Биология — наука о жизни

Биология — это наука, изучающая живые организмы. Она раскрывает закономерности жизни и ее развития как особого явления природы.

Среди других наук биология является фундаментальной дисциплиной, относится к ведущим разделам естествознания.

Термин «биология» состоит из двух греческих слов: «биос» – жизнь, «логос» – учение, наука, понятие.

Впервые был употреблен для обозначения науки о жизни в начале XIX. Это сделали независимо друг от друга Ж.-Б. Ламарк и Г. Тревиранус, Ф. Бурдах. В это время биология обособляется из естественных наук.

Предметом изучения биологии являются не только живые организмы (их разнообразие, строение, процессы жизнедеятельности, рост, развитие и т. д.), но и взаимодействие живых существ со средой обитания, их распределение по планете Земля, происхождение, эволюция и т. д.

История развития биологии 

Жизнь древних людей зависела от условий окружающей среды гораздо сильнее, чем жизнь современного человека. В доисторические времена главными занятиями человека были собирательство, охота и рыболовство. Для выживания и добывания пищи людям необходимы знания о том, какие растения и грибы съедобны, а какие ядовиты; каковы повадки и места обитания опасных хищников и ядовитых животных, промысловых зверей, птиц, рыб. Неблагоприятные погодные условия заставляли первобытных людей строить из шкур, веток и стволов деревьев жилища, а также мастерить одежду и обувь. Поначалу одежду изготавливали из сыромятных шкур, а затем научились прясть нити из волокон дикорастущих трав и шерсти зверей. Первые в истории инструменты для выделки шкур и шитья — иглы, проколки — делались из костей животных. Таким образом, первоначальные знания о растениях, грибах и животных люди получали в процессе приобретения практического опыта взаимодействия с природой.

Со временем разрозненные знания о многообразии живых существ, их внешнем и внутреннем строении, особенностях жизнедеятельности, повадках, миграциях объединялись, систематизировались и стали частью такой научной области, как естествознание. Биология как особая наука выделилась из естественных наук в только в начале XIX в., когда учёные обнаружили, что живые организмы обладают некоторыми общими для них свойствами.

История изучения биологии начинается с древнегреческих философов Аристотеля и Галена. В эпоху Возрождения, с появлением книгопечатания, научные знания стали распространяться активнее. Во времена великих географических открытий путешественники обнаружили много новых видов растений и животных. Позже Линней и Бюффон классифицировали формы живых и ископаемых организмов.

С появлением микроскопии был открыт мир микроорганизмов, и заложены основы клеточной теории. В XIX веке стало развиваться учение об эволюции. Чарльз Дарвин создал свою теорию, в основе которой лежал естественный отбор. В XX веке начала стремительно развиваться генетика. К 1930-м годам сформировалась современная эволюционная теория или неодарвинизм. Открытие ферментов подтолкнуло к изучению метаболизма. Ученые Уотсон и Крик открыли ДНК и началось развитие молекулярной биологии. К концу XX века расшифровали генетический код человека. Чем дальше развивается наука, тем больше у нее специализаций, но все они объединяются в единое целое. Знания из одной области могут быть успешно применены во многих других.

Выдающиеся ученые-биологи

Уильям Гарвей (1 апреля 1578 г. – 3 июня 1657 г.) – английский врач 17 века, оказавший огромное влияние на биологию и медицину благодаря своим открытиям. Он первым правильно и подробно описал систему кровообращения и свойства крови, циркулирующей по всему телу благодаря сердцу. Он также внес вклад в физиологию и эмбриологию. Гарвей сочетал преподавание и работу в больнице Святого Варфоломея, имел обширную и успешную практику. Возможно, его самым известным достижением стало назначение придворным врачом короля Англии и Ирландии Якова I. Его теория кровообращения, впервые сформулированная, была подтверждена экспериментально на примере овцы. Это открытие изменяло традиционное представление о том, что кровь производится, а не перерабатывается.

Луи Пастер (27 декабря 1822 г. – 28 сентября 1895 г.) – выдающийся французский ученый-химик и микробиолог, который оставил незабываемый след в мировой науке. Он совершил ряд важных открытий, включая известный процесс пастеризации. Пастер внес огромный вклад в развитие вакцинации, создав прививки от опасных болезней. Французский ученый Луи Пастер стал истинным революционером в области вакцинации и сделал множество научных открытий, оказавших значительное влияние на человечество. Несмотря на отсутствие медицинского образования, он сумел победить смертельные заболевания благодаря вакцинам, которые сегодня широко используются.

Иван Петрович Павлов (14 (26) сентября 1849 г. – 27 февраля 1936 г.)  Он стал первым русским лауреатом Нобелевской премии и создал учение о высшей нервной деятельности, позволившее ввести понятия условного и безусловного рефлексов. Основная сфера исследований Павлова была связана с физиологией кровообращения, пищеварения и высшей нервной деятельности. Он также разработал сердечно-легочный препарат для исследования воздействия кардиотропных лекарств на сердце и совершенствовал методы хирургических операций, создавая изолированный «уединенный» желудочек с сохранением блуждающих нервов. В 1902 году при изучении слюнных желез Павлов открыл условные рефлексы и разработал метод физиологического объективного изучения психической деятельности, что привело к созданию нового раздела физиологии – физиологии высшей нервной деятельности.  Он сыграл значительную роль в развитии психологии, педагогики и имел большое значение для медицины, особенно в области школ терапии, хирургии, психиатрии и невропатологии.

Александр Флеминг (6 августа 1881 г. – 11 марта 1955 г.) В 1922 году Флеминг случайно открыл лизоцим – фермент, который обладал способностью сопротивляться некоторым бактериям без повреждения здоровых тканей. А в 1928 году он открыл пенициллин. В отличие от своих коллег, которые тщательно мыли посуду от бактерий после опытов, Флеминг оставлял подопытные культуры неделями. Именно в одной из таких чашек он обнаружил плесень и заметил, что она подавляет рост культуры бактерий. Такое открытие позволило понять, что плесень не только замедляет рост микроорганизмов, но и обладает бактерицидными свойствами. В 1945 году Флеминг был удостоен Нобелевской премии за свои открытия.

Николай Иванович Вавилов (13 ноября 1887 г. – 26 января 1943 г.) был ученым, который занимался генетикой, химией, селекцией, географией и государственной деятельностью. Его наиболее значимыми достижениями было создание закона гомологических рядов и учения об иммунитете растений. Вавилов первым предложил создать специальные банки-семенохранилища, чтобы сохранить лучшие образцы культурных растений. Он организовал и принимал участие в экспедициях, где исследовал древние очаги развития культурных растений. Вавилов также сделал значительный вклад в развитие учения о биологическом виде и создал крупнейшую коллекцию семян культурных растений.

Основные направления современных биологических исследований

Современная биология — комплексная наука, для которой характерно взаимопроникновение идей и методов различных биологических дисциплин, а также других наук — прежде всего физики, химии и математики. 

Классическая биология. Ее представляют учёные-натуралисты, изучающие многообразие живой природы. Они объективно наблюдают и анализируют все, что происходит в живой природе, изучают живые организмы и классифицируют их.

Эволюционная биология.  Изучение эволюции живых организмов активно продолжается учеными-эволюционистами и по сей день, а синтез эволюционной теории и генетики привёл к созданию так называемой синтетической теории эволюции. Благодаря применению передовых физико-химических методов также сделаны важные открытия о происхождении жизни на нашей планете. Новые открытия позволили дополнить теорию антропогенеза (происхождения человека). Исследования в этом направлении продолжаются.

Физико-химическая биология — это новое быстро развивающееся направление биологии, важное как в теоретическом, так и в практическом отношениях. Открытия, сделанные в этом направлении, позволят решить многие глобальные проблемы, стоящие перед человечеством (производство продуктов питания, поиск новых источников энергии, охрана окружающей среды и др.).

Синтетическая биология. Синтетическая биология – одно из новых направлений генной инженерии. Ключевая идея этой науки – построить, сконструировать новые геномы и создать соответствующие им живые организмы, которые никогда не существовали в природе, или погибли по вине человека, а возможно вымершие в процессе эволюционных изменений на Земле.

Бионика. Бионика черпает вдохновение в мире живой природы – в биологических процессах, физиологии организмов, их поведении. Очень интересное направление бионики – биопринтинг. Ученые работают над тем, чтобы печатать органы на особом принтере.

«Нанонаука» Важное направление современной биологии – нанобиотехнологии, под которыми понимают область науки, которая занимается изучением и применением нанотехнологических устройств и наноматериалов в биотехнологии; использованием биологических молекул для нанотехнологических целей.

Нутригеномика и нутригенетика. Нутригеномика – наука о том, как продукты питания взаимодействуют с организмом человека. Нутригенетика изучает гены, которые влияют на усвояемость пищи.

Научные достижения в области биологии и медицины в XXI веке.

Создание биопротезов, управляемых силой мысли. Еще недавно утраченные конечности людям заменяли пластиковые муляжи или даже крюки. В последние два десятилетия наука сделала огромный шаг в создании биопротезов, управляемых силой мысли и даже передающих ощущения от искусственных пальцев в мозг. В 2010 г. английская фирма «RSLSteeper» представила биопротез руки, с помощью которого человек способен открывать двери ключом, разбивать яйца на сковородку, снимать деньги в банкомате и даже держать пластиковый стаканчик.

Получение стволовых клеток из зрелых тканей. В 2012 г. Нобелевская премия по физиологии и медицине была вручена английскому биологу Джону Гердону и его японскому коллеге Сине Яманаке. Они произвели настоящий фурор, создав из обычных клеток – стволовые, т.е. способные составлять любые органы.

Создание вакцин от COVID-19. В 2020 году основные усилия мирового научного сообщества были направлены на борьбу с коронавирусной инфекцией. Главным успехом глобального научного сообщества в 2020 году эксперты называют создание вакцин от COVID-19.

Значение биологии для человека

Для человека биологические знания в первую очередь имеют следующее значение:

• Обеспечение человечества питанием.

• Экологическое значение – контроль за окружающей средой, чтобы она была пригодной для нормальной жизни.

• Медицинское значение – увеличение продолжительности и качества жизни, борьба с инфекциями и наследственными заболеваниями, разработка лекарств.

• Эстетическое, психологическое значение.

 Биология – ключ к научно-техническому прогрессу.