков».

Отказавшись от взгляда на эволюцию как на процесс, заставляющий организмы изменяться целеустремленно, теория Дарвина, говорит что изменения организмов происходят в силу определенной естественной закономерности и в то же время они случайны по отношению к результату, определяющемуся естественным отбором. Таким образом, Дарвин сумел преодолеть метафизическое противопоставление случайности и необходимости.

Лекция 10. У истоков молекулярной биологии

Родиной молекулярной биологии является Россия. Для того чтобы убедиться в этом, достаточно обратиться к истории этого направления науки. На IX Всероссийском съезде естествоиспытателей и врачей 10 января 1894 г. профессор химии Московского университета А.А. Колли выступил с докладом, в котором впервые задал вопрос: как клетки хранят столько наследственных признаков? Ответа, разумеется, он не дал, но сформулировал первую задачу молекулярной биологии. На съезд был приглашен и тогда уже всемирно известный писатель Л.Н. Толстой, который к науке питал глубокое недоверие. В своей статье «Наука и культура» он утверждал: «...просвещение и культура жизненно важны для русского человека, а наука – пустое времяпровождение, пустая трата времени и народных денег, в науке ученые удовлетворяют свою любознательность за казенный кошт». Объектом своих нападок он выбрал почему-то клетки. Он любил говаривать: «Ученые открыли клетки, а в них какие-то «штучки», а для чего, и сами не знают. Ничего путного эти ученые не сделали, разве открыли картофель, да и то не они, путешественники привезли». На свою беду Л.Н. Толстой попал в зал Политехнического музея в тот момент, когда профессор МГУ М.А. Мензбир рассказывал об устройстве клетки и о том, что представляют собой хромосомы (которые Л.Н. Толстой и обозвал «штучками»). Окончательно разозлил Толстого поднявшийся на трибуну профессор Колли, который заговорил о молекулах и «какой-то наследственности». (К чести русских ученых надо сказать, что они признали атомно-молекулярное учение раньше большинства западных коллег.) Л.Н. Толстой был разочарован. Перед самым Новым годом у него гостил И.И. Мечников. Приехав в Ясную Поляну, он целый день рассказывал хозяину о достижениях науки и уехал с твердым убеждением, что Лев Николаевич все понял и согласен с ним, а вышло наоборот. Л.Н. Толстой записал в дневнике: «Был тут Илья Ильич… столько всего наговорил. Семь верст до небес, и все лесом… и молекулы, и атомы. Рассказывал, и в крови нашли какие-то лейкоциты. Тьфу, какая гадость». И это писал один из наиболее образованных и культурных людей России того времени! А что говорить о других? Среди слушателей в аудитории Политехнического музея оказался студент 4-го курса МГУ Н.К. Кольцов, которого чрезвычайно взволновали вопросы, заданные Колли, и он решил найти на них ответы. По окончании университета Кольцов был оставлен при факультете для подготовки к профессорскому званию. Его направили на биостанцию в г. Неаполь. Но жизнь ученого складывалась непросто. Он был участником революционных событий 1905 г. В этом же году его уволили из МГУ. Два года Кольцов преподавал биологию на Высших женских курсах. В 1908 г. в Москве открылся Народный университет, созданный по инициативе и на деньги генерала А.Л. Шанявского (1837–1905) и просуществовавший до 1918 г. Кольцову предложили кафедру экспериментальной биологии. Сам университет не имел аналогов в России, а кафедра Кольцова стала кузницей кадров для российской биологической науки. За 10 лет из ее стен вышли десятки высококлассных биологов. Многие ученики Кольцова считают, что в определенном смысле вся наша биология родилась здесь. Кольцов всем студентам и сотрудникам рассказывал о знаменитой задаче Колли, предлагал им высказывать свои мысли и соображения, т.е. сразу вовлекал их в исследовательскую деятельность. В 1916 г. умер профессор А.А. Колли. К этому времени авторитет Кольцова в науке вырос настолько, что немецкие коллеги попросили его помощи в организации биологических исследований в Германии (не надо забывать, что две страны в этот момент ожесточенно воевали друг с другом). Это еще раз доказывает, что Россия никогда не плелась в хвосте научно-технического прогресса, а зачастую и опережала западно-европейские страны. Происходит Октябрьская революция 1917 г. Сразу стало не до науки. Часть научных кадров разогнали, часть уехала сама. В 1919 г. Кольцов берется за восстановление биологической науки в России. Связи с зарубежными научными центрами разрушены, нет информации от коллег биологов. Окольными путями с большими трудностями приходят письма из-за границы. Не раз Кольцова вызывают в ЧК, т.к. биологические новости принимали за шпионские донесения. Большую радость у Кольцова вызывает пакет с работами Т.Моргана (одного из основоположников современной генетики, проведшего знаменитые опыты с мухами-дрозофилами). Н.К. Кольцов в Москве и его коллега Ю.А. Филипченко в Петрограде пытаются донести до полуголодных студентов в холодных аудиториях хромосомную теорию наследственности Моргана. Н.К. Кольцов и С.С. Четвериков в 1922 г. начинают читать в Москве первый в России курс генетики. С визитом в Россию прибывает известный генетик Г.Меллер, который привозит мушек-дрозофил. Наступает горячая пора. Изучая мутации дрозофил и постоянно размышляя над задачей Колли, Кольцов шаг за шагом приближается к ее разгадке. Выходило так, что описание размножения и изменчивости на молекулярном уровне – основная задача молекулярной биологии. Не сразу Кольцов вынес свое открытие на суд научной общественности. Вначале он рассказал о нем своим студентам (1922 г.) и только через пять (!) лет сделал доклад об этом на III Всесоюзном съезде гистологов, анатомов и морфологов. Идея доклада Кольцова такова: наследственность передается молекулами, которых не так много, но эти молекулы – длинные полимерные нити, отдельные участки которых (мономеры) и определяют конкретные наследственные признаки. Не надо думать, что открытие Кольцова было принято с радостью. Сразу появились и противники его идеи. А были и такие, которые говорили: «Какую пользу принесет это открытие пролетарскому государству? Вот, если бы был выведен сорт сверхурожайной пшеницы или создано суперлекарство, тогда – да. А так, подумаешь – теория наследственности, эка невидаль!» Естественно, уточнение деталей открытия продолжалась и дальше. Кольцов ошибался, отводя главную роль аминокислотам, но главное было сделано: наследственные «тексты» копируются, как при печатании книг. И, самое главное, матричный способ воспроизведения дает ничтожное количество ошибок при тиражировании живых организмов. Итак, было сделано гениальное открытие в молекулярной биологии XX в.: наследственная информация передается на молекулярном уровне и воспроизводится матричным способом. Но нет пророка в своем отечестве. Коллеги Кольцова были глухи к его гениальному открытию, но зато как это восприняла молодежь! С юношеским пылом и энтузиазмом идея наследственности обсуждалась в студенческих кругах. Немецкие биологи несколько раз просили Н.К. Кольцова прочитать им курс лекций по новой биологии: «Только, Вы, глубокоуважаемый господин профессор, можете преподать нам ваши идеи», – писали немецкие ученые. Кольцов с большим трудом уговорил прочитать этот курс молодого биолога Тимофеева-Ресовского, который еще не получил диплома об окончании МГУ. Выбор оказался необычайно удачным. Н.В. Тимофеев-Ресовский был увлечен идеей Кольцова, пожалуй, больше, чем сам учитель. С энергией молодости, отлично владея немецким языком, он так обставил свои занятия, что его квартира стала «Меккой» тогдашней биологии. Молодой преподаватель так увлекался чтением лекций, что не замечал своего быстрого хождения по ковровой дорожке и вскоре протоптал на ней «тропинку». На семинарах сидели маститые профессора и зеленая молодежь, но это никого не смущало и не шокировало, так велико было желание получить вести с переднего края биологической науки. Сам Тимофеев-Ресовский в то время искренне полагал, что в России самая передовая наука в мире. В 1929 г. на семинар записался физик Макс Дельбрюк. Услышав на лекциях о матричном копировании, он был очарован красотой и простотой идеи, сразу примкнув к Тимофееву-Ресовскому и физику К.Циммеру. Они решили выяснить, как радиоактивные излучения влияют на мутации живых организмов. Разумеется, взяли мушек-дрозофил. Узконаправленным пучком гамма-лучей они облучали дрозофил, измеряли дозу, частоту мутаций и пытались определить минимальный размер мишени, на которую действует излучение. Это была трудная, небезопасная и кропотливая работа. По сути дела, они определяли размеры генов. Итогом стала знаменитая работа Тимофеева-Ресовского, Циммера и Дельбрюка «Мутации и структура гена», которая мгновенно стала библиографической редкостью. Авторы установили, что размер мишени, где происходила мутация, если в нее попадал хотя бы один гамма-квант, равен примерно 0,3 нм, а это прекрасно совпадало с размерами аминокислот и нуклеотидов. Оттиски журнала в зеленой обложке получили у коллег-биологов название «Зеленая тетрадь Тимофеева-Ресовского». Разумеется, первые экземпляры были отправлены Н.К. Кольцову. После такого успеха чета Тимофеевых-Ресовских пожелала ехать на родину, но Н.К. Кольцов отсоветовал им приезжать в СССР, где творилось невообразимое. В «шарашках» и тюрьмах находились Туполев и Королев, репрессии коснулись Ландау и Глушко, против Н.И. Вавилова была развернута целая кампания. Отвергались целые разделы физики, биологии, математики как буржуазные космополитические и вредные учения. Тимофеев-Ресовский остался в Германии, но это ему припомнили в 1945 г., приклеив ярлык фашистского прислужника. В 1943 г. один из создателей квантовой механики Э.Шредингер написал книгу «Что такое жизнь?» Книга, несмотря на войну, стала сенсационной. В СССР ее перевели уже в 1946 г. – случай тоже уникальный. Ее читали очень внимательно. Так, известный физик, химик и биолог Дж.Б. Холдейн возразил Э.Шредингеру: «Автор пишет «биологи думают», не указывая авторства. На самом деле автором идеи является профессор Кольцов». Здесь можно видеть редчайший случай восстановления приоритета уже умершего ученого. В 1937 г. М.Дельбрюк получил стипендию Фонда Рокфеллера и уехал в Калифорнийский технологический институт (США), где работал Т.Морган. В 1939 г. срок стипендии истек, но из-за начавшейся Второй мировой войны Дельбрюк решил остаться в США. В 1948 г. к нему в аспирантуру попал начинающий орнитолог Джеймс Уотсон, желавший узнать тайны жизни и полагавший, что Дельбрюк ближе всех подобрался к их разгадке. Дельбрюк заявил Уотсону, что этим занимается биохимия, и отослал его в Европу. Но Уотсон не пожелал заниматься премудростями биохимии и дезертировал в лабораторию рентгеноструктурного анализа знаменитых физиков отца и сына Брэггов. В одной из групп лаборатории работала Р.Франклин, которая также изучала структуру ДНК. Она получила рентгенограммы высочайшего качества, но полностью расшифровать структуру молекулы ей пока не удавалось. В лаборатории также работал физик Ф.Крик, который старался связать рентгенограммы со спиральной структурой молекулы, но и у него не было хороших рентгенограмм, поэтому ничего не получалось. Уотсону удалось увидеть рентгенограммы Р.Франклин (без ее ведома). Когда он описал их Крику и рассказал о матричной репродукции, которую усвоил, работая у Дельбрюка, то все встало на свои места. Крик и Уотсон понимали, что они на пороге важнейшего открытия и больше всего боялись, что их опередит Лайнус Полинг, который решал ту же задачу в США. К их счастью у Полинга не было хороших рентгенограмм, и он в спешке опубликовал в начале 1953 г. статью с ошибочной (трехнитчатой) структурой ДНК. В 1953 г. Крик и Уотсон построили двойную спираль ДНК и их статья была опубликована в номере журнале Nature от 10 апреля. В том же номере журнала опубликованы две статьи Р.Франклин с соавторами, содержащие рентгенограммы, без которых невозможно было бы расшифровать структуру ДНК.

Летопись биологических открытий
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Похожие:

Лекции по Истории и методологии биологии Основная литература: История биология (с древнейших времен до наших дней) iconИстория России с древнейших времен до наших дней в вопросах и ответах. А. А. Данилов
В учебном пособии, подготовленном профессором, доктором исторических наук А. А. Даниловым, освещены события отечественной истории...
Лекции по Истории и методологии биологии Основная литература: История биология (с древнейших времен до наших дней) iconРабочая программа дисциплины «история и методология предмета» Код дисциплины по учебному плану опд
Цель курса. Обобщение знаний студентов по истории формирования естественнонаучных взглядов и методологии, возникновения и становления...
Лекции по Истории и методологии биологии Основная литература: История биология (с древнейших времен до наших дней) iconНеман с 1754 года с 15 мая до 16 ноября
Лит-ра: История Башкортостана с древнейших времен до наших дней: в 2-х т. / Т история Башкортостана с древнейших времен до конца...
Лекции по Истории и методологии биологии Основная литература: История биология (с древнейших времен до наших дней) iconИстория россии с древнейших времен до наших дней
Прошлое не исчезает, а продолжает жить в накопленном опыте социальной жизни. Обобщение и обработка накопленного человеческого опыта...
Лекции по Истории и методологии биологии Основная литература: История биология (с древнейших времен до наших дней) iconОтечественная история
Века А. В. История России с древнейших времен до наших дней. Минск: Современный литератор, 2003, 2004
Лекции по Истории и методологии биологии Основная литература: История биология (с древнейших времен до наших дней) iconПланы семинарских занятий по курсу «отечественная история»
Века А. В. История России с древнейших времен до наших дней. Минск: Современный литератор, 2003, 2004
Лекции по Истории и методологии биологии Основная литература: История биология (с древнейших времен до наших дней) iconПрограмма по «истории нового времени (XVI-XVIII вв.)»
Примерной программы основного общего образования по : авторской программы А. А. Данилова, В. А. Клоковой «История государства и народов...
Лекции по Истории и методологии биологии Основная литература: История биология (с древнейших времен до наших дней) iconТермины и даты по древнерусской, российской и зарубежной истории таблицы, схемы, статистический материал источники и документы
Отечественная история с древнейших времен до наших дней: Учебное пособие/ С. Т. Гайдин, В. К. Шадрин, Г. А. Бурмакина; Краснояр гос...
Лекции по Истории и методологии биологии Основная литература: История биология (с древнейших времен до наших дней) iconЛекции читают научные сотрудники
Тематика лекций знакомит с развитием зарубежного изобразительного искусства с древнейших времен до наших дней. Занятия рассчитаны...
Лекции по Истории и методологии биологии Основная литература: История биология (с древнейших времен до наших дней) iconЙорик. История марионетки. М., 1990. Репринт. …Об авторе этой книги ходят легенды. Согласно одной, автором «Истории марионеток»
Третья настаивает на том, что под псевдонимом кроется некий любитель, весьма неточно, вольно законспектировавший книгу видного французского...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org