СТАНОВЛЕННЯ СУЧАСНОЇ БІОЛОГІЇ
Розділ 1 Загальна характеристика живої природи
Тема 1 Біологія – наука про життя
§ 3. СТАНОВЛЕННЯ СУЧАСНОЇ БІОЛОГІЇ
Терміни та поняття: концепція креаціонізму, палеонтологія, трансформізм, еволюційна теорія, дарвінізм, природна система організмів, генетика, молекулярна біологія, екологія.
Формування еволюційної теорії. До XVIII ст. у біології панувало уявлення про сталість і незмінність видів організмів, а їх різноманітність пояснювали результатом божественного творіння.
Наприкінці XVIII – початку XIX ст. ці погляди сформувалися
Ілюстрацією панування креаціонізму в палеонтології того часу є опис скелета викопної гігантської саламандри як грішника – свідка Всесвітнього потопу.
Проте викопні рештки свідчили, що колись на Землі жили не окремі види тварин, що вимерли, а цілі групи, які послідовно змінювали одна одну. Для пояснення цієї суперечності
Мал. 23. Ж. Кюв’є
Мал. 24. Ж. Л. Бюффон
Мал. 25. Ж. Б. Ламарк
Мал. 26. Ч. Дарвін
Мал. 27. І. І. Мечніков
Мал. 28. І. І. Шмальгаузен
Кюв’є встановив принцип кореляції (від лат. кореляціо – співвідношення) органів. Наприклад, якщо звір мав ікла, то у нього не було рогів. На основі цього принципу науковець здійснив реконструкцію багатьох вимерлих тварин, яких раніше вважали “іграми природи” або “кістяками казкових велетнів” чи древніх святих.
Кюв’є описав близько 150 видів раніше невідомих науці ссавців та плазунів. “Дайте мені лише одну кістку, і я відновлю усю тварину”, – говорив учений.
У той час, на противагу креаціонізму, розвивається трансформізм (від лат. трансформо – надавати нового вигляду, перетворювати) – вчення про історичну змінність організмів і походження одних видів від інших, що відбувається без участі Творця. Прибічниками цього вчення були Р. Гук, французький ботанік Жорж Луї Бюффон (мал. 24) (1707-1788), німецький природознавець і поет Йоганн Вольганг Гете (1749-1832), а також Еразм Дарвін (1731-1802) – англійський натураліст і поет, дід Чарлза Дарвіна.
Проте рушійні сили – фактори (від лат. фактор – той, що робить) еволюції (від лат. еволюціо – розгортання) – ці вчені детально не досліджували. Трансформісти обмежилися лише міркуваннями про первинну доцільність організмів і не розглядали власне біологічні механізми еволюційних перетворень, то му ця теорія трансформізму була таким самим умовиводом, як і креаціонізм.
Перша еволюційна теорія – система ідей про історичну змінність живого, що являла собою вершину трансформізму, була закладена французьким ученим Жаном Батістом Ламарком (мал. 25) (1744-1829). Основні положення цієї теорії викладено у праці “Філософія зоології”: організми змінюються під дією зовнішніх та внутрішніх факторів; види несталі і перетворюються в інші види; в організмах закладено прагнення до вдосконалення, на шляху до якого відбувається еволюція; зміни організмів, набуті за життя, успадковуються.
Ламарк одним із перших спробував розробити природну систему рослин. За ступенем удосконалення квітки та плоду він поділив їх на таємношлюбні, однолопасні, неповні, складноцвітні, однопелюсткові, багатопелюсткові. (Чи використовують у сучасній ботаніці цю класифікацію?)
Термін “біологія” вперше з’явився в період інтенсивного формування науки сучасного типу – на межі XVІІI-XIX ст. Його запровадили майже одночасно, незалежно один від одного четверо вчених: у 1797 р. – Т. Роозе, у 1800 р. – K. Бурдаха та у 1802 р. – Ж. Б. Ламарк і Г. Р. Тревіранус. (Спробуйте пояснити, як це могло статися.)
Сучасний погляд на теорію еволюції пов’язаний з ім’ям Чарлза Дарвіна (мал. 26) (1809-1882), його теорією природного добору, яку він виклав в опублікованій у 1859 р. праці “Походження видів шляхом природного добору”. За Дарвіном, еволюція відбувається внаслідок взаємодії трьох основних біологічних факторів: мінливості, спадковості та природного добору. Мінливість надає матеріал для еволюційних перетворень, спадковість закріплює ці зміни, зберігаючи їх у потомках, а природний добір залишає лише особин з індивідуальними відмінностями, що сприяють виживанню організмів. Постійне накопичення нових ознак на певному етапі приводить до утворення нового виду. Саме нові види краще пристосовані до життя, ніж їхні попередники, здатні залишити більшу кількість потомків, що поступово спричинює витіснення старих форм новими. Це вчення, у якому роль рушійної сили еволюції належить природному добору, називається дарвінізм.
У подальшому еволюційна теорія розвивалася, збагачувалася відомостями з інших розділів біології, доповнювала їх, створюючи нові еволюційні напрями. Виникли еволюційна морфологія, еволюційна палеонтологія та еволюційна ембріологія (від грец. ембріон – зародок). Засновниками останньої були професор Новоросійського університету в Одесі Ілля Ілліч Мечніков (мал. 27) (1845-1916) і академік Петербурзької Академії наук, директор Севастопольської біологічної станції у 1892-1901 рр. Олександр Онуфрійович Ковалевський (1840-1901).
У XX ст. на основі дарвінізму й досягнень інших біологічних наук виникла синтетична теорія еволюції, яка об’єднала дарвінізм з досягненнями генетики. У її розвиток вагомий внесок зробив академік Академії наук України Іван Іванович Шмальгаузен (мал. 28) (1884-1963) – засновник і директор Інституту зоології, що сьогодні носить його ім’я, а також наш співвітчизник академік Національної академії США Феодосій Григорович Добжанський (мал. 29) (1900-1975).
Завершальним етапом формування еволюційного вчення стало проникнення ідей дарвінізму в біологічну систематику. Це привело до створення природної системи організмів, якою користуються й досі. На відміну від штучної системи Ліннея, її побудовано за принципом спорідненості організмів: близькі види тварин об’єднано в категорію “рід”, близькі роди утворюють категорію “родина”, а близькоспоріднені родини – “ряди”.
Мал. 29. Ф. Г. Добжанський
Мал. 30. Е. Геккель
Мал. 31. Г. Мендель
Мал. 32. М. І. Вавилов
Мал. 33. С. М. Гершензон
Мал. 34. Дж. Вотсон
Основою для визначення спорідненості організмів слугують не поодинокі ознаки, а їх комплекси, також особливості індивідуального розвитку організмів і дані еволюційної палеонтології.
Засновником природної системи тварин вважають німецького біолога Ернста Геккеля (мал. 30) (1834-1919), який першим побудував філогенетичне (від грец. філе – плем’я, генезис – походження) дерево царства Тварини.
Виникнення генетики й формування молекулярної біології. Пояснити механізми успадкування ознак намагалися ще Гіппократ і Арістотель. У подальшому вчені докладали великих зусиль, аби розкрити таємниці спадковості. Після перевідкриття у 1900 р. одночасно трьома вченими, незалежно один від одного, законів спадковості, установлених у 1865 р. Грегором Менделем (мал. 31) (1822-1884), виникла генетика (від грец. генезис – походження) – наука про мінливість і спадковість організмів. Принципово новим у працях Менделя було твердження про переривчастий характер спадковості, відкриття корпускул (від лат. корпускулюм – частка), одиниць спадковості, які у 1906 р. отримали назву – гени (від грец. генос – рід, походження).
У 20-ті роки XX ст. розпочинаються бурхливі генетичні дослідження, і за кілька десятиліть генетика стає однією з найрозвиненіших біологічних наук, які використовували передові експериментальні методи. Такий стрімкий розвиток генетики був зумовлений як потреба – ми сільського господарства, так і досягненнями інших галузей біології, що були підгрунтям для експериментального вивчення спадковості. Серед визначних учених-генетиків того часу особливе місце посідає академік Російської академії наук і Національної академії наук України Микола Іванович Вавилов (мал. 32) (1887-1943) – видатний організатор селекційної роботи, який виявив центри походження куль тур них рос лин, сформулював ряд теоретичних положень генетики, зокрема закон гомологічних рядів у спадковій мінливості, що відіграв важливу роль у розвитку сільськогосподарських наук.
“В еволюційному розвитку немає хаосу; не дивлячись на різноманітність форм живого, мінливість вкладається у певні закономірності”, – стверджував учений.
Успіхи біології XX ст. були б неможливі без використання досягнень інших наук, насамперед фізики й хімії. Саме завдяки методам фізики й хімії упродовж десятиліть розкрито численні таємниці генів: встановлено, що гени містяться в хромосомах і є одиницею спадкового матеріалу, який відповідає за формування певної елементарної ознаки. Далі було вивчено їх структуру і механізм дії. Особливе значення у дослідженнях, що інтенсивно проводилися в 40-50-х рр. XX ст., мали відкриття академіка НАН України Сергія Михайловича Гершензона (мал. 33) (1906-1999), досліди якого стали основою доведення того, що саме ДНК є носієм спадкової інформації.
Мал. 35. Ф. Крік
Мал. 36. Е. Зюсс
Важливим відкриттям XX ст. стало розшифрування структури ДНК, яке в середині 50-х років здійснила група англійських учених. Модель структури ДНК побудували Джеймс Вотсон (мал. 34) (р. н. 1928) та Френсіс Гаррі Крік (мал. 35) (1916-2004). Це відкриття є початком молекулярної біології – науки, яка вивчає структуру й функції біологічних молекул та молекулярні основи спадковості. Сучасні успіхи молекулярної біології вражають. Нині можна вмістити ген бактерій в геном рослини, ген рослини – в геном тварини і навпаки. Такі досліди проводять у межах напряму сучасної науки, який отримав назву генної інженерії.
Виникнення і розвиток екології. Термін екологія (від грец. ойкос – оселя, середовище, логос – вчення) був запроваджений у 1869 р. Е. Геккелем, який окреслив коло питань, пов’язаних із впливом чинників живої й неживої природи на життя організмів. Ця наука первинно виникла виключно для того, щоб розвивати ідеї Дарвіна щодо природного добору.
В екології сформувалися положення, що є актуальними й сьогодні: 1) тварини і рослини живуть угрупованнями, яким притаманні власні правила та закони; 2) рослини і тварини утворюють покрив Землі; 3) речовина й енергія на Землі перебувають у стані кругообігу. Ключовим моментом становлення екології як науки було формулювання понять екосистема (від грец. ойкос – оселя, середовище, система – об’єднання) і біогеоценоз (від грец. біо – життя, ге – Земля, коїнос – загальний).
Визначним досягненням біології XX ст. стало виникнення ідеї про єдність живого на Землі, яка сформувалася у вигляді вчення про біосферу (від грец. біо – життя, сфера – куля) – живу оболонку Землі. Як не дивно, ідею про те, що на зовнішній оболонці Землі міститься “сфера життя”, висловив ще Ламарк, а термін “біосфера” був запроваджений у 1875 р. австрійським геологом Едуардом Зюссом (мал. 36) (1831-1914).
Зюсс писав: “…як на Сонці виділяють концентричні оболонки, так, напевно, і на Землі можна відрізнити оболонки, з яких кожна знаходиться у численних зв’язках з іншими… Перша оболонка – атмосфера, друга – гідросфера і третя – літосфера… Одне здається чужорідним на цьому великому, утвореному зі сфер небесному тілі, а саме – органічне життя. Там воно обмежене певною зоною на поверхні літосфери. Рослини, коріння яких у пошуках їжі проникає у грунт і піднімається у повітря, щоб дихати, є гарною ілюстрацією розташування органічного життя… Вона (біосфера) простягається тепер як над сухою, так і над вологою поверхнею”. (Пригадайте, в які періоди існування планети біосфера обмежувалась лише водним середовищем.)
Мал. 37. В. І. Вернадський
Особливого значення для розвитку вчення про біосферу набули праці академіка Володимира Івановича Вернадського (мал. 37) (1863-1945) – першого президента Академії наук України. Нині екологія являє собою систему наук, що має незаперечне значення для охорони природи.
Вернадський стверджував, що важливим етапом еволюції біосфери буде її перехід до ноосфери (від лат. ноо – розум) – “сфери розуму” внаслідок розселення людини по усій поверхні планети, перемоги її над іншими біологічними видами, оволодіння силами природи та контролю над ними, розвитку позапланетних систем зв’язку, створення єдиної інформаційної системи, відкриття нових джерел енергії, залучення людей до наукової діяльності тощо. (Які прогнози науковця вже справдились?)
Ключовим етапом становлення сучасної біології є формування уявлень про еволюційний характер виникнення й розвитку життя на Землі, які з часом збагатились досягненнями генетики та екології.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...