Основные этапы развития биологии
 Скачать 1 Mb.
|
 Основные этапы развития биологии. Весь длительный путь развития биологии можно разделить на четыре основных эпохи: 1. Эпоха практических донаучных знаний (или умозрительный период) — от каменного века до XVI ст. Для этого времени характерно главным образом описание наблюдаемых биологических явлений, на основе которых еще не устанавливались закономерности их развития. Вместо них давались умозрительные и нередко религиозно-идеалистические трактовки. 2. Эпоха возникновения и оформления основных биологических наук (описательный период) — с XVI до середины XIX в. Это период аналитического развития биологии, когда появилась профессия натуралиста, ученые начали применять эксперимент и пытались давать биологическое обоснование практики медицины, растениеводства, животноводства. В это время формируется научная, система знаний о живой природе, быстро развиваются ботаника, зоология, систематика, морфология, физиология, эмбриология и другие биологические науки. 3. Эпоха синтеза научных биологических знаний (или каузальный период) — с середины XIX до середины XX в. Первым крупнейшим синтезом научных знаний была теория Ч. Дарвина, давшая причинное объяснение исторического развития органического мира. 4. Эпоха проникновения в биологический ультрамикромир и раскрытия сущности жизненных процессов (или реконструктивный период) — это биология настоящего и будущего времени. Современные технико-экономические и социально-идеологические возможности открывают широкие пути для дальнейшего развития биологической науки и практического использования ее достижений. 6.1. Открытие клетки: О существовании клеток люди узнали после изобретения микроскопа. Самый первый примитивный микроскоп изобрел голландский шлифовальщик стекол З. Янсен (1590 г.), соединив вместе две линзы. Английский физик и ботаник Р. Гук, рассмотрев срез пробки пробкового дуба обнаружил, что она состоит из ячеек, похожих на соты, которые он назвал клетками (1665 г.). 6.2. История накопления данных о клеточном строении организмов: В 1683 г. нидерландский исследователь А. Левенгук, усовершенствовав микроскоп, наблюдал живые клетки и впервые описал бактерии. Российский ученый Карл Бэр в 1827 г. обнаружил яйцеклетку млекопитающих. Этим открытием он подтвердил ранее высказанную идею английского врача У. Гарвея о том, что все живые организмы развиваются из яйца. Ядро было сначала обнаружено в растительных клетках английским биологом Р. Брауном (1833 г.). Большое значение для понимания роли клетки в живой природе имели труды немецких ученых: ботаника М. Шлейдена и зоолога Т. Шванна. Они первыми сформулировали клеточную теорию. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ. В 1928 английский бактериолог Ф. Гриффит обнаружил, что убитые патогенные пневмококки могут изменять генетические свойства живых непатогенных пневмококков, превращая последние в патогенные. В 1945 микробиолог О. Эвери сделал открытие: он показал, что способность к генетической трансформации обусловлена переносом ДНК из одной клетки в другую, а следовательно, генетический материал представляет собой ДНК. В 1940-1950 Дж. Бидл и Э. Тейтум обнаружили, что синтез белков, в частности ферментов, контролируется специфическими генами. В 1942 Т. Касперсон в Швеции и Ж. Браше в Бельгии открыли, что нуклеиновых кислот особенно много в клетках, активно синтезирующих белки. Все эти данные наводили на мысль, что генетический материал - это нуклеиновая кислота и что она как-то участвует в синтезе белков. в конце 1940-х годов Э. Чаргафф и Дж. Уайатт используя метод распределительной хроматографии на бумаге, показали, что структура ДНК не столь проста и эта молекула может служить носителем генетической информации.Структура ДНК была установлена в 1953 М. Уилкинсом, Дж. Уотсоном и Ф. Криком в Англии. Это фундаментальное открытие позволило понять, как происходит удвоение (репликация) нуклеиновых кислот. Доказательства роли ДНК как хранителя наследственной информации. 1. 1928г. Опыты Фредерика Гриффита Известно, что бактерия Pneutnococcus pneumoniae имеет несколько форм. Вирулентность бактерии определяется наличием мукополисахаридной капсулы, расположенной па поверхности клетки. Эта капсула защищает бактерию от воздействий со стороны организма-хозяина. В результате, размножившиеся бактерии убивают зараженное животное. Бактерии этого штамма (S-штамм) образуют гладкие колонии. Авирулентные формы бактерий не имеют защитной капсулы и образуют шероховатые колонии (R-штамм). Микробиолог Фредерик Гриффитс в 1928 году инъецировал мышам живого пневмококка R-штамма вместе с S-штаммом, убитым высокой температурой (65°С). Спустя некоторое время ему удалось выделить из заражённых мышей живых пневмококков, обладающих капсулой. Таким образом, оказалось, что свойство убитого пневмококка - способность образовывать капсулу - перешло к живой бактерии, т.е. произошла трансформация. Поскольку признак наличия капсулы является наследственным, то следовало предположить, что какая-то часть наследственного вещества от бактерий штамма S перешла к клеткам штамма R. В 1944 году О.Т. Эвери, К.М. Маклеод и М. Маккарти показали, что такое же превращение типов пневмококков может происходить в пробирке, т.е. in vitro. Эти исследователи установили существование особой субстанции -"трансформирующего принципа", -экстракта из клеток штамма S, обогащенного ДНK. Как далее выяснилось, ДНK, выделенная из клеток S-штамма добавленная в культуру R-штамма, трансформировала часть клеток в S-форму, Клетки стойко передавали это свойство при дальнейшем размножении. Обработка "трансформирующего фактора" ДНК-азой, ферментом разрушающим ДНK, блокирована трансформацию. Эти данные впервые показали, что именно ДНК, а не белок, как полагали до тех пор, является наследственным материалом. 2. 1952г. Эксперимент Альфреда Херши и Марты Чейз. Как известно, фаг Т2 является вирусом, инфицирующим бактерию E. coli. фаговые частицы абсорбируются на наружной поверхности клетки, их материал проникает внутрь и примерно через 20 минут бактерия лизируется, освобождая большое количество фаговых частиц - потомков. В 1952 году Альфред Херши и Марта Чейз инфицировали бактерии фагами Т2, которые были мечены радиоактивными соединениями: ДНК - с помощью 32P. Белковая часть фага - 35S. После инфекции бактерии фагами, с помощью центрифугирования удалось выделить две фракции: пустые белковые оболочки фага и бактерии, инфицированных фаговой ДНК. Оказалось, что 80% метки 35S осталась в пустых фаговых оболочках, а 70% метки 32P - в инфицированных бактериях. Фаги-потомки получили только около 1% исходного белка, меченного 35S, однако они же обнаружили около 30% метки 32P. Результаты этого эксперимента прямо показали, что ДНК родительских фагов проникает в бактерии и затем становиться составляющей развившихся новых фагов частиц. 3. 1957г. Опыты Френкеля - Конрата. Френкель-Конрат работал с вирусом табачной мозаики (ВТМ). В этом вирусе содержится РНК, а не ДНК. Было известно, что разные штаммы вируса вызывают разную картину поражения листьев табака. После смены белковой оболочки "переодетые" вирусы вызывали картину поражения, характерную для того штамма, чья РНК была покрыта чужим белком. Следовательно, не только ДНК, но и РНК может служить носителем генетической информации. На сегодняшний день существуют сотни тысяч доказательств генетической роли нуклеиновых кислот. Приведенные три являются классическими. 3. Основные этапы развития генетики, их краткая характеристика. • Первый (1900 – 1925) – этап классической генетики (характеризуется утверждением законов наследственности в гибридологических опытах, проведенных на разных видах растений и животных. В 1906 г. английский ученый В. Ватсон предложил важные генетические термины «ген», «генетика». В 1909 г. датский генетик В. Иоганнсен ввел в науку понятия «генотип», «фенотип». связан с созданием и утверждением хромосомной теории наследственности, в создании которой ведущая роль принадлежит американскому ученому Т. Моргану и его ученикам) • Второй (1926 – 1953) – этап широкого развертывания работ по искусственному мутагенезу (Г.Меллер и др.) (связан с искусственным получением мутаций – наследуемых изменений генов или хромосом. В 1925 г. русские ученые Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов впервые открыли, что проникающее излучение вызывает мутации генов и хромосом. В это же время были заложены генетико-математические методы изучения процессов, происходящих в популяциях. Фундаментальный вклад в генетику популяций внес С. С. Четвериков) • Третий (с 1953) – этап современной генетики (исследования генетических явлений на молекулярном уровне. Этот этап ознаменован выдающимися открытиями: созданием модели ДНК, определением сущности гена, расшифровкой генетического кода. В 1969 г. химическим путем вне организма был синтезирован первый относительно небольшой и простой ген. Спустя некоторое время ученым удалось осуществить введение в клетку нужного гена и тем самым изменить в желаемую сторону ее наследственность). Роль отечественных и зарубежных ученых в развитии генетики.  Экология, понятие, история развития экологии. Термин «экология» (от гр. слов oicos — «дом, убежище», logos — «наука») был впервые предложен биологом-дарвинистом Э. Геккелем в 1866 г. Первый этап (XVII–XVIII вв.) является этапом зарождения экологии как науки, характеризующийся накоплением данных о взаимосвязи организмов с природной средой. В этот период Т. Мальтус и Ж. Б. Ламарк первыми обосновали негативные последствия влияния деятельности человека на природу. Второй этап (вторая половина XIX в.) экология становится самостоятельной отраслью знаний. Данный этап начинается с работ русских ученых Н. А. Северцова, В. В. Докучаева и других, которые предложили основные принципы и понятия экологии, актуальные до настоящего времени. В 1877 г. немецкий гидробиолог К. Мебиус ввел понятие о биоценозе. Огромный вклад в развитие основ экологии внес Ч. Дарвин, открывший основные факторы эволюции живых организмов. Именно в этот период (1866 г.) немецкий биолог Э. Геккель предложил термин «экология». Экология как самостоятельная наука окончательно сформировалась в начале XX в. Начинают публиковаться обобщения и сводки различных иностранных ученых (Ч. Адамс, В. Шелфорд и др.). В. И. Вернадским создается фундаментальное учение о биосфере. В 1935 г .А. Тенсли выдвинул понятие «экологическая система», а в 1940 г. русский ученый В. Н. Сукачев предложил понятие «биогеоценоз». Во второй половине XX в. экология приобретает особое значения, что связано с загрязнением окружающей среды в результате антропогенного воздействия. Закладываются научные основы охраны природы Г. А. Кожевниковым, В. В. Докучаевым, С. В. Завадским и др. В третьем этапе (середина XX в. идо настоящего времени) развития экологии происходит переход экологии в комплексную науку, которая включает в себя науки об охране природной и окружающей среды. Данный период связан с именами таких ученых, как Д. Харпер, Ю. Одум, Р. Уиттекер, Т. Миллер, Ю. Н. Куражковского, Н. Ф. Реймерса и др. При исследовании и изучении проблемы истощения природных ресурсов на основе экологии появляется наука Основы природопользования. В 1959 г. экологом Ю. Н. Куражковским был предложен термин «природопользование» и его определение «комплексная научная дисциплина, исследующая общие принципы рационального (для данного исторического момента) использования природных ресурсов человеческим обществом. Ее задачи сводятся к разработке принципов осуществления всякой деятельности, связанной либо с непосредственным пользованием природой и ее ресурсами, либо с изменяющими ее воздействиями». В последнее десятилетие возникла новая научная дисциплина — геоэкология, изучающая антропогенные изменения территориальных и аквасистем, их компонентов и последствия этих изменений. Вклад академика В.И. Вернадского в создание учения о биосфере/ Роль русских ученых в развитии учения о биосфере (В.В. Докучаев, В.И. Вернадский).   4.ИСТОРИЯ ПАРАЗИТОЛОГИИ. В древности были известны паразиты, причинявшие вред здоровью человека и животных. Упоминания об отдельных паразитах имеются в трудах греков — Гиппократа (460—375 гг. до н. э.) и Аристотеля (384—322 гг. до н. э.), римлянина Варрона (116—27 гг. до н. э.) и других авторов. В середине XII столетия Реди Опытным путем впервые доказал, что мухи и оводы развиваются из яиц, чем нанес удар теории самопроизвольного зарождения организмов. Изобретение голландским исследователем Ле-венгуком микроскопа в XVII в. возвестило новую эру в истории биологии. С XII по XVIII в. паразитология была описательной. Паразитология как наука сформировалась в XIX столетии. С этого времени начинается изучение биологического развития гельминтов (экспериментальная паразитология). Л. Я. Боянус в 1819 г. высказал предположение о том, что церкарии в моллюсках являются личинками трематод. В 1827 г. эту гипотезу экспериментально подтвердил академик К. М. Бэр, что послужило предпосылкой для изучения циклов развития определенных видов трематод. Первый русский академик П. С. Паллас описал большое число новых видов гельминтов и насекомых, распознал в яйцах паразитических червей элементы их дальнейшего развития. Э. А. Островский в пятидесятых годах прошлого столетия расшифровал цикл развития возбудителей эхи-нококкоза и мультицептоза, резко критиковал теорию самопроизвольного зарождения паразитических червей. Э. К. Бранд в семидесятых и восьмидесятых годах прошлого века опубликовал книги о паразитах человека и домашних животных. Н. М. Мельников установил, что собачья блоха и власоед являются промежуточными хозяевами огуречного цепня. И. И. Мечников установил чередование поколений у нематод, доказал наличие аллергии при паразитарных Ф. В. Овсянников впервые установил гематогенный путь расселения личинок трихинелл по организму хозяина. Д. Л. Романовский разработал и предложил новый метод окраски простейших. И. А. Порчинский — крупнейший русский энтомолог— выполнил ценные работы по оводам, слепням и мухам. А. В. Белицер и Е. М. Марциновский открыли возбудителя пироплазмоза лошадей, изучили клиническую картину, эпизоотологию, патологоанатомические изменения и разработали лечебно-профилактические мероприятия по «майской болезни» лошадей. Е. П. Джунковский и И. М. Лус описали возбудителя тейлериоза крупного рогатого скота, провели важные исследования при других гемоспоридиозах животных этого вида. История создания учения о природной очаговости. Павловский в 1938 году обосновал учение о природной очаговости трансмиссивных болезней в связи с ландшафтной эпидемиологией зооантропозоонозов (болезни, возбудители которых могут поражать как животных, так и человека) Весомый вклад в развитие паразитологии внесли русские ученый. Федченко описал жизненный цикл ришты; Порчинский опубликовал подобные данные о слепнях, комарах, оводах, мухах; Холодковский – о вшах. Скрябин организовал первый в мире институт гельминтологии. Занимался изучением и разработкой способов борьбы с паразитами. Были разработаны методы: ДЕГЕЛЬМИНТИЗАЦИЯ – очищение внешней среды от инвазивного материала, так же учение о ДЕВАСТАЦИИ – комплекс мероприятий, направленный на полное уничтожение некоторых видов гельминтов. Итогом изучения переносчиков, их хозяев и путей циркуляции возбудителей в природе стало учение Павловского (ученый и автор учебника по паразитологии для медицинских ВУЗов) о природной очаговости трансмиссивных болезней |