Основы естествознания
Содержание
Введение
. Клетка - структурная и функциональная единица живой материи
. Писатели фантасты о возможности иных форм жизни
Заключение
Список литературы
Введение
Жизнь на Земле чрезвычайно многообразна. Она представлена ядерными и доядерными одноклеточными и многоклеточными существами.
Живое обладает молекулярной, клеточной, тканевой и иной структурностью.
Биология ХХ века углубила понимание существенных черт живого, раскрыла молекулярные основы жизни. В основе современной биологической картины мира лежит представление о том, что мир живого - это грандиозная Система высокоорганизованных систем. Любая система (и в неорганической и в органической природе) состоит из элементов (компонентов) и связей между ними (структуры), которые объединяют данную совокупность элементов в единое целое. Биологическим системам свойственны свои специфические элементы и особенные типы связей между ними.
Открытие клетки как элемента живых структур и представление о системности, цельности этих структур стали основой последующего построения иерархии живого.
В представленной контрольной работе будут рассмотрены роль клетки в строении живого, а так же "клеточная теория".
1. Клетка - структурная и функциональная единица живой материи
Клеточная теория в современном виде включает три главных положения.
Первое положение соотносит клетку с живой природой планеты в целом. Оно утверждает, что жизнь, какие бы сложные или простые (например, вирусы) формы она ни принимала, в ее структурном, функциональном и генетическом отношении обеспечивается в конечном итоге только клеткой. Выдающаяся роль клетки как первоисточника жизни обусловливается тем, что именно она является биологической единицей, с помощью которой происходит извлечение из внешней среды, превращение и использование организмами энергии и веществ. Непосредственно в клетке сохраняется и используется биологическая информация.
Второе положение указывает, что в настоящих условиях единственным способом возникновения новых клеток является деление предсуществующих клеток. В обосновании клеточной природы жизни на Земле тезису о единообразии путей возникновения клеток принадлежит особая роль. Именно этот тезис был использован М. Шлейденом и Т. Шванном для обоснования представления о гомологии разных типов клеток. Авторы клеточной теории, утверждая верное положение о единообразии пути возникновения клеток, непосредственный механизм их образования представляли неверно. М. Шлейден считал, что молодые клетки возникают путем конденсации слизистого вещества первоначально в ядро с дальнейшим наслоением и отграничением цитоплазмы. Т. Шванн разделял эту точку зрения. Современная биология расширила круг доказательств этому. Независимо от индивидуальных структурно-функциональных особенностей все клетки одинаковым образом:
а) хранят биологическую информацию,
б) редуплицируют генетический материал с целью его передачи в ряду поколений,
в) используют информацию для осуществления своих функций на основе синтеза белка,
г) хранят и переносят энергию,
е) регулируют обмен веществ.
Третье положение клеточной теории соотносит клетку с многоклеточными организмами, для которых характерен принцип целостности и системной организации. Для системы свойственно наличие новых качеств благодаря взаимному влиянию и взаимодействию единиц, составляющих эту систему. Структурно-функциональными единицами многоклеточных существ являются клетки. Вместе с тем многоклеточный организм характеризуется рядом особых свойств, которые нельзя свести к свойствам и качествам отдельных клеток. В третьем положении клеточной теории мы встречаемся с проблемой соотношения части и целого.
Системный подход как научное направление используется в биологических исследованиях с начала прошлого столетия. Системный характер организации и функционирования свойствен не только организму, но и другим главным биологическим образованиям - геному, клетке, популяции, биогеоценозу, биосфере.
Типы клеточной организации
В природе существует значительное разнообразие клеток, различающихся по размерам, форме, химическим особенностям. Число же главных типов клеточной организации ограничено двумя. Выделяют прокариотический и эукариотический типы с подразделением второго на подтип, характерный для простейших организмов, и подтип, характерный для многоклеточных.
Клеткам прокариоттеского типа свойственны малые размеры (не более 0,5-3,0 мкм в диаметре или по длине), отсутствие обособленного ядра, так что генетический материал в виде ДНК не отграничен от цитоплазмы оболочкой. В клетке отсутствует развитая система мембран. Генетический аппарат представлен ДНК единственной кольцевой хромосомы, которая лишена основных белков - гистонов (гистоны являются белками клеточных ядер). Благодаря значительному количеству диаминокислот аргинина и лизина гистоны имеют щелочной характер.
Различия прокариотических и эукариотических клеток по наличию гистонов указывают на разные механизмы регуляции функции генетического материала. В прокариотических клетках отсутствует клеточный центр. Не типичны внутриклеточные перемещения цитоплазмы и амебоидное движение. Время, необходимое для образования двух дочерних клеток из материнской (время генерации), сравнительно мало и исчисляется десятками минут. К прокариотическому типу клеток относятся бактерии и синезеленые водоросли.
Жизнедеятельность клетки как единицы биологической активности обеспечивается совокупностью взаимосвязанных, приуроченных к определенным внутриклеточным структурам, упорядоченных во времени и пространстве обменных (метаболических) процессов. Эти процессы образуют три потока: информации, энергии и веществ. Благодаря наличию потока информации клетка на основе многовекового эволюционного опыта предков приобретает структуру, отвечающую критериям живого, поддерживает ее во времени, а также передает в ряду поколений. В потоке информации участвуют ядро (конкретно ДНК хромосом), макромолекулы, переносящие информацию в цитоплазму (мРНК), цитоплазматический аппарат трансляции (рибосомы и полисомы, тРНК, ферменты активации аминокислот). На завершающем этапе этого потока полипептиды, синтезированные на полисомах, приобретают третичную и четвертичную структуры и используются в качестве катализаторов или структурных белков. Кроме основного по объему заключенной информации ядерного генома в эукариотических клетках функционируют также геномы митохондрий, а в зеленых растениях - и хлоропластов.
2. Писатели фантасты о возможности иных форм жизни
Подлинной Terra Incognita (Неизвестной Землей) представляется нам окружающий нас Космос. Мы стоим на пороге завоевания Космоса и с замиранием сердца ожидаем встречи с его обитателями, потому что не можем или не хотим даже вообразить себе, что мириады прекрасных миров Вселенной могут оказаться безжизненными и мертвыми.
Великий Ноланец, Джордано Бруно, сожжённый в Риме на Площади Цветов 17 февраля 1600 г. за свои проповеди об обитаемости бесчисленных миров во Вселенной, писалх: "Мы полагаем, что для живых существ нашего рода обитаемые места редки. Однако не подобает считать, что есть часть мира без души, жизни, ощущения, а следовательно, и без живых существ. Ведь глупо и нелепо считать, что не могут существовать иные существа, иные виды разума, нежели те, что доступны нашим чувствам". А вслед за ним и выдающийся астроном XVII в. И. Кеплер, постигший Гармонию Мира и давший нам законы движения планет, восклицал: "Но кто же живет в этих мирах, если они обитаемы?… Мы или они Владыки Мира? Разве всё предназначено для человека?".
Жизнь как свойство высокоорганизованной материи, возможно, обращена к нам, жителям Земли, одним своим Ликом, тем, который определяется способом существования белковых тел.
Иные Лики Жизни мы ожидаем увидеть в далеких просторах Космоса. Какими же они окажутся? Кто нам встретится там, вне Земли? Кровожадные сообщества безумных маньяков в облике насекомых либо монстров? Или камни и плесень, мирно философствующие о проблемах мироздания? Цивилизации живых и разумных планет, звезд и даже галактик? Или все же мы встретим подобных себе Братьев по Разуму?
На это у науки пока нет ответа. Есть только догадки, которые мы в сжатой форме попытались представить любознательному Читателю.
Наша фантазия, вооруженная знаниями об основных законах развития природы, создает гипотезы о внеземных формах жизни (ВФЖ), об интеллекте представителей внеземных цивилизаций (ВЦ), пытаясь приподнять завесу, скрывающую от нас чудеса населенного Космоса, и даже смоделировать предстоящие контакты человечества с пока еще гипотетическими Братьями по Разуму. Но для создания этих гипотез у нас имеется только одно средство - фантастика, в той или иной мере опирающаяся на новейшие достижения науки.
Догадки древних и средневековых мыслителей о возможной обитаемости миров за пределами нашей Земли постепенно сложились в науку - астробиологию, занимающуюся, главным образом, теоретическими поисками звездных экосфер, то есть ограниченных пространств, в которых близ той или иной звезды могла бы существовать жизнь в известной нам на Земле белковой форме. Затем нетрадиционное мышление позволило выдвинуть предположение о возможности существования в Космосе форм жизни "неземного типа". В науке о жизни вне Земли сложились две важные проблемы - проблема SETI (аббревиатура от английского: Поиск Внеземного Разума) и проблема CETI (аббревиатура от английского: Контакт с Внеземным Разумом).
Странной оказалась эта наука, наука о жизни вне Земли, поскольку не имеет она ни объекта исследования, ни каких-либо свидетельств о существовании этого объекта. Отдельные ученые даже отказывают ей в праве называться наукой. Но все-таки многие из серьезных исследований методологически обосновали как науку систему воззрений и гипотез о внеземных формах жизни и о возможности установления контактов с внеземными цивилизациями.
Невольно в связи со сказанным приходят на ум слова древнего китайского поэта Ли Бо: "Мастеру стрельбы из лука не нужны лук и стрелы - ему нужна цель". И учёные, занимающиеся наукой о жизни вне Земли, и писатели-фантасты пытаются прогнозировать результаты возможной встречи землян с разумными обитателями Космоса. При этом трудно отдать предпочтение кому-либо из них в смелости построения новых догадок и гипотез. Не случайно среди ученых, занимающихся проблемами CETI и SETI, имеется немало авторов НФ-произведений.
Подчеркнем, что среди ученых и писателей-фантастов нет единодушия по большинству вопросов, связанных с догадками о возможности жизни вне Земли, о ВФЖ и о ВЦ.
Если одни из них говорят, что Вселенная заселена лишь антропоморфными обитателями, для которых законы и физического, и биологического, и общественного развития тождественны с земными, то другие "населяют" Космос существами, которые, столкнись мы с ними, возможно, и не были бы нами признаны партнерами по существованию либо по сосуществованию, а третьи заявляют: "Не пытайтесь даже представить себе, как выглядят эти далекие братья по разуму, какие животные и растения их окружают: ваша фантазия наверняка беднее, чем фантазия природы…". Неоднозначным оказывается и подход к решению вопроса об интеллекте гипотетических обитателей Космоса.
Корни научной фантастики, пытающейся описать гипотетические сообщества разумных существ в Космосе, уходят в далекое прошлое человечества.
Элементы фантастичности встречаются в древнейшей литературе различных народов земного шара. Это - и легенды о полетах на реактивных аэролланах в Атлантиде, и мифы о сошествии с небес первых учителей, правителей или богов, и египетские сказания об обитаемости звезд, планет и Луны, и индусские представления о переселении душ на небесные светила с возвращением их на Землю, и сказки о полетах героев и царей к Солнцу, Луне и звездам.
В более поздней литературе можно найти и описания гипотетических встреч землян с инопланетянами как особый прием художественно-философских произведений, использовавшийся для того, чтобы можно было в увлекательной форме обсудить вместе с читателем важнейшие философские и социальные проблемы. В качестве примера достаточно вспомнить "Микромегас" Вольтера или романы Сирано де Бержерака. Но во всех этих литературных памятниках речь шла о "встречах" с антропоморфными инопланетянами, отличавшимися от людей, главным образом, лишь размерами тела или количеством глаз либо конечностей.
Томас Гексли (Хаксли), выдающийся английский биолог, первым в XIX в. понял, что на далеких планетах могут оказаться формы жизни, которым даже не найдется аналогов в земной биосфере. Правда, сам он особых привязанностей к фантастике не испытывал, будучи страстным проповедником точного знания, а не беспочвенного витийствования там, где знания отсутствуют. Но именно он пророчески предупреждал, что, мысленно населяя Космос все более совершенными существами, мы можем скатиться к поповщине, построив натуралистическую теологию и демонологию.
И сейчас мы действительно видим, что авторы сказочной фантастической литературы для детей и для взрослых - "фэнтези" - населяют Вселенную и духами, и демонами, и героями мифов, и даже творцами всего сущего, включая наш мир. При этом подчас неискушенному читателю оказывается затруднительным отделение "фэнтези" от научной фантастики, так как авторы сказочной фантастики маскируют используемый в "фэнтези" арсенал магии, чародейства и мистики научными теориями гипноза и околонаучными теориями телекинеза, телепортации, левитации и т. д.
Некоторые писатели-фантасты, приняв тезис о том, что признание возможности существования некоторого образа равносильно доказательству того, что он где-то реально существует, "построили" миры, разительно отличающиеся от нашего. Появилось в науке представление о неевклидовой геометрии - и в фантастической литературе появились описания бесконечных, но ограниченных, либо конечных, но неограниченных, и т. д. миров с различной метрикой и кривизной пространства. Высказал в конце XIX в. английский философ Ф. Бредли; утверждение, что кантовское положение о единстве пространства не является фактом, - и появились в фантастике "параллельные вселенные", сосуществующие в каждой точке пространства с нашей Вселенной.
Представление о возможной многомерности пространства привело к появлению в фантастике вселенных с различным числом измерении и даже вселенных, вложенных одна в другую, наподобие матрешек. И обсуждаемая в философии проблема природы времени получила отражение в фантастике, "построившей" миры с течением времени, обратным течению нашего времени, либо с застывшим относительно нас временем, которое "течет" перпендикулярно к нашему времени. Все эти миры соответственно были "заселены" экстравагантными существами с самыми немыслимыми в нашей реальности свойствами.
Жизнь в Космосе пока не обнаружена. Обширные программы поиска радиосигналов от внеземного Разума не увенчались успехом. Мертвыми оказались ближайшие к нам небесные тела. Появились пессимистические прогнозы в вопросах, связанных с возможностью жизни где-либо вне Земли. Известный ученый И. С. Шкловский, бывший прежде горячим сторонником идеи множественности обитаемых миров во Вселенной, в последние годы своей жизни пришел к убеждению, то мы, скорее всего, вообще одиноки в бесконечном или безграничном Космосе. Выдающийся польский писатель-фантаст С. Лем в НФ-романе "Голос Неба" высказал опасение, что человечество при нынешнем "примитивном" уровне своего развития даже и не смогло бы расшифровать послание от далеких обитателей Космоса, если бы оно было получено на Земле.
Однако многие ученые более оптимистически относятся к проблеме поиска жизни вне Земли и установления контактов с другими мирами. Что же касается писателей-фантастов, стоящих на позициях признания возможности существования вне земли научно обоснованных форм жизни, то они по-разному относятся к вопросу о множественности ВФЖ. Одни из них полагают, что жизнь возможна лишь на основе привычного для нас белка, другие допускают существование, например, кремнийорганических форм жизни. Некоторые из фантастов считают, что разумная жизнь повсюду должна быть антропоморфной, а остальные наделяют разумом и монстров, и растительную плесень, и колонии микроорганизмов. И если отдельные писатели населяют живыми существами лишь планеты земного типа, то многие считают, что ареной жизни могут стать любые планеты, недра звезд, межзвездная среда и даже абсолютный вакуум, заполненный виртуальными (не наблюдаемыми) элементарными частицами.
По-разному относятся писатели-фантасты и к оценке дружественности чужого Разума относительно разума земного Человечества. Одни писатели-фантасты считают, что альтруизм - общая черта любых высокоразвитых существ; другие пугают нас неизбежной враждебностью Чуждого Разума; третьи постулируют превосходство человеческого разума над разумом "аборигенов Космоса"; четвертые утверждают ничтожество разума землян по сравнению с разумом уже овладевших Космосом представителей внеземных цивилизаций; пятые вообще полагают, что принципиально не может быть никаких общих проблем и интересов у людей и у космитов, жителей населенного Космоса, и что, встретившись, они разминутся, как разминаются вода и заброшенный в реку рыбацкий невод, и даже могут не заметить друг друга.
Эти столь различные точки зрения, конечно, отражают не столько научные, сколько социальные и идеологические позиции авторов многочисленных НФ-произведений.
Заключение
клетка прокариотический эукариотический материя
Предбиологические структуры, представляющие собой гигантские органические макромолекулы, являются пределом химической эволюции вещества. Следующий и принципиально иной уровень сложности в организации материи по сравнению с атомарно-молекулярным уровнем -- это живая материя, живая природа.
Жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.
На основе критерия масштабности выделяют биосферный, биогеоценотический, популяционно-видовой, организменный, тканевый, клеточный и молекулярный уровни организации живого вещества.
Значение клеточной теории в развитии науки состоит в том, что благодаря ей стало понятно, что клетка - это важнейшая составляющая часть всех живых организмов. Она их главный "строительный" компонент, клетка является эмбриональной основой многоклеточного организма, т.к. развитие организма начинается с одной клетки - зиготы. Клетка - основа физиологических и биохимических процессов в организме, т.к. на клеточном уровне происходят, в конечном счёте, все физиологически и биохимические процессы. Клеточная теория позволила придти к выводу о сходстве химического состава всех клеток и ещё раз подтвердила единство всего органического мира.
Список литературы
1.Бабушкин А.Н. Современные концепции естествознания: Лекции по курсу. - СПб.: Лань, 2008. - 208с.
2.Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: Учебник. - Новосибирск, ЮКЭА, 2007. - 832 с.
.Лавриненко В.Н., Ратников В.П., Баранов Г.В. Концепции современного естествознания: Учебник. - М.: Юнити-Дана, 2009. - 303 с.
.Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. - М.: Юнити-Дана, 2009. - 287 с.