Концепции современного естествознания

                         Основной механизм, с помощью  которого молекулярная биология  объясняет передачу и переработку генетической информации, по своей сути является петлей обратной связи через синтез ферментов, активирующих автокаталитический процесс репликации ДНК, позволяющий копировать генетическую информацию с такой же скоростью, с какой размножаются клетки. Такие петли положительной обратной связи вместе с отрицательной обратной связью и процессами взаимного катализа и составляют самую основу жизни, позволяя объяснить, каким образом совершается переход от микромолекулярных структур ДНК к сложным живым организмам, весом в десятки тонн.

                          Генетика свидетельствует, что  мы, как и любой организм несем  в себе информацию бесчисленных  поколений наших умерших предков,  всей природы, являясь маленьким  звеном в гигантской цепи её развития. Перед современной генетикой открываются необозримые возможности  не только исследования жизни, но и  её управлением с помощью методов генной инженерии. Громадное значение приобретает исследование генетической программы человека, владея которой, можно бороться с наследственными и не наследственными заболеваниями, изменять физиологию и даже психику человека. Общеизвестны успехи  последних лет: исследования стволовых клеток, клонирование отдельных органов и целых организмов, высших животных и т.п. Но тем более остро встает вопрос о будущем биологических основ существования человека,  без чего невозможен дальнейший его прогресс. Первобытный человек и современный не имеют биологических различий. Резервы его физической и духовной пластичности  в процессе развития культуры и цивилизации огромны, но индуцированный мутагенез  может их превысить. Хорошо известно, что мутации в эволюции, редко бывают полезны, в большинстве случаев они поражают, а не улучшают гены. Поэтому на генетику, биологию, как и на самого человека, возлагается как никогда огромная ответственность за всю эволюцию живой природы, происходившую более четырех миллиардов лет и за возможность её дальнейшего продолжения.  

                          Развитие живой природы предстает  как чередование длительных этапов эволюции, прерываемых скачкообразными переходами в качественно новое состояние. Имея множество ответвлений, в целом этот процесс носил направленный характер образования все более сложных и упорядоченных форм живого вещества. В истории развития биосферы бывали зигзаги, временные остановки прогрессивного развития, но они никогда не переходили в стадию деградации, поворота движения вспять. Достаточно перечислить основные вехи в истории биосферы, чтобы убедиться в этом. Такими фундаментальными ароморфозами были:

• появление простейших клеток прокариотов;
• возникновение  ядерных клеток эукариотов;
• объединение клеток эукариотов в многоклеточные организмы, функциональная дифференциация клеток в организмах;
• появление организмов с твердыми скелетами, открывшее путь к образованию высших животных;
• возникновение у высших животных развитой нервной системы и формирования мозга, как центра сбора переработки, хранения информации и управления на её основе функционированием и поведением организмов; 
• формирование разума у человеческого вида как высшей формы деятельности мозга;
• образование социальной общности людей  и дополнения биогенеза психогенезом – духовной эволюцией;

                           Как мы уже говорили ранее, возникновение генетики помогло дарвинизму опровергнуть концепцию Ламарка, и преодолеть «кошмар Дженкина», объяснив, что появившийся признак не может исчезнуть, т.к. наследственный аппарат сохраняет случайно возникшее в нем, подобно тому, как сохраняются опечатки в текстах при их воспроизводстве. Развитие современной биологии привело к новым представлениям об органической эволюции, отличающихся от дарвиновской теории по ряду важнейших положений. Во-первых, признано, что элементарной структурой, или единицей эволюции является популяция, а не отдельная особь или вид, включающий в свой состав несколько популяций. Именно на уровне популяций – происходит закрепление признаков, полезных для эволюции. Во-вторых, в качестве элементарного явления (процесса) эволюции, современная теория рассматривает устойчивые изменения генофонда (генотипа) популяции, т.е. всей совокупности генов, которыми она располагает. В-третьих, факторы и движущие силы эволюции понимаются шире и глубже.

                          Дарвин и его последователи  считали основными факторами эволюции, изменчивость, наследственность и борьбу за существование. Сейчас к ним  добавлено множество других неосновных факторов, оказывающих влияние на эволюцию. Сами же основные факторы теперь понимаются иначе и к ним теперь относят мутационные процессы, популяционные волны численности и изоляцию.

                           Основным фактором изменчивости  считаются  мутации, случайно возникающие в генном наследственном аппарате организма – его геноме, естественным путем или вызванные искусственными средствами. Именно мутации, составляют основную массу эволюционных процессов, являясь основной причиной разнообразия особей в популяциях. Мутировавший ген создает новый признак, материал для эволюции, а закрепление того или иного признака, если он был полезен для популяции, обеспечивает естественный отбор. Закрепляясь и повторяясь в ряде поколений, такие случайные изменения вызывают перестройку в структуре живых организмов и их популяций, и приводят к возникновению новых видов. Так как возникновение мутаций носит случайный (флуктуационный) характер, подчиняясь вероятностным (статистическим) законам, результат их появления носит неопределенный характер. Поэтому, мутационный процесс не определяет направление эволюции, эту фундаментальную функцию выполняет естественный или искусственный отбор.       

                         Можно обобщить мутационный  процесс так: происходящие флуктуации условий окружающей среды накладываются на флуктуации генофонда, непредсказуемо отбирая признаки, которые окажутся полезными. Рамки этого процесса ограничиваются  репродуктивной изоляцией вида, поддерживающей его замкнутость и целостность, т.к. особи одного вида могут скрещиваться и давать потомство, а особи разных видов – как правило, нет. Хотя, отдельный ген весьма устойчив к мутациям (мутация, делающая кишечную палочку, устойчива к стрептомицину, возникает менее чем у одной бактерии из миллиарда), огромное число генов у особей, достигающее десятков и сотен тысяч, повышают вероятность мутаций у новых поколений, например, 25% у дрозофил, 10% у мышей и крыс. Колебания численности популяции изменяют её генофонд – уменьшение увеличивает удельный вес редких мутаций, а увеличение абсолютное число их носителей (генетический дрейф). Существуют различные формы отбора: движущий  (изменение внешних условий поощряет отклонение от нормы в определенном направлении); разрывающий  (отклонение от нормы как в одну, так и в другую сторону оказываются лучше приспособленными, чем особи со средними характеристиками); порождающий, две или более формы внутри вида стабилизирующий  (отсевает отклонения от найденной в ходе эволюции оптимальной формы), предельной формой которого является абсолютная нежизнеспособность носителей особенно нежелательных мутаций, например, гибель до 2/3 зародышей человека до рождения в связи с наличием у плода мутаций в числе и форме хромосом. Следует отметить, что перечисленные типы отбора редко встречаются в чистом виде в живой природе, в которой, как правило, присутствуют их комплексные формы.

                          Вторым основным фактором эволюции, дополняющим классическую триаду, современная теория считает популяционные волны, т.е. резкие  колебания численности особей в популяции, вследствие природных колебаний: засухи, урожая, климата и т.п. Они могут приводить к значительным изменениям частоты мутаций, тем самым, ускоряя или замедляя эволюцию. Установлено, что в многочисленных популяциях, новые признаки закрепляются медленно, а в малочисленных  подвержены заметному влиянию случайных событий. Поэтому, наиболее оптимальными для эволюции и возникновения новых видов оказываются популяции средних размеров численности организмов и протяженности области обитания популяции (ареала).

                          Третьим, основным фактором эволюции  считается изоляция, относительная обособленность популяции, которую обусловливают природные барьеры  (водная среда, болото, горы, разные периоды спаривания, разные экологические ниши и др.), исключающие или уменьшающие возможность её обмена генетической информацией с другими популяциями своего вида. Изоляция способствует закреплению различных приобретенных признаков в генофондах различных популяций или групп, способствуя повышению вероятности выживания вида.

                          Перечисленные выше основные  факторы эволюции дополняются другими: частотой сменой поколений в популяциях, темпами и характером мутационных процессов и т.д., но все основные и неосновные факторы действуют не изолированно, а совместно. Все эти факторы, действуя на популяционном уровне, обеспечивают внутривидовую эволюцию, или микроэволюцию. Действие этих факторов на более высоком, чем вид уровне, связанном с образованием новых видов или классов живых организмов формирует процесс макроэволюции. Именно, при объяснении механизма последней, обеспечивающего межвидовые превращения, существует ряд нерешенных проблем, в том числе отсутствие палеонтологических артефактов. Однако, некоторые гипотезы рассматривают такие процессы, как сопряженная эволюция, т.е. взаимный отбор зависящих друг от друга видов организма,  как групповой отбор, т.е. отбор и сохранение признаков, благоприятных для сообщества в целом, даже если они невыгодны для отдельных особей и популяций, и др. Ясно одно, что понимание эволюции в виде линейного процесса межвидовых превращений не отвечает бифуркационному (ветвящемуся) характеру этого явления.

                            В качестве одного из главных  факторов равновесия в живой  природе, современная наука рассматривает  взаимное приспособление видов  – коэволюцию, выражающую собой  тенденцию, противоположную такой стороне естественного отбора как борьба за существование. Еще русский ученый и революционер П.Кропоткин считал, что взаимопомощь является более важным фактором эволюции, чем борьба. Подобные аргументы отвергались общей теорией эволюции пока экологические исследования, опираясь на принципы коэволюции, не смогли объяснить возникновение полов и другие явления. Удивительная согласованность всех видов жизни и устойчивость разнообразных экосистем есть следствие коэволюции, которая хорошо объясняет эволюцию в системах « хищник – жертва», «паразит – хозяин», «вожак – подчиненный» и др. К числу таких симбиозов относятся  грибы и деревья, жгутиковые простейшие и термиты, травоядные и микроскопические паразиты в их желудках.          

                           Все рассмотренные факторы эволюции ни сами по себе, ни в совокупности не могут до конца объяснить механизм эволюционного процесса и его движущую силу. Есть все основания вести речь о диалектическом взаимодействии противоположностей, как движущей силе развития биосферы. Такими основными противоположностями являются: стремление к сохранению жизни и размножению организмов и популяций, обладающими огромными потенциальными возможностями размножения в геометрической прогрессии и с другой стороны воздействие внешней среды, направленное на разграничение размножения через пищевые, территориальные, географические, климатические и экологические составляющие; конкуренция и борьба за  существование, образующие диалектическое противоречие с коэволюцией и альтруизмом популяций и особей; естественный отбор и пока еще не определенный  противоположный ему движущий фактор эволюции, направляющий и канализирующий  её (например, обсуждаемая роль вирусов, как переносчиков генетической информации от одного вида к другому). Диалектический характер эволюционного процесса в биосфере обусловлен также тем, что он носит многоуровневый характер. Эволюция в разное время протекала на молекулярном, клеточном, тканевом уровнях, на уровне органов, организмов, популяций, биоценозов и биогеноценозов. Возникая в ходе эволюции, и различаясь на каждом из этих уровней, биологические процессы некогда слились и ныне существуют в едином процессе развития биосферы.

                           В настоящее время, эволюция, как  направленный процесс исторического изменения живых организмов, объясняется на основе синтеза классического дарвинизма с достижениями современной генетики во всех её разделах, с фундаментальными положениями таких наук, как кибернетика, синергетика, теория универсального эволюционизма, который в целом получил название синтетической теорией эволюции. Дарвинизм, же, будучи первой эволюционной теорией в науке, вообще, предвосхитил современный общий подход к выявлению динамики развития материи, и хотя на многие критические возражения против него до сих пор еще нет ответа и потому  его отдельные положения носят гипотетический характер, его значение состоит в том, что он  открыл наощупь безальтернативный путь в объяснении процессов природы.

Концепция биосферы:  сущность, структура и законы  функционирования и развития.

                          С точки зрения уровня организации,  биосфера является предельно  широкой общностью живых существ,  целостной системой биогеценозов. Как область распространения  жизни на Земле она включает  нижнюю часть атмосферы, гидросферу и литосферу. Ввиду сложности такого объединения понимание биосферы изменялось и уточнялось в процессе развития науки, но главным в них оставалась идея многообразной и , одновременно, целостной картины живой природы, а также взаимодействие живых организмов и их систем  со средой их обитания. Хотя, первые шаги в разработке идеи единства живой природы и её неразрывной взаимосвязи с неживой природой были предприняты ещё в начале 19 века, подлинно научную развернутую концепцию такого единства разработал  выдающийся российский ученый  Владимир Иванович Вернадский в своем  учении о биосфере и ноосфере.

               Имя великого русского ученого  и мыслителя Владимира Ивановича  Вернадского широко известно и высоко чтимо во всем цивилизованном мире. История науки знает немало великих имен, с которыми связаны фундаментальные открытия, однако, почти всегда это ученые, работавшие в одной области знаний. Несравненно реже - мыслители, которые охватывали мудрым взором всю совокупность знаний своей эпохи и на столетия вперед определяли развитие научного мировоззрения. Таковы - Аристотель, Леонардо да Винчи, Ломоносов.

              В XX веке соизмеримой им по  своей универсальности и значению  величиной стал В.И. Вернадский - естествоиспытатель, основоположник геохимии, биогеохимии и учения о биосфере, минеролог, кристаллограф, радиогеолог, автор трудов по философии естествознания, науковедению. Но и это не все. В.И. Вернадский создал также учение о природных водах, внес крупный вклад в почвоведение, метеоритику, а главное - разработал учение о биосфере Земли и неизбежности ее превращения под действием коллективного разума и труда человечества в ноосферу, которая будет удовлетворять все материальные и духовные потребности численно возрастающего человечества. «Мы живем, - писал он, - в небывало новую, геологически яркую эпоху. Человек своим трудом и своим сознательным отношением к жизни перерабатывает земную оболочку - геологическую область жизни, биосферу. Он переводит ее в новое геологическое состояние: его трудом и сознанием биосфера переходит в ноосферу».