Biologi som videnskab, dens resultater, forskningsmetoder, forbindelser med andre videnskaber. Biologiens rolle i livet og praktiske aktiviteter human

En komplet guide til biologi for at forberede sig til eksamen

Biologi som videnskab, dens resultater, forskningsmetoder, forbindelser med andre videnskaber. Biologiens rolle i menneskets liv og praktiske aktiviteter

Termer og begreber testet i eksamensopgaverne for dette afsnit: hypotese, forskningsmetode, videnskab, videnskabelig kendsgerning, genstand for undersøgelse, problem, teori, eksperiment.

Biologi Videnskaben, der studerer egenskaberne ved levende systemer. Dog for at bestemme hvad levende system, ret svært. Det er grunden til, at forskerne har opstillet flere kriterier, hvorefter en organisme kan klassificeres som levende. De vigtigste blandt disse kriterier er metabolisme eller metabolisme, selvreproduktion og selvregulering. Et separat kapitel vil blive viet til diskussionen af ​​disse og andre kriterier (eller) egenskaber for de levende.

koncept videnskaben defineret som "en sfære menneskelig aktivitet om at opnå, systematisere objektiv viden om virkeligheden. I overensstemmelse med denne definition er videnskabens objekt - biologi liv i alle dens manifestationer og former, såvel som på forskellige niveauer .

Enhver videnskab, inklusive biologi, bruger visse metoder forskning. Nogle af dem er universelle for alle videnskaber, såsom observation, forslag og test af hypoteser og opbygning af teorier. Andre videnskabelige metoder kan kun bruges af en bestemt videnskab. For eksempel har genetikere en genealogisk metode til at studere menneskelige stamtavler, opdrættere har en hybridiseringsmetode, histologer har en vævskulturmetode osv.

Biologi er tæt forbundet med andre videnskaber - kemi, fysik, økologi, geografi. Biologi i sig selv er opdelt i mange specielle videnskaber, der studerer forskellige biologiske objekter: plante- og dyrebiologi, plantefysiologi, morfologi, genetik, taksonomi, avl, mykologi, helmintologi og mange andre videnskaber.

Metode- dette er den vej til forskning, som en videnskabsmand går igennem og løser ethvert videnskabeligt problem, problem.

De vigtigste videnskabsmetoder omfatter følgende:

Modellering- en metode, hvor et bestemt billede af et objekt skabes, en model, som videnskabsmænd opnår nødvendige oplysninger om genstanden. Så for eksempel, da de etablerede strukturen af ​​DNA-molekylet, skabte James Watson og Francis Crick en model af plastikelementer - en DNA-dobbelthelix, der svarer til data fra røntgen- og biokemiske undersøgelser. Denne model opfyldte fuldt ud kravene til DNA. ( Se afsnittet Nukleinsyrer.)

Observation- den metode, hvormed forskeren indsamler information om objektet. Du kan visuelt observere for eksempel dyrs adfærd. Det er muligt at observere ændringerne i levende genstande ved hjælp af enheder: for eksempel når man tager et kardiogram i løbet af dagen, når man måler vægten af ​​en kalv i løbet af en måned. Du kan se efter sæsonmæssige ændringer i naturen, til smeltning af dyr mv. De konklusioner, observatøren drager, verificeres enten ved gentagne observationer eller eksperimentelt.

Eksperiment (erfaring)- en metode, hvorved resultaterne af observationer, fremsatte antagelser kontrolleres - hypoteser . Eksempler på eksperimenter er krydsning af dyr eller planter for at opnå en ny sort eller race, afprøvning af et nyt lægemiddel, identifikation af rollen for en celleorganel osv. Et eksperiment er altid tilegnelsen af ​​ny viden ved hjælp af en given erfaring.

Problem- et spørgsmål, et problem, der skal løses. Problemløsning fører til ny viden. videnskabeligt problem gemmer altid en eller anden modsætning mellem det kendte og det ukendte. At løse problemet kræver, at videnskabsmanden indsamler fakta, analyserer dem og systematiserer dem. Et eksempel på et problem er for eksempel følgende: "Hvordan opstår organismers tilpasning til miljøet?" eller "Hvordan kan jeg forberede mig til seriøse eksamener på kortest mulig tid?".

Det kan være ret svært at formulere et problem, men hver gang der er en vanskelighed, en modsigelse, dukker et problem op.

Hypotese- en antagelse, en foreløbig løsning på problemet. Ved at fremsætte hypoteser leder forskeren efter sammenhænge mellem fakta, fænomener, processer. Derfor tager hypotesen oftest form af en antagelse: "hvis ... så." For eksempel: ”Hvis planter udsender ilt i lyset, så kan vi opdage det ved hjælp af en ulmende fakkel, fordi. ilt skal understøtte forbrændingen. Hypotesen testes eksperimentelt. (Se Hypoteser for livets oprindelse på jorden.)

Teori er en generalisering af hovedideerne i ethvert videnskabeligt vidensfelt. For eksempel opsummerer evolutionsteorien alle de pålidelige videnskabelige data, som forskere har opnået gennem mange årtier. Med tiden suppleres teorier med nye data, udvikles. Nogle teorier kan blive tilbagevist af nye fakta. Trofast videnskabelige teorier bekræftet af praksis. For eksempel genetisk teori G. Mendel og T. Morgans kromosomteori blev bekræftet af mange eksperimentelle undersøgelser i forskellige lande fred. Den moderne evolutionsteori, selvom den har fundet mange videnskabeligt beviste bekræftelser, møder stadig modstandere, pga. ikke alle dens bestemmelser kan være nuværende stadium udvikling af videnskab for at bekræfte fakta.

Private videnskabelige metoder i biologi er:

genealogisk metode- bruges i kompilering af stamtavler af mennesker, identificere arten af ​​arv af visse egenskaber.

historisk metode- etablering af sammenhænge mellem fakta, processer, fænomener, der er opstået over en historisk lang tid (flere milliarder år). Den evolutionære doktrin har udviklet sig i høj grad på grund af denne metode.

palæontologisk metode- en metode, der giver dig mulighed for at finde ud af forholdet mellem gamle organismer, hvis rester er i jordskorpen, i forskellige geologiske lag.

centrifugering– adskillelse af blandinger i komponentdele under påvirkning af centrifugalkraft. Det bruges til adskillelse af celleorganeller, lette og tunge fraktioner (komponenter) af organiske stoffer osv.

Cytologisk eller cytogenetisk, - undersøgelse af cellens struktur, dens strukturer ved hjælp af forskellige mikroskoper.

Biokemisk- undersøgelse kemiske processer forekommer i kroppen.

Hver privat biologisk videnskab(botanik, zoologi, anatomi og fysiologi, cytologi, embryologi, genetik, avl, økologi og andre) bruger sine egne mere specifikke forskningsmetoder.

Hver videnskab har sin egen et objekt og dit studiefag. I biologi er studieobjektet LIV. Livets bærere er levende kroppe. Alt relateret til deres eksistens studeres af biologi. Videnskabsfaget er altid noget snævrere, mere begrænset end objektet. Så f.eks. er en af ​​forskerne interesseret i stofskifte organismer. Så vil undersøgelsesobjektet være livet, og emnet for undersøgelsen vil være stofskifte. På den anden side kan stofskifte også være et studieobjekt, men så vil studieemnet være et af dets karakteristika, for eksempel metabolisme af proteiner eller fedtstoffer eller kulhydrater. Dette er vigtigt at forstå, fordi spørgsmål om, hvad der er genstand for studiet af en bestemt videnskab, findes i eksamensspørgsmål. Derudover er det vigtigt for dem, der skal beskæftige sig med naturvidenskab i fremtiden.

EKSEMPLER PÅ OPGAVER

Del A

A1. Biologi som videnskab studier

1) almindelige tegn strukturer af planter og dyr

2) forholdet mellem levende og livløs natur

3) processer, der forekommer i levende systemer

4) livets oprindelse på Jorden

A2. I.P. Pavlov brugte i sine værker om fordøjelse forskningsmetoden:

1) historisk 3) eksperimentel

2) beskrivende 4) biokemisk

A3. Ch. Darwins antagelse om, at alle moderne look eller grupper af arter havde fælles forfædre - disse er:

1) teori 3) fakta

2) hypotese 4) bevis

A4. Embryologiske studier

1) organismens udvikling fra zygoten til fødslen

2) æggets struktur og funktioner

3) postpartum menneskelig udvikling

4) udvikling af organismen fra fødsel til død

A5. Antallet og formen af ​​kromosomer i en celle bestemmes af forskning

1) biokemisk 3) centrifugering

2) cytologisk 4) sammenlignende

A6. Udvælgelse som videnskab løser problemer

1) skabelse af nye sorter af planter og dyreracer

2) bevarelse af biosfæren

3) skabelse af agrocenoser

4) skabe ny gødning

A7. Mønstre for nedarvning af egenskaber hos mennesker etableres ved metoden

1) eksperimentel 3) genealogisk

2) hybridologiske 4) observationer

A8. Specialiteten hos en videnskabsmand, der studerer kromosomernes fine strukturer, kaldes:

1) avler 3) morfolog

2) cytogenetiker 4) embryolog

A9. Systematik er den videnskab, der beskæftiger sig med

1) studere ydre struktur organismer

2) studiet af kropsfunktioner

3) at identificere forhold mellem organismer

4) klassificering af organismer

Del B

I 1. Angiv tre funktioner, som moderne celleteori udfører

1) Eksperimentelt bekræfter videnskabelige data om strukturen af ​​organismer

2) Forudsiger fremkomsten af ​​nye fakta, fænomener

3) Beskriver cellestrukturen af ​​forskellige organismer

4) Systematiserer, analyserer og forklarer nye fakta vedr cellulær struktur organismer

5) Fremsætter hypoteser om cellestrukturen af ​​alle organismer

6) Skaber nye metoder til celleforskning

Del C

C1. Den franske videnskabsmand Louis Pasteur blev berømt som "menneskehedens frelser", takket være oprettelsen af ​​vacciner mod infektionssygdomme, herunder såsom rabies, miltbrand og andre. Foreslå hypoteser, som han kunne fremsætte. Hvilken af ​​undersøgelsesmetoderne beviste han sin sag?

Abstrakt om emnet begreber moderne naturvidenskab

Udført af: 1. års studerende på fakultetet økonomisk teori ulige. national økonomi Busygina O.A.

Saratov State University opkaldt efter N.G. Chernyshevsky

Ideen om udviklingen af ​​den levende natur opstod i moderne tid som en opposition til kreationisme (fra det latinske "skabelse") - doktrinen om skabelsen af ​​verden af ​​Gud fra ingenting og uforanderligheden af ​​verden skabt af skaberen . Kreationismen som verdenssyn udviklede sig i senantikkens æra og i middelalderen og indtog en dominerende stilling i kulturen.

En grundlæggende rolle i datidens verdensbillede spillede også teleologiens ideer - doktrinen, ifølge hvilken alt i naturen er indrettet hensigtsmæssigt, og enhver udvikling er gennemførelsen af ​​forudbestemte mål. Teleologien tilskriver naturens processer og fænomener mål, der enten er sat af Gud (H. Wolf), eller er interne årsager naturen (Aristoteles, Leibniz).

I at overvinde ideerne om kreationisme og teleologi vigtig rolle spillede begrebet begrænset variabilitet af arter inden for relativt snævre opdelinger (fra én enkelt forfader) under påvirkning af miljøet - transformisme. Dette koncept blev formuleret i udvidet form af den fremragende naturforsker fra det 18. århundrede, Georges Buffon, i hans 36-binds værk Natural History.

Transformisme har grundlæggende ideer om forandring og transformation af organiske former, oprindelsen af ​​nogle organismer fra andre. Blandt naturforskerne og transformerende filosoffer fra det 17. og 18. århundrede er R. Hooke, J. La Mettrie, D. Diderot, E. Darwin, I. Goethe, E. Saint-Hilaire også de mest berømte. Alle transformister anerkendte variationen af ​​arter af organismer under påvirkning af ændringer. miljø.

I dannelsen af ​​ideen om evolution organisk verden Systematik spillede en væsentlig rolle - den biologiske videnskab om mangfoldigheden af ​​alle eksisterende og uddøde organismer, om relationerne og familiebåndene mellem dem. forskellige grupper(taxa). Taksonomiens hovedopgaver er at bestemme ved sammenligning specifikke funktioner hver art og hvert taxon af højere rang, belysning af fælles egenskaber i visse taxa. Grundlaget for systematikken blev lagt i værker af J. Ray (1693) og C. Linnaeus (1735).

Den svenske naturforsker fra det 18. århundrede, Carl Linnaeus, var den første til konsekvent at anvende binær nomenklatur og byggede den mest succesrige kunstig klassificering planter og dyr.

I 1751 udkom hans bog "Philosophy of Botany", hvori K. Linnaeus skrev: "Et kunstigt system tjener kun indtil et naturligt er fundet. Det første lærer kun at genkende planter. Det andet vil lære os at kende naturen af selve planten." Og yderligere: "Den naturlige metode er botanikkens ultimative mål."

Hvad Linné kalder " naturlig metode", er faktisk en eller anden grundlæggende teori om de levende. Linnés fortjeneste er, at han gennem skabelsen af ​​et kunstigt system førte biologien til behovet for at overveje kolossalt empirisk materiale ud fra generelle teoretiske principper.

En vigtig rolle i dannelsen og udviklingen af ​​ideen om udviklingen af ​​den levende natur blev spillet af embryologi, som i moderne tid var præget af oppositionen mellem præformisme og epigenese.

Præformisme - fra lat. "Jeg præfigurerer" - læren om tilstedeværelsen i kønscellerne af materielle strukturer, der forudbestemmer udviklingen af ​​embryoet og tegnene på organismen, der udvikler sig fra det.

Præformisme opstod på grundlag af ideen om præformation, der herskede i det 17. og 18. århundrede, ifølge hvilken den dannede organisme angiveligt blev omdannet til et æg (ovist) eller en spermatozoon (animalkulister). Præformister (Sh. Bonnet, A. Haller og andre) mente, at problemet embryonal udvikling skal modtage sin opløsning ud fra de universelle principper om at være, forstået udelukkende af fornuften, uden empirisk forskning.

Epigenese er en doktrin, ifølge hvilken der i processen med embryonal udvikling er en gradvis og konsekvent neoplasma af organer og dele af embryoet fra det strukturløse stof i et befrugtet æg.

Epigenese som doktrin tog form i det 17. og 18. århundrede i kampen mod præformismen. Epigenetiske ideer blev udviklet af W. Garvey, J. Buffon, K.F. Wolf. Epigenetikere opgav ideen om den guddommelige skabelse af de levende og nærmede sig den videnskabelige formulering af problemet med livets oprindelse.

Således opstod i det 17.-18. århundrede ideen om historiske ændringer i organismers arvelige egenskaber, den irreversible historiske udvikling af levende natur, ideen om udviklingen af ​​den organiske verden.

Evolution - fra lat. "deployment" - naturens historiske udvikling. I løbet af evolutionen opstår der først nye arter, dvs. mangfoldigheden af ​​former for organismer øges. For det andet tilpasser organismer sig, dvs. tilpasse sig skiftende forhold ydre miljø. For det tredje, som et resultat af evolution, stiger det generelle organiseringsniveau af levende væsener gradvist: de bliver mere komplekse og forbedrede.

Overgangen fra ideen om transformation af arter til ideen om evolution, den historiske udvikling af arter, antog for det første overvejelse af processen med dannelse af arter i dens historie under hensyntagen til tidens konstruktive rolle faktor i den historiske udvikling af organismer, og for det andet udviklingen af ​​ideer om fremkomsten af ​​en kvalitativt ny historisk proces. Overgangen fra transformisme til evolutionisme i biologien fandt sted ved skiftet til det 18. og 19. århundrede.

De første evolutionsteorier blev skabt af to store videnskabsmænd fra det 19. århundrede - J. Lamarck og C. Darwin.

Jean Baptiste Lamarck og Charles Robert Darwin skabte evolutionsteorier, der er modsatte i struktur, arten af ​​argumentationen og hovedkonklusionerne. Deres historiske skæbner udviklede sig også anderledes. Lamarcks teori blev ikke bredt accepteret af hans samtidige, mens Darwins teori blev grundlaget for evolutionær doktrin. På nuværende tidspunkt fortsætter både darwinismen og lamarckismen med at påvirke videnskabelige begreber, om end på forskellige måder.

I 1809 udkom Lamarcks bog "Zoologiens filosofi", som skitserede den første holistiske teori om udviklingen af ​​den organiske verden.

Lamarck gav i denne bog svar på de spørgsmål, som evolutionsteorien står over for ved logiske udledninger fra nogle af de postulater, han vedtog. Han var den første til at udpege to af de mest generelle udviklingsretninger: stigende udvikling fra de simpleste livsformer til stadig mere komplekse og perfekte, og dannelsen af ​​tilpasninger i organismer afhængig af ændringer i det ydre miljø (udvikling "lodret" " og "vandret"). Lamarck var en af ​​de første naturforskere, der udviklede ideen om udviklingen af ​​den organiske verden til teoriniveau.

Lamarck inkluderede i sin undervisning en kvalitativ ny forståelse af miljøets rolle i udviklingen af ​​organiske former, idet han fortolkede det ydre miljø som vigtig faktor, betingelsen for evolution.

Lamarck mente, at den historiske udvikling af organismer ikke er tilfældig, men naturlig af natur og foregår i retning af gradvis og støt forbedring. Lamarck kaldte denne stigning generelt niveau gradationsorganisationer.

Lamarck anså drivkraften bag gradueringerne for at være "naturens stræben efter fremskridt", "stræben efter perfektion", som er iboende i alle organismer og nedfældet i dem af Skaberen. Samtidig er organismer i stand til at reagere hensigtsmæssigt på enhver forandring. ydre forhold tilpasse sig miljøforhold. Lamarck specificerede denne bestemmelse i to love:

1) et aktivt brugt organ udvikler sig intensivt, og et unødvendigt forsvinder;

2) ændringer erhvervet af organismer med aktiv brug af nogle organer og manglende brug af andre bevares i afkommet.

Miljøets rolle i evolutionen af ​​organismer betragtes forskelligt af forskellige områder af evolutionær undervisning.

For retninger i evolutionær doktrin, der betragter den historiske udvikling af dyrelivet som en direkte tilpasning af organismer til miljøet, bruges et almindeligt navn - ectogenesis (fra de græske ord "udenfor, udenfor" og "fremkomst, dannelse"). Tilhængere af ektogenese betragter evolution som en proces med direkte tilpasning af organismer til miljøet og en simpel opsummering af ændringer erhvervet af organismer under påvirkning af miljøet.

De doktriner, der forklarer udviklingen af ​​organismer ved virkningen af ​​kun interne ikke-materielle faktorer ("perfektionsprincippet", "vækstens kraft" osv.) er forenet med et fælles navn - autogenese.

Disse læresætninger betragter udviklingen af ​​levende natur som en proces, der er uafhængig af ydre forhold, styret og reguleret. interne faktorer. Autogenese er det modsatte af ektogenese.

Autogenese er tæt på vitalisme - et sæt strømninger i biologien, ifølge hvilke livsfænomener forklares ved tilstedeværelsen i organismer af en immateriel overnaturlig kraft ("livskraft", "sjæl", "entelechi", "archaeus"), der kontrollerer disse fænomener. Vitalisme - fra lat. "vital" - forklarer vitale fænomener ved virkningen af ​​et særligt ikke-materielt princip.

På sin egen måde udviklede ideen om udviklingen af ​​den organiske verden sig i teorien om katastrofer.

Den franske biolog Georges Cuvier (1769-1832) skrev:

"Livet har gentagne gange rystet vores jord med forfærdelige begivenheder. Utallige levende væsener er blevet ofre for katastrofer: nogle, landets indbyggere, blev opslugt af oversvømmelser, andre, som beboede vandets indre, befandt sig på land sammen med den pludselig hævede havbund, deres racer forsvandt for evigt, og efterlod der kun få rester i verden, knap synlige for naturforskere.

Ved at udvikle sådanne synspunkter blev Cuvier grundlæggeren af ​​teorien om katastrofer - et koncept, hvor ideen om biologisk evolution optrådte som et derivat af den mere generelle idé om udviklingen af ​​globale geologiske processer.

Katastrofeteorien (katastrofisme) tager udgangspunkt i ideer om enhed af de geologiske og biologiske aspekter af evolutionen.

I teorien om katastrofer forklares udviklingen af ​​organiske former gennem erkendelsen af ​​individuelle biologiske arters uforanderlighed.

Katastrofismedoktrinen blev modarbejdet af tilhængere af et andet evolutionsbegreb, som også fokuserede primært på geologiske spørgsmål, men gik ud fra ideen om identiteten af ​​moderne og gamle geologiske processer - begrebet uniformitarisme.

Uniformismen udviklede sig under indflydelse af den klassiske mekaniks succeser, primært himmelmekanik, galaktisk astronomi og ideer om naturens uendelighed og uendelighed i rum og tid. I den 18.-første halvdel af det 19. århundrede blev begrebet uniformitarisme udviklet af J. Hutton, C. Lyell, M.V. Lomonosov, K. Goff og andre. Dette koncept er baseret på ideen om ensartetheden og kontinuiteten af naturlovene, deres invarians gennem Jordens historie; fraværet af alle mulige omvæltninger og spring i Jordens historie; summere små afvigelser over store tidsrum; potentiel reversibilitet af fænomener og benægtelse af fremskridt i udviklingen.

Charles Darwin i sit hovedværk "Arternes oprindelse af naturlig selektion"(1859), som opsummerer det empiriske materiale af moderne biologi og avlspraksis, ved hjælp af resultaterne af hans egne observationer under rejser, jordomsejling på Beagle-skibet, afslørede hovedfaktorerne i udviklingen af ​​den organiske verden. I bogen "Change in Husdyr og dyrkede planter" (t .1-2, 1868) fremlagde han yderligere faktuelt materiale til hovedværket. I bogen "Menneskets oprindelse og seksuel udvælgelse" (1871) fremsatte han hypotesen om oprindelsen af mand fra en abelignende forfader.

Kernen i Darwins teori er organismernes egenskab til i en række generationer at gentage lignende typer af stofskifte og individuel udvikling generelt - arvelighedens egenskab.

Arvelighed, sammen med variabilitet, sikrer bestandigheden og mangfoldigheden af ​​livsformer og ligger til grund for udviklingen af ​​den levende natur.

Et af de grundlæggende begreber i hans evolutionsteori - begrebet "kamp for tilværelsen" - brugte Darwin til at betegne forholdet mellem organismer, såvel som forholdet mellem organismer og abiotiske forhold, hvilket førte til døden for de mindre tilpassede og overlevelse af de mere tilpassede individer.

Begrebet "kamp for tilværelsen" afspejler de kendsgerninger, at hver art producerer flere individer, end de overlever til voksenlivet, og at hvert individ i løbet af sit liv indgår i mange forhold til biotiske og abiotiske faktorer miljø.

Darwin identificerede to hovedformer for variabilitet:

En vis variabilitet - evnen for alle individer af samme art under visse miljøforhold til at reagere på samme måde på disse forhold (klima, jordbund);

Usikker variabilitet, hvis karakter ikke svarer til ændringer i ydre forhold.

I moderne terminologi kaldes ubestemt variabilitet en mutation.

Mutation - ubestemt variabilitet, i modsætning til en bestemt, er arvelig. Ifølge Darwin forstærkes mindre ændringer i den første generation i de efterfølgende. Darwin understregede, at det netop er ubestemt variabilitet, der spiller en afgørende rolle i evolutionen. Det er normalt forbundet med skadelige og neutrale mutationer, men sådanne mutationer er også mulige, som viser sig at være lovende.

Det uundgåelige resultat af kampen for tilværelsen og den arvelige variabilitet af organismer er ifølge Darwin processen med overlevelse og reproduktion af organismer, der er mest tilpasset miljøforhold, og død i løbet af evolutionen af ​​det utilpassede - naturlige udvalg.

Mekanismen for naturlig udvælgelse i naturen fungerer på samme måde som opdrættere, dvs. Den tilføjer ubetydelige og ubestemte individuelle forskelle og danner ud fra dem de nødvendige tilpasninger i organismer, såvel som interartsforskelle. Denne mekanisme kasserer unødvendige former og danner nye arter.

På Darwins tid blev arvelighed set som noget fælleseje organisme, som er iboende i den som helhed. I denne forbindelse trådte den skotske ingeniør Fleming Jenkin ind i biologiens historie ved at rejse indvendinger mod Darwins teori. Han troede på det nye nyttige tegn nogle individer af denne art skulle hurtigt forsvinde, når de krydses med andre, flere individer.

Darwin selv betragtede Jenkins indvendinger som meget alvorlige, kaldet "Jenkins mareridt." Disse indvendinger blev kun tilbagevist, da det blev klart, at arvelighedsapparatet er dannet af separate strukturelle og funktionelle enheder - gener.

I 1865 blev resultaterne af arbejdet med hybridisering af ærtesorter offentliggjort, hvor de vigtigste arvelove blev opdaget. Forfatteren til disse værker, den tjekkiske forsker Gregor Mendel, viste, at organismers egenskaber bestemmes af diskrete arvelige faktorer. Disse værker forblev dog praktisk talt ukendte i næsten 35 år - fra 1865 til 1900.

I 1900 blev Mendels love genopdaget uafhængigt af tre videnskabsmænd på én gang - G. de Vries i Holland, K. Korrens i Tyskland og E. Chermak i Østrig.

Så diskrete arvelige tilbøjeligheder blev opdaget i 1865 af Mendel. I 1909 kaldte den danske videnskabsmand W. Johansen dem for gener (fra det græske ord for "oprindelse"). Til dato er det blevet fastslået, at et gen er en enhed af arveligt materiale, der er ansvarlig for dannelsen af ​​en eller anden elementær egenskab, dvs. en enhed af arvelig information - er et udsnit af et DNA-molekyle (eller RNA i nogle vira) af et kromosom.

Kromosomer er de strukturelle elementer i cellekernen, som består af et DNA-molekyle og proteiner, indeholder et sæt gener med en arvelige oplysninger. Kromosomteorien om arvelighed, udviklet i 1910-1915 i værker af A. Weisman, T. Morgan, A. Sturtevant, G.J. Meller et al., hævder, at overførslen af ​​en organismes tegn og egenskaber fra generation til generation (arvelighed) hovedsageligt udføres gennem de kromosomer, hvori generne er placeret.

I 1944 fandt amerikanske biokemikere (O. Avery og andre) ud af, at DNA er bæreren af ​​arvelighedens egenskab. Siden dengang begyndte den hurtige udvikling af videnskaben, der undersøgte de vigtigste manifestationer af livet på molekylært niveau. Samtidig viste det sig for første gang at et nyt udtryk refererede til denne videnskab - molekylærbiologi.

Molekylærbiologi studerer, hvordan og i hvilket omfang organismers vækst og udvikling, lagring og transmission af arvelig information, omdannelsen af ​​energi i levende celler og andre fænomener bestemmes af strukturen og egenskaberne af biologisk vigtige molekyler (hovedsageligt proteiner og nukleinsyrer). syrer).

I 1953 blev strukturen af ​​DNA dechifreret (F. Crick, D. Watson). Dechiffrering af DNA-strukturen viste, at DNA-molekylet består af to komplementære polynukleotidkæder, som hver fungerer som skabelon for syntesen af ​​nye analoge kæder. Egenskaben ved DNA-duplikation giver fænomenet arvelighed.

Dechifrering af strukturen af ​​DNA var en revolution inden for molekylærbiologi, der indvarslede perioden store opdagelser, generel retning som - udvikling af ideer om livets essens, arvelighedens natur, variabilitet, stofskifte mv.

Ifølge molekylærbiologi er proteiner meget komplekse makromolekyler, byggesten som er aminosyrer. Strukturen af ​​et protein bestemmes af sekvensen af ​​dets aminosyrer. Samtidig er ud af 100 kendte i organisk kemi kun tyve aminosyrer bruges i dannelsen af ​​proteiner fra alle organismer. Det er stadig ikke klart, hvorfor disse 20 aminosyrer syntetiserer proteinerne i den organiske verden. Generelt er der i enhver skabning, der lever på Jorden, 20 aminosyrer, 5 baser, 2 kulhydrater og 1 fosfat.

Grundlaget for hele systemet for moderne evolutionær biologi er den syntetiske evolutionsteori, hvis grundlæggende bestemmelser blev fastlagt af værker af S.S. Chetverikov, R. Fisher, S. Wright, J. Haldane, N.P. Dubinin og andre.

Den elementære celle i den syntetiske evolutionsteori er en befolkning - en samling af individer af samme art, der optager et bestemt rum i lang tid og reproducerer sig selv over en periode. et stort antal generationer. Genet er den grundlæggende enhed for arv. Den arvelige ændring af en befolkning i en bestemt retning udføres under indflydelse af sådanne evolutionære faktorer som mutationsprocessen, befolkningsbølger, isolation, naturlig udvælgelse.

I den syntetiske evolutionsteori er det således ikke onogenese, der kommer i forgrunden - et sæt af transformationer, der sker i kroppen fra fødslen til livets afslutning, dvs. individuel udvikling af organismen, men udviklingen af ​​populationer.

Det ontogenetiske niveau for organisering af livet på Jorden er forbundet med den vitale aktivitet af individuelle biologiske individer, diskrete individer, og befolkningsniveauet er supra-individuelt.

En population er en samling af individer af samme art, der bor i et bestemt område, mere eller mindre isoleret fra nabopopulationer af samme art.

Arter er systemer af populationer. Populationer og arter som supra-individuelle formationer er i stand til langsigtet eksistens og uafhængig evolutionær udvikling.

Populationer er genetiske åbne systemer, da individer fra forskellige populationer blander sig nogle gange. Arter er de mindste genetisk lukkede systemer.Sættet af samboende populationer forskellige typer levende organismer kaldes en biocenose.

Biocenose - et sæt af planter, dyr, svampe og mikroorganismer, der bebor et område af miljøet med mere eller mindre homogene eksistensbetingelser og er karakteriseret ved visse forhold mellem sig selv og tilpasningsevne til miljøforhold (f. biocenose af en sø, skov osv.). Et sæt planter på et sted med de samme naturlige forhold, som interagerer med hinanden og med deres miljø, kaldes en phytocenose eller plantesamfund. Et plantesamfund (phytocenosis) er et sæt af plantearter i et homogent område, som er i komplekse forhold til hinanden og med miljøforhold (skov, steppe, eng osv.). Phytocenose er karakteriseret ved en bestemt artssammensætning, struktur og sammensætning. Fytocenose er en del af biocenosen.

Biocenoser er inkluderet som bestanddele i endnu flere komplekse systemer, som er et indbyrdes afhængigt kompleks af levende og abiotiske komponenter forbundet af metabolisme og energi - til biogeocenoser.

Biogeocenose er et homogent område af jordens overflade med en vis sammensætning af levende (biocenose) og abiotisk inert (jordlag af atmosfæren, solenergi, jord osv.) komponenter og dynamisk interaktion mellem dem (stofskifte og energi). Udtrykket blev foreslået af V.M. Sukachev (1940). Nogle gange bruges dette udtryk som et synonym for økosystem. Den gren af ​​biologi, der studerer økologiske systemer (biocenoser, biogeocenoser) kaldes biogeocenologi.

I udviklingen af ​​økosystemer spilles en vigtig rolle af organismer, der er i stand til selvstændigt at syntetisere organisk stof fra uorganiske forbindelser. Disse organismer kaldes autotrofer.

Autotrofer er organismer, der syntetiserer uorganiske stoffer(hovedsageligt vand, kuldioxid, uorganiske nitrogenforbindelser) alle nødvendige for livet organisk stof, ved at bruge energien fra fotosyntese (alle grønne planter er fototrofer) eller kemosyntese (nogle bakterier er kemotrofer).

Autotrofer tjener som det primære biotiske grundlag for dannelsen af ​​biogeocenoser.

Organismer, der bruger organisk stof produceret af andre organismer til ernæring, kaldes heterotrofer. Heterotrofe organismer omfatter mennesker, alle dyr, svampe, de fleste bakterier, vira.

Autotrofe planter og mikroorganismer repræsenterer livsmiljøet for heterotrofer. Et biogeocenotisk kompleks er ved at blive dannet, som kan eksistere i århundreder.

Rummet, inklusive atmosfæren nær Jorden og Jordens ydre skal, behersket af levende organismer og påvirket af deres vitale aktivitet, kaldes biosfæren.

Jordens biosfære er dannet af hele sættet af biogeocenoser, der er forbundet med cirkulationen af ​​stoffer og energi. Det repræsenterer området aktive liv afdækning nedre del atmosfære, hydrosfære og øvre del litosfæren. I biosfæren er levende organismer og deres levesteder organisk forbundet og interagerer med hinanden og danner et integreret dynamisk system. Udtrykket "biosfære" blev introduceret i 1875 af E. Suess. Læren om biosfæren som en aktiv skal af Jorden, hvor den kombinerede aktivitet af levende organismer (inklusive mennesker) manifesterer sig som en geokemisk faktor af planetarisk skala og betydning, blev skabt af V.I. Vernadsky (1926).

Videnskaben om menneskets oprindelse og udvikling, dannelsen af ​​menneskeracer og normale variationer fysisk struktur mennesket kaldes antropologi.

Antropologi som selvstændig videnskab blev dannet i midten af ​​det 19. århundrede. De vigtigste sektioner af antropologi: menneskelig morfologi, læren om antropogenese, racevidenskab.

Processen med historisk og evolutionær dannelse af den fysiske type af en person, den indledende udvikling af hans arbejdsaktivitet, tale og samfund kaldes antropogenese eller antroposociogenese.

Problemerne med antropogenese begyndte at blive undersøgt i det 18. århundrede. Indtil da herskede ideen om, at mennesker og nationer altid har været og er sådan, som de blev skabt af skaberen. Men ideen om udvikling, evolution, herunder i forhold til mennesket og samfundet, blev gradvist bekræftet i videnskaben, kulturen og den offentlige bevidsthed.

Men selv Lamarck turde ikke bringe til sin logiske konklusion ideen om udviklingen af ​​dyr og mennesker og benægte Guds rolle i menneskets oprindelse (i sin zoologiske filosofi skrev han om menneskets anden oprindelse end kun fra dyr).

Darwins ideer spillede en revolutionær rolle i teorien om antropogenese. Han skrev: "Den, der ikke ser, som en vild, på naturens fænomener som noget usammenhængende, kan ikke længere tro, at mennesket var frugten af ​​en særskilt skabelseshandling."

Mennesket er både et biologisk væsen og et socialt væsen, derfor er antropogenese uløseligt forbundet med sociogenese, og repræsenterer i virkeligheden en enkelt proces af antroposociogenese.

Opbevaring og transmission af arvelig information i levende organismer leveres af naturlige organiske polymerer - nukleinsyrer. Der er to typer af dem - deoxyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA). Sammensætningen af ​​DNA omfatter nitrogenholdige baser (adenin (A), guanin (G), thymin (T), cytosin (C)), deoxyribose C5H10O4 og en phosphorsyrerest. RNA indeholder uracil (U) i stedet for thymin og ribose (C5H10O5) i stedet for deoxyribose. Monomererne af DNA og RNA er nukleotider, som består af nitrogenholdige, purin (adenin og guanin) og pyrimidin (uracil, thymin og cytosin) baser, en phosphorsyrerest og kulhydrater (ribose og deoxyribose).

DNA-molekyler er indeholdt i kromosomerne i cellekernen i levende organismer, i de ækvivalente strukturer af mitokondrier, kloroplaster, i prokaryote celler og i mange vira. I sin struktur ligner DNA-molekylet en dobbelthelix. Den strukturelle model af DNA i form af en dobbelt helix blev første gang foreslået i 1953 af den amerikanske biokemiker J. Watson (f. 1928) og den engelske biofysiker og genetiker F. Crick (f. 1916), som blev præmieret sammen med Den engelske biofysiker M. Wilkinson (f. 1916), som modtog et DNA-røntgenbillede, Nobel pris 1962

Nukleotider er forbundet i en kæde gennem kovalente bindinger. Nukleotidkæderne dannet på denne måde er kombineret til ét DNA-molekyle langs hele længden af ​​hydrogenbindinger: adenin-nukleotidet i den ene kæde er forbundet med thymin-nukleotidet i den anden kæde, og guanin-nukleotidet til cytosinet. I dette tilfælde genkender adenin altid kun thymin og binder sig til det og omvendt. Et lignende par dannes af guanin og cytosin. Sådanne basepar kaldes ligesom nukleotider komplementære, og selve princippet om dannelsen af ​​et dobbeltstrenget DNA-molekyle kaldes komplementaritetsprincippet. Antallet af nukleotidpar, for eksempel i menneskekroppen, er 3 - 3,5 milliarder.

DNA er en væsentlig bærer af arvelig information, som er kodet af en sekvens af nukleotider. Arrangementet af fire typer nukleotider i DNA-kæder bestemmer rækkefølgen af ​​aminosyrer i proteinmolekyler, dvs. deres primære struktur. Cellernes egenskaber og organismers individuelle karakteristika afhænger af et sæt proteiner. En bestemt kombination af nukleotider, der bærer information om proteinets struktur, og rækkefølgen af ​​deres placering i DNA-molekylet, danner den genetiske kode. Gen (fra den græske genos - slægt, oprindelse) - en enhed af arveligt materiale, der er ansvarlig for dannelsen af ​​enhver egenskab. Det optager en del af DNA-molekylet, der bestemmer strukturen af ​​et proteinmolekyle. Sæt af gener indeholdt i et enkelt sæt kromosomer given organisme, kaldes genomet, og organismens genetiske konstitution (helheden af ​​alle dens gener) kaldes genotypen. Krænkelse af nukleotidsekvensen i DNA-kæden og følgelig i genotypen fører til arvelige ændringer i kropsmutationerne.

Den genetiske kode har fantastiske egenskaber. Den vigtigste er triplet: en aminosyre er kodet af tre tilstødende nukleotider - en triplet kaldet en codon. Hvert kodon koder kun for én aminosyre. Andre ikke mindre vigtig ejendom- koden er den samme for alt liv på Jorden. Denne ejendom genetisk kode sammen med ligheden af ​​aminosyresammensætningen af ​​alle proteiner indikerer livets biokemiske enhed, som tilsyneladende afspejler oprindelsen af ​​alle levende væsener fra en enkelt forfader.

DNA-molekyler er karakteriseret ved en vigtig egenskab ved fordobling - dannelsen af ​​to identiske dobbelthelixer, som hver er identiske med det oprindelige molekyle. Denne proces med at duplikere et DNA-molekyle kaldes replikation. Replikation involverer brydning af gamle og dannelse af nye hydrogenbindinger, der forener kæder af nukleotider. Ved starten af ​​replikationen begynder de to gamle kæder at slappe af og adskilles fra hinanden. Derefter føjes nye til de to gamle kæder efter komplementaritetsprincippet. Dette danner to identiske dobbeltspiraler. Replikation giver en nøjagtig kopi af den genetiske information indeholdt i DNA-molekyler og giver den videre fra generation til generation.

På tærsklen til opdagelsen af ​​DNA-molekylets struktur troede velkendte biologer, at videnskaben ville være i stand til at invadere det arvelige apparat, og endnu mere at manipulere det, først i det 21. århundrede. Men på trods af kompleksiteten af ​​strukturen og egenskaberne af arvemateriale, allerede i slutningen af ​​det 20. århundrede. en ny gren af ​​molekylærbiologi og genetik blev født - genteknologi, hvis hovedopgave er at designe nye kombinationer af gener, der ikke findes i naturen. PÅ nyere tid denne gren kaldes genteknologi. Det åbner muligheder for at avle nye sorter af dyrkede planter og højproduktive dyreracer, hvilket skaber effektive lægemidler etc.

Nylige undersøgelser har vist, at arveligt materiale ikke ældes. Genetisk analyse effektiv, selv når DNA-molekyler tilhører meget fjerne generationer. Relativt for nylig blev opgaven sat til at afgøre, hvem der ejer resterne fundet i en begravelse nær Jekaterinburg. Er det den kongelige familie, der blev skudt i denne by i 1918? Eller blind tilfældighed samlet i én grav det samme antal mandlige og kvindelige rester? Trods alt i årene borgerkrig millioner døde ... Prøver af resterne blev sendt til det engelske center retsmedicinsk undersøgelse- allerede akkumuleret stor oplevelse genanalyse. Fra knoglevæv forskere isolerede DNA-molekyler og analyserede dem. Det er fastslået med 99 % nøjagtighed, at undersøgelsesgruppen indeholder resterne af en far, mor og deres tre døtre. Men det er måske ikke kongefamilien? Det var nødvendigt at bevise forholdet mellem de fundne rester og medlemmer af det engelske kongehus, som Romanovs er forbundet med af ret tætte familiebånd. Analysen bekræftede de dødes forhold til det engelske kongehus, og den retsmedicinske undersøgelsestjeneste konkluderede: resterne fundet nær Jekatrinburg tilhører Royal familie Romanovs.

Et af naturens vidundere er den unikke individualitet af enhver person, der lever på Jorden. "Sammenlign ikke - det levende er uforlignelig," skrev O. Mandelstam. videnskabsmænd i lang tid det var ikke muligt at finde nøglen til at optrevle en persons individualitet. Det er nu kendt, at al information om en levende organismes struktur og udvikling er "registreret" i dens genom. Den genetiske kode for for eksempel menneskets øjenfarve er forskellig fra den genetiske kode for kaninøjenfarve, men i forskellige mennesker den har samme struktur og består af de samme DNA-sekvenser.

Forskere observerer et stort udvalg af proteiner, som levende organismer er bygget af, og en fantastisk ensartethed af generne, der koder for dem. Selvfølgelig skal der i hver persons genom være nogle områder, der bestemmer hans individualitet. En lang eftersøgning blev kronet med succes - i 1985 blev der opdaget særlige supervariable regioner, mini-satellitter, i det menneskelige genom. De viste sig at være så individuelle for hver person, at det med deres hjælp var muligt at opnå en slags "portræt" af hans DNA, eller rettere sagt visse gener. Hvordan ser dette "portræt" ud? Dette er en kompleks kombination af mørke og lyse striber, der ligner et let sløret spektrum, eller et tastatur med mørke og lyse taster af forskellig tykkelse. Denne kombination af striber kaldes DNA-fingeraftryk i analogi med fingeraftryk.

Bioteknologi er baseret på brug af levende organismer og biologiske processer i industriel produktion. På deres grundlag er masseproduktion af kunstige proteiner, næringsstoffer og mange andre stoffer blevet mestret. Den mikrobiologiske syntese af enzymer, vitaminer, aminosyrer, antibiotika osv. udvikler sig med succes. Med brug af genteknologier og naturlige bioorganiske materialer, biologisk syntetiseret aktive stoffer - hormonelle præparater og forbindelser, der stimulerer immunsystemet.

For at øge fødevareproduktionen er der brug for kunstige stoffer, der indeholder proteiner, der er nødvendige for levende organismers vitale aktivitet. Takket være store fremskridt inden for bioteknologi, mange kunstige næringsstoffer, i mange egenskaber overlegne produkter af naturlig oprindelse.

Moderne bioteknologi gør det muligt at omdanne affaldstræ, halm og andre plantematerialer til værdifulde næringsrige proteiner. Det inkluderer processen med hydrolyse af mellemproduktet - cellulose - og neutraliseringen af ​​den resulterende glucose med indførelse af salte. Den resulterende glucoseopløsning er et næringssubstrat for mikroorganismer - gærsvampe. Som et resultat af mikroorganismers vitale aktivitet dannes et lysebrunt pulver - et fødevareprodukt af høj kvalitet, der indeholder omkring 50% råprotein og forskellige vitaminer. Sukkerholdige opløsninger såsom sirup og sulfitlud fra pulpproduktion kan også tjene som næringsmedium til gær.

Nogle typer svampe omdanner olie, brændselsolie og naturgas til fødevarevenlig biomasse, rig på proteiner. Således kan 10 tons gærbiomasse indeholdende 5 tons rent protein og 90 tons diesel udvindes fra 100 tons råbrændselsolie. Den samme mængde gær produceres af 50 tons tørt træ eller 30 tusinde m3 naturgas. At producere denne mængde protein ville kræve en besætning på 10.000 køer, og for at vedligeholde dem er der brug for enorme arealer med agerjord. industriel produktion proteiner er fuldt automatiseret, og gærkulturer vokser tusindvis af gange hurtigere end store kvæg. Et ton ernæringsgær giver dig mulighed for at få omkring 800 kg svinekød, 1,5-2,5 tons fjerkræ eller 15-30 tusinde æg og spare op til 5 tons korn.

Nogle typer bioteknologi omfatter fermenteringsprocesser. Alkoholisk gæring har været kendt siden stenalderen – omkring 20 ølsorter blev brygget i det gamle Babylon. For århundreder siden begyndte masseproduktionen alkoholiske drikkevarer. En anden vigtig bedrift inden for mikrobiologi er udviklingen i 1947 af penicillin. To år senere blev aminosyrer for første gang opnået på basis af glutaminsyre ved biosyntese. Til dato er der etableret produktion af antibiotika, vitamin- og proteintilskud til fødevarer, vækststimulerende midler, bakteriologisk gødning, plantebeskyttelsesmidler mv.

Ved brug af rekombinant DNA var det muligt at syntetisere enzymer og derved udvide deres anvendelsesområde inden for bioteknologi. Det blev muligt at fremstille mange enzymer til en relativt lav pris. Mikroorganismer er kendt for at omdanne glucose til mange nyttige kemiske produkter. Imidlertid forbruges oftere sådanne vegetabilske råvarer som madvarer. Til gæring kan biomasse anvendes i form af affald fra landbrug og skovbrug. Det indeholder dog lignin, som forhindrer biokatalytisk nedbrydning og fermentering af cellulosekomponenter. Derfor skal naturlig biomasse først renses for lignin.

Yderligere udvikling af bioteknologier er forbundet med modifikationen af ​​det genetiske apparat i levende systemer.

Genteknologier er baseret på metoderne inden for molekylærbiologi og genetik forbundet med den målrettede konstruktion af nye kombinationer af gener, der ikke findes i naturen. Genetiske teknologier opstod i begyndelsen af ​​1970'erne. som rekombinante DNA-teknikker kaldes genteknologi. Genteknologiens hovedfunktion er at udvinde et gen, der koder fra kroppens celler ønskede produkt, eller grupper af gener og deres kombination med DNA-molekyler, der er i stand til at reproducere i en anden organismes celler. På den indledende fase udvikling af genteknologier, er der opnået en række biologisk aktive forbindelser - insulin, interferon osv. Moderne genteknologier kombinerer nukleinsyrers og proteiners kemi, mikrobiologi, genetik, biokemi og åbner op for nye måder at løse mange problemer inden for bioteknologi, medicin og landbrug.

Hovedmålet med genteknologi er at modificere DNA ved at kode det til at producere et protein med ønskede egenskaber. Moderne eksperimentelle metoder gør det muligt at analysere og identificere DNA-fragmenter og genetisk modificerede celler, hvori det ønskede DNA er blevet indført. Målrettede kemiske operationer udføres på biologiske objekter, som er grundlaget for genetiske teknologier.

Genteknologi har ført til udviklingen moderne metoder analyse af gener og genomer, og de til gengæld til syntese, dvs. til konstruktion af nye, genetisk modificerede mikroorganismer. Til dato er nukleotidsekvenserne af forskellige mikroorganismer, herunder industrielle stammer, blevet etableret, og dem, der er nødvendige for at studere principperne for genomorganisation og for at forstå mekanismerne bag mikrobiel evolution. Industrielle mikrobiologer er til gengæld overbeviste om, at viden om nukleotidsekvenserne i genomerne af industrielle stammer vil gøre det muligt for dem at blive "programmeret" til at indbringe en masse indtægter.

Kloning af eukaryote (nukleare) gener i mikrober er den grundlæggende metode, der førte til den hurtige udvikling af mikrobiologi. Fragmenter af genomerne fra dyr og planter klones i mikroorganismer til deres analyse. For at gøre dette bruges kunstigt skabte plasmider som molekylære vektorer - genbærere såvel som mange andre molekylære enheder til isolering og kloning.

Ved hjælp af molekylære prøver (DNA-fragmenter med en specifik nukleotidsekvens) er det muligt at bestemme f.eks. doneret blod AIDS-virus. Og genetisk teknologi til at identificere nogle mikrober giver dig mulighed for at overvåge deres spredning, for eksempel på et hospital eller under epidemier.

Genteknologier til fremstilling af vacciner udvikler sig i to hovedretninger. Den første er en forbedring eksisterende vacciner og skabelse kombinationsvaccine, dvs. bestående af flere vacciner. Den anden retning er at få vacciner mod sygdomme: AIDS, malaria, mavesår mave osv.

Om de sidste år Genteknologier har væsentligt forbedret effektiviteten af ​​traditionelle producentstammer. For eksempel, i en svampestamme, der producerer antibiotikummet cephalosporin, blev antallet af gener, der koder for expandasen, hvis aktivitet bestemmer hastigheden af ​​cephalosporinsyntese, øget. Som et resultat steg antibiotikaproduktionen med 15-40%.

Der arbejdes målrettet på at genmodificere egenskaberne af mikrober, der anvendes i produktionen af ​​brød, ostefremstilling, mejeriindustrien, brygning og vinfremstilling for at øge modstandsdygtigheden af ​​produktionsstammer, øge deres konkurrenceevne i forhold til skadelige bakterier og forbedre kvaliteten af ​​det endelige produkt.

Genetisk modificerede mikrober er gavnlige i kampen mod skadelige vira og bakterier og insekter. Her er eksempler. Som et resultat af ændringen af ​​visse planter er det muligt at øge deres modstand mod infektionssygdomme. Eksempelvis dyrkes der allerede i Kina virus-resistent tobak, tomater og sød peber store områder. Kendt transgene tomater resistente over for bakteriel infektion, kartofler og majs resistente over for svampe.

I øjeblikket dyrkes transgene planter kommercielt i USA, Argentina, Canada, Østrig, Kina, Spanien, Frankrig og andre lande. Hvert år øges arealet med transgene planter. Det er især vigtigt at bruge transgene planter i landene i Asien og Afrika, hvor afgrødetabet fra ukrudt, sygdomme og skadedyr er størst, og samtidig er der mest mangel på mad.

Vil den udbredte indførelse af genetiske teknologier i praksis føre til fremkomsten af ​​sygdomme og andre sygdomme, som epidemiologer endnu ikke kender? uønskede konsekvenser? Praksis viser, at genetiske teknologier fra begyndelsen af ​​deres udvikling og frem til i dag, dvs. i over 30 år, har ikke bragt en eneste negative konsekvenser. Desuden viste det sig, at alle rekombinante mikroorganismer som regel er mindre virulente, dvs. mindre patogene end deres oprindelige former. Biologiske fænomener er dog sådan, at det aldrig kan siges med sikkerhed, at det aldrig vil ske. Det er mere korrekt at sige dette: Sandsynligheden for, at dette vil ske, er meget lille. Og her, som bestemt positivt, er det vigtigt at bemærke, at alle former for arbejde med mikroorganismer er strengt reguleret, og formålet med en sådan regulering er at mindske sandsynligheden for spredning af smitstoffer. Transgene stammer bør ikke indeholde gener, der, når de overføres til andre bakterier, kan have en farlig effekt.

Et lam blev født, genetisk umuligt at skelne fra det individ, der fødte den somatiske celle. Måske er en menneskelig somatisk celle i stand til at føde en ny fuldgyldig organisme. Menneskelig kloning er en chance for at få børn for dem, der lider af infertilitet; disse er banker af celler og væv, reserveorganer til at erstatte dem, der bliver ubrugelige; endelig er det en mulighed for at videregive til afkom ikke halvdelen af ​​deres gener, men hele genomet - at reproducere et barn, der vil være en kopi af en af ​​forældrene. Samtidig er spørgsmålet om de juridiske og moralske aspekter af disse muligheder fortsat åbent. Denne slags argumenter i 1997-1998. forskellige kilder til massemedier i mange lande var overfyldte.

Ifølge den definition, der er accepteret i videnskaben, er kloning en nøjagtig gengivelse af et eller andet levende objekt i et vist antal kopier. Gengivne kopier har identiske arvelige oplysninger, dvs. har det samme sæt gener.

I nogle tilfælde forårsager kloningen af ​​en levende organisme ikke megen overraskelse og refererer til en veletableret procedure, selvom den ikke er så enkel. Genetikere opnår kloner, når de genstande, de bruger, formerer sig gennem parthenogenese - ukønnet, uden forudgående befrugtning. Naturligvis vil de individer, der udvikler sig fra en eller anden indledende kimcelle, være genetisk de samme og kan danne en klon. I vores land udføres strålende værker om sådan kloning på silkeorm; medbragte silkeormskloner er kendetegnet ved høj produktivitet i silkeproduktion og er berømte over hele verden.

Imidlertid vi taler om anden kloning - om at få nøjagtige kopier, f.eks. en ko med rekordhøj mælkeydelse eller genial mand. Det er ved sådan en kloning, at der opstår meget, meget store vanskeligheder.

Tilbage i de fjerne 40'ere af det XX århundrede. Den russiske embryolog G.V. Lopashov udviklede en metode til at transplantere (transplantere) kerner i et frøæg. I juni 1948 sendte han en artikel baseret på hans eksperimenter til Journal of General Biology. Men til hans ulykke fandt den berygtede session af VASKhNIL sted i august 1948, som på foranledning af partiet godkendte Trofim Lysenkos (1898-1976) ubegrænsede dominans inden for biologi, og sættet af Lopashovs artikel accepterede til offentliggørelse, blev spredt, da det beviste den ledende rolle for kernen og de kromosomer, den indeholder individuel udvikling organismer. Lopashovs arbejde blev glemt, og i 50'erne af det XX århundrede. de amerikanske embryologer Briggs og King udførte lignende eksperimenter, og de fik forrang, som det ofte skete i den russiske videnskabs historie.

I februar 1997 blev det rapporteret, at den skotske videnskabsmand Jan Wilmuths laboratorium ved Roslyn Institute (Edinburgh) havde udviklet effektiv metode kloning af pattedyr og på grundlag heraf blev fåret Dolly født. taler i almindeligt sprog, Fåret Dolly har ikke en far - hun gav anledning til en mors celle indeholdende et dobbelt sæt gener. Det er kendt, at somatiske celler af voksne organismer indeholder et komplet sæt gener, og kønsceller - kun halvdelen. Ved undfangelsen forenes begge halvdele - faderlig og moderlig - og en ny organisme er født.

Hvordan blev eksperimentet udført i Jan Wilmuths laboratorium? Først blev oocytter isoleret; æg. De blev ekstraheret fra et får af den skotske sort-faced race, derefter anbragt i et kunstigt næringsmedium med tilsætning af føtalt kalveserum ved en temperatur på 37 ° C, og en enucleation operation blev udført - fjernelse af deres egne kerner. Næste operation skulle give ægget genetisk information fra organismen, der skulle klones. Til dette viste diploide donorceller sig at være den mest bekvemme; celler, der bærer det komplette genetiske sæt, som blev taget fra mælkekirtlen på et voksent drægtig får. Ud af 236 eksperimenter var kun ét vellykket - og fåret Dolly blev født med arvematerialet fra et voksent får. Efter det i forskellige midler information begyndte at diskutere problemet med menneskelig kloning.

Nogle videnskabsmænd mener, at det er praktisk talt umuligt at returnere de ændrede kerner af somatiske celler til den oprindelige tilstand så de kan yde normal udviklingægget, som de blev transplanteret ind i, og giv til sidst en nøjagtig kopi af donoren. Men selvom alle problemer kan løses og alle vanskeligheder overvindes (selvom det er usandsynligt), kan menneskelig kloning ikke betragtes som videnskabeligt forsvarlig. Faktisk, lad os sige, at udviklende æg med fremmede donorkerner blev transplanteret til flere tusinde rugemødre. Bare et par tusinde: procentdelen af ​​exit er lav, og det vil højst sandsynligt ikke være muligt at øge den. Og alt dette for at få mindst en enkelt født levende kopi af en person, endda et geni. Og hvad vil der ske med resten af ​​embryonerne? De fleste af dem vil trods alt dø i livmoderen eller udvikle sig til freaks. Forestil dig - tusindvis af kunstigt opnåede freaks! Det ville være en forbrydelse, så det er helt naturligt at forvente vedtagelsen af ​​en lov, der forbyder denne form for forskning som i højeste grad umoralsk. Hvad angår pattedyr, er det mere rationelt at forske i avl af transgene dyreracer, genterapi mv.

Naturen som genstand for undersøgelse af naturvidenskaben er kompleks og mangfoldig i sine manifestationer: den ændrer sig konstant og er i i konstant bevægelse. Cirklen af ​​viden om det bliver bredere, og området for dens konjugation med det grænseløse område af uvidenhed bliver til en enorm sløret ring oversået med videnskabelige ideer - naturvidenskabens korn. Nogle af dem vil med deres spirer bryde igennem i den klassiske videns cirkel og give liv til nye ideer, nye naturvidenskabelige begreber, mens andre kun vil forblive i videnskabens udviklingshistorie. De vil så blive erstattet af bedre. Sådan er dialektikken i udviklingen af ​​naturvidenskabelig viden om den omgivende verden.

Karpenkov S.Kh. Begrebet moderne naturvidenskab M. 2003.

Vernadsky V.I. Levende stof og biosfære M. 1999.

Ichas M. Om de levendes natur: mekanismer og mening. M 1994

"Økonomisk biologi" - Hvordan kan antropometriske data (primært højde) bruges til at vurdere den biologiske status, trivsel og sociale ulighed i samfundet? Hos dyr udsat for kaloriefattig diæt» med et kvalitetssæt af næringsstoffer (princip « maksimalt resultat”), men med kvantitative restriktioner (princippet ” minimale omkostninger”), markant øget forventet levetid.

"Science Biology" - Biologi. Hvad studerer biologi? Biologi er videnskaben om livet, de levende organismer, der lever på Jorden. Biologiske discipliner. Projektforfatter Uspenskaya I.V. Skole nr. 627. Riger af levende organismer. Hvad er biologi? Planter Dyr. Bakterier Svampe.

"Mikrobiologi" - Mikrobiologi med det grundlæggende i epidemiologi og metoder mikrobiologisk forskning. Penicillium. Identifikation af rene kulturer udføres til typen af ​​mikroorganisme. Nøglefaktor i jorddannelse. Mikroskop 1751. Moderne molekylær genetisk scene. mikroskopisk metode. D. I. Ivanovsky (1863-1920).

Biologisk undersøgelse - Tak for din opmærksomhed! Viden er hele verden. Polymerasekædereaktion (PCR). Elektroforese. For hvad?! Døden er nødvendig. Thanatologi er videnskaben om døden. Stigning i oxidationsprocesser. Kreativ titel: Vil du vide mere? Aktuelle spørgsmål i biologi. genetisk mekanisme. Genomik. Akkumulering af fejl.

"Biologiens udvikling" - "Biologi er videnskaben om den levende verden. Biologi er som en videnskab. Generel biologi- videnskaben om de generelle love og mønstre, der er iboende i den levende natur. Biologi som videnskab. 1 in. n. e. - den første biologiske encyklopædi "Naturhistorie" af Plinius den Ældre. Biologi-samling naturvidenskab: Biologiens udviklings historie.

"Biologiens historie" - Hvad er videnskabelig metode? L. Pasteur. Efter at have forladt akademiet blev Aristoteles lærer for Alexander den Store. Tilsvarende medlem (1884) og æresmedlem (1893) af Sankt Petersborgs Videnskabsakademi. Hippokrates kaldes "medicinens fader". Vernadsky Vladimir Ivanovich Samtidig forberedte han sig til universitetseksamener, som han bestod med succes i 1902.

I alt er der 14 oplæg om emnet