Концепции современного естествознания

Отметим, что рассмотренные выше концепции происхождения жизни -- религиозная и научная -- продолжают сохранять свое влияние. Это связано с тем, что существуют они как бы в разных измерениях, в разных сферах духовной жизни. Креационистская концепция, основанная на вере, признает в качестве истин положения, которым нет доказательств в научном смысле. В результате она оказывается за рамками научного исследования. Религия и наука -- эти две сферы человеческого постижения действительности -- изначально по своим методам исключают друг друга. Для ученого истина всегда содержит элемент гипотезы, предварительности, но для верующего теологическая истина абсолютна.

Кроме указанных концепций происхождения жизни на Земле существуют и некоторые другие. Одной из них, пользующейся особой популярностью у писателей-фантастов, а также у уфологов, является концепция панспермии, или внеземного происхождения жизни. Эта концепция исходит из представления о возможности переноса живых организмов с одного космического тела на другое. Согласно панспермии, рассеянные в мировом пространстве зародыши жизни переносятся с метеоритами или перемещаются сами по себе под давлением светового излучения; подобным образом появилась будто бы и жизнь на Земле, ее источником стали занесенные из космоса споры микроорганизмов. По сути эта теория не дает объяснения рассматриваемой проблеме, а лишь переносит ее в какое-то другое место Вселенной.

7.4 Структурные уровни живого

Ныне существующий на нашей планете мир живой природы чрезвычайно разнообразен. Чтобы разобраться в его составе, выявить закономерные связи между составляющими его частями, биологическая наука применяет метод классификации растений и животных, используя для этой цели различные основания. На основе определенных критериев выделяются разные уровни, подсистемы живого мира. Наиболее часто в современной биологии для классификации уровней организации живого используется критерий масштабности. По этому основанию в мире живого обычно выделяются следующие уровни:

Биосферный -- включающий всю совокупность живых организмов Земли, существующих в тесной связи с окружающей природной средой. На этом уровне биологической наукой решается такая, например, актуальная проблема, как регулирование процесса концентрации углекислого газа в атмосфере. Исследуя биосферный уровень организации живого, ученые выяснили, что в последнее время в результате значительного усиления хозяйственной активности и слабой природоохранной деятельности концентрация углекислого газа в атмосфере планеты стала возрастать. В результате возникла опасность глобального повышения температуры, возникновения так называемого «парникового эффекта», увеличения в ряде районов количества осадков до масштабов Всемирного потопа.

Уровень биогеоценозов выражает следующую ступень структуры живого. Под биогеоценозами понимаются участки Земли с определенным составом тесно взаимосвязанных живых и неживых компонентов, представляющих единый природный комплекс, экосистему. Рациональное использование природы невозможно без знания структуры и функционирования биогеоценозов, или экосистем.

Популяционно-видовой уровень образуется свободно скрещивающимися между собой особями одного и того же вида. Его изучение важно для выявления факторов, влияющих на численность популяций. На этой основе соответствующими службами обеспечивается поддержание оптимальной численности популяций. Этот уровень также важен с точки зрения исследования путей исторического развития живого, его эволюции.

Организменный и органо-тканевый уровни отражают признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живых существ.

Клеточный и субклеточный уровни отражают процессы специализации клеток, а также различные внутриклеточные включения.

Молекулярный уровень составляет объект исследований молекулярной биологии, одной из важнейших задач которой является изучение механизмов передачи наследственной информации и развитие генной инженерии и биотехнологии.

Разделение живой материи на уровни, конечно же, весьма условно. Оно имеет значение лишь как инструмент биологического исследования. Решение же конкретных биологических проблем, например регулирования численности того или иного вида животных, опирается на данные о всех уровнях живого, которые теснейшим образом связаны друг с другом. Однако все биологи согласны с тем, что в мире живого существуют ступенчатые уровни, своего рода иерархии. Представление о них как раз и отражает системный подход к изучению природы, который помогает глубже понять ее.

Вместе с тем следует иметь в виду, что в этом бесконечно разнообразном мире все же существует некий фундамент, который объединяет все его многообразие. Своего рода «первокирпи-чиком» живого мира является клетка. Ее исследование помогает глубже уяснить специфику живого.

7.5 Клетка как «первокирпичик» живого, ее строение и функционирование

Механизм управления клеткой

Вспомним, что своего рода «первокирпичики» имеются на каждом из основных уровней природы.

Так, на уровне, изучаемом физикой, такую роль играют кварки -- мельчайшие из известных науке частиц вещества-поля, которые характеризуется тем, что даже с помощью самых совершенных приборов бывает трудно определить их точное местонахождение.

В сфере химических наук место «первокирпичиков» занимают уже более крупные частицы -- атомы. Из них состоят различные химические элементы. Это более устойчивая, стабильная частица, чем кварк.

Есть подобная фундаментальная частица и в биологии. Это живая клетка. Именно она является мельчайшей системой, обладающей всей совокупностью свойств живого, в том числе и свойством передавать наследственную информацию.

Создание клеточной теории, основы которой были впервые изложены в 1838 г. немецкими учеными М. Шлейденом и Т. Шваном, стало одним из крупнейших достижений биологической науки XIX в.

Основное положение клеточной теории состоит в утверждении, что все живые организмы от амебы до человека состоят из клеток, сходных по своему строению. Это положение стало еще одним свидетельством единства происхождения и развития всех видов живого.

Многочисленные исследования в области цитологии -- биологической науки, специально занимающейся исследованием живой клетки, показали, что все клетки имеют некоторые общие свойства не только в строении, но и в функциях. Так, все они осуществляют обмен веществ, способны к саморегуляции своего состояния, могут передавать наследственную информацию.

Вместе с тем выяснилось, что клетки специализированы и весьма многообразны. Они могут существовать как одноклеточные организмы, а также в составе организмов многоклеточных, где их число может достигать нескольких миллиардов, как, например, у человека.

У клеток разный срок существования. В частности, некоторые клетки пищевода отмирают у человека через несколько дней после появления, а срок жизни нервных клеток может совпадать с продолжительностью жизни человека. Жизненный цикл любой клетки завершается или делением и продолжением жизни, но уже в обновленном виде, или гибелью.

Разнообразны и размеры клеток: они колеблются от одной тысячной сантиметра до 10 см.

Специализированные группы клеток образуют различные ткани организма: нервную, мышечную и др. А несколько типов тканей формируют органы: сердце, легкие и т.д. Группы органов, связанные с решением каких-то общих задач, называются системами организма.

Многообразием функций клетки обусловлена ее сложная структура. Клетка обособляется от окружающей среды оболочкой, которая, будучи неплотной и рыхлой, обеспечивает ее взаимодействие с внешним миром -- обмен с ним веществом, энергией и информацией. Обмен веществ, или метаболизм, клеток важнейшее свойство всего живого.

Обмен веществ -- сложный, многоступенчатый процесс. Он включает доставку в клетку исходных продуктов, получение из них энергии и белков, выведение из клетки в окружающую среду выработанных полезных продуктов, энергии и «вредных отходов производства».

Метаболизм в свою очередь служит основой для другого важнейшего свойства клетки -- сохранения стабильности, устойчивости ее внутренней среды. Это свойство клеток, также присущее всей живой системе, называют гомеостазом.

Особое место в мире живого занимают вирусы. Их иногда называют бесклеточными организмами, поскольку они не имеют четко выраженной клеточной структуры и существуют, проникая в другие клетки и паразитируя на них.

Следует также отметить, что существуют и некоторые организмы с клеточным строением, которые не имеют типичной для большинства клеток структуры, например прокариоты, безъядерные клетки. Исторически они являются предшественниками вполне развитых, имеющих ядро клеток, так называемых эука-риотов. К группе прокариотов, древнейших безъядерных клеток, относятся некоторые организмы, сохранившиеся и поныне, в частности бактерии, сине-зеленые водоросли и др. Не имея ядер, эти организмы тем не менее обладают нитями молекул нуклеиновых кислот, которые у них, как и у всех других клеток, выполняют управленческую функцию; расположены эти нити не в ядре, а во внутриклеточной жидкости, цитоплазме. Несмотря на относительную простоту организации, безъядерные клетки способны выполнять все свойственные типичным клеткам функции, включая обмен веществ, поддержание стабильности и т.п.

Но каким же образом обеспечивается управление всем этим многоступенчатым процессом, происходящим в клетке?

Исчерпывающего ответа на этот вопрос пока нет. Общепризнано, что все нити управления внутриклеточным обменом находятся в особых структурах, как правило, находящихся в ядре клетки в виде очень длинных цепей молекул нуклеиновых кислот. Их исходной структурной единицей является ген. Ген представляет собой своего рода природное кибернетическое устройство, содержащее информацию, инструкции, коды, определяющие характер всей деятельности клетки как по обмену веществ, так и по самовоспроизведению. Именно гены обеспечивают важнейшие метаболические и наследственные функции клетки, как и всего организма в целом. В связи с их исключительно высокой ролью о них будет рассказано особо, в следующем параграфе данной главы.

Открытие в XX в. структуры и функционирования генетического аппарата клетки сыграло в развитии биологии такую же роль, как открытие атомного ядра в физике. Если открытие атомного ядра позволило человеку овладеть практически неисчерпаемыми запасами энергии, то открытие гена дало возможность людям вмешиваться в свойства живой клетки, управлять механизмом наследственности и, наконец, практически решать задачи клонирования (копирования) живых организмов.

Чрезвычайная сложность организации живой клетки является еще одним убедительным доказательством того, что даже клетка, не говоря уже обо всем мире живого, не могла стать результатом единовременного акта творения, скорее всего это результат длительного процесса биологической эволюции.

7.6 Ген и его свойства. Генетика и практика

Содержание теории эволюции сегодня невозможно представить без анализа роли в ней генов, управляющих функционированием каждой клетки, каждого живого организма. Что же такое ген? Какова его роль в функционировании и развитии живых организмов?

Ген (от греч. genos -- происхождение) представляет собой мельчайшую единицу наследственности, которая обеспечивает преемственность в потомстве того или иного элементарного признака организма. У высших организмов ген входит в состав особых нитевидных образований -- хромосом, находящихся внутри ядра клетки. Совокупность всех генов организма составляет его геном. В геноме человека насчитывается около ста тысяч генов. По своим химическим характеристикам ген представляет собой участок молекулы ДНК (у некоторых вирусов -- РНК), в определенной структуре которого закодирована та или иная наследственная информация. Каждый ген содержит некоторый рецепт, который обеспечивает соответствующий синтез определенного белка, и таким образом совокупность генов управляет всеми химическими реакциями организма и определяет все его признаки. Важнейшим свойством гена является сочетание высокой устойчивости, неизменяемости в ряду поколений со способностью к наследуемым изменениям -- мутациям, которые являются источником изменчивости организмов и основой для действия естественного отбора.

О невероятной сложности генетического устройства свидетельствуют следующие факты: геном бактерии Хеликобактер, вызывающей язву желудка у человека, включает 1603 гена, содержащих более полутора миллиона единиц, или «букв», информации; геном крошечного, живущего в почве червя Элеганс состоит из 97 млн «букв» генетического кода; геном человека, который удалось расшифровать в 2001 г., содержит около 100 тыс. генов, включающих около 3 млрд единиц информации, причем сбой, ошибка в функционировании хотя бы одной из этих единиц может привести к тяжелому заболеванию1.

Гены являются объектом изучения одной из наиболее перспективных отраслей биологической науки -- генетики. Ее определяют как науку о наследственности и изменчивости организмов и практических методах управления ими. Она является основой для разработки методов селекции, т.е. создания новых пород животных, видов растений, микроорганизмов с нужными человеку признаками.

Быстрое развитие генетики в XX--XXI вв. объясняется рядом причин:

Огромной ролью, которую играет генетический материал в существовании живых организмов. Как отмечалось выше, некоторые исследователи считают, и не без оснований, способность живых организмов передавать наследственную информацию главным свойством всего живого.

Динамизмом, изменчивостью генного материала, его способностью к мутациям, преобразованиям, перестройкам, что и является исходным фактором эволюции, развития жизни, ее огромного разнообразия.

Открытием генетиками уже в конце XIX в. определенной упорядоченности, законов, которым подчиняются механизмы наследственности, что и сделало возможным целенаправленное воздействие на эти механизмы, или селекцию животных и растений.

Основой генетики стали законы передачи наследственной информации, отрытые чешским ученым Г. Менделем. Эти закономерности были им обнаружены при проведении множества опытов по скрещиванию различных сортов гороха и четко сформулированы в 1865 г. Законы Менделя, касающиеся механизма наследственности, принадлежат к наиболее точным, количественно определенным биологическим обобщениям. Однако эти открытия были по достоинству оценены только после смерти ученого, а в России -- значительно позже, чем в других странах.

Главными направлениями исследований ученых-генетиков сегодня стали следующие:

дальнейшее исследование особенностей структуры тех предельно мелких материальных объектов -- участков молекул нуклеиновых кислот, которые являются хранителями генетической информации каждого вида живого, единицами наследственности. Крупнейшим достижением генетики на этом направлении стала расшифровка американскими и английскими учеными на рубеже третьего тысячелетия генома человека;

более глубокое исследование механизмов и законов передачи генетической информации от поколения к поколению, а также ее реализации в конкретные признаки и свойства организма, например в большую продуктивность животных или урожайность сельскохозяйственных культур;

выяснение предпосылок и механизмов изменения генетической информации на разных этапах развития организма.

Эти задачи решаются учеными на разных уровнях организации живой природы: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном. Продвигаясь вперед, ученые-генетики в тесном контакте с практиками-селекционерами активно решают задачи выбора оптимальной системы скрещивания и эффективного метода отбора и управления развитием наследственных признаков.

Крупнейшее открытие современной генетики, как отмечалось, связано с установлением способности генов к перестройке, изменению. Эта способность называется мутированием (от лат. muta-tio -- изменение). Мутации могут иметь последствия троякого рода: они могут быть полезными, вредными или нейтральными. Одним из результатов мутаций может быть появление организма нового вида -- мутанта.

Причины мутаций до конца не выяснены. Однако генетикой установлены основные факторы, вызывающие мутации, так называемые мутагены. Известно, что мутации могут вызываться некоторыми общими условиями, в которых оказывается организм: его питанием, температурным режимом, составом воздушной среды и т.д. Вместе с тем мутации определяются и некоторыми внезапно возникающими экстремальными факторами, такими, как отравляющие вещества, радиоактивное излучение. Под воздействием экстремальных факторов количество мутаций может увеличиваться по сравнению с нормальными условиями в сотни раз, причем возрастает оно пропорционально дозе воздействия.

Учитывая это, селекционеры часто используют химические вещества, радиационное излучение и другие мутагены для обеспечения направленных полезных мутаций.

Активная работа ученых в этом направлении привела к выделению в качестве самостоятельной отрасли генетики генной инженерии, целью которой стало конструирование новых, не существующих в природе генов. С помощью современных биотехнологий удалось получить целый ряд впечатляющих результатов: ряд эффективных лекарств, например инсулин; сыворотку против гепатита и др.; создать первые образцы пищи, подвергнутой генетическому инжинирингу (помидоры, картофель, кукуруза и др.); вывести методами генной инженерии некоторые виды животных, таких, как мышь, обезьяна, овца, некоторые виды промысловых рыб и даже вплотную подойти к решению проблемы клонирования человека, создания смоделированных живых организмов на основе искусственных генов. Следует отметить, что эти достижения науки оцениваются общественностью неоднозначно. Так, некоторые религиозные деятели и многие специалисты по этике считают морально недопустимыми подобные эксперименты, а законодательные органы Европейского союза потребовали принятия закона, согласно которому все пищевые продукты, содержащие гормоны роста и чужеродные гены, должны иметь специальные этикетки в магазинах и ресторанах.

Вместе с тем следует отметить, что модификация генного материала происходит не только в научно-исследовательских институтах и научных лабораториях, но и далеко за их пределами. В последнее время в связи с резким возрастанием загрязнения окружающей природной среды, усиления содержания в атмосфере углекислого газа, повышения радиационного фона значительно возросло число спонтанных, стихийных, вредных мутаций как у животных, так и у человека.

В последние годы, например, ежегодно в мире рождается около полутора миллионов детей с наследственными болезнями мутагенного характера, что составляет около 2% от общего количества рождаемости. Установлено, что именно с патологиями наследственного аппарата связана предрасположенность к таким тяжелым заболеваниям, как туберкулез, полиомиелит, рак. Известны вызываемые теми же факторами дефекты психики -- эпилепсия, слабоумие, шизофрения и т.п. Всемирной организацией здравоохранения зарегистрировано свыше тысячи серьезных аномалий человека в виде различных уродств, нарушений жизненно важных процессов под влиянием тех или иных вредных мутагенов.

Одним из наиболее опасных видов мутагенов являются вирусы (от лат. virus -- яд). Вирусы -- мельчайшие из живых существ, они способны проникать через любые фильтры, в связи с чем их иногда называют фильтрующимися вирусами. Тем не менее они содержат важнейшие элементы жизни. Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, но всех структур развитой живой клетки, например ядра, они не имеют. По своему образу жизни они также отличаются от обычных клеток; будучи неспособными синтезировать белок, вирусы ведут паразитический образ жизни, получая необходимые для их жизнедеятельности вещества путем проникновения в живую клетку и использования готовых органических веществ и энергии. Как внутриклеточные паразиты, вирусы являются возбудителями многих заболеваний растений, животных и человека; размножаясь только в живых клетках, они используют их генетический аппарат, переключая клетку на синтез вирусных частиц. Вирусы настолько резко отличаются от других живых организмов, что иногда их вьщеляют в особое царство живой природы, наряду с царствами растений и животных. Конечно, описываемые вирусы нельзя путать с компьютерными, под которыми понимаются особые компьютерные программы, специально создаваемые так называемыми хакерами для порчи содержимого чужих компьютеров, хотя какое-то чисто внешнее сходство здесь присутствует.

Вирусы могут попадать в организм человека через дыхательную, пищеварительную и половую системы. Их большая часть гибнет благодаря иммунной системе организма, вырабатывающей антитела. Огромную опасность для антител представляют патогенные вирусы.

Сегодня своевременно напомнить, что вирусы, как и другие биологические материалы, например бактерии, споры, могут использоваться в качестве боевого оружия, типа вооружений -- биологического оружия, как одно из средств террористической деятельности. С этой целью используются возбудители сибирской язвы, холеры, чумы, оспы, брюшного тифа и даже... гриппа. Основным методом их боевого применения является распыление в воздухе, заражение воды и пищи токсичными микроорганизмами. Отдельные попытки применения такого рода оружия, вызвавшие человеческие жертвы, имели место на территории США вскоре после известных трагических событий 11 сентября 2001 г.

Однако и в мирных условиях патогенные вирусы вызывают у человека множество заболеваний, одним из которых является СПИД -- синдром приобретенного иммунодефицита. Вирус СПИДа, или, как его иногда называют, ВИЧ (вирус иммунодефицита человека), передается половым путем, при инъекции, родовых контактах матери и ребенка, через донорские органы и кровь. Но он не передается воздушно-капельным путем, как вирус гриппа.

Попадая в клетки крови и мозга, вирус СПИДа встраивается в генный аппарат и парализует его защитные свойства. Зараженный им человек становится беззащитным перед любой инфекцией. Проблема очищения генетического аппарата человека от чужеродной инфекции является одной из актуальных в современной медицине, но она, к сожалению, еще далека от своего решения. Поэтому сегодня основным средством борьбы со СПИДом является комплекс мер по его профилактике, важнейшая из которых -- санитарное просвещение. Для профилактики этой опасной болезни, в частности, нужно знать, что существует тип людей, которые не воспринимают ВИЧ, оставаясь практически здоровыми, хотя и являются его носителями: это люди с сильными, вич-устойчивыми генами, но они-то и являются основными распространителями СПИДа. Подобное заболевание можно обнаружить только специальным анализом крови, в которой в этом случае обнаруживаются особые антитела, пожирающие ВИЧ. Однако данная методика эффективна только на достаточно высоком уровне развития инфекции, только после ее выхода из скрытой фазы. Поэтому медики используют и более глубокие методы исследования с целью выявления заболеваний на его ранних стадиях, что необходимо, например, при получении донорской крови.

Основным методом лечения СПИДа является введение в кровь больного препаратов, содержащих соответствующие антитела, разрушающие белковую оболочку ВИЧ.

Крупный вклад в развитие современной генетики, селекции, в создание новых сортов растений, пород животных, борьбу с их болезнями, а также болезнями человека внесли отечественные биологи Н. И. Вавилов, И. В. Мичурин, Н. П. Дубинин, Н. В. Тимофеев-Ресовский.

Н.И Вавилов на основе изучения мутаций растений установил законы их наследственности и изменчивости, обосновал идею о том, что важнейшим условием успешного создания новых сортов является использование для селекции разнообразного исходного материала. В поисках неизвестных видов растений он исколесил весь мир, собрал уникальную коллекцию, включающую тысячи образцов семян. Эта коллекция и по сей день служит основой селекционных работ. Вавилов возглавлял и направлял работы по организации сельского хозяйства в стране, являлся членом ряда иностранных академий наук.

И.В. Мичурин внес большой вклад в дело гибридизации, скрещивания разных видов растений. На основе методов межсортовой и отдаленной, т.е. межвидовой, гибридизации создал свыше 300 сортов плодовых культур. Благодаря его работам многие южные сорта плодовых культур удалось распространить в средней полосе нашей страны. Разработанные им методы успешно используются и в селекции других культур.

Н.В. Тимофеев-Ресовский, долгое время работавший в Берлине в Институте биологии, а затем в России, известен как один из основателей современной радиационной генетики. Его исследования были отмечены наградами ряда зарубежных академий наук. Его жизнь и творчество подробно описаны в известном романе Д. Гранина «Зубр».

Н.П. Дубинин вошел в историю генетики как первооткрыватель ряда особенностей строения генов. В результате его исследований была подтверждена дробимость генов, выяснена их роль в процессе эволюции живых существ; он известен также как крупнейший специалист в области радиационной генетики. Дубинин был избран членом ряда зарубежных научных учреждений, в том числе Академии наук США.

Основные выводы генетики стали неотъемлемой частью современной концепции биологической эволюции, возникновения и развития всего живого. Но ее главной составляющей и сегодня остается концепция естественного отбора, основы которой были заложены Ч. Дарвиным. Рассмотрим современную теорию биологической эволюции более подробно.

7.7 Современная теория биологической эволюции и ее критики

Под эволюцией обычно понимают процесс изменений, одну из форм движения, для которой, в отличие от революции, характерны постепенные, непрерывные, накапливающиеся перемены, тем не менее приводящие к качественным сдвигам в развитии, в том числе и живой природы.

Представление о том, что окружающий нас бесконечно многообразный мир живых организмов появился в результате длительного процесса изменения и развития, эволюционным путем, сложилось не сразу. В этом процессе становления эволюционной парадигмы, как правило, выделяют три основных этапа.

Первый этап -- традиционная биология; наиболее яркий ее представитель -- шведский естествоиспытатель К. Линней.

Второй этап -- классическая теория биологической эволюции; создатель -- английский естествоиспытатель Ч. Дарвин.

Третий этап -- синтетическая теория биологической эволюции.

Ее содержание явилось результатом синтеза идей Ч. Дарвина и чешского ботаника, основателя генетики Г. Менделя.

Общетеоретической основой традиционной биологии, которая господствовала в биологической мысли с древнейших времен вплоть до XIX в., была концепция креационизма, исходившая, как говорилось выше, из представления о единовременном возникновения всех форм жизни на Земле. В свете креационистской концепции в центре биологических исследований оказалась задача детального описания всего многообразия чудесным образом возникшего мира растений и животных, его классификация и систематизация, а не анализ возникновения, развития, изменения, эволюции.

Первые попытки такой систематизации были предприняты, как уже отмечалось, древнегреческим философом и ученым Аристотелем. Эта, несомненно, полезная работа продолжалась и в Средние века. Но самый значительный вклад в традиционную биологию внес К. Линней. Он создал наиболее удачную систему классификации растительного и животного мира, которая строилась на основе учета сходств и различий в строении и поведении животных. Линней убедительно показал, что все живые организмы делятся на обособленные группы, или виды. Линнеевская система классификации во многом используется и современной биологической наукой. Согласно современным представлениям, основной единицей классификации как для растений, так и для животных является вид. Под видом понимается популяция особей, обладающих сходным строением, поведением, происхождением. В современной классификации также используется введенная Линнеем биноминальная (двуименная) система именования организмов, в соответствии с которой название рода пишется на первом месте, а название вида -- на втором. Например, научное название домашней кошки -- Felis domestica -- относится ко всем породам домашних кошек. Все они принадлежат к одному и тому же виду. Близкими видами того же рода являются лев (Felis leo), тигр (Felis tigris) и леопард (Felis pardus). Но собака (Canis familiaris) относится уже к другому роду.

Традиционная биология хотя и имеет определенные слабости, по сравнению с другими направлениями обладает несомненным преимуществом. Она накапливает свой научный материал наиболее надежным способом -- путем непосредственного наблюдения живой природы. Поэтому традиционная биология отнюдь - не принадлежит прошлому, она продолжает развиваться в настоящее время и будет развиваться в будущем. Однако предпосылки для ее смены на определенном этапе развития биологической мысли другой, эволюционной парадигмой были подготовлены уже в рамках самой традиционной биологии. Вскрытые ею целостность, единство, взаимосвязь и преемственность организмов в живой природе вплотную подвели ученых к мысли о том, что все многообразие их форм является результатом длительного процесса биологической эволюции.

Представление об эволюции живых организмов с момента их возникновения и до наших дней является одним из важнейших обобщений биологической науки. Сущность этой великой объединяющей концепции состоит в признании того, что все многочисленные формы растений и животных, существующие ныне, не были созданы по мановению волшебной палочки в один миг, а произошли от появившихся в результате завершения добиологи-ческой эволюции простейших организмов путем их постепенных изменений, накапливавшихся в последовательных поколениях.

Элементы этой идеи в неявной форме содержались в произведениях некоторых греческих философов от Фалеса до Аристотеля, живших до нашей эры. Так, Аристотель высказал мысль о постепенном развитии живых форм, которое он называл «лестницей природы». При этом он исходил из предположения о существовании некоего стремления природы от простого и несовершенного к более сложному и совершенному. Мысли об эволюции живого мира высказывали многие философы и естествоиспытатели в период с XIV по XIX в. Так, французский естествоиспытатель Ж. Ламарк выдвинул в 1809 г. теорию эволюции, основанную на представлении о передаче по наследству приобретенных признаков. Однако, лишь после того, как Ч. Дарвин опубликовал в 1859 г. свою книгу «Происхождение видов путем естественного отбора», теория биологической эволюции привлекла к себе всеобщее внимание.

Теория Дарвина стала результатом обобщения им огромного количества разнообразных фактических данных, которые он собирал, путешествуя в качестве натуралиста на небольшом корабле «Бигль», отправившемся в пятилетнее плавание вокруг света. Дарвина поразило огромное разнообразие видов растений и животных, обнаруженное им в разных районах мира. Именно эти наблюдения и заставили его в конце концов отвергнуть концепцию божественного творения, на которую опиралась традиционная биология, и искать иное объяснение собранным фактам. Однако на осмысление и обобщение огромной массы фактических данных ему понадобилось около 20 лет, в результате чего и появился его фундаментальный труд «Происхождение видов...». Сущность своего великого открытия сам автор излагал следующим образом: «Так как особей каждого вида рождается гораздо больше, чем может выжить, и так как, следовательно, часто возникает борьба за существование, то из этого вытекает, что всякое существо, которое в сложных и нередко меняющихся условиях его жизни хотя незначительно варьирует в выгодном для него направлении, будет иметь больше шансов выжить и, таким образом, подвергнется естественному отбору. В силу строгого принципа наследственности отобранная разновидность будет склонна размножаться в своей новой модифицированной форме»1.

Это объяснение Дарвиным процесса эволюции можно свести к следующим положениям.

1. Любой группе животных и растений свойственна изменчивость. Изменчивость одно из свойств, внутренне присущих живым организмам.

Следует отметить, что понимание этого свойства живых организмов, справедливо отмеченного Дарвиным в качестве важнейшего, сегодня стало иным, более глубоким. Теперь биологи в свете генетической теории различают среди многообразных изменений, претерпеваемых живыми организмами, изменения двух различных типов -- наследственные и ненаследственные. Для эволюции, возникновения устойчивых качеств, передающихся последующим поколениям, важны не все приобретенные организмом в течение жизни изменения, а только те, которые наследуются, передаются последующим поколениям. Причем источником таких наследуемых изменений являются возникающие на генном уровне мутации, которые в условиях внешней среды лишь закрепляются. Только естественный отбор изменений, основанных на генетических различиях, может повлиять на характер последующих поколений данной популяции.

2. Число организмов каждого вида, рождающихся на свет, значительно больше того их числа, которое может найти себе пропитание, выжить и оставить потомство. Большая часть потомства в каждом поколении гибнет.

Поскольку рождается больше особей, чем может выжить, существует конкуренция, борьба за пищу и место обитания. Она может носить как явный, так и скрытый характер. Это может быть активная борьба не на жизнь, а на смерть или же менее явная, но столь же действенная конкуренция, как, например, при переживании растениями и животными засухи, холода, наводнений или других неблагоприятных условий.

Наследственные изменения, облегчающие организму выживание в определенной среде, дают своим обладателям преимущество перед другими, менее приспособленными организмами. Выживающие особи дают начало следующему поколению и таким образом «удачные» изменения передаются потомству. Это положение о выживании, отборе наиболее приспособленных представляет собой ядро теории естественного отбора Дарвина.

В результате каждое новое поколение оказывается все более приспособленным к своей среде. В итоге многолетнего воздействия естественного отбора отдаленные потомки могут оказаться настолько несхожими со своими предками, что они образуют новый, самостоятельный вид. Именно таким образом от одного предкового вида возникают два и более видов, а в конечном счете сформировалось все многообразие ныне существующих видов растений и животных.

Дарвиновская теория биологической эволюции оказалась настолько хорошо обоснованной, что большинство биологов очень скоро признали ее. Эта концепция занимала центральное место в биологической науке на протяжении последующих ста лет; с некоторыми поправками, внесенными в нее позднейшими открытиями в области генетики и эволюции, ее принимает и большинство современных биологов.

Однако эти поправки, связанные прежде всего с открытиями в области генетики, оказались настолько существенными, что их совокупность составила содержание особого, нового этапа в развитии теории биологической эволюции -- этапа синтетической биологической эволюции. Новое в ее содержании состоит главным образом в том, что она под биологической эволюцией стала понимать не только и не столько результат действия естественного отбора, сколько следствие стихийных, ненаправленных мутаций генных структур, которые и создают первооснову, первичное сырье для естественного отбора.

Следует отметить, что некоторые слабости, противоречия в теории Дарвина были замечены уже его современниками. Так, в истории биологии известно возражение инженера Дженкинса, которое Дарвин, будучи не в состоянии на него убедительно ответить, назвал «кошмаром Дженкинса» (о нем уже шла речь во второй главе). Это возражение состояло в том, что новые изменения, приобретенные организмом в результате естественного отбора, все равно должны утрачиваться в результате их «растворения» при скрещивании изменившихся особей с другими, которые не имеют таких изменений. Возникший спор мог быть разрешен только на основе знаний о роли в процессах изменчивости генных структур, которые тогда еще были неизвестны. Теперь мы знаем, что вновь приобретенное изменение, если оно фиксируется геном, приобретает благодаря этому особую прочность, устойчивость и может закрепиться в последующих поколениях вопреки воздействиям при скрещивании посторонних генов.

Еще одно возражение состояло в том, что дарвинизм не может объяснить причины появления у многих организмов структур, кажущихся не только бесполезными, но и вредными для их выживания. В свете генетического подхода появление таких признаков сегодня объясняется тем, что в силу случайного характера генных мутаций среди них могут появиться и такие, которые приводят к закреплению не только полезных, но и бесполезных признаков.

Совокупность подобных возражений так или иначе привела ученых к признанию того факта, что реальная физическая борьба между животными или конкуренция за пространство, солнечный свет или воду между растениями имеют меньшее значение, чем это представлялось Дарвину.

Но наиболее важным моментом в форсировании теории синтетической эволюции было обоснование в 1886 г. Августом Вейсманом положения о непрерывности зародышевой плазмы. Его заслуга состоит в том, что в то время, когда еще не были известны гены, он понял, что наследственность связана с передачей от одного поколения к другому специфических молекулярных комплексов. Именно из этого положения вытекала существенно дополняющая дарвинизм мысль о том, что приобретенные признаки не наследуются до тех пор, пока не закрепятся в зародышевых клетках, в их молекулярных структурах.

Это обобщение, касающееся механизма наследования, послужило новым импульсом для формирования теории синтетической эволюции еще и потому, что оно открыло дорогу для широкого использования в биологии математических методов, создало предпосылки для превращения ее в точную науку.

Первые шаги, сделанные в становлении современной биологической парадигмы, были закреплены в дальнейшем, и прежде всего на основе современных достижений генетики. Сущность эволюционного учения определяется сегодня как теория синтетической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически.

Крупнейшим достижением на пути утверждения современной биологической парадигмы стала расшифровка в 1953 г. американским генетиком Ф. Криком и английским биологом Джоном Уот-соном структуры ДНК, через которую осуществляется механизм наследственности. Это открытие оценивается как крупнейшее достижение биологии XX века. Расшифровка структуры ДНК стала революцией в биологии, ибо она открыла возможность выработки более глубоких представлений о сущности жизни и ее эволюции.

Именно на основе этого открытия началась работа по расшифровке геномов сначала простейших организмов, а затем и все более сложных, которая привела в 2001 г. к расшифровке генома человека. Правда, понадобится еще немало времени, чтобы понять законы функционирования генных структур, особенности механизмов транспортировки и реализации содержащейся в них информации.

Развитие исследований в этом направлении и позволило представить процесс эволюции как соревнование генетических программ, которое и определяет индивидуальное развитие организмов. Причем важнейшую роль в определении общего направления эволюции играет главное программирующее устройство, в качестве которого выступает биосфера в целом. Именно биосфера определяет скорость и направление эволюционного преобразова-ниея видов, входящих в ее состав.

Становление теории синтетической эволюции, представляющей по своему содержанию синтез дарвинизма и достижений молекулярной биологии, побудило некоторых исследователей пойти еще дальше: выступить против дарвиновской теории эволюции, как обнаружившей якобы свою полную несостоятельность.

Одну из первых попыток такого рода предпринял в начале прошлого века отечественный биофизик академик Л.С. Берг. По его представлениям, вся эволюция биосферы есть развертывание какого-то еще не совсем ясного для нас закона, многовариантной программы, в которой содержатся и многовариантные способы ее реализации. Поэтому Берг назвал свою концепцию номогенезом, противопоставив ее дарвиновской концепции тихогенеза (от греч. -- случайность), т.е. развития, основанного на случайности. Согласно номогенезу, развитие протекает по определенным внутренним законам, которые не могут быть сведены, как это представлял себе Дарвин, к воздействию внешней среды. Берг суммировал в своих работах большой фактический материал, который свидетельствовал о наличии в мире живого многочисленных «ритмов и рифм», которые нельзя назвать случайными. Однако ясного представления о сути этого закона Берг так и не дал, как не могут его сформулировать его последователи до сих пор, что, впрочем, может свидетельствовать о недостаточности наших знаний о сущности эволюции.

Попытки опровергнуть дарвинизм продолжаются до сих пор. Так, один из современных естествоиспытателей, сам квалифицирующий свою позицию как «вполне антидарвинистскую», заявляет, что решающим фактором биологической эволюции является вовсе не естественный отбор, а «самосборки» генов, их мутации, возникающие «сами собой», только под влиянием фундаментальных физических взаимодействий. За естественным отбором, по мнению автора, остается лишь стабилизирующая роль фильтра, сохраняющего в живых наиболее адаптированные «самосборки»: «вопреки тому, что говорят дарвинисты, эта роль в эволюционном плане видится вполне пассивной»1.

Но ведущую партию в хоре антидарвинистов по-прежнему исполняют представители концепции креационизма, принадлежащие большей частью к сословию священнослужителей. Один из них, например, заявляет, что «наблюдаемые факты лучше истолковываются в рамках теории сотворения, чем теории эволюции»2. А другой упрекает эволюционную теорию в том, что она «...поставила во главу угла не Творца, но тварь»3.

Правда, некоторые из религиозно настроенных мыслителей все более настойчиво призывают сегодня и теологов, и ученых отказаться от конфронтации науки и религии, в том числе и при объяснении происхождения и сущности жизни. В частности, один из вьщающихся мыслителей современности, французский ученый-антрополог, философ и теолог Пьер Тейяр де Шарден подчеркивает:

«Религия и наука -- две неразрывно связанные стороны, или фазы, одного и того же полного акта познания, который только один смог бы охватить прошлое и будущее эволюции»1.

Можно сказать, что взаимодействие науки и религии, которое недавно казалось вообще невозможным, теперь становится возможным, в частности при решении возникающих в условиях стремительного развития современной биологии ряда острых этических проблем.

7.8 Биоэтика

На первый взгляд кажется, что между этикой и биологией нет ничего общего. Ведь этика является отраслью социально-гуманитарного знания, исследующей идеальную сферу предписаний, норм и принципов человеческого поведения, в то время как биология -- одна из естественных наук, познающая реальные факты, характеризующие сущность жизни.

Тем не менее связь между биологией и этикой есть. Ведь современная наука убедительно доказала, что человек есть продукт длительной биологической эволюции, одной из сторон которой является возникновение и совершенствование способности живых организмов использовать в борьбе за существование не только физические, но и различные психологические факторы, в том числе и такие, как этические нормы.

Биоэтика как раз и занимается изучением психических процессов, которые, возникнув на ранних ступенях эволюции живого и постепенно развиваясь от элементарных форм ко все более сложным, привели в конце концов к появлению совокупности требований и принципов, именуемых человеческой этикой.

Биоэтика по направлению своих интересов наиболее близко подходит к объекту исследования социально-гуманитарных наук, занимаясь изучением следующих основных проблем:

1) проблемы глубинных, биологических истоков этических принципов человеческого поведения, проявлений зачатков этих принципов в поведении живых организмов уже на ранних стадиях биологической эволюции, причем не только у животных, но и у растений;

разрешения на этой основе вопросов соотношения в этических принципах человека врожденного и приобретенного, биологического и социального, сознательного и бессознательного;

разработки комплекса новых этических норм, актуальность которых связана с возможностью глубоких последствий для человека крупнейших открытий современной биологии, в частности генетики.

Как видно из характера исследуемых проблем, биоэтика, оставаясь во многом составной частью биологической науки, тесно смыкается с такими пограничными науками, как психология, философия, а через них и с этикой. В биоэтической проблематике, пожалуй, наиболее ярко проявляется то глубокое единство естествознания и гуманитарных наук, о котором говорил выдающийся русский натуралист В.В. Докучаев: «Существуют соотношения, генетическая связь, вековая, закономерная между мертвой и живой природой, с одной стороны, и человеком, его бытом и даже духовным миром -- с другой. Именно эти соотношения, эти закономерные взаимодействия и составляют сущность познания естества, ядро истинной натурфилософии -- лучшую и высшую прелесть естествознания»1.

Рассмотрение основных биоэтических проблем убедительно обнаруживает глубокую истинность этой мысли выдающегося русского ученого.

Исследуя первую группу указанных проблем, современная биоэтика установила, что даже самые простые особи среди живых организмов обладают поведением, адаптированным к их условиям жизни. Например, уже у растений можно наблюдать устойчивые формы поведения в виде поворота соцветия к солнцу у подсолнечника или проникновения корней в почву в направлении имеющейся в ней влаги и минеральных солей: это явление известно в биологии под названием гелиотропизма и геотропизма.

Более разнообразные стереотипы поведения выработали в процессе эволюции животные. К числу устойчивых форм их поведения относятся такие врожденные формы, как рефлексы и инстинкты, а также формы, являющиеся уже результатом жизненного опыта, т.е. приобретенные в результате научения.

Рефлексами называется такая цепь событий, когда сигналы от какого-либо органа чувств передаются с помощью нервной системы и вызывают автоматическую реакцию. Эти простые стереотипные реакции запрограммированы на генетическом уровне. Они в основном характерны для примитивных животных, но в небольшом числе сохранились и у человека в виде, например, реакций отдергивания руки при воздействии, причиняющем боль, или расширения зрачков в темноте и т.п.

Инстинкты, представляя собой следующий, более высокий этап в развитии психики в направлении к ее человеческим формам, выражены в более сложных видах поведения. Здесь мы имеем дело с комплексными, также генетически обусловленными моделями поведения, присущими данному виду животных, например такими, как постройка гнезда у птиц, организация общей жизни в пчелином улье, миграция у гусей и лососевых рыб, создание геометрически правильного узора паутины у паука и т.д.

Но чем выше поднимаются виды жизни по эволюционной лестнице, тем больше стереотипное поведение заменяется поведением, основанным на приобретенном опыте. Способностью к научению обладают главным образом виды, далеко продвинувшиеся в эволюционном развитии. Только особи этих видов могут благодаря способности к научению справляться с новыми ситуациями и формировать новые поведенческие акты, позволяющие им приспособиться к изменившимся условиям. Так, у наиболее продвинутых видов -- у шимпанзе и человека -- уже почти нет форм поведения, которые позволили бы им с момента рождения и без тренировки надежно приспособиться к окружающей среде. Для человека возможность приобрести самостоятельность целиком зависит от его взаимодействия с окружающей физической и в еще большей степени с социальной средой.

Высшей формой приобретенного поведения, которая достигнута только высшими животными и человеком, является способность к умозаключениям. Эта способность состоит в улавливании связи между отдельными элементами ситуации и определении правильного решения путем умозаключений без пробных действий наудачу. Именно активное использование этой замечательной способности дало человеку возможность так далеко продвинуться по лестнице эволюции. Способность к умозаключениям и их системному использованию и позволила ему выработать в результате эволюционного развития такой важнейший инструмент социального прогресса, каким является человеческая этика.

Обнаруживая, таким образом, единое биогенное происхождение как сложных поведенческих программ, присущих животному миру, так и норм человеческой этики, ее важнейших заповедей, биоэтика обосновывает в качестве центральной своей идеи мысль о том, что принципы человеческого поведения имеют не только социальные, но и биологические предпосылки.

Обосновывая эту мысль на разнообразном эмпирическом материале, этологи -- специалисты по изучению поведения животных -- указывают на наличие у высших животных большого набора инстинктивных запретов, необходимых и полезных в общении с сородичами. Причем эти запреты обнаруживают тесную взаимосвязь с теми моральными заповедями, которые издавна существуют в культурной традиции многих народов мира.

Так, собака, как это хорошо известно многим, не обижает щенка или самку, готова защитить их, она в какой-то степени способна к сопереживанию. Как установили специалисты, в высшей степени сложные формы поведения, такие, как влюбленность, дружба, ревность, скорбь, стремление к доминированию и т.п., у серых гусей и у человека не только похожи, но просто-таки одинаковы до забавных мелочей. В специальной литературе описан случай самопожертвования взрослых самцов шимпанзе, напавших на тигра для того, чтобы дать возможность скрыться остальным членам группы. Конечно, термины «любовь», «дружба», «самопожертвование» применяются здесь весьма условно, без набора смыслов, обусловленных человеческой культурой.

Как убедительно доказал выдающийся австрийский этолог Конрад Лоренц, мораль животных -- это прежде всего созданная естественным способом система врожденных запретов на определенные виды поведения в общении с себе подобными. Но аналогичным образом строятся и требования моральных кодексов, созданных в человеческом обществе. Это прежде всего система запретов на определенные формы поведения: не убий, не укради и т.д., хотя, конечно, человеческие моральные нормы ими далеко не исчерпываются, поскольку они призваны регулировать бесконечно более многообразные, чем у животных, формы человеческого поведения.

Тем не менее у многих видов животных, как и у людей, действует принцип «не убей своего»; для этого животные вырабатывают безошибочный механизм различения «своих» и «чужих», прежде всего по запаху. Как утверждают этологи, у животных действует правило, аналогичное человеческой норме неприкосновенности жилища. Так, многие животные часто выигрывают в противоборстве даже с более сильным противником при защите своей территории, норы, своих детенышей, в частности, потому, что противник, как нарушитель строгого запрета, заранее психологически ослаблен.