Введение. 
Основы биологии

Термин «биология» впервые был предложен французским ученым Ж. Б. Ламарком в 1802 году. Этот термин состоит из двух слов греческого происхождения: bios — жизнь; logos — учение. Таким образом, биология — это учение о жизни.

Биология — наука, изучающая закономерности возникновения и развития жизни на Земле.

Что же такое «жизнь»?

Впервые научное определение жизни было дано Ф. Энгельсом в 1878 году:

«Жизнь — это есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных этих тел».

«…жизнь — это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей средой, причем с прекращением этого обмена прекращается и жизнь».

Из определения жизни, данного Ф. Энгельсом, вытекают три положения:

Материальным субстратом (носителем) жизни являются белковые тела (под «белковым телом» он понимал не белки, а сложные химические образования).

Жизнь рассматривается как особая форма движения материи, которая заключается в обмене веществ.

Подчеркивается неразрывная связь живых существ с окружающей средой.

Определение жизни Энгельса не утратило своей актуальности и по сей день. Однако за период времени, прошедший с тех пор, учеными было сделано много открытий в области биологии и других наук, которые позволили глубже понять сущность жизни. В частности, удалось уточнить субстрат жизни. Сегодня под материальным носителем (субстратом) жизни понимают комплекс, состоящий из двух биополимеров: белков и нуклеиновых кислот.

С точки зрения кибернетики, живые организмы рассматриваются как открытые саморегулирующиеся системы, которые обмениваются с окружающей средой тремя потоками: вещества, энергии и информации.

Для характеристики живых организмов как открытых систем используется 2-й закон термодинамики, согласно которому в неживой природе разнообразные процессы идут всегда в одном направлении — все виды энергии переходят в конечном итоге в тепловую, которая равномерно распределяется между всеми телами, т. е. происходит увеличение энтропии. Поэтому энтропию рассматривают как меру упорядоченности (структурированности) живых систем.

Все живые организмы имеют низкую энтропию, так как обладают высокой структурированностью на протяжении всей жизни. Снижение энтропии в живых организмах достигается за счет постоянного извлечения энергии из окружающей среды. При этом энтропия в окружающей среде повышается.

Академик В. И. Вернадский рассматривал жизнь как явление биосферное: «Вне биосферы мы жизнь научно не знаем и ее проявления научно не видим».

Профессор М. М. Камшилов, основываясь на учении Вернадского, характеризует жизнь как биотический круговорот веществ, а живые организмы выступают в качестве отдельных звеньев этого круговорота.

Свойства жизни (фундаментальные):

самообновление;

самовоспроизведение;

саморегуляция.

На этих трех свойствах основаны все проявления жизни:

обмен веществ и энергии;

строгая упорядоченность биохимических реакций во времени и пространстве;

структурированность живых объектов;

раздражимость — способность давать ответную реакцию на действие факторов внешней среды;

размножение;

гомеостаз;

наследственность и изменчивость;

индивидуальное и филогенетическое развитие;

дискретность и целостность.

Уровни организации жизни Несмотря на огромное многообразие форм проявлений жизни, ученые выделяют несколько уровней ее организации. Каждый уровень организации жизни характеризуется специфическими элементарными структурами и специфическими элементарными явлениями.

Молекулярно-генетический уровень На этом уровне наблюдается удивительное однообразие структур и явлений. Белки всех живых организмов построены из 20 одних и тех же аминокислот. Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), углеводы и липиды также имеют у всех живых организмов сходное строение.

Единицей наследственной информации является ген — определенная последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК. Специфические элементарные явления этого уровня: самоудвоение (репликация) молекулы ДНК, изменение строения молекулы ДНК (мутация), способность передачи информации с помощью матричного синтеза.

Клеточный уровень Элементарной структурой является клетка, а элементарными явлениями — реакции клеточного обмена веществ.

Онтогенетический уровень Элементарной структурной единицей является отдельная особь, или организм. Организм рассматривается на протяжении всего периода его существования (онтогенеза).

Элементарное специфическое явление — процесс реализации наследственной информации, закодированной в молекулах ДНК, в признаки и свойства отдельной особи, протекающий в определенных условиях окружающей среды (процесс превращения генотипа в фенотип).

Популяционно-видовой уровень Элементарной единицей этого уровня является популяция. Популяция — форма существования любого вида.

В качестве элементарного специфического явления на этом уровне выступает элементарное эволюционное явление — длительное изменение генотипического состава (генофонда) популяции, которое возникает в результате действия на популяцию элементарных эволюционных факторов: естественного отбора, популяционных волн, изоляции, мутационного процесса, дрейфа генов.

Биогеоценотический уровень Элементарной специфической единицей этого уровня является биогеоценоз — исторически сложившееся на определенной территории сообщество животных и растительных организмов, тесно взаимодействующее с окружающей его средой.

Элементарные специфические явления — круговорот веществ и превращение энергии в биогеоценозах.

Биосферный (глобальный) уровень Этот уровень объединяет все предыдущие уровни. Все круговороты веществ отдельных биогеоценозов составляют единый глобальный круговорот веществ.

Наиболее общие методы, используемые в биологии Описательный (самый древний). Состоит в описании существующих проявлений жизни, собирании фактов.

Сравнительный. Основан на изучении сходства путем сопоставления отдельных организмов.

Исторический. Выясняет закономерности появления и развития организмов в становлении отдельных систем, органов и тканей.

Экспериментальный. Основан на постановке экспериментов. Позволяет изучать те или иные явления вне организма (изолированно).

Философской основой познания является метод диалектического материализма. Согласно этому методу, все явления в природе следует рассматривать в неразрывной связи, в развитии, в динамике. Данный метод вскрывает причинно-следственные связи.

Место биологии в системе подготовки врача Врач, академик И. В. Давыдовский писал: «Медицина, взятая в плане общей теории, — это прежде всего биология». Такое утверждение основано на следующем.

1. Развитие медицины во многом связано с достижениями в области биологии:

Исследования Луи Пастера (1862) показали невозможность самопроизвольного зарождения жизни. Он доказал, что гниение и брожение происходят благодаря наличию микроорганизмов. На основе исследований Пастера возникло в хирургии учение об асептике и антисептике.

Исследования И. И. Мечникова (1845 — 1916), изучавшего внеклеточное пищеварение у кишечнополостных, позволили открыть фагоцитоз и стали основой для создания учения об иммунитете.

Д.И. Ивановский (1864 — 1920) открыл вирус табачной мозаики и положил начало вирусологии и изучению целой группы заболеваний, вызываемых вирусами.

М. Шлейден и Т. Шванн создали клеточную теорию и положили тем самым начало изучению патологии на клеточном уровне.

• 2. Объектом медицины является человек — существо биолого-социальное. Все структуры и функции человека являются результатом длительного исторического развития предшествующих форм жизни, поэтому многие пороки его развития имеют филогенетическую обусловленность. Следовательно, врачи должны хорошо представлять филогенез всех систем органов человека.
• 3. Известно более 4000 заболеваний, которые имеют отношение к наследственности полностью или частично. Поэтому врач должен хорошо знать закономерности наследственности и изменчивости, которые изучаются в курсе биологии.
• 4. Здоровье человека сегодня в большой степени зависит от состояния окружающей среды. Наука, изучающая взаимодействие организма с окружающей средой, — экология — также является частью биологии.
• 5. В курсе биологии изучаются закономерности регенерации и трансплантации, которые должны знать врачи всех специальностей.
• 6. Раздел практической медицины — медицинская паразитология — изучается только в курсе биологии.
• 7. На основе биологических наук возникли и развиваются медицинские науки. Так, на базе анатомии, цитологии и гистологии возникла патологическая анатомия; на базе физиологии, иммунологии и биохимии — патологическая физиология; физиология и биохимия послужили основой терапии.