Итальянская работа Луиджи Лука Кавалли-Сфорца начал свою карьеру в Павии, будучи студентом медицинского факультета. Вскоре он оставил медицину, чтобы посвятить себя генетическим исследованиям сначала бактерий, позднее человека. В университете он учился под

9. Неисправная работа мозга Доктор: Как вы поживаете? Джерри: Да так, не особенно. Я думаю и чувствую себя так, как будто люди привезли меня сюда, чтобы посадить на электрический стул, осудить, сгноить в тюрьме... или убить меня, изжарить на электрическом стуле - и все из-за

Вопрос 1. Что такое систематика?

Систематика (от греч. - упорядоченный, относящийся к системе) - приведение в систему, а также системная классификация кого или чего-либо.

Биологическая систематика - раздел общей биологии, призванный создать единую стройную систему животного мира на основе выделения системы биологических таксонов и соответствующих названий, выстроенных по определенным правилам (номенклатура) . Термины «систематика» и «таксономия» часто используют как синонимы.

Вопрос 2. По какому принципу построена классификация организмов К. Линнея?

В основу своей классификации К. Линней положил принцип иерархичности (т. е. соподчинённости) таксонов (от греч. таксис – расположение в порядке) – систематических единиц того или иного ранга. В системе Линнея самым крупным таксоном был класс, самым мелким – вид (разновидность).

Вопрос 3. Что такое естественная система природы?

Естественной системой природы является сама природа, то есть живые организмы. Они, в свою очередь, будучи составляющими природы, подданы классификации на основе определенных принципов, что закладывают фундамент системы. То есть естественная система природы есть попытка любопытного человека разложить мир, в котором мы живем, «по полочкам» и отнести каждое его проявление к последовательно подчиненным друг другу составляющим. Теоретически предполагается, что система с одной стороны лежит в основе природных явлений, с другой стороны является лишь этапом на пути научного исследования.

Вопрос 4. Какие царства, типы, классы, семейства, роды и виды живых организмов вы знаете?

Существует огромное количество таксонов живых организмов. Например, систематическое положение домашней собаки можно описать следующим образом. Собака домашняя входит в род Волк семейства Волчьи отряда Хищные класса Млекопитающие подтипа Позвоночные типа Хордовые. Наряду с домашней собакой род Волк включает волков, шакалов, койотов, динго.

Вопрос 5. В каких иных областях знаний или социальных структурах можно встретить принцип иерархичности? Приведите пример.

Иерархия является распространенным типом структуры системных объектов. Особенно характерна она для систем управления в мире биологических и социально-экономических явлений. Примером могут служить звания военнослужащих.

Вопрос 6. Почему с развитием науки в систематике были введены новые дополнительные таксоны? Приведите примеры таких таксонов и входящих в них организмов.

Домены - относительно новый способ классификации. Трёхдоменная система изобретена в 1990 году, однако до сих пор не принята окончательно. Большинство биологов принимает эту систему доменов, однако значительная часть продолжает использовать пятицарственное деление. Одной из главных особенностей трёхдоменного метода является разделение археев (Archaea) и бактерий (Bacteria), которые ранее были объединены в царство бактерий. Существует также малая часть учёных, добавляющих археев в виде шестого царства, но не признающих домены.

Вопрос 7. Используя дополнительные источники информации, подготовьте сообщение или презентацию о жизни и творчестве Карла Линнея.

Родился Карл Линней 23 мая 1707 года в деревне Росхульт в Швеции в семье священника. Через два года вместе с семьей переехал в Стенброхульт. Интерес к растениям в биографии Карла Линнея проявился уже в детском возрасте. Начальное образование получал в школе города Векшё, а после окончания школы поступил в гимназию. Родители Линнея хотели, чтобы мальчик продолжил семейное дело и стал пастором. Но богословие Карла мало интересовало. Он посвящал много времени изучению растений.

Благодаря настоятельности школьного преподавателя Юхана Ротмана родители отпустили Карла учиться медицинским наукам. Затем начался университетский этап. Карл стал учиться в университете города Лунд. А чтобы более подробно ознакомиться с медициной, через год перешел в Уппсальдский университет. К тому же продолжал заниматься самообразованием. Вместе со студентом того же университета Петером Артеди Линней занялся пересмотром и критикой принципов естествознания.

В 1729 году состоялось знакомство с У. Цельсием, сыгравшее важную роль в становлении Линнея как ботаника. Затем Карл переехал в дом к профессору Цельсию, стал знакомиться с громадной его библиотекой. Базовые идеи Линнея по классификации растений были изложены в первой же его работе «Введение в половую жизнь растений». Через год Линней уже начал преподавать, читать лекции в ботаническом саду Уппсальдского университета.

Период с мая по октябрь 1732 года он провел в Лапландии. После плодотворной работы во время путешествия вышла его книга «Краткая флора Лапландии». Именно в этой работе подробно было рассказано о половой системе в растительном мире. В следующем году Линней увлекся минералогией, даже опубликовал учебник. Затем в 1734 году в целях изучения растений отправился в провинцию Даларна.

Степень доктора медицинских наук он получил в июне 1735 года в Хардервейкском университете. Следующая работа Линнея «Система природы» ознаменовала собой новый этап в карьере и в целом в жизни Линнея. Благодаря новым связям и друзьям, он получил должность смотрителя одного из крупнейших ботанических садов в Голландии, в котором были собраны растения со всего мира. Так что Карл продолжил классификацию растений. А после смерти своего друга Петера Артеди опубликовал его работу, позже использовал его идеи классификации рыб. Во время проживания в Голландии были опубликованы работы Линнея: «Fundamenta Botanica», «Musa Cliffortiana», «Hortus Cliffortianus», «Critica botanica», «Genera plantarum» и другие.

На родину ученый вернулся в 1773 году. Там в Стокгольме он занялся врачебной практикой, применяя свои знания о растениях для лечения людей. Также он занимался преподаванием, был председателем Королевской академии наук, профессором в Уппсальском университете (должность сохранил до самой смерти).

Затем Карли Линней в биографии отправился в экспедицию на острова Балтийского моря, побывал в западной и южной Швеции. А в 1750 году стал ректором университета, в котором преподавал ранее. В 1761 году получил статус дворянина. А 10 января 1778 года Линней скончался.

Имела для биологии такое же значение, как чуть позже для химии таблица Менделеева. Уже в 19-м веке биология стала полноценной наукой с многообещающими горизонтами и с широчайшей областью применения. К тому же в широком этом поле заблудиться было невозможно. Любой вновь найденный живой организм находил свою «полочку».

«Полочками» в системе Линнея оказались классификационные группы, называемые таксонами . Слово «таксон» происходит от древнегреческого слова «таксис» («устройство, организация»), и через это слово «таксон» связан с термином «тактика» (первоначально означавшем способы построения войск). А через посредство латинского языка из «таксиса» образовалось слово «такса» («платеж»). Так что с точки зрения этимологии «таксон» - дальний родственник такси, автомобиля, который перевозит людей и грузы за плату.

В классификации Линнея таксоны выстроены по иерархическому принципу, то есть образуют уровни. Все таксоны одного уровня не пересекаются. Это значит, что они построены таким образом, чтобы любой живой организм можно было отнести к одному, и только к одному, таксону. Хищники - это отдельный таксон, а грызуны - отдельный.

При этом не должно быть ни одного живого организма, который бы одновременно входил в два таксона. Например, был бы одновременно и хищником, и грызуном. И, кроме того, нет ни одного живого организма, который не входил бы в какой-либо таксон самого нижнего уровня.

С другой стороны, таксоны более высокого уровня полностью включают в себя один или несколько таксонов нижнего уровня. Таксон более высокого уровня «млекопитающие» полностью включает в себя и таксон «грызуны», и таксон «хищники», и еще десяток других таксонов. Все грызуны - млекопитающие и все хищники - млекопитающие. Без исключения.

В своей классификации Линней выделил пять уровней иерархии, которые назвал (если следовать сверху вниз) классами , отрядами , семействами , родами и видами . Позже ученые добавили в классификацию Линнея еще несколько, более высоких уровней иерархии, а также промежуточные уровни, но принцип систематизации биологических объектов не изменился.

На самом нижнем уровне иерархии живых организмов находится вид. Вид - это группа животных, растений или микроорганизмов, объединяющая особей, которые имеют общий внешний вид, строение, физиологию и биохимию, а также поведение. Все живые организмы, составляющие вид, скрещиваются между собой и дают плодовитое потомство, населяют определенную территорию (ареал) и сходным образом изменяются под влиянием внешней среды. Как видим, для того, чтобы отнести живой организм к тому или иному виду, следует рассмотреть совокупность самых разнообразных признаков. Поэтому описание вида - серьезная и нелегкая задача, которая по плечу не всякому ученому, а лишь эрудированному и педантичному. А открытие нового вида в биологии - большое научное достижение.

Несколько похожих видов объединяют в род. При этом в один род может входить много видов, небольшое число видов или даже один вид. Точно так же несколько видов образуют семейства, несколько семейств - отряды, а несколько отрядов объединяются в класс.

Вот, например, как выглядит место человека в биологической иерархии. Биологический вид Человек разумный (Homo sapiens) относится к роду Люди (Homo) из семейства Гоминид (Hominidae) в отряде Приматов (Primates) класса Млекопитающих (Mammalia) .

Род Homo в настоящее время содержит только один вид, Homo sapiens , но раньше в него входил, по крайней мере, еще один вид человека разумного, Homo neanderthalensis , или неандерталец.

Поднимемся еще на один уровень. В семейство гоминид, кроме рода Homo входят также другие роды, а именно, роды человекообразных обезьян: орангутанов (Pongo), горилл (Gorilla) и шимпанзе (Pan).

Семейство гоминид входит в отряд приматов, который включает также более десятка семейств различных обезьян, например, мартышек (Cercopithecidae) .

А все это многообразие входит в класс млекопитающих, который включает в себя кроме приматов большое количество других отрядов, например, хищников (Carnivora), грызунов (Rodentia), китообразных (Cetacea) и прочих. В общем, понятно, что чем выше уровень иерархии в системе классификации, тем больше животных, растений или микроорганизмов включают в себя таксоны на этом уровне. На самом нижнем уровне таксонов больше, но зато они не такие многочисленные.

Биологическая систематика должна быть универсальной. То есть, все биологи мира должны понимать ее одинаково. Поэтому для наименований в биологии используются не живые языки, а язык искусственный, созданный к тому же на основе мертвого, латинского, языка. Этот искусственный язык называется биологическим латинским языком. Биологический латинский значительно отличается от классической латыни. Он использует латинский алфавит с добавлением тех букв, которых в Древнем Риме не знали, а именно, «j», «k» и «w». Кроме того в биологическом латинском языке используются латинские правила грамматики, например, для образования множественного числа и прилагательных. В качестве корней для названий могут использоваться слова латинского языка, и латинизированные слова других языков, в первую очередь, древнегреческого.

Научное название любого вида всегда двойное (бинарное). Это значит, что оно состоит из двух слов: во-первых, из названия рода, к которому данный вид принадлежит, а во-вторых, из названия вида. Первое слово - существительное, второе - прилагательное. Первое слово пишется с заглавной буквы, а второе - со строчной. Примеры названий видов: Пшеница твёрдая (Triticum durum), Пшеница мягкая (Triticum aestivum), Полба (Triticum dicoccum) - это все различные виды пшеницы. Triticum (Пшеница) - это родовое название. В свою очередь род Triticum входит в семейство Злаков (Poaceae).

Или другой пример: цветок Linnaea borealis, названный в честь самого Карла Линнея - линнея северная.

Благодаря системе Линнея в грандиозной мозаике живого мира каждому виду животных или растений находилось свое место. И .

Введение

Биология (от греч. bios – жизнь + logos – слово, учение) – наука, которая изучает жизнь как явление, занимающее особое место в мироздании. Вместе с другими науками, исследующими природу (физикой, химией, астрономией, геологией и т. д.), она относится к числу естественных наук. Обычно выделяют в самостоятельную группу еще и гуманитарные науки (изучающие закономерности существования и развития человека, человеческого общества); к ним относятся социология, психология, антропология, этнография и др.

Феномен человека (как биосоциального существа) интересует и естественные, и гуманитарные науки. Но биология выполняет особенную роль, будучи связующим звеном между ними. Такое заключение основано на современных представлениях о развитии природы, которое привело к появлению жизни. В процессе же эволюции живых организмов возник человек, обладающий качественно новыми свойствами – разумом, речью, способностью к творческой деятельности, общественным образом жизни и т. д.

Существование и развитие неживой природы подчинено физико-химическим законам. С появлением живых организмов начинают осуществляться биологические процессы, имеющие принципиально иной характер и подчиняющиеся иным закономерностям – биологическим. Однако важно отметить, что сохраняются наряду с этим и физико-химические процессы, которые лежат в основе возникающих (качественно иных и своеобразных) биологических явлений.

Специфические качества и социальные свойства человека не исключают его природной принадлежности. В человеческом организме осуществляются (как у всех живых существ) и физико-химические, и биологические процессы. Однако полноценно индивид может развиваться лишь в обществе, в общении с другими людьми. Только так осваивается речь и приобретаются знания, умения, навыки. Коренное отличие здесь заключается в том, что существование и развитие человечества базируется на его способности к познанию, к накоплению знаний из поколения в поколение, к производительной деятельности.

Поистине грандиозные достижения науки, в том числе и биологии, в XX в. существенно расширили и углубили наши представления как о единстве природы и человека, так и о их сложных взаимоотношениях. Например, данные экологии показали, что живые организмы, в том числе и человек, не только зависимы от природы, но и сами выступают в роли мощного фактора, воздействующего и на нее, и даже на космос. Это касается, в частности, атмосферы Земли, формирования обширных геологических пластов, образования островных систем и т. п. Человечество в настоящее время оказывает самое сильное воздействие на живую и неживую природу планеты.

Биология сегодня представляет собой комплекс наук, изучающих разнообразные живые существа, их строение и функционирование, распространение, происхождение и развитие, а также природные сообщества организмов, их связи друг с другом, с неживой природой и человеком.

Помимо общепознавательного значения биология играет огромную роль для человека, издавна служа теоретической основой медицины, ветеринарии, агрономии, животноводства. Теперь появились и отрасли производства, которые основаны на биотехнологии, т. е. используют живые организмы в производственном процессе. Можно упомянуть пищевую, фармацевтическую, химическую промышленность и др.

Большое значение имеют различные биологические науки и в связи с проблемой взаимоотношений человека и природы. Только на научной основе возможно решать такие задачи, как рациональное использование природных ресурсов, щадящее отношение к окружающему нас миру, грамотная организация природоохранной деятельности.

«Общая биология» – это предмет, представляющий собой важнейший этап биологического образования учеников средней школы. Он опирается на те знания, навыки и умения, которые были уже приобретены при изучении ботаники, зоологии, биологии человека.

Начиная с 6–го класса вы знакомились с разными группами живых организмов: вирусами, бактериями, грибами, растениями, животными. Вы узнали об их строении и функционировании, разнообразии форм, распространении и т. п. В 8–м классе предметом занятий по биологии стали человек и его специфика как биосоциального существа.

Общая биология, в отличие от других специализированных дисциплин, рассматривает, о чем говорит и само название, общие (для всех живых организмов) своеобразные свойства и качества всего живого, общие закономерности организации, жизнедеятельности, развития, присущие всем формам жизни.

Глава 1. Сущность жизни

§ 1. Определение жизни и фундаментальные свойства живого

Одной из задач, стоящих перед любой наукой, служит необходимость создания определений,т. е. кратких формулировок, дающих, однако, полное представление о сущности объекта или явления. В биологии имеются десятки вариантов определений жизни, но ни одно из них не удовлетворяет сразу двум названным выше требованиям. Либо определение занимает 2–3 страницы книги, либо из него оказываются «выпавшими» какие-то важные характеристики живого.

Жизнь в ее конкретных проявлениях на Земле представлена многообразными формами организмов. Согласно современным биологическим знаниям, можно выделить совокупность свойств, которые следует признать общими для всех живых существ и которые отличают их от тел неживой природы. Таким образом, к понятию жизнь мы придем путем постижения специфических свойств живых организмов.

Специфика химического состава. Различие между живым и неживым отчетливо проявляется уже на уровне их химического состава. Очень часто можно встретить словосочетание «органическая природа» как синоним «живой природы». И это совершенно справедливо. Все органические вещества создаются в живых организмах в процессе их жизнедеятельности. Как говорят специалисты, они биогенные (т. е. созданы живыми существами). Более того, именно органические вещества и определяют возможность существования самих живых организмов. Так, например, нуклеиновые кислоты содержат наследственную (генетическую) информацию; белки определяют строение, обеспечивают движение, регуляцию всех жизненных процессов; сахара (углеводы) выполняют энергетические функции и т. д. На Земле не известно ни одного живого существа, которое не представляло бы собой совокупность белков и нуклеиновых кислот.

Органические вещества имеют более сложные молекулы, чем неорганические, и характеризуются бесконечным разнообразием, что в значительной мере, как мы увидим далее, определяет многообразие живых организмов.

Структурная организация живых существ. Еще в младших классах, на уроках ботаники и зоологии, вам рассказывали, что учеными Т. Шванном и М. Шлейденом (1839 г.) была сформулирована клеточная теория строения всех растений и животных. Клетка с тех пор признается структурно-функциональной единицей любых живых существ. Это означает, что их тела построены из клеток (есть и одноклеточные) и осуществление жизнедеятельности организма определяется процессами, протекающими внутри самих клеток. Вспомните также, что клетки всех растений и животных сходны по своему строению (имеют мембрану, цитоплазму, ядро, органоиды).

Но уже на этом уровне проявляется структурная сложность организации живого. В клетке существует множество разнообразных компонентов (органоидов). Такая неоднородность ее внутреннего состава обеспечивает возможность осуществлять одновременно сотни и тысячи химических реакций в столь маленьком пространстве.

То же самое характерно и для многоклеточных организмов. Из множества клеток образуются различные ткани, органы, системы органов (выполняющие разные функции), которые вместе составляют сложную и неоднородную целостную систему – живой организм.

Обмен веществ у живых организмов. Всем живым организмам присущ обмен веществами и энергией с окружающей средой.

Ф. Энгельс еще в конце XIX в. выделил это свойство живого, глубоко оценив его значение. Предлагая свое определение жизни, он писал:

Жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка.

И у неорганических тел может происходить обмен веществ… Но разница заключается в том, что в случае неорганических тел обмен веществ разрушает их, в случае же органических тел он является необходимым условием их существования.

В этом процессе живой организм получает вещества, необходимые ему как материал для роста, восстановления разрушенных («отработавших») компонентов и как источник энергии для обеспечения жизнедеятельности. Образующиеся же вредные или ненужные организму вещества (углекислый газ, мочевина, вода и др.) выводятся во внешнюю среду.

Самовоспроизведение (размножение) организмов. Размножение – воспроизведение себе подобных – важнейшее условие продолжения жизни. Отдельный организм смертен, срок его жизни ограничен, а размножение обеспечивает непрерывность существования видов, с избытком компенсируя естественное отмирание особей.

Наследственность и изменчивость.

Наследственность – способность организмов передавать из поколения в поколение всю совокупность признаков, обеспечивающих приспособленность организмов к среде их обитания.

Она обеспечивает сходство, подобие организмов разных поколений. Неслучайно синонимом размножения служит слово самовоспроизведение. Особи одного поколения порождают особей нового поколения, подобных себе. Сегодня хорошо известен механизм наследственности. Наследственная информация (т. е. информация о признаках, свойствах и качествах организмов) зашифрована в нуклеиновых кислотах и передается из поколения в поколение в процессе размножения организмов.

Очевидно, что при «жесткой» наследственности (т. е. абсолютном повторении родительских признаков) на фоне меняющихся условий внешней среды выживание организмов было бы невозможно. Не могли бы организмы осваивать и новые места обитания. Наконец, исключен был бы и эволюционный процесс – образование новых видов. Однако живым организмам присуща и изменчивость, под которой понимают их способность приобретать новые признаки и утрачивать прежние. Результатом оказывается разнообразие особей, принадлежащих к одному и тому же виду. Изменчивость может осуществляться как у отдельных особей во время их индивидуального развития, так и у группы организмов в ряду поколений при размножении.

Индивидуальное (онтогенез) и историческое (эволюционное; филогенез) развитие организмов. Любой организм в течение своей жизни (с момента его зарождения и до естественной смерти) претерпевает закономерные изменения, которые называются индивидуальным развитием. Происходит увеличение размеров и массы тела – рост, образование новых структур (иногда сопровождающееся разрушением ранее существующих – например, утрата хвоста головастиком и формирование парных конечностей), размножение и, наконец, завершение существования.

Эволюция организмов представляет собой необратимый процесс исторического развития живого, в ходе которого наблюдается последовательная смена видов как результат исчезновения ранее существующих и возникновения новых. По своему характеру эволюция прогрессивна, поскольку организация (строение, функционирование) живых существ прошла через ряд ступеней – доклеточные формы жизни, одноклеточные организмы, все усложняющиеся многоклеточные и так вплоть до человека. Последовательное усложнение организации ведет к повышению жизнеспособности организмов, их приспособительных возможностей.

Раздражимость и движение. Неотъемлемое свойство живых существ – раздражимость (способность воспринимать внешние или внутренние раздражители (воздействия) и адекватно на них реагировать). Она проявляется в изменениях обмена веществ (например, при сокращении светового дня и понижении окружающей температуры осенью у растений и животных), в виде двигательных реакций (см. ниже), а высокоорганизованным животным (включая и человека) присущи изменения в поведении.

Характерная реакция на раздражение почти у всех живых существ – движение, т. е. пространственное перемещение всего организма или отдельных частей их тела. Это свойственно как одноклеточным (бактериям, амебам, инфузориям, водорослям), так и многоклеточным (практически всем животным) организмам. Подвижностью обладают и некоторые клетки многоклеточных (например, фагоциты крови животных и человека). Многоклеточные растения сравнительно с животными характеризуются малой подвижностью, однако и у них можно назвать особые формы проявления двигательных реакций. Активные движения у них встречаются двух типов: ростовые и сократительные. К первым, более медленным, относятся, например, вытягивания в сторону света стеблей растущих на окне домашних растений (вследствие одностороннего их освещения). Сократительные движения наблюдаются у насекомоядных растений (например, быстрое складывание листочков у росянки при ловле садящихся на нее насекомых).

Явление раздражимости лежит в основе реакций организмов, за счет чего поддерживается их гомеостаз.

Гомеостаз – это способность организма противостоять изменениям и сохранять относительное постоянство внутренней среды (поддержание определенной температуры тела, кровяного давления, солевого состава, кислотности и т. д.).

Благодаря раздражимости организмы обладают способностью к адаптации.

Под адаптацией понимается процесс приспособления организма к определенным условиям внешней среды.

Завершая раздел, посвященный определению фундаментальных свойств живых организмов, можно сделать следующее заключение.

Отличие живых организмов от объектов неживой природы состоит не в наличии каких-то «неуловимых», сверхъестественных свойств (все законы физики и химии верны и для живого), а в высокой структурной и функциональной сложности живых систем. Эта особенность включает все рассмотренные выше свойства живых организмов и делает состояние жизни качественно новым свойством материи.