Ирина Богданова - Концепции современного естествознания. Шпаргалки

Биологические науки можно систематизировать по:

1) предмету изучения: ботаника, зоология, микробиология и т. д.; 2) общим свойствам живых организмов:

генетика (закономерности наследственности), биохимия (превращения вещества и энергии), экология (взаимоотношения живых существ с окружающей средой) и т. п.;

3) уровню организации живой материи (молекулярная биология, цитология, гистология и т. п.);

4) общему направлению:

– традиционная, или натуралистическая биология, объектом которой является изучение живой природы в естественном состоянии и нерасчлененной целостности; главный метод – наблюдение без попыток вмешаться в естественный ход вещей; исследует взаимоотношения организмов между собой (биотические факторы) и со средой обитания (абиотические факторы); главная черта – экологичность;

– функционально-химическая биология, основанная на молекулярной биологии, смыкающаяся с точными физико-химическими науками, использующая множество экспериментальных методов для исследования живой материи на субмикроскопическом, надмолекулярном и молекулярном уровнях;

– эволюционная биология, изучающая закономерности исторического развития организмов и базирующаяся на теории эволюции Ч. Дарвина;

– теоретическая биология, в которую входят общетеоретические исследования фундаментальных и общих принципов, законов и свойств, лежащих в основе живой материи.

В отличие от вопроса о происхождении жизни, вопрос о сущности жизни лежит в плоскости разделения живой и неживой материи. Поисками границы между живым и неживым занимались еще в древности, но в XX в. физики всерьез заговорили о воле и разуме элементарной частицы, а создание искусственного интеллекта вплотную подвело к вопросу, является ли разум непременным свойством живой разумной материи. Поэтому перед биологией встала задача – найти признаки, способные отделить живое от неживого. Разные ученые выдвигали разные критерии для проведения такой границы. В качестве основной характеристики жизни Э. С. Бауэр (1935 г.) предлагал принцип устойчивой неравновесности живых систем, а Л. Берталанфи (1932 г.) рассматривал биологические объекты как открытые системы, находящиеся в состоянии динамического равновесия.

Аксиомы биологии, выведенные Б. М. Медниковым, позволяют разделить существующую природу на живую и не живую, то есть провести границу между жизнью и тем, что не является жизнью. К ним относятся следующие:

1. Все живые организмы должны состоять из фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающейся по наследству из поколения в поколение. Наследуется не структура, а описание структуры и инструкция по ее изготовлению. Жизнь на основе только одного генотипа или одного фенотипа невозможна, так как при этом нельзя обеспечить ни самовоспроизведения структуры, ни ее самоподдержания.

1. Генетические программы не возникают заново, а реплицируются матричным способом. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген предыдущего поколения. Жизнь – это матричное копирование с последующей самосборкой копий.

2. В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в результате многих причин изменяются случайно и ненаправленно, и лишь случайно эти изменения оказываются приспособительными. Отбор случайных изменений не только основа эволюции жизни, но и причина ее становления, потому что без мутаций отбор не действует.

3. В процессе формирования фенотипа случайные изменения генетических программ многократно усиливаются, что делает возможным их селекцию со стороны факторов внешней среды. Из-за усиления в фенотипах случайных изменений эволюция живой природы принципиально непредсказуема.

Биологической (живой) системой называется совокупность взаимодействующих элементов, образующих целостный объект с новыми качествами, не свойственными входящим в систему элементам.

Свойствами целостной (живой) системы являются: множественность элементов, наличие связей между ними и окружающей средой, согласованная организация их взаимоотношений как в пространстве, так и во времени для осуществления функций системы.

Жизнью в биологии называется высшая из природных форм движения материи, которая характеризуется самообновлением, саморегуляцией и самовоспроизведением разноуровневых открытых систем, вещественную основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения.

К признакам живого организма относятся: сложная упорядоченная структура, получение энергии из внешней среды и использование ее на поддержание этой упорядоченности, способность изменяться и усложняться, активно реагировать на внешнюю среду, самовоспроизводиться на основе генетического кода.

Живая целостная система образуется в результате соединения составных элементов в порядке, сложившемся в процессе эволюции, и обладает следующими качествами :

– единство химического состава (углеродная жизнь с преобладанием 6 элементов – О, С, Н, Са, F, N и сложных полимеров);

– открытость системы (то есть использование внешних источников энергии для осуществления в организме метаболизма, основанного на процессах анаболизма и катаболизма – синтеза и распада веществ – для биосинтеза);

– способность к самоуправлению, саморегуляции, самоорганизации, самовоспроизведению;

– изменчивость (приобретение в ходе жизни новых качеств, полезных для приспособления к среде);

– способность к росту и развитию (на индивидуальном и видовом уровне – онтогенезу и филогенезу);

– раздражимость (реакция на внешние раздражители);

– целостность и дискретность одновременно (дискретность, поскольку система состоит из отдельных живых систем – клеток; целостность, поскольку живые системы взаимосвязаны).

Все признаки существуют только в совокупности, и ни один из них не является основным.

В биологии рассматриваются три уровня существования живых систем: биологическая микросистема (молекулярный и клеточный уровни); биологическая мезосистема (тканевый, органный, организменный уровни); биологическая макросистема (популяционно-видовой, биоценотический, биосферный уровни).

Биологическая микросистема.Молекулярный уровень отличается тем, что состоит из отдельных признаков жизни, представляющих собой однотипные дискретные единицы, присущие всем живым организмам, – 20 аминокислот и 4 одинаковых основания, входящие в состав молекул нуклеиновых кислот. Биологическая энергия содержится в молекулах аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), наследственная информация – в молекулах дизоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), в реализации генетической информации участвуют молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК).