Место и роль биологии в формировании общекультурных познавательных моделей целостности, развития, системности, коэволюции.

Биоло́гия (греч. βιολογία — βίο, био, жизнь; др.-греч. λόγος — учение, наука) — система наук, объектами изучения которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой.

Как наука выделилась в XIX веке. Термин «биология» был введён независимо несколькими авторами: Фридрихом Бурдахом в 1800 году, в 1802 году Готфридом Рейнхольдом Тревиранусом и Жаном Батистом Ламарком.

В основе современной биологии лежат 5 фундаментальных принципов: клеточная теория, эволюция, генетика, гомеостаз и энергия.

В биологии выделяют следующие уровни организации:
-----Клеточный, субклеточный и молекулярный уровень: клетки содержат внутриклеточные структуры, которые строятся из молекул.
-----Организменный и органно-тканевой уровень: у многоклеточных организмов клетки составляют ткани и органы. Органы же, в свою очередь, взаимодействуют в рамках целого организма.
-----Популяционный уровень: особи одного и того же вида, обитающие на части ареала, образуют популяцию.
-----Видовой уровень: свободно скрещивающиеся друг с другом особи обладающие морфологическим, физиологическим, биохимическим сходством и занимающие определённый ареал (район распространения) формируют биологический вид.
-----Биогеоценотический и биосферный уровень: на однородном участке земной поверхности складываются биогеоценозы, которые, в свою очередь, образуют биосферу.

Большинство биологических наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов: ботаника изучает растения, зоология — животных, микробиология — одноклеточные микроорганизмы. Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам: биохимия изучает химические основы жизни, молекулярная биология — сложные взаимодействия между биологическими молекулами, клеточная биология и цитология — основные строительные блоки многоклеточных организмов, клетки, гистология и анатомия — строение тканей и организма из отдельных органов и тканей, физиология — физические и химические функции органов и тканей, этология — поведение живых существ, экология — взаимозависимость различных организмов и их среды.

Передачу наследственной информации изучает генетика. Развитие организма в онтогенезе изучается биологией развития. Зарождение и историческое развитие живой природы — палеобиология и эволюционная биология.

На границах со смежными науками возникают: биомедицина, биофизика (изучение живых объектов физическими методами), биометрия и т. д. В связи с практическими потребностями человека возникают такие направления, как космическая биология, социобиология, физиология труда, бионика.

Среди достижений биологии можно отметить описание большого числа видов живых организмов, существующих на Земле, создание клеточной, эволюционной, хромосомной теории, расшифровка структуры белка и нуклеиновых кислот и т.д. На практике это способствовало увеличению эффективности производства сельскохозяйственной продукции, развитию медицины, биотехнологии, созданию основ рационального природопользования.

На сегодняшний день роль биологии в жизни и практической деятельности человека растет. Это связано с обострением экологической ситуации на Земле, вызванной ростом населения, большим потреблением энергии, обострением социальных противоречий. Дальнейшее развитие и даже существование современной цивилизации возможно только в гармонии с окружающей средой, что требует глубокого знания и соблюдения биологических закономерностей, широкого использования биотехнологии.

 

19. Биоэтика и исторические предпосылки ее формирования.

Биоэтика –дисциплина, изучающая моральные проблемы современной медицины, возникающие в связи с бурным развитием медико-биологических наук и применением новейших биомедицинских технологий. Прикладное значение биоэтики - выработка системы моральных и правовых норм, обеспечивающих защиту и безопасность здоровья и жизни человека в этих условиях.

Точную дату возникновения биоэтики установить достаточно трудно, некоторые авторы считают, что она зародилась в 1962г. в США. В г.Сиетле в медицинском центре начали использовать новую жизнеспасающую технологию почечного диализа, в связи с чем встал вопрос: «кто из пациентов должен получить доступ к этой процедуре?», при этом было очевидно, что удовлетворить потребности всех нуждающихся невозможно. В этих условиях был создан комитет, в который вошли не только врачи, но и юристы, и представители общественности, в СМИ его окрестили «Божественный комитет», в журнале «Лайф» вышла статья «Они решают кому жить, а кому умирать», которая вызвала широкий общественный резонанс.

Существует мнение, что биоэтика зародилась в ходе Нюрнбергского процесса, когда были вскрыты факты злодеяний фашистских медиков в концлагерях. Для обеих точек зрения характерна общее, они за точку отсчета берут факты медицинской деятельности, всколыхнувшие общественность и актуализировавшие очевидную необходимость широкого общественного обсуждения создавшихся ситуаций.

Тем не менее, эти факты находятся скорее еще на уровне накопления эмпирического опыта, требующего научного осмысления и к концу 60-х годов накопилось уже достаточное количество таких фактов, что и обусловило возникновение в 70-ые годы в США самостоятельной дисциплины – биоэтики. В 70-е годы в США создаются первые исследовательские и образовательные центры биоэтики, Хейстингский центр в 1969г. и чуть позже Институт этики Кеннеди, а изучаемые ею проблемы начинают привлекать самое пристальное внимание политиков, журналистов, религиозных деятелей, вообще самой широкой публики. Существует термин «американская биоэтика», который подразумевает, что именно в США впервые и в полной мере проявились предпосылки и причины возникновения, а также специфические черты биоэтики.

Сам термин «биоэтика» ввел в научный лексикон американский врач- онколог Ван Ренселер Поттер в 1971г. в своей книги «Биоэтика-мост в будущее», где определил цель: «Человечество нуждается в соединение биологии и гуманистического знания, из которого предстоит выковать науку выживания и с ее помощью установить систему приоритетов». «Наука выживания должна быть не просто наукой, а новой мудростью, которая объединила бы два наиболее важных и крайне необходимых элемента – биологическое знание и общечеловеческие ценности. Исходя из этого, я предлагаю для ее обозначения термин – Биоэтика».

Однако, довольно скоро смысл термина существенно меняется. На первое место выходит междисциплинарное исследование антропологических, моральных, социальных и юридических проблем, вызванных развитием новейших биомедицинских технологий (генетических, репродуктивных, трансплантологических и др. Ван Ренсселер Поттер ввел первоначально термин биоэтика для обозначения особого варианта экологической этики. Однако в научной и учебной литературе распространение получила трактовка термина «биоэтика», предложенная примерно в то же время американским медиком Андре Хеллегерсом. Он использовал этот термин для обозначения междисциплинарных исследований моральных проблем биомедицины, связанных с необходимостью защиты достоинства и прав пациентов.

Сегодня в научных кругах существуют два подхода к определению предмета биоэтики, термин «биоэтика» используется в «широком» и «узком» смысле. В первом случае предметом биоэтики считают совокупность этических проблем, связанных с отношением ко всему живому, при этом выделяют биомедицинскую этику как составную часть биоэтики. Вторая позиция основывается на единстве терминов биоэтика и биомедицинская этика, предметом которой выступает совокупность этических проблем, связанных с отношением медицинского сообщества и общества в целом к человеку, его жизни, здоровью, смерти в ходе различных медико-биологических вмешательств. Нами в дальнейшем будет использоваться вторая точка зрения, т.к. она в большей степени актуализирует специфику биоэтических проблем медицинской практики.

Предпосылки возникновения биоэтики:

Первой можно назвать развитие идеологии экологического движения. 20 век, особенно его вторая половина, это век научно-технического прогресса, который породил не только несметное количество благ для человечества, но и угрозы самому его существованию и среде его обитания. Появились проблемы в связи с "опасностью знания", которым обладает современный человек, создавший многочисленные биомедицинские, биохимические, военно-промышленные, сельскохозяйственные технологии, позволяющие вмешиваться в сами основы жизни на земле. Однако сами по себе знания не могут быть ни плохими, ни хорошими. Они становятся таковыми только в процессе применения их на практике. Даже успешное использование научных открытий может быть опасным и выступать как основание или разновидность тотального риска. Ярким примером является ядерная физика, одним из результатов которой стало изобретение ядерной бомбы. Экологическое движение ставит прежде всего цель - заставить человека задуматься о последствиях своей деятельности.

Влияние экологического мышления на биомедицину особенно ускорилось в связи с многочисленными фактами неблагоприятного воздействия традиционно применяемых лекарственных средств на организм человека. Широко известна стала талидамидовая катастрофа, в 60-ые годы беременным женщинам прописывали в качестве снотворного талидамид, побочный эффект проявился у детей – фоколимия – недоразвитость конечностей. Целью биомедицинской науки стала не только разработка новых терапевтически эффективных лекарственных средств или медицинских технологий, но и предотвращение их побочных негативных воздействий. Причем достижению последней цели уделяется не меньше, а подчас и значительно больше времени и средств. В результате резко возросло время между синтезом новой терапевтически активной субстанции и началом ее клинического использования. Если в начале 60-х годов оно составляло несколько недель, то в начале 80-х достигло 10 лет. При этом стоимость разработки увеличилась в 20 и более раз.

Вторая причина, но не по значимости, это развитие медицинской науки и практики, выход медицины на новый уровень, конечно медицина развивалась и раньше, но темпы развития были в сотни раз медленнее, чем во второй половине 20 века и особенно в 21 веке. Есть мнение, что если 20 век считается веком техники и компьютеризации, то 21 век будет признан веком медицины и биологии. Мы наблюдаем бурное развитие фундаментальных медико-биологических наук, новые открытия меняют наши представления о человеке и открывают новые перспективы в лечении ранее неизлечимых болезней – это генетика и геномика, цитология, иммунология и др. Вторая половина 20 века ознаменовалась широким применением биомедицинских технологий – трансплантация, реанимация, искусственное оплодотворение и др., граница между экспериментальной и практической медициной стала условной. Эти достижения не только обострили традиционные этические проблемы в медицине, но и породили ряд новых, в целом была явственно продемонстрирована опасность отношения к человеку как объекту наблюдения, экспериментирования и манипулирования. Появляется необходимость и потребность осмысления и нравственной оценки бурно развивающихся исследований в сфере биологии и медицины.

Казус Кристиана Барнарда. 3 декабря 1967 г. южноафриканский хирург Кристиан Барнард первым в мире пересадил сердце от одного человека другому. Он спас жизнь неизлечимому больному, изъяв бьющееся сердце у женщины, мозг которой был необратимо поврежден в результате автомобильной катастрофы. Общественная реакция на это революционное событие оказалась крайне противоречивой. Одни превозносили Барнарда как героя, создавшего метод спасения сотен тысяч неизлечимых больных. Другие же, напротив, обвиняли его в убийстве: ведь он изъял еще бьющееся сердце! Прервал одну жизнь, чтобы спасти другую! Имел ли он на это право? Или убийства не было, поскольку, если у человека погиб мозг, то он фактически уже мертв независимо от того, бьется или не бьется его сердце?

Правозащитное движение — третья важнейшая культурная предпосылка формирования биоэтики. В условиях гуманизации общественной морали постоянно увеличивается внимание к правам человека. Фундаментальной проблемой современной биомедицины становится защита прав человека при его соприкосновении – вынужденном или добровольном – с медико-биологическими воздействиями и манипуляциями. Забота о жизни и здоровье начинает рассматриваться как право каждого человека. Возникают ситуации, когда медицина имеет какие – либо возможности, но встает вопрос желает ли этого сам человек. Биоэтика начала бурно развиваться в результате угрозы моральной идентичности человека, исходящей от технологического прогресса в области биомедицины. Дело в том, что человек в биомедицине выступает и как главная цель, и как неизбежное «средство» научного изучения. Для ученого-врача каждый человек существует, с одной стороны, как представитель «человечества в целом», а с другой — как конкретный индивид, который руководствуется своими собственными, а не общечеловеческими интересами.

До 60-х годов медицинское сообщество в целом придерживалось той точки зрения, что во имя блага «человечества» можно почти всегда пожертвовать благом отдельного человека. Национальные интересы или интересы человечества в получении научных знаний, а также корпоративные медицинские интересы нередко превалировали над интересом в сохранении здоровья отдельного человека. Реакцией на такую ситуацию явилось развитие особого направления в правозащитном движении, которое ставит своей задачей отстаивание прав пациентов.

Четвертым фактором можно считать признание в обществе ценностно-мировозренческого плюрализма, особенность которого состоит в многообразии различных форм миропонимания и признания равноправия различных ценностных установок. Различия этических, религиозных и этнических представлений и традиций могут затруднить диалог, создать проблемы взаимопонимания врача и пациента, медицины и общества. В современном обществе нет общепризнанных «экспертов» по разрешению моральных проблем. Люди руководствуются разными системам норм морали. Поэтому вызвать для консультации какого-то наделенного особым авторитетом эксперта просто невозможно.

«Казус Квинлен» – уникальный случай клинической медицины, произошедший с американской студенткой Карен Квинлен более 20 лет назад. Под влиянием алкоголя и ЛСД она потеряла сознание, была доставлена в госпиталь и подключена к аппарату «искусственные легкие-сердце». Через некоторое время медики зафиксировали гибель мозга, но аппаратура не была отключена. Спустя месяц, когда консилиум авторитетных врачей подтвердил необратимость произошедших изменений, а «вегетативное существование» продолжалось лишь за счет аппаратуры, родители девушки попросили отключить аппарат и дать возможность смерти довершить свое дело, а им — похоронить и оплакать свою дочь. Однако администрация госпиталя отказала им, мотивируя это тем, что ни родные, ни врачи, ни сам больной не имеют права решать вопрос жизни и смерти человека. Родители подали в суд, и началось первое в истории медицины судебное разбирательство подобного рода, которое длилось больше года. Самым сенсационным было то, что когда по решению Верховного суда США аппаратура была отключена, тело Карен продолжало функционировать самостоятельно, но по-прежнему в «растительном» состоянии, при нулевой энцефалограмме.

Очевидно, что недостаточно одностороннего медицинского истолкования телесного благополучия как цели врачевания, необходим диалог медиков с представителями широкого круга общественности. Только посредством такого диалога можно прийти к некоему консенсусу и уже на этом основании будет выработано современное понимание идеи блага и как цели врачевания для отдельного индивида, и как цели общественного здравоохранения в целом. Очень часто возникают ситуации, заставляющие осмысливать заново традиционные представления о добре и зле, о благе пациента, о начале и конце человеческого существования. Биоэтика дает интеллектуальное обоснование и социальное оформление публичным дискуссиям, в ходе которых общество принимает свои решения о том, где пролегают границы человеческого существования. Решения эти, как правило, не бывают окончательными.

Также в числе причин можно назвать коммерциализацию медицины, когда отношения в сфере медицины все больше строятся по принципам «свободного рынка», в лексиконе «медицинская помощь» все чаще заменяется на «медицинскую услугу», это означает не просто формальное изменение, но и содержательное. Пациент, обращаясь к врачу, приобретает услугу (товар) и может за свои деньги получить все, что захочет. Ярким примером является пластическая хирургия или стоматология. Врач продает свои услуги и устанавливает цену за свою работу, а пациент для него становится источником дохода, логично заключить, чем больше пациентов и чем дольше они болеют, тем выгоднее для врача, в этом суть конфликта целей и средств в частной медицинской и фармацевтической деятельности. Экономический аспект также способствовал осознанию пациентами своих прав и выработке навыков защиты их в судебном порядке и отказу от патерналистической модели отношений врач – пациент.

Также в качестве предпосылки необходимо упомянуть медикализацию современной жизни – это процесс, в ходе которого происходит распространение влияния медицины на все новые сферы общественной жизни. Медикализация характеризуется проникновением в массовое сознание медицинского языка и стиля мышления, медицинских концепций и представлений о причинах, формах протекания и лечении болезней, возрастанием зависимости от медицины повседневной жизни и деятельности людей.

И свою роль сыграло развитие средств массовой информации и средств коммуникации, в частности во второй половине 20 века - телевидения.

20. Современные биологические концепции, их этнологические и социобиологические основания.

Концепция - это взаимосвязанная группа понятий, гипотез, теорий, объясняющих какое-нибудь фундаментальное явление или свойство природы. Основные биологические концепции объясняют феномен и свойства жизни.

1. Концепция системной многоуровневой организации жизни: все живые объекты являются системами разного уровня сложности, они образуют непрерывную иерархию уровней структурно-функциональной организации.

2. Концепция материальной сущности жизни: жизнь материальна, ее физико-химическую основу составляет обмен веществ и энергии. В философском смысле это означает первичность материи и вторичность сознания (материализм).

Материя – совокупность вещества и поля. Вещество обладает массой покоя, а поле – нет. Живая материя представляет собой особо сложное вещество и сложное многофакторное поле. Именно уровень сложностиделает материю живой, хотя внутри нее действуют простые физические и химические законы.

3. Концепция биологической информации и самовоспроизведения жизни: живые организмы воспроизводятся на основе собственной (генетической) информации при взаимодействии с внешней (эпигенетической) информацией. Результатом этого взаимодействия является индивидуальное развитие организмов (онтогенез).

4. Концепция саморегуляции живых систем: живые системы поддерживают относительное постоянство своих внутренних связей и условий функционирования (гомеостаз) на основе сочетания прямых положительных и обратных отрицательных связей.

5. Концепция самоорганизации и биологической эволюции: живой мир возник в результате самоорганизации из неживых химических систем и претерпевает необратимое историческое развитие (филогенез) на основе наследственной изменчивости и естественного отбора организмов, наиболее приспособленных к меняющимся условиям среды.

4. Основные направления современных биологических исследований

В современной биологии существуют три – четыре фундаментальных проблемы, решение которых может привести к революции в естествознании и в жизни человечества в целом. Это происхождение жизни, эволюция живых организмов, взаимоотношения биосферы и человечества, здоровье человека и, возможно, некоторые другие. Несмотря на огромный объем знаний о молекулярных и генетических механизмах жизни, мы не можем полно ответить ни на один из поставленных вопросов. Наоборот, чем больше мы узнаем о жизни, тем больше возникает вопросов и сомнений в правильности, казалось бы, незыблемых догм. И в этом нет ничего парадоксального – такова логика развития естествознания.

Происхождение жизни — одна из важнейших проблем биологии. Её не снимает маловероятное предположение о занесении жизни на Землю из других миров (теория панспермии). Необходимо выяснить, в каких условиях зарождалась жизнь на Земле (это произошло несколько млрд лет назад), и попытаться моделировать процессы, которые при этом могли происходить, реконструируя экспериментально последовательные этапы возникновения жизни.

Так, на основании данных о физическом и химическом состоянии атмосферы и поверхности Земли в ту эпоху получены теоретические и экспериментальные доказательства возможности синтеза в первичном океане аминокислот и мононуклеотидов, установлена принципиальная возможность их полимеризации в короткие цепочки — пептиды и олигонуклеотиды. Однако следующий этап происхождения жизни пока не изучен.

Естественный отбор может играть роль в эволюции только по отношению к саморазмножающимся структурам, способным хранить и многократно воспроизводить содержащуюся в них информацию. Этим требованиям удовлетворяют только нуклеиновые кислоты (преимущественно ДНК), способные к репликации. Самокопирование других химических соединений пока неизвестно. Основная трудность теории, т. о., состоит в том, что для удвоения нуклеиновых кислот нужны ферменты, а для создания белков нужны нуклеиновые кислоты.

Как только появляется пробионт (первичная саморазмножающаяся систем), начинают действовать уже открытые Дарвином принципы. Поскольку существуют пробелы в теории возникновения жизни на Земле, трудно оценить вероятность возникновения жизни во внеземных условиях. Исходя из астрономических данных о множественности планетных систем во Вселенной и из достаточно высокой вероятности возникновения условий, совместимых с жизнью, многие учёные допускают множественное возникновение жизни. Однако существует и иная точка зрения, что земная жизнь чрезвычайно редкое, практически уникальное явление в обозримом участке окружающей нас части Галактики.

Теория эволюции. Почти за 150 лет, прошедших со времени появления книги Ч. Дарвина «Происхождение видов...», огромная сумма фактов подтвердила принципиальную правильность построенного им эволюционного учения. На основе дарвинизма и генетики создана синтетическая теория эволюции. Однако на многие важные вопросы ещё нет ответов. Так, известны понятия микроэволюция и макроэволюция. Популяция считается элементарной единицей эволюционного процесса, а мутационный процесс, изоляция, волны численности, естественный отбор рассматриваются как основные эволюционные факторы. Однако неясно, действуют ли только эти факторы на макроэволюционном уровне, т. е. «выше» видообразования, или в возникновении крупных групп организмов (родов, семейств, отрядов и т.д.) участвуют иные, пока неизвестные факторы и механизмы.

Возможно, что все макроэволюционные явления сводятся к изменению на внутривидовом уровне, а может быть существуют некие специфические факторы макроэволюции. В пользу этого говорит то, что иногда наблюдается как бынаправленное развитие групп, что, возможно, зависит от существования «запретов», накладываемых строением и генетической конституцией организма.

Так, первоначально непринципиальное изменение, связанное с приобретением предками хордовых спинной струны —хорды, впоследствии определило разные пути развития крупных ветвей животного мира: 1) возникновение внутреннего скелета и централизованной нервной системы, развитие головного мозга с преобладанием условных рефлексов над безусловными у позвоночных; 2) возникновение наружного скелета и развитие нервной системы иного типа с преобладанием чрезвычайно сложных безусловных рефлексов у беспозвоночных. Исследование подобных «запретов», механизмов их появления и исчезновения в ходе эволюции — важная задача, которая позволит решить проблему так называемой «канализации развития».

Другие нерешённые проблемы: творческая роль естественного отбора, прогрессивный характер исторического развития и др.

Биосфера и человечество. Проблема состоит в том, что биосфера Земли имеет недостаточную продуктивность, чтобы обеспечить продовольствием и кислородом растущее население земного шара. Прогнозы таковы: к 2025 г. население Земли составит 8,3 млрд человек, затем наступит стабилизационный период, и к концу ХХI в. ожидается 11 млрд человек, т.е. почти удвоение популяции по сравнению с сегодняшним днем. При этом почти 70% прироста населения ожидается в развивающихся странах, т.е. там, где ситуация с продовольствием наиболее напряженная. Т.е. через 100 лет при сохранении современных способов ведения земного хозяйства и тех же темпах роста численности человечества почти половине людей не хватит не только пищи и воды, но и кислорода для дыхания.

Вот почему в короткий срок, за время жизни 2—3 поколений людей необходимо, во-первых, организовать строгую охрану природы и ограничивать в разумных пределах многие промыслы и прежде всего истребление лесов; во-вторых, приступить к обширным мероприятиям, направленным на резкое повышение биологической производительностиземной биосферы и интенсификацию биологических круговоротов. Биосфера Земли не только снабжает человечество пищей и органическим сырьём, но и поддерживает в равновесном состоянии газовый состав атмосферы, растворы природных вод и круговорот воды на Земле. Поэтому ущерб, наносимый человеком работе биосферы, не только снижает продукцию органического вещества на Земле, но и нарушает химическое равновесие в атмосфере и природных водах.

Если человечество перейдёт к повышению средней плотности зелёного покрова Земли (для чего имеются технические возможности), то этим путём биологическая производительность Земли может быть резко, в 2—3 раза, повышена. С этой целью необходимо продуманно вводить в биогеоценозы растения с высоким «коэффициентом полезного действия» фотосинтеза. За счёт введения в культуру из огромного запаса диких видов новых групп микроорганизмов, растений и животных можно ещё в 2—3 раза повысить полезную человеку биологическую продуктивность биосферы. Огромные возможности открывает и генетическая инженерия культурных растений. Агротехнике также предстоит переход на новые формы, резко повышающие урожай (одно из реальных направлений — переход от монокультур к поликультурам). Наконец, люди должны будут научиться улавливать на выходах из биологических круговоротов не малоценные, мелкомолекулярные продукты конечной минерализации органических остатков, а крупномолекулярное органическое вещество (типа сапропелей).

Все преобразовательные мероприятия, которые человек должен проводить в биосфере, невозможны без знаниябиоразнообразия живых организмов и их взаимоотношений, что предполагает необходимость инвентаризации животных, растений и микроорганизмов в разных районах Земли, ещё далеко не завершенной, и глубокого изучения проблемэкологии.

Здоровье человека. Эта сложнейшая и традиционная проблема биологии включает изучение причин возникновения и механизмов патогенеза, а также разработку принципиально новых подходов к лечению и профилактике различных заболеваний: соматических и психических, инфекционных и наследственных, сердечно - сосудистых и онкологических и др. Совершенно очевидно, что без помощи молекулярной биологии и генетики невозможно создать лекарство от рака, увеличить продолжительность жизни и т.д.

Мы рассмотрели 4 фундаментальные проблемы современной биологии. Наряду с ними существуют не столь глобальные, но также весьма важные частные проблемы, в том числе: изучения механизмов индивидуального развития, фотосинтеза и азотфиксации, устранения продовольственного дефицита, создания энергетики на основе биотехнологий и др.

Человечеству дан единственный воспроизводящийся ресурс – биологический. Все остальные ресурсы исчерпаемы. Именно поэтому приоритеты в науке на следующее тысячелетие постепенно смещаются в пользу наук о жизни, поэтому ХХI век будет веком биологии.

 

 

21. Понятия и принципы синергетики. Синергетика о закономерностях самоорганизации систем живой природы.

На стыке физики и химии в 70-е годы 20 в. возникает новое научное направление – синергетика (греч. Sinergia – «сотрудничество, содействие»). Основоположниками являются И. Пригожин и Г. Хакен.
В настоящее время синергетика приобрела статус междисциплинарного подхода, ориентированного на выявление и познание общих закономерностей, управляющих процессами самоорганизации в системах разной природы, в том числе и живой. Самоорганизация – спонтанный переход открытой неравновесной системы от менее – к более сложным и упорядоченным формам организации.

Объектом синергетики могут быть системы, удовлетворяющие, по меньшей мере, двум условиям:

– они должны быть открытыми, т.е. обмениваться веществом и энергией с внешней средой;

– они должны быть существенно неравновесными, т. е. находиться в состоянии, далеком от термодинамического равновесия.

В цикле развития такой открытой неравновесной системы наблюдаются две фазы:

1) период плавного эволюционного развития с хорошо предсказуемыми линейными изменениями, подводящими в итоге систему к некоторому неустойчивому критическому состоянию;

2) выход из критического состояния одномоментно, скачком и переход в новое более устойчивое состояние с большей степенью сложности и упорядоченности.

Обратите внимание, что переход системы в новое устойчивое состояние неоднозначен. Достигшая критических параметров система из состояния крайней неустойчивости как бы «сваливается» в одно из многих возможных для нее устойчивых состояний. В этой точке (ее называют точкой бифуркации) эволюционный путь системы разветвляется, и какая именно ветвь будет выбрана – решает случай.

После перехода системы в выбранное устойчивое состояние обратного пути нет. Процесс будет необратим. Из этого следует, что развитие таких систем имеет непредсказуемый характер. Действие лазера, рост кристаллов, рыночная экономика, наконец, в которой хаотичные действия миллионов свободных индивидов приводят к образованию устойчивых сложных макроструктур – все это примеры самоорганизации систем самой различной природы.

Главный мировоззренческий сдвиг, произведенный синергетикой, можно выразить через следующие постулаты:

– процессы разрушения и созидания, деградации и эволюции в материальном мире (во всей Вселенной) по меньшей мере, равноправны. Хаос не только разрушителен, но и созидателен, конструктивен; развитие осуществляется через неустойчивость (хаотичность);

– эволюция сложных систем носит нелинейный характер, т. е. всегда существует несколько возможных путей эволюции;

– развитие осуществляется через случайный выбор одной из нескольких разрешенных возможностей в точках бифуркации.

Таким образом, идеи синергетики носят междисциплинарный характер, они подводят базу под совершающийся в естествознании глобальный эволюционный процесс. Поэтому в синергетике видят одну из важнейших составляющих современной научной картины мира.

Синергетика утверждает, что законы самоорганизации действуют на всех уровнях материи, поэтому синергетический подход позволяет преодолеть разрыв между живой и неживой природой и объяснить происхождение жизни через самоорганизацию неорганических систем. Синергетический взгляд на мир меняет наше представление о случайности и необходимости, необратимости материальных процессов, трансформирует привычное представление о времени, позволяет иначе понять характер и сущность энтропийных процессов. В настоящее время синергетический подход получил признание не только в естествознании, но и в гуманитарных и социальных науках.

Слово "синергетика" и означает "совместное действие", подчеркивая согласованность функционирования частей, отражающуюся в поведении системы как целого. Ч. Шеррингтон называл синергетическим, или интегративным, согласованное воздействие нервной системы (спинного мозга) при управлении мышечными движениями.

 

22. Понятие биотехнологий Многообразие сфер применения биотехнологий.

Биотехнология – это наука, изучающая возможность использовать живые организмы или продукты их жизнедеятельности для решения определенных технологических задач.

С помощью биотехнологий, происходит обеспечение определенных человеческих потребностей, например: разработка медицинских препаратов, модификация или создание новых видов растений и животных, что увеличивает качество пищевых продуктов.

 

Биотехноло­гии успешно применяются в некоторых «экзотических» отраслях. Так, во многих странах микробная биотехнология используется для повышения нефтеотдачи. Микробиологические технологии исключительно эффективны и при получении цветных и благо­родных металлов. Если традиционная технология включает в себя обжиг, при котором в атмосферу выбрасывается большое количе­ство вредных серосодержащих газов, то при микробной техноло­гии руда переводится в раствор (микробное окисление), а затем путем электролиза из него получают ценные металлы.

Использование метанотрофных бактерий позволяет снизить концентрацию метана в шахтах. А для отечественной угледобы­чи проблема шахтного метана всегда была одной из самых ост­рых: по статистике, из-за взрывов метана в шахтах каждый добы­тый 1 млн т угля уносит жизнь одного шахтера.

Созданные биотехнологическими методами ферментные пре­параты находят широкое применение в производстве стиральных порошков, в текстильной и кожевенной промышленности.

Космическая биология и медицина изучают закономерности функционирования живых организмов, прежде всего человечес­кого, в условиях космоса, космического полета, пребывания на других планетах и телах Солнечной системы. Одним из важных направлений в этой области является разработка космических биотехнологий — замкнутых биосистем, предназначенных для функционирования в условиях длительного космического поле­та. Созданная отечественной наукой система такого рода способ­на обеспечить жизнедеятельность космонавтов в течение 14 лет. Этого вполне достаточно для реализации космической мечты че­ловечества — полета к ближайшим планетам Солнечной системы, прежде всего к Марсу.

Таким образом, современные биотехнологии исключительно разнообразны. Не случайно XXI в. нередко называют веком био­технологии. Важнейшим ответвлением биотехнологии, открыва­ющим самые ошеломляющие перспективы перед человечеством, является генная инженерия.

Развитие генной инженерии.

Генная инженерия возникла в 1970-е гг. как раздел молекулярной биологии, связанный с целенап­равленным созданием новых комбинаций генетического материала, способного размножаться (в клетке) и синтезировать конечные про­дукты. Решающую роль в созданий но<