Человек как феномен природы

                                                                 Содержание:

1. Живая материя  как единство растительного и  животного мира  

2. Гены и генетика                                                                              

3. Человек как феномен природы                                                      

Приложение (вместо заключения): "Генетика, генный код, геном человека"           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                     Введение.

Растительный и  животный мир обладают признаками характерными для живой материи: способны к  самовоспроизводству, для них характерны рост, развитие, раздражимость, саморегуляция, обмен веществ с окружающей средой и ряд других параметров.

При всей кажущейся  очевидности отличий живой материи  от неживой, следующих из определений  жизни, между ними невозможно провести резкую границу. Хотя наиболее просто устроенные "живые тела" - вирусы — вне клеток живых организмов, то есть в неактивной форме, проявляют свойства кристаллов и, в определенном смысле, сближаются с неживыми телами, их нельзя рассматривать в качестве переходной ступени между неживым и живым веществом. Это крайне специализированные живые тела, которые могли появиться в биосфере не ранее, чем полноценные клеточные организмы, и уж в любом случае - после появления нуклеиновых кислот (генетических матриц).

Мы не можем сколько-нибудь точно воспроизвести детали перехода вещества от предбиологической (химической) к биологической эволюции, тем более, что процесс этот был чрезвычайно длительным и, вероятнее всего, не одноактным. Поэтому приходится ориентироваться на современные представления  о живой природе.

Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной  энергией. Это, по выражению В.И. Вернадского, форма активированной материи. В  отличие от неживой материи, осуществляющей пассивное взаимодействие, живая - активно взаимодействует с окружающей средой, чем, с одной стороны, обеспечивает поддержание собственного существования, а с другой, - одновременно изменяет среду, делая невозможным прежнее неизменное существование в ней. В живом веществе резко (в 103 - 106 раз) ускоряется протекание химических реакций, что объясняется действием ферментов.

Индивидуальные химические соединения, слагающие живое вещество, устойчивы только в живых телах, в том числе и минералы, входящие в живое вещество. Эту особенность  подметил еще Ф.Энгельс, указывая, что "Смерть есть разрушение органического  тела, ничего не оставляющего после  себя, кроме химических составных  частей, образовавших его субстанцию".

Общим признаком  всякого живого естественного тела в биосфере является в значительной степени регулируемое произвольное движение. Выделяются две специфические  формы движения живого вещества: пассивная, которая создается размножением и присуща всем живым организмам, и  активная, которая осуществляется за счет направленного перемещения организмов и особенно наглядно проявляется у животных.

Живое вещество стремится  заполнить собой все доступное  пространство. Свойство к максимальной экспансии (распространению, расширению) присуще живому веществу так же, как свойственно теплоте переходить от более нагретых тел к менее  нагретым, растворяемому веществу находиться в растворе, а газу - рассеиваться в пространстве. Экспансия живого вещества в неживой среде проявляется в подчинении этой среды самому существу живого. Подчинить - означает сделать своим, частью себя или условием собственного существования. Как живое вещество вообще, так и каждое живое тело в частности, осуществляя активное взаимодействие с внешней средой, тем самым реализует свое атрибутное свойство - способность и стремление к экспансии. В простейшем случае экспансия проявляется в способности живых тел воспринимать раздражения, воздействия внешней среды. "Опознание" среды для живого тела - начальный этап ее освоения, использования для собственного воспроизводства.

Проявлением экспансии  можно считать и питание, то есть извлечение из среды порций вещества, энергии и информации для самовоспроизводства и в порядке реализации системной функции. При этом часть внешней среды становится частью тела. К проявлению экспансии относится и средообразующая деятельность живых тел и всего живого вещества, заключающаяся в создании условий для существования. Наиболее интересные формы экспансия приобретает у человека: общение, познание, творчество, власть и другие. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Живая материя  как единство растительного  и животного мира 

Движение живого вещества в его специфической  форме, обозначаемой как экспансия, предполагает захват нового при сохранении старого, что совпадает с содержанием "расширенного самовоспроизводства". Из достаточно хорошо известных примеров этого рода приведем наследственную изменчивость, сукцессию биоценозов, эволюцию биосферы. Видимо, все это различные формы экспансии, а сама экспансия есть специфическое проявление трехмерности времени (прошлое, настоящее, будущее) в особой группе неравновесных вещественных систем - живых системах.

Живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое  и химическое разнообразие, чем неживое. Известно более 2 млн. различных органических соединений, входящих в состав живого вещества. В то же время, количество природных соединений неживого вещества - минералов составляет всего около 2 тыс. Кроме того, в отличие от неживого, не связанного своим происхождением с живыми организмами (абиогенного) вещества, живое не бывает представлено исключительно жидкой или газовой  фазой. Тела организмов построены из веществ, находящихся во всех трех фазовых состояниях (твердое, жидкое, газообразное).

Органические вещества биогенного и абиогенного происхождения  имеют существенные отличия. 

В биоорганическом  мире полностью нарушена зеркальная симметрия (Закон хиральной, или киральной чистоты). Молекулы, в которых имеется атом углерода, связанный своими четырьмя валентностями с разными "соседями", существуют в двух зеркально противоположных формах. Их называют левыми и правыми оптически активными зеркальными стереомерами. Так, все природные аминокислоты - левые, а сахара - правые зеркальные изомеры. При искусственном же синтезе этих веществ образуются в равных отношениях и левые, и правые.

Открытие молекулярной асимметрии живой природы принадлежит  Луи Пастеру. По его словам "асимметрия единственная четкая демаркационная линия, которую ... можно провести между  химией живой и неживой природы". Сегодня считается установленным, что все важнейшие вещества, играющие в организме первостепенную роль, имеют определенный знак асимметрии, всегда один и тот же для всех живых систем на нашей планете. Оптически  активное вещество вне организма  в течение определенного времени  становится нейтральным. Чтобы предотвратить это, требуется непрерывная затрата энергии. Между тем, живой организм поражает чистотой асимметрии, которая является непременным условием жизни.

Живое вещество представлено в биосфере в виде дисперсных (отдельных, рассеянных) тел - индивидуальных живых  организмов, размеры которых лежат  в пределах от 2,5·10^–9 до 1,5·10² м. Самые крупные в геологической истории организмы встречаются в настоящее время: из животных это киты, а из растений - секвойи и эвкалипты.

Непрерывная протяженность  ряда неживых веществ на многие тысячи километров имеет стационарный характер и не зависит от времени. Живое  вещество, несмотря на дисперсность организации, при рассмотрении его в пространстве-времени, то есть в динамике, также оказывается  непрерывным.

3. Гены и генетика 

Судя по разнообразным  археологическим данным, уже 6000 лет  назад люди понимали, что некоторые  физические признаки могут передаваться от одного поколения другому. Отбирая  определенные организмы из природных популяций и скрещивая их между собой, человек создавал улучшенные сорта растений и породы животных, обладавшие нужными ему свойствами. Генетика по праву может считаться одной из самых важных областей биологии. На протяжении тысячелетий человек пользовался генетическими методами для улучшения домашних животных и возделываемых растений, не имея представления о механизмах, лежащих в основе этих методов.

Однако лишь в  начале прошлого века ученые стали  осознавать в полной мере важность законов наследственности и ее механизмов. Хотя успехи микроскопии позволили  установить, что наследственные признаки передаются из поколения в поколение  через сперматозоиды и яйцеклетки, оставалось неясным, каким образом  мельчайшие частицы протоплазмы  могут нести в себе "задатки" того огромного множества признаков, из которых слагается каждый отдельный  организм.

Несмотря на то, что  уже многое известно о хромосомах и структуре ДНК, дать определение  гена очень трудно, пока удалось  сформулировать только три возможных  определения гена.

Во-первых, ген выступает  как единица рекомбинации.

На основании своих  работ по построению хромосомных  карт дрозофилы Морган постулировал, что ген - это наименьший участок  хромосомы, который может быть отделен  от примыкающих к нему участков в результате кроссинговера. Согласно этому определению, ген представляет собой крупную единицу, специфическую область хромосомы, определяющую тот или иной признак организма;

Во-вторых,  ген выступает как единица мутирования.

В результате изучения природы мутаций было установлено, что изменения признаков возникают  вследствие случайных спонтанных изменений  в структуре хромосомы, в последовательности оснований или даже в одном  основании. В этом смысле можно было сказать, что ген - это одна пара комплементарных оснований в нуклеотидной последовательности ДНК, т.е. наименьший участок хромосомы, способный претерпеть мутацию.

В-третьих, ген выступает  как единица функции.

Поскольку было известно, что от генов зависят структурные, физиологические и биохимические  признаки организмов, было предложено определять ген как наименьший участок  хромосомы, обусловливающий синтез определенного продукта.

Наука о наследственности и изменчивости, которая стремительно развивается с начала XX века имеет четыре официальных назначения:

1. Раскрытие законов  воспроизведения живого по поколениям;

2. Создание новых  свойств у организмов;

3. Выявление законов  индивидуального развития особи;

4. Выявления материальной  основы исторических преобразований  организмов в процессе эволюции.

Для работы над реализацией  этих назначений существуют отдельные  теории генетики: теория наследственности, теория  гена, теория мутации и т.д.

Одним из основоположников  современных представлений о генетике явился чешский ботаник-любитель Иоганн Грегор Мендель (1856-1863), которому принадлежит открытие количественных закономерностей, сопровождающих формирование гибридов. Его классические опыты с горохом стали известны всему миру, хотя поначалу его гений был не замечен научным сообществом биологов. Им, например, была выведена  ныне известная пропорция расщепления первичных признаков при моногибридном скрещивании - 3:1, и дигибридном  - 9:3:3:1.

В наше время медико-биологические  науки и технологии достигли такого уровня, что на их основе можно не только описывать в терминах молекулярных структур и процессов тонкое строение отдельных частей тела и их согласованную  работу, но и создавать принципиально новые методы диагностики, лечения и профилактики многих заболеваний.

Такое проникновение  в ультратонкую организацию и  жизнедеятельность организма стало  возможным благодаря установлению химического строения и функций  нуклеиновых кислот, содержащих передаваемые от поколения к поколению генетические тексты, согласно которым реализуется  программа развития организма.

Но существуют острые проблемы, над которыми в данный момент усиленно трудятся генетики всей планеты, состоящие в борьбе с  наследственными болезнями, поражающими 4-5% новорожденных и 15% немного повзрослевших  детей, таких как сахарный диабет, бронхиальная астма, гипертонические  болезни, псориаз, большая группа неврологических  расстройств и др.

За последнее время  появилось очень много новых  технологий для решения подобных проблем, таких как генодиагностика, генотерапия и т.д. В случае какой-то болезни, а особенно генетической, диагностика имеет очень большое, и порой даже решающее, вследствие чего необходимо применение генодиагностики, которая является прежде всего ДНК-диагностикой, молекулярной цитогенетикой, тонкой биохимической и иммунодиагностикой, компьютерным информационным анализом.