Сущность жизни. Становление и развитие биологии как науки

     Развитие  культуры и просвещения благодаря  деятельности выдающихся мыслителей сказалось  на повышении интереса к науке, вопросам эволюции и целесообразности организации  жизни. Освобождение от духовного порабощения  церкви привело к просвещению  общества, которое осознало необходимость  изучения законов развития природы  и общества. Естествознание получает покровительство общества. В XVIII в. расширяется сеть университетов, естественных музеев и ботанических садов, что не замедлило сказаться на успехе биологии в разных странах Европы.

     Обобщения в области систематики

     Огромный  материал по описанию растений и животных, накопленный в предыдущих эпохах и его дальнейший рост в XVIII в. поставил ботаников и зоологов перед необходимостью разработки системы классификации.

     Завершение  систематизации накопленного материала  осуществил К. Линней (1707–1778), труды которого способствовали окончательному оформлению бинарной номенклатуры и построению системы организмов. К. Линней изложил свои взгляды в работе «Система природы» (1735) и в качестве единицы классификации принял «вид», сходные виды объединил в «роды», «роды» – в «порядки» (впоследствии «семейства»), а затем в «классы». К. Линней создал терминологию, обозначил различные части растений точными названиями, ввел в ботанику до 1000 терминов. Классификация животных, предложенная Линнеем была следующей. Так, животный мир был разделен на шесть классов с учетом наличия крови и ее окраски, строения сердца: черви, насекомые, рыбы, земноводные, птицы и млекопитающие.

     Особой  оригинальностью отличалась классификация  царств растений с описанием 24 классов  и более 60 порядков. Эта классификация  устранила путаницу при описании растений. К концу XVIII в. с использованием системы Линнея уже было описано более 20000 видов (самим же К. Линнеем 10000).

     При всей новизне и удобстве системы  К. Линнея она не гарантировала четкое определение родства видов в силу ограниченности и произвольности используемых диагностических ключей. Объединенными в одну группу нередко оказывались виды, далекие в систематическом отношении. Тем не менее система К. Линнея была непревзойденной «в своей изящной простоте» (К.А. Тимирязев, 1939, с. 21)

     Достижения  в области физиологии растений и их значение для развития представлений  о живой природе

     Были  достигнуты успехи в изучении химических свойств простых и сложных веществ, открытие кислорода, познание состава воды, углекислого газа и ряда органических веществ. Эти достижения оказали положительное влияние на дальнейшее углубление представлений о жизнедеятельности растений в XVIII в.

     Открытия  в области химии способствовали конкретизации роли растений в круговороте  веществ в природе, вопросов регуляции их продуктивности и развития. В трудах М.В. Ломоносова (1763) четко была сформулирована мысль об участии листьев в воздушном питании растений, указано, что «растения черпают материал, необходимый для своей организации из воздуха…».

     В XVIII в. было продолжено изучение пола и размножения растений. На изучение пола растений т оказали влияние труды К. Линнея и его наблюдения над опылением растений. Наибольшего успеха достиг И. Кельрейтер, который, проведя гибридизацию с 50 видами, получил множество гибридов, промежуточных между исходными родительскими парами. И. Кельрейтер пришел к вывод, что потомство у растений получается только при участии мужского и женского «семени».

     Исследования  в области структурной  и функциональной организации животных

     XVIII в. ознаменовался дальнейшим углублением представлений о структурной и функциональной организации животных.

     Немецкий  ученый Хр. Рейль (1759–1813) основал журнал «Архив физиологии (1755) с задачей публикации результатов исследований физико-химических основ жизненных явлений у животных. Он объяснял процессы жизнедеятельности, исходя из способности материи к изменениям.

     Швейцарский ученый А. Галлер (1708–1777) в работе «Элементы физиологии» впервые сокращение мышечных волокон рассматривал как проявление общего свойства – раздражимости. С раздражимостью он связывал движение мышц, сердца и внутренних органов.

     Развитие  исследований в области сравнительной  анатомии выявило сходство организации  разных животных. Так, была выявлена общность строения человека и других позвоночных. Выделяется новая наука – антропология. Французский ученый Ф. Вик д^,Азир (1748–1794), сравнивая строение органов у разных животных и в пределах одного организма, пришел к представлениям о единстве их строения и функций. Он находит связь между строением нервной системы у животных различных классов и особенностями их движения, инстинктов, раздражимостью и умственным развитием, а также сходство в строении одних и тех же органов у животных различных классов.

     Исследования  в области сравнительной анатомии в дальнейшем были углублены. Их результаты имели значение для развития систематики  и представлений о единстве происхождения  животных.

     Исследования  в области эмбриологии  и их значение для  прогресса биологии

     Эмбриональное развитие привлекало внимание с древнейших времен. Однако до XVIII в. эмбриология находилась в зачаточном состоянии. Направления и достижения эмбриологии в XVIII в. имели не только теоретическое, но и принципиальное методологическое значение.

     В XVIII в. закладываются экспериментальные основы изучения индивидуального развития, роли мужского и женского зачатков, процесса оплодотворения.

     Интенсивно  развивались исследования по регенерации. Р. Реомюр (1683–1757) ввел термин «регенерация». А. Трамбле достиг успеха в опытах на трех видах гидр по регенерации и трансплантации. Ш. Бонне достиг положительных результатов по восстановлению целого организма из изолированных отрезков гидры, различных червей, а также утраченных органов у морских звезд, улиток, раков, саламандры. С учетом способности к регенерации у растений Ш. Бонне делает заключение о регенерации как общебиологическом явлении, имеющем значение для выживания индивидуума. Он усматривал связь между явлением регенерации и бесполым размножением – путем деления и почкования.

     Значительное  накопление материала в различных  областях биологии и попытки его  обобщения мало повлияли на центральную  идею происхождения живой природы, перешедшей из средневековья. Господствующей оставалась идея о сотворении живой  природы, подкрепленная словами  К. Линнея о том, что видов столько, сколько «различных форм было создано вначале». Подобный взгляд вытекал из метафизического мышления биологов того периода, которые рассматривали «природу как нечто законченное» (Ф. Энгельс)

     Идея  о сотворении живой природы получила развитие в трех направлениях: 1) признание  неизменности видов. Возникающие изменения  видов под влиянием условий среды  и гибридизации рассматривались  как случайные события – разновидности, не меняющие специфику самого вида; 2) признание наличия вложения зародышей («преформизм»); 3) в трактовке явления органической целесообразности как изначального свойства живой природы и результата творения.

     Центральная идея биологии XVIII в. об абсолютной неизменяемости видов оставалась как фундаментальная ее основа, несмотря на попытки ее пересмотра и критики сторонниками трансформизма. Трансформизм исходил из возможности постепенного развития живой природы от простого к сложному, включая и самозарождение жизни из неорганических веществ.

     Итак, XVIII в. обогатил биологию не только новым фактическим материалом в разных направлениях, но и идеями. Резкой критике подверглась основная догма биологии – идея неизменяемости и абсолютного постоянства видов. Несмотря на ее критику, она еще до середины XIX в. господствовала в науке. Многие вопросы, поставленные в XVIII в., стали предметом специального изучения в первой половине XIX в., на их основе возникают новые направления науки. Достижения биологии XVIII в. поэтому следует рассматривать как предпосылку дальнейших ее успехов.

     Формирование  биологии как комплексной  науки и ее успехи в первой половине XIX в.

     Углубление  промышленной революции, начавшейся в  XVIII в., оказало заметное влияние на социально-мировоззренческое состояние ряда стран Европы, что привело к повышению не только эффективности производства, но и обострению противоречий в обществе. Возрастание доли наемного труда и его эксплуатации в промышленности, а также формирование крупных аграрных хозяйств за счет разорения мелких землевладельцев имели глубокие последствия для роста народных волнений в первой половине XIX в., предвестником которой выступает французская буржуазная революция в 1789 г.

     В обществе ощущалось стремление достичь  свободы и равенства. Формируются несколько идейных течений, оказавших влияние на социальное и духовное развитие начала XIX в. и способствовавших переосмыслению идеалов буржуазного общества. На первый план выдвигаются учения французских утопистов и ряда философских школ Германии. Это привело к заметным изменениям в разных разделах естествознания, касающихся истории возникновения и развития Земли, Солнечной системы, принципа сохранения и превращения энергии, физических и химических свойств атомов и молекул, электрических явлений и т.д.

     Все это отразилось на изучении физико-химической и структурной организации живых  существ, их прошлого и настоящего. Ж.Б. Ламарк и Л.Х. Тревиранус независимо друг от друга предлагают термин «биология» для обозначения комплекса дисциплин, изучающих живую природу. Создается база для выделения биологии как самостоятельного и комплексного раздела естествознания. Начало XIX в. следует признать эрой поворота исследований живой природы на качественно новый уровень, завершившийся принципиальными обобщениями в разных областях биологии.

     Успехи  развития биологии во второй половине XIX в. и ее эволюционные направления

     Под влиянием теории естественного отбора начинается перестройка методологии  исследований в биологии, что привело  к формированию эволюционных направлений  в разных ее областях. В этом смысле теорию Ч. Дарвина рассматривают как начало новой эры не только в биологии, но и мышлении человечества.

     Эволюционное  направление в  палеонтологии и  систематике

     Палеонтология и систематика изучают многообразие форм живой природы, генетические связи  между ними построением филогенетических, родословных рядов.

     До  возникновения учения Ч. Дарвина в систематике и палеонтологии сильна была позиция креационизма. Виды рассматривались как изначально созданные и неизменные, а наблюдаемая в геологических слоях смена ископаемых форм – как результат отдельных актов творения после очередных катастроф.

     Положение резко изменилось с 1859 г. После возникновения принципа историзма при анализе фактического материала. Начинается период построения палеонтологических рядов ископаемых форм на эволюционной основе. Такой ряд был построен для третичных паллюдин (Н. Неймайр, 1845–1890) с демонстрацией последовательности изменений в строении раковины. Однако наибольшее теоретическое развитие такие исследования получили на примере эволюции копытных (В.О. Ковалевский, 1842–1833), приведший к глубоким морфофизиологическим изменениям в связи с переходом их предков к степному образу жизни. Новые признаки, подчеркивает Ковалевский, не появляются внезапно, а развиваются медленно, как и исчезновение. Признак постепенно становится редким, а потом исчезает.

     Идея  о возникновении приспособлений в связи с изменением образа жизни  получила дальнейшее развитие в трудах Луи Долло (1857–1931) На примере изучения ископаемых рыб Л. Долло формулирует закон «необратимости эволюции». Согласно его представлениям, даже при повторении прежних экологических условий прошлого развития новые приспособления таксона возникнут уже на иной генетической основе.

     Во  второй половине XIX в. Палеонтологами были описаны новые формы ископаемых: археоптерикс, динорнис, палеозойские амфибии, пермские травоядные и хищные пресмыкающиеся, мезозойские ящеры, мезозойские и третичные четвероногие, зубастые птицы на Кавказе, в Северной Америке.

     Успехи  систематики также оказались  выразительными. Систематики касались одного из древних и сложных вопросов о родственных отношениях современных  организмов и их связи с прошлыми существами. Общность происхождения  «представляет собой единственную известную причину сходства организмов» (Ч. Дарвин), которая должна быть положена в основу естественной системы.

     В построении таких систем отличился  Э. Геккель (1834–1919), привлекая данные анатомии, палеонтологии индивидуального развития организмов – «метод тройного параллелизма». Он впервые предложил «обобщающее филогенетическое древо» органического мира, где растения, простейшие и животные оказались связанными между собой происхождением из общего гипотетического коня «монер» (безъядерное существо).