Урок 1. биология — наука о живой природе — Биология — 10 класс

История становления и развития науки биологии

Исследование природы происходило на ранних этапах развития человечества. В дальнейшем – передача биологических знаний людьми от поколения к поколению. Период накопления знаний о природе называется «естественная история».

Понятие биология упоминается уже в сочинениях Т. Роозе, 1797 и К. Бурдаха, 1800. Но специально предложено как термин Ж. Б. Ламарком и Г. Р. Тревиранусом в 1802, независимо друг от друга.

Периоды становления и развития науки биологии

1. Период до появления земледелия и скотоводства. Накопление знаний о человеке, растениях, животных.

2. Период земледелия и скотоводства. Дальнейшее накопление знаний о человеке, растениях, животных.

3. Появление древних государств (Греция, Рим). Учёные: Аристотель (описал около 500 видов животных), Теофраст («отец ботаники»), Гален (выдающийся римский врач). Систематизация знаний о человеке, растениях, животных.

4. Период Средневековья (V–XV ст. н. э.). Торможение развития биологии, преобладание религиозных взглядов о создании материи Богом.

5. Период Возрождения (XVI–XVIII ст. н. э.). Учёные: Роберт Гук (открытие клетки), Антони Ван Левенгук (открытие одноклеточных), Карл Линней («вид», классификация живых организмов). Развитие биологической науки, изучение строения и функций различных биологических объектов.

6. Создание клеточной теории и развитие эволюционных идей (XIX ст. н. э.). Резкий всплеск развития биологии, борьба материалистических и идеалистических взглядов. Учёные: Т. Шванн, М. Шлейден, Ж. Б. Ламарк, Ч. Дарвин, Э. Геккель.

7. «Генетический» период (с 1900 года)., Т. Морган, Дж. Уотсон и Ф. Крик. Преобладание материалистических взглядов, открытие закономерностей наследственности и изменчивости.

8. Развитие молекулярной биологии, генетической инженерии, биотехнологии. Севе́ро Очо́а де Альборно́ (1905–1993) и Артур Корнберг (1918–2001) – механизм биосинтеза РНК и ДНК. Маршалл Ниренберг (1927–2010), Роберт Холли (1922–1993), Хар Гобинд Корана (1922–2010) – расшифровка генетического кода и его роль в синтезе белков. Х. Г. Хорана – первый синтез гена в 1969 г.

Сибирские биологи стали участниками нового геномного проекта

Сайт Наука в Сибири 26 июня 2017 г.
Сайт Новости Сибирской Науки

 27 июня 2017 г. 
Газета Наука в Сибири №26 (3087) от 6 июля 2017 г.

Ученые Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН примут участие в международном проекте по секвенированию генома всех видов эукариотов, то есть живых организмов, клетки которых содержат ядро — об этом рассказал заместитель директора ИМКБ СО РАН по научной работе доктор биологических наук Александр Сергеевич Графодатский на открытии II Всероссийской конференции “Высокопроизводительное секвенирование в геномике”.

— Ведущими организациями в этом проекте стали Смитсоновский институт в США и китайский Beijing Genomics Institute (BGI), но и все остальные участники работают по мере сил, — отметил Графодатский.

— Общее число эукариотов, известных на сегодняшний день — 1 700 000 видов, поэтому перед нами стоит очень смелая задача. Я уверен, что мы справимся с секвенированием.

Также на открытии конференции с приветственным словом выступил академик Дмитрий Георгиевич Кнорре, один из основателей Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, соорганизатора мероприятия:

— Я живой свидетель гигантского пути, который прошла мировая и российская наука от вопроса «Что такое ДНК?» до настоящего секвенирования, — рассказал Дмитрий Георгиевич. — Впервые в нашей стране его провели в лаборатории известного советского биохимика Александра Баева, расшифровав молекулу РНК, в которой только около 80 нуклеотидов, а уже сегодня секвенирование полного генома становится предметом практической деятельности. Это огромный прорыв, но сейчас перед нами стоят новые задачи.

Суть работы молекулярных биологов заключается в следующем: еще в 1970-х появились так называемые методы дифференциальной окраски хромосом, основанные на способности некоторых красителей специфически связываться с конкретными участками хромосом в зависимости от их организации.

Это имело большое значение как для медицины (стало проще выделять патологии), так и для сравнительной цитогенетики — ученые получили возможность сравнивать между собой отдельные участки хромосом разных видов, находить между ними связь. При этом сопоставить эти участки у человека и, например, у хорька или свиньи было невозможно: слишком далеко они ушли друг от друга за время эволюции. Нужны были более точные молекулярные методы — таким стала флуоресцентная гибридизация in situ (или хромосомная живопись). Она позволяет разделить все хромосомы генома на специальном сортере, то есть сложить в пробирку, а потом использовать как молекулярную пробу, помечать флюороформами (фрагментом молекулы, придающем ей флуоресцентные свойства) и попытаться найти гомологию. Сегодня это используется для поиска сходств между разными видами.

— К сожалению, хороших сортеров в России никогда не было и вряд ли скоро появится, они слишком дорогие, — говорит Александр Сергеевич. — Тем не менее, мы сотрудничаем с английскими, американскими и китайскими лабораториями, которые могут предоставить нам это оборудование: благодаря этому у нас в ИМКБ СО РАН хранится самая богатая коллекция отсортированных проб, которых нет ни у одной из этих организаций по отдельности.

Секвенирование всех эукариотов — далеко не первый амбициозный проект, в котором участвуют сибирские биологи. Как рассказал, Александр Графодатский, знакомство с этой темой связано с международным “Геномом человека”. В момент его создания в 1988-1989 годах Россия была конкурентоспособной державой. Формально работа продолжалась довольно долго, но для нашей страны закончилась через пару лет после начала в связи с развалом СССР. Тем не менее, проект дал возможность познакомиться со многими интересными людьми и профессионалами, создать задел для дальнейших исследований.

Несмотря на то, что наука шагнула вперед, сегодня существует крайне мало (около двадцати) видов, для которых была бы проделана та же работа, что и для человека, то есть — полностью секвенирован и структурирован геном. Следом за «The Human Genome Project» в 2009 году появился другой — «Genome 10K», целью которого стало секвенирование геномов десяти тысяч видов позвоночных. Исследователи ИМКБ СО РАН вошли в число его участников — они занялись изучением млекопитающих.

— Соавтор одной из наших статей, нобелевский лауреат Сидней Бреннар сравнил “Геном человека” с изданием Гутенбергом Библии, а наш новый проект — с созданием огромной библиотеки, где каждый сможет найти любую нужную ему информацию, — рассказывает Александр Графодатский.

Другой проблемой, с которой столкнулись ученые, стал недостаток материалов для работы: было не так много видов, для которых существовали образцы хоть какой-нибудь ткани, чтобы из них можно было выделить ДНК, и тем боле не было клеточной фибробластной культуры, то есть живых клеток тканей. Впрочем, для первых исследований хватало и небольшого количества, а со временем база образцов начала пополняться многими, даже редкими экземплярами.

Такой инструмент, как хромосомная живопись, позволяет ученым делать открытия, которые были невозможны раньше. Например, в Африке существует группа млекопитающих, которых долго не могли отнести к какому-то конкретному отряду — её считали частью насекомоядных (таких как кроты, ежи, землеройки).

Они действительно похожи между собой, однако исследования хромосом показали, что эти животные не родственники. Млекопитающие, сформировавшие группу афротерий, на самом деле имеют куда больше общего со слоном. То есть маленькая слоновая землеройка, получившая свое название только из-за формы подвижного носа, оказалась прямым родственником самого крупного наземного животного. А ученые ИМКБ СО РАН подтвердили, что парнокопытные, такие как верблюды, олени, бегемоты и жирафы, входят в одну группу с китообразными — сейчас их принято выделять в один отряд.

PDF-файл статьи

ЕГЭ по биологии, подготовка к ЕГЭ по биологии 2021 в Москве, время экзамена, критерии, перевод баллов — Учёба.ру

1			1	Биологические термины и понятия
2			1	Биология как наука. Методы научного познания. Уровни организации живого
3			1	Генетическая информация в клетке. Хромосомный набор, соматические и половые клетки
4			2	Клетка как биологическая система. Жизненный цикл клетки
5			2	Клетка как биологическая система. Строение клетки, метаболизм. Жизненный цикл клетки
6			1	Моно- и дигибридное, анализирующее скрещивание
7			2	Организм как биологическая система. Селекция. Биотехнология
8			2	Организм как биологическая система. Селекция. Биотехнология
9			2	Многообразие организмов. Бактерии, грибы, растения, животные, вирусы
10			2	Многообразие организмов. Бактерии, грибы, растения, животные, вирусы
11			2	Многообразие организмов. Основные систематические категории, их соподчинённость
12			2	Организм человека. Гигиена человека
13			2	Организм человека
14			2	Организм человека
15			2	Эволюция живой природы
16			2	Эволюция живой природы. Происхождение человека
17			2	Экосистемы и присущие им закономерности. Биосфера
18			2	Экосистемы и присущие им закономерности. Биосфера
19			2	Общебиологические закономерности
20			2	Общебиологические закономерности. Человек и его здоровье
21			2	Биологические системы и их закономерности

смысл жизни — Сайт КЭПЛ

Недавно, нашей параллели удалось попробовать себя в новом жанре. Нам нужно было написать сочинение-интервью на любую тему и с любым человеком. Вот пример того, что из этого вышло…

Что есть биология? Наука о естественных процессах в природе как живой, так и неживой. Включает в себя многие отрасли, такие как: анатомия, физиология, гистология, ихтиология, ботаника, агрономия, почвоведения и многие — многие другие. Изучать эту науку довольно сложно, большинство материала приходится зубрить, остальное понимать и представлять. Но находятся люди, которым все такие удается постичь все прелести биологии, и таким человеком является учитель биологии нашего лицея — Попова Наталия Вячеславовна. Именно с ней я решил побеседовать и узнать, почему все-таки она решила связать свою жизнь с этим удивительным предметом.
 — Наталия Вячеславовна, какой у вас в школе был самый любимый предмет?
 — В школе мне очень нравились предметы биология и химия. Я старалась их глубоко изучать, читала дополнительную литературу, участвовала в различных олимпиадах.
 — Что именно вас привлекает в биологии, как в науке?
 — Ну, в принципе, мне нравятся все разделы. Больше всего нравится отдел человек (анатомия), потому что это больше связано с нами, можно больше узнать о здоровье человека, про его образ жизни. Эта сфера имеет более прикладное значение.
 — Тяжело было вам учить биологию в вузе?
 — Тяжелее всего было учить анатомию, названия всех органов по-латыни. Труднее всего дается такой материал, который нужно именно зубрить, для меня это было самое сложное.
 — Согласитесь, что биология такая наука, которая пригодится всегда и везде, а как именно она пригодилась вам?
 — Соглашусь с вами. Мне вообще в целом в жизни очень помогает знание биологии. Потому что, во-первых, это все связано с человеком. Я хорошо разбираюсь в лекарствах, разбираюсь в здоровом образе жизни, стараюсь его придерживаться. Во-вторых, многие психологические вопросы, я в них ориентируюсь. По сути, мне проще жить со знаниями по биологии.
 — Скажите, а как вы выбрали свою профессию? Ведь профессия учитель очень напряженная, нервная, требует большой отдачи.
 — Ну, я, первоначально, хотела быть врачом, но у меня проблема в том, что меня отпугивает техническая сторона профессии, там кровь, вскрывать, резать и так далее. Вот такой именно аспект: прикладной заставили меня сменить профессию, и я подумала и решила, что лучше учитель.
 — Что вас привлекает в профессии учителя?
 — Меня привлекает то, что каждый день не похож на другой. Что много интересного, можно пошутить, можно посмеяться, много общения, взаимодействие во время работы, интересно как пройдет каждый урок. Одно дело, когда мы готовимся к нему. А другое, посмотреть на результат, как все пройдет, получится — не получится. Интересно находить новые решения для каких-то проблем. Вся динамика профессии, все дни не однообразны, не повторяющиеся – вот это меня больше всего привлекает. Мне нравятся ученики: умные, способные, добросовестные, в большей массе.
 — Ученики и динамика – это одно. А вот нравится ли вам преподавать вообще в целом?
 — Я считаю, что в профессии учителя больше плюсов, чем минусов, а сама профессия меня привлекает и нравится мне. Она дает удовлетворение и творческий рост.
 — Наталия Вячеславовна, хотелось ли вам увеличить число уроков вашего предмета, чтобы их стало больше?
 — Да, бесспорно. Много интересного, мы не успеваем на уроках проходить. Я хотела, чтобы мы с вами рассматривали больше наглядных препаратов.
 — Что нового вам бы хотелось ввести в изучение вашего предмета?
 — Ну, хотелось, чтобы было больше видеоматериалов по урокам. Можно было включать коротенькие фильмы, потому что некоторые процессы надо рассматривать именно в динамике, а статично это не дает такого хорошего представления о происходящем. Хочется больше препаратов и работы с микроскопами, но из-за небольшого количества уроков и из-за большого материала мы не успеваем.
 — Все эти нововведения вы стараетесь делать для учеников, а как вы думаете, как ученики относятся к вашему предмету?
 — По большей части, я считаю, что этот предмет интересный для учеников. И, кто учит, тем больше нравится. А так, мне кажется, что дети относятся к моему предмету нейтрально.
 — Нравится ли вам на уроках слушать ответы учеников?
 — Да, конечно нравится! Но не все ответы приятно слушать. Но если рассказ красивый, хорошо выстроен, то это приносит огромное удовольствие и удовлетворение от работы.
 — А теперь мне бы хотелось задать вам пару вопросов о вашей жизни. Вы не против?
 — Нет, задавайте, я с удовольствием отвечу.
 — Какая ваша любимая книга и любите ли вы читать?
 — Да я люблю читать, но сейчас, к сожалению, у меня нет времени на чтение художественной литературы. Вот мне нравится, например Стивен Кинг.
 — А какая именно его книга, у него их довольно много?
 — Например, «Мертвая зона». Очень нравится задумка книги, сам сюжет. Но все-таки больше я предпочитаю рассказы, потому что они менее затяжные, чем романы.
 — Интересно узнать, какой у вас жизненный девиз?
 — Я отвечу просто: «Относись к людям так, как хотел, чтобы относились к тебе».
 — На какой вопрос вам бы хотелось ответить, но вам его не задают?
 — Затрудняюсь ответить. Мне в лицее задают фактически любые вопросы, поэтому я даже не могу придумать, какой вопрос мне еще не задавали.
 — Наше интервью подходит к концу, чего вы желаете всем ученикам?
 — Найти себя, и найти свою цель в жизни.
 — Спасибо за прекрасную беседу, с вами было очень приятно поговорить, до встречи.
 — Спасибо за интервью, до свидания.

Ваша оценка: Нет Средняя: 4.7 (12 голосов)

Философия наук о живой природе

Часть II 

Современные философские проблемы наук о живой природе и медицинских наук

 

1. Философские проблемы экологии, биологических и сельскохозяйственных наук 

1.1. Предмет философии биологии и его эволюция

Природа биологического познания. Сущность и специфика философско-методологических проблем биологии. Основные этапы трансформации представлений о месте и роли биологии в системе научного познания. Эволюция в понимании предмета биологической науки. Изменения в стратегии исследовательской деятельности в биологии. Роль философской рефлексии в развитии наук о жизни. Философия биологии в исследовании структуры биологического знания, в изучении природы, особенностей и специфики научного познания живых объектов и систем, в анализе средств и методов подобного познания. Философия биологии в оценке познавательной и социальной роли наук о жизни в современном обществе.

 

1.2. Биология в контексте философии и методологии науки ХХ века

Проблема описательной и объяснительной природы биологического знания в зеркале неокантианского противопоставления идеографических и номотетических наук (20-е – 30-е годы). Биология  сквозь призму редукционистски ориентированной философии науки логического эмпиризма (40-е – 70-е годы). Биология глазами антиредукционистских методологических программ (70-е – 90-е годы). Проблема «автономного» статуса биологии как науки. Проблема «биологической реальности». Множественность «образов биологии» в современной научно-биологической и философской литературе.

 

1.3. Сущность живого и проблема его происхождения

Понятие «жизни» в современной науке и философии. Многообразие подходов к определению феномена жизни. Соотношение философской и естественнонаучной интерпретации жизни. Основные этапы развития представлений о сущности живого и проблеме происхождения жизни. Философский анализ оснований исследований происхождения и сущности жизни.

 

1.4. Принцип развития в биологии

Основные этапы становления идеи развития в биологии. Структура и основные принципы эволюционной теории. Эволюция  эволюционных идей: первый, второй и третий эволюционные синтезы. Проблема биологического прогресса. Роль теории биологической эволюции в формировании принципов глобального эволюционизма.

 

1.5. От биологической эволюционной теории к глобальному эволюционизму

Биология и формирование современной эволюционной картины мира. Эволюционная этика как исследование популяционно-генетических механизмов формирования альтруизма в живой природе. Приспособительный характер и генетическая обусловленность социабельности. От альтруизма к нормам морали, от социабельности – к человеческому обществу. Понятия добра и зла в эволюционно-этической перспективе. Эволюционная эпистемология как распространение эволюционных идей на исследование познания. Предпосылки и этапы формирования эволюционной эпистемологии. Кантовское априори в свете биологической теории эволюции. Эволюция жизни как процесс «познания». Проблема истины в свете эволюционно-эпистемологической перспективы. Эволюционно-генетическое происхождение эстетических эмоций. Высшие эстетические эмоции у человека как следствие эволюции на основе естественного отбора. Категории искусства в биоэстетической перспективе.

 

1.6. Проблема системной организации в биологии

Организованность и целостность живых систем. Эволюция представлений об организованности и системности в биологии (по работам А.А.Богданова, В.И.Вернадского, Л.фон Берталанфи, В.Н.Беклемишева). Принцип системности в сфере биологического познания как путь реализации целостного подхода к объекту в условиях многообразной дифференцированности современного знания о живых объектах.

 

1.7. Проблема детерминизма в биологии

Место целевого подхода в биологических исследованиях. Основные направления обсуждения проблемы детерминизма в биологии: телеология, механический детерминизм, органический детерминизм, акциденционализм, финализм. Детерминизм и индетерминизм в трактовке процессов жизнедеятельности. Разнообразие форм детерминации в живых системах и их взаимосвязь. Сущность и формы биологической телеологии: феномен «целесообразности» строения и функционирования живых систем, целенаправленность как фундаментальная черта основных жизненных процессов, функциональные описания и объяснения в структуре биологического познания.

 

1.8. Воздействие биологии на формирование новых норм, установок и ориентаций культуры

Философия жизни в новой парадигматике культуры. Воздействие современных биологических исследований на формирование в системе культуры новых онтологических объяснительных схем, методолого-гносеологических установок, ценностных ориентиров и деятельностных приоритетов.

Потребность в создании новой философии природы, исследующей закономерности функционирования и взаимодействия различных онтологических  объяснительных  схем  и  моделей,  представленных  в современной науке.

Роль биологии в формировании общекультурных познавательных моделей целостности, развития, системности, коэволюции.

Исторические предпосылки формирования биоэтики. Биоэтика в различных культурных контекстах. Основные принципы и правила современной биомедицинской этики. Социальные, этико-правовые и философские проблемы применения биологических знаний. Ценность жизни в различных культурных и конфессиональных дискурсах.

Исторические и теоретические предпосылки биологической интерпретации властных отношений. Этологические и социо-биологические основания современных биополитических концепций. Основные паттерны социабельного поведения в мире живых организмов и в человеческом обществе. Проблемы власти и властных отношений в биополитической перспективе.

Социально-философский анализ проблем биотехнологий, генной и клеточной инженерии, клонирования.

 

1.9.  Предмет экофилософии

Экофилософия как область философского знания, исследующая философские проблемы взаимодействия живых организмов и систем между собой и средой своего обитания. Становление экологии в виде интегральной научной дисциплины: от экологии биологической к экологии человека, социальной экологии, глобальной экологии. Превращение экологической проблематики в доминирующую мировоззренческую установку современной культуры. Экофилософия как рефлексия над проблемами среды обитания человека, изменения отношения к бытию самого человека, трансформации общественных механизмов.

 

1.10. Человек и природа в социокультурном измерении

Основные исторические этапы взаимодействия общества и природы. Генезис экологической проблематики. Экофильные и экофобные мотивы мифологического сознания. Античная экологическая мысль. Экологические воззрения средневековья и Возрождения. Экологические взгляды эпохи Просвещения. Экологические идеи Нового Времени. Дарвинизм и экология. Учение о ноосфере В.И.Вернадского. Новые экологические акценты XX века: урбоэкология, лимиты роста, устойчивое развитие. Современные идеи о необходимости нового мирового порядка как способа решения глобальных проблем современности и обеспечения перехода к стратегии устойчивого развития. Историческая обусловленность возникновения социальной экологии. Основные этапы развития социально-экологического знания. Предмет и задачи социальной экологии, структура социально-экологического знания и его соотношение с другими науками. Специфика социально-экологических законов общественного развития, их соотношение с традиционными социальными законами. Социальная экология как теоретическая основа преодоления экологического кризиса.

 

1.11. Экологические основы хозяйственной деятельности

Специфика хозяйственной деятельности человека в процессе природопользования, основные этапы ее. Особенности хозяйственной деятельности с учетом перспективы конечности материальных ресурсов планеты. Основные направления преобразования производственной  и потребительской сфер общества с целью преодоления экологических трудностей. Направления изменения системы приоритетов и ценностных ориентиров людей в условиях эколого-кризисной ситуации. Пути преодоления конечности материальных ресурсов при одновременном поступательном развитии общества.

 

1.12. Экологические императивы современной культуры

Современный экологический кризис как кризис цивилизационный: истоки и тенденции. Направления изменения биосферы в процессе научно-технической революции. Принципы взаимодействия общества и природы. Пути формирования экологической культуры.

Духовно-исторические основания преодоления экологического кризиса. Этические предпосылки решения экологических проблем. Экология и экополитика. Экология и право. Экология и экономика. Концепция устойчивого развития в условиях глобализации. Экология и философия информационной цивилизации. Критический анализ основных сценариев экоразвития человечества: антропоцентризм, техноцентризм, биоцентризм, теоцентризм, космоцентризм, экоцентризм. Смена доминирующих регулятивов культуры и становление новых конститутивных принципов под влиянием экологических императивов. Новая философия взаимодействия человека и природы в контексте концепции устойчивого развития России.

 

1.13. Образование, воспитание и просвещение в свете экологических проблем человечества

Роль образования и воспитания в процессе формирования личности. Особенности экологического воспитания и образования. Необходимость смены мировоззренческой парадигмы как важнейшее условие преодоления экологической опасности. Научные основы экологического образования. Особенности философской программы «Пайдейя» в условиях экологического кризиса. Практическая значимость экологических знаний для предотвращения опасных разрушительных процессов в природе и обществе. Роль средств массовой информации в деле экологического образования, воспитания и просвещения населения. 

 

Рекомендуемая основная литература:

• Моисеев В.И. Философия науки. Философские проблемы биологии и медицины. Учебное пособие. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. 592 с.
• Экология и экономика природопользования: учебник для студентов вузов, обучающихся по экономическим специальностям / под ред. Э.В. Гирусова. 4-е изд., перераб. и доп. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2015. 607 с.
• Лешкевич Т.Г. Философия науки: Учебное пособие для аспирантов и соискателей ученой степени / Т.Г. Лешкевич. М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014. 272 с. URL: http://znanium.com/bookread.php?book=427381
• Сергеев А.А., Сергеев А.А. Современные философские проблемы экологии, биологических и сельскохозяйственных наук. Курс лекций: учебное пособие . Ижевск: ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2011. 236 с.

Дополнительная литература:

• 0лескин А.В. Сетевые структуры в биосистемах и человеческом обществе. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2013. 304 с.
• 0лескин А.В. Биополитика. Политический потенциал современной биологии. Второе издание, переработанное и дополненное. М.: Научный мир, 2007. 508 с.
• Современные философские проблемы естественных, технических и социально-гуманитарных наук / Под ред. В.В. Миронова. М.: Гардарики, 2006. 639 с.
• Фролов И.Т. Избранные труды в 3-х томах. Том 1: Жизнь и познание. М.: Наука, 2002. 464 с. Избранные труды в 3-х томах. — Том 2: Философия и история генетики. М.: Наука, 2002. 544 с.
• Методология биологии: новые идеи. Синергетика, семиотика, коэволюция / отв. ред. О.Е.Баксанский. М.: Эдиториал УРСС. 2001. 262 с.
• Философия экологического образования / отв. ред. И.К.Лисеев, М.: Прогресс-Традиция, 2001. 412 с.
• Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. М.: Прогресс-Традиция, 2000. 416 с.
• Жизнь как ценность / отв. ред. Л.В.Фесенкова. М.: ИФРАН, 2000. 270 с.
• Лось В.А., Урсул А.Д. Устойчивое развитие. Учебное пособие. М.: Агар, 2000. 252 с.
• Воронцов Н.Н. Развитие эволюционных идей в биологии. М.: Прогресс-Традиция, АБФ, 1999. 640 с.
• Введение в биоэтику. Учебное пособие / ред. Б.Г. Юдин, П.Д. Тищенко. М.: Прогресс-Традиция, 1998. 384 с.
• Мантатов В.В. Экологическая этика и устойчивое развитие. Улан Уде: Бурятск. книж. изд-во, 1998. 204 с.
• Лоренц К. Оборотная сторона зеркала. М.: Республика, 1998. 493 с.
• Биофилософия / Отв. ред. А.Т. Шаталов. М.: ИФРАН, 1997. 250 с.
• Карпинская Р.С., Лисеев И.К., Огурцов А.П. Философия природы: коэволюционная стратегия. М. : Интерпракс, 1995. 350 с.
• Красота и мозг. Биологические аспекты эстетики / под ред. И. Ренчлера, Б. Херцбергер, Д. Эпстайна. пер. с англ. М.: Мир, 1995. 335 с.
• Глобальный эволюционизм (Филос. анализ) / ред. Л.В. Фесенкова. М.: ИФРАН, 1994. 150 с.
• Реймерс Н.Ф. Надежды на выживание человечества: концептуальная экология.  М.: Россия молодая, 1992. 367 с.
• Природа биологического познания / отв. ред. И.К. Лисеев. М.: ИФРАН, 1991. 213 с.
• Вернадский В.Н. Философские мысли натуралиста. М.: Наука, 1988. 520 с.
• Борзенков В.Г. Философские основания теории эволюции. М.: Знание, 1987. 62 с.

2. Философские проблемы  медицинских, фармацевтических и ветеринарных наук 

2.1. Философия медицины и медицина как наука

Философия как мировоззренческая и общеметодологическая основа медицины. Онтологические, гносеологические и ценностно-нормативные основания медицины.  Взаимосвязь философских и общенаучных категорий и понятий медицины. 

Философия медицины, ее цели, задачи и основная проблематика. Предмет философии медицины и ее место в развитии медицины и здравоохранения. Генезис философии медицины в ХХ веке как переход к новому этапу осмысления медико-биологических и медико-социальных проблем. Гносеологические и логические основания философии медицины, ее нормы и идеалы. Системная структура знания в философии медицины.

Объект и предмет  медицины, специфика медицины как науки, базирующейся на естественнонаучных и социально-гуманитарных знаниях. Специфика анализа природных и социальных явлений, а также человека как предмета медицины. Естествознание и медицина. Философские и методологические аспекты взаимодействия медицины и биологии. Методологические основы общей патологии как науки. Психология и медицина. Общественные науки и медицинское знание. Фундаментальные и прикладные исследования в медицине.

Классификация медицинских наук как философская и методологическая проблема. Общая теория медицины как интеграция естественнонаучных и социогуманитарных знаний. Дифференциация и интеграция медицинских знаний. Медицина как мультидисциплинарная система знания. Медицина как наука и искусство, теория и практика.

Особенности развития медицины в ХХ веке. Специфика познания в медицине, особенности предмета, средств, методов и целей. Проблемы комплексного исследования медико-научных проблем. Специфика философской проблематики профилактики и клинической деятельности.

Естественнонаучные и социогуманитарные знания в медицинских теориях в свете философии медицины. Основные проблемы и принципы знания в философии медицины. Философия медицины как теория и метод. Плюрализм направлений в философии медицины, их социально историческая обусловленность. Мировоззренческая и методологическая функция философии медицины, ее роль в развитии медицинского знания.

 

2.2. Философские категории и понятия медицины

Количество, качество и мера, их методологическое значение в философии медицины. Мера и норма в медицине. Проблема изменения и развития в современной философии медицины. Количественные методы и проблема измерения в современной медицине.

Детерминизм и медицина. Проблема причинности (этиологии) в медицине. Критика  телеологии и индетерминизма. Методологический анализ монокаузализма и кондиционализма в медицине. Проблемы этиологии в анатомо-морфологическом, физиологическом и функциональном аспекте. Проблема моно-  и полиэтиологии заболеваний, ее методологический смысл.

Диалектика общего и специфического, внешнего и внутреннего в медицине. Структурно-функциональные взаимоотношения в медицине. Диалектика общего и местного в патологии. Категории целое и часть, структура и функция в медицине. Диалектика и системный подход в медицине.

 

2.3. Сознание и познание

Теория отражения и современные научные представления об эволюции форм отражения в живой природе. Отражение, деятельность, познание. Методологическое  значение теории отражения для медицины.

Мозг и психика. Происхождение и сущность сознания.  Сознание как высшая форма психического отражения действительности. Проблема идеального.

 Проблема сознания и психической деятельности в норме и в патологии. Соотношение физиологического и психического в медицине.

Отражение, его познавательные и ценностные аспекты. Диалектика процесса познания. Единство чувственного и рационального в познании. Эмпирическое и теоретическое знание в медицине. Эмпиризм и проблема теоретической нагруженности эмпирического знания. Проблемы критерия истины в философии и медицине. Точность как одна из основ истинности знания в медицине. Проблемы логико-математической и семантической точности знания в медицине. Понятие метода познания. Соотношение философского, общенаучного и конкретно-научного метода в медицине.

Факт и научная проблема. Гипотеза и научная теория, их логическая структура и  познавательная функция в медицине. Эксперимент и моделирование, их роль в медицинском познании. Возрастание роли прибора в медицине. Методологические проблемы измерений в медицине. Диагностика как специфический  познавательный процесс. Альтернативность и дополнительность клинико-нозологического и экзистенциально-антропологического подходов в диагностике. Клинический диагноз.

 

2.4. Социально-биологическая и психосоматическая проблемы

Философские аспекты социально-биологической проблемы. Диалектика социального и биологического в природе человека. Медицина и социально-биологической проблема: эмпирические и теоретические взаимосвязи медицины с биологией и социально-гуманитарными науками при изучении нормы и патологии, здоровья и болезни, общественного здоровья и заболеваемости. Социально-биологическая обусловленность здоровья и болезни человека. Проблема редукционизма в современной  медицине. Выработка качественно иных принципов медицины в отношении к жизни и смерти вообще и человеческой в особенности.

Философские аспекты психосоматической проблемы. Психосоматический подход в современной медицине.

 

2.5. Проблема нормы, здоровья и болезни

Философские и социальные аспекты учения о норме, здоровье и болезни. Философские и методологические проблемы нозологии. Нозологическая единица как эмпирическое и теоретическое понятие. Антинозологизм. Методологический анализ понятий норма и патология, здоровье и болезнь. Болезнь и патологический процесс. Проблема «уровня» патологии в познании нормы и болезни. Биологический и социальный аспекты нормы, здоровья и болезни.

Здоровье и болезнь, их место в системе социальных ценностей человека и общества. Здоровье и заболеваемость. Социальная этиология здоровья и болезни. Болезни цивилизации. Болезнь и личность больного. Исследование отношения людей к жизни и смерти в кризисных условиях.

Понятия общественного здоровья и заболеваемости, их методологический анализ. Здоровье населения как показатель его социального и экономического благополучия.

Методологические проблемы гуманизации медицины и здравоохранения. Здоровый образ жизни: сущность и методологические подходы к его изучению.  Биоэтика – наука о самоценности жизни,  основа для выработки новой моральноэтической системы, человеческих взаимосвязей и отношений.

Содержание биоэтики: моральность экспериментов на человеке, причины самоубийств или отказа больных от лечения по жизненно-важным показаниям, проблемы эвтаназии, аборта, новых репродуктивных технологий, трансплантации органов и тканей, медицинской генетики, генной инженерии, психиатрии, прав душевнобольных, социальной справедливости в новой идеологии и политике в области здравоохранения.

 

2.6. Рационализм и научность медицинского знания

Структура теоретического знания в медицине: проблема, гипотеза, закон, теория, мультидисциплинарный синтез. Идеалы научности современного медицинского знания. Методологические проблемы анализа медицинской «онтологической реальности» в различных парадигмах: Восток – Запад, гуморализм – научные дисциплинарные единицы знания – мультидисциплинарный синтез. Современные тенденции развития медицинского знания: от классического рационализма к современному постнеклассическому  (мультидисциплинарность, синергетика и др.) видению объекта и предмета медицины.

 

Рекомендуемая основная литература

• Моисеев В.И. Философия науки. Философские проблемы биологии и медицины. Учебное пособие. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. 592 с.
• Курашов В.И. История и философия медицины в контексте проблем антропологии. М.: КДУ, 2012. 368 с.
• Царегородцев Г.И. Философия медицины. М.: Современный гуманитарный университет, 2011. 441 с.

Дополнительная литература:

• Юдин Б.Г., Степанова Г.Б. Здоровье человека: факт, норма, ценность М.: Изд-во МосГУ, 2009. 188 с.
• Философия науки. Вып. 13: Здоровье как проблема естественных и биомедицинских наук / Отв. ред.: И.К. Лисеев, Е.Н. Гнатик. М.; ИФ РАН, 2008. 292 с.
• Юдин Б.Г., Тищенко П.Д. Биоэтика: вопросы и ответы. М.: Прогресс-Традиция, 2005. 64 с.
• Философия медицины / Ю.Л. Шевченко и др. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. 480 с.
• Философия здоровья. М.: ИФРАН, 2001. 242 с.
• Анохин А М. Теоретическое знание в медицине. М.: Медицина, 1998. 218 с.
• Саркисов Д.С., Пальцев М.А., Хитров Н.К. Общая патология человека. 2-е изд. М.: Медицина, 1998. 608 с.
• Лисицын Ю.П. Теории медицины на стыке веков – XX и XXI. М.: ВУНМЦ, 1998. 156 с.
• Энциклопедия клинического обследования больного / пер. с англ. М.: ГЭОТАР-МЕД, 1997. 701 с.
• Лисицын Ю.П., Петленко В.П. Детерминационная теория медицины. Доктрина адаптивного реагирования. СПб., 1992. 416 с.
• Проблемы методологии постнеклассической науки / Под ред. Е.А. Мамчур. М.: ИФРАН, 1992. 199 с.
• Иванюшкин А.Я. Профессиональная этика в медицине (Философские очерки). М.: Медицина, 1990. 224 с.
• Лисицын Ю.П., Сахно А.В. Здоровье человека – социальная ценность, М.: Мысль, 1988. С. 7-26.
• Медицина // Большая медицинская энциклопедия. Изд. 3-е. Т. 14, М.: Медицина, 1980. С. 7-322.
• Петленко В.П., Корольков А.А. Философские проблемы теории нормы в биологии и медицине. М.: Медицина, 1977. 391 с.

«Живой природой я интересовалась еще в раннем детстве»

Конкурс работ, способствующих решению задач Программы развития МГУ

Мария Логачева, старший научный сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н.Белозерского (первая премия по итогам конкурса в номинации «Достижения в научно-исследовательской деятельности»).

Мои основные научные интересы касаются генетики и геномики растений. В последнее время меня наиболее интересуют бесхлорофилльные растения. Зеленый цвет, самый известный отличительный признак растений, определяется пигментом хлорофиллом, необходимым для фотосинтеза. Но мало кто знает, что далеко не все растения способны к фотосинтезу. Около 1% всего разнообразия растений составляют виды, которые получают органические вещества не за счет фотосинтеза, а «паразитируя» на других растениях или образуя симбиоз с грибами. Такой «образ жизни» накладывает отпечаток на их внешний вид, физиологические особенности и строение генома. Большинство из них – редкие, небольшого размера растения, лишенные листьев. Обычно они ускользают от внимания людей из-за своей малозаметности, но для науки они весьма интересны, так как представляют собой пример «неожиданной» адаптации к внешним условиям (недостатку света). Вместо увеличения эффективности фотосинтеза (по такому пути пошли многие другие виды растений) эти растения вовсе отказываются от него. Кстати, недавно сотрудник МГУ М.С. Нуралиев открыл новый вид нефотосинтезирующих растений. Я изучаю произошедшие в связи с потерей способности к фотосинтезу изменения генома таких растений. Оказывается, что даже в не связанных близким родством группах бесхлорофилльных растений происходят похожие изменения, причем они состоят не только в потере генов, связанных с фотосинтезом (что было бы ожидаемо). Так, например, у всех этих растений увеличена скорость накопления замен. Интересно, что некоторые из генов, связанных с фотосинтезом, сохраняются, несмотря на кажущееся отсутствие необходимости в них. Возможно, в ходе эволюции они приобрели новые функции.

Я работаю в отделе эволюционной биохимии НИИФХБ, руководителем которого является А.В. Троицкий, и в лаборатории эволюционной геномики. Эта лаборатория была организована в 2010 г. А.С. Кондрашовым в рамках выделенного Министерством образования и науки «мегагранта». Я принимаю участие в работах по проекту создания банка-депозитария живых систем (он известен под неформальным названием «Ноев ковчег»). Это междисциплинарный проект, объединивший биологов различных специальностей, медиков, математиков. Группа, в составе которой я работаю, занимается геномным анализом биоразнообразия эукариот.

Помимо непосредственных научных интересов, я организую работу по получению геномных данных в МГУ. Полногеномный анализ стал одним из неотъемлемых методов современных биологических и медицинских исследований. Центры геномного анализа стали столь же непременной частью научной инфраструктуры, как вычислительные комплексы и виварии. В МГУ роль такого центра играет Лаборатория эволюционной геномики. Мы сотрудничаем с коллегами из других лабораторий как в рамках МГУ, так и за его пределами, предоставляя им возможность применять методы геномики в своих исследованиях. Например, я сотрудничаю с лабораторией экстремальной биологии Казанского Федерального университета и с сектором молекулярной эволюции и учебно-научным центром «Биоинформатика» ИППИ РАН.

Живой природой, особенно растениями я интересовалась еще в раннем детстве. Моя семья этот интерес поддерживала и развивала, в итоге пришло решение стать биологом. А когда возник вопрос, где именно учиться, выбор МГУ был однозначным!

Опубликовано в газете «Московский университет»,
№ 7, сентябрь, 2016

интервью с биоинформатиком Михаилом Гельфандом

А теперь оказалось, что на самом деле мы можем смотреть на работу клетки в целом и задавать вопросы не про отдельные гены, а про то, как связана работа всех генов.

Так появилась системная биология, в которой биоинформатика уже не дополнительный удобный набор приёмов, а интегральная составная часть. Уже никакой чёткой линии не проведёшь, где собственно биология, а где биоинформатика.

Теперь вернёмся к началу. Я сказал, что биоинформатика — набор приёмов, и вы увидели каких. Но есть ещё и тру‑научная, настоящая биоинформатика, которая называется молекулярной эволюцией.

Мы всё время опираемся на очень глубокие эволюционные соображения, когда что‑то предсказываем. Например, есть два похожих белка. Самое простое — предположить, что они делают одно и то же, но часто у похожих белков немного разные функции. И чтобы такие случаи замечать и описывать, надо хорошо понимать, как устроена эволюция.

Интересно сравнивать геномы человека и мыши — белки у нас примерно одни и те же. А внешне мы всё-таки разные существа. Так получается потому, что похожие белки работают немного по‑разному и, главное, в разные моменты эмбрионального развития. Поэтому системная биология особенно интересна, когда становится эволюционной. Про это много говорили, но по‑настоящему этот процесс только начинается, потому что данных для эволюционных сравнений всё-таки не настолько много.

— То есть биоинформатика и эволюция очень плотно связаны между собой?

Невозможно понимать биологию, не думая про эволюцию.

Чтобы заниматься сравнительной эволюционной биологией, нужно изучать десятки видов. Учёные уже неплохо сравнивают бактерии, но с крупными существами всё сложнее. Есть отдельные модельныеМодельные организмы используются в качестве моделей для изучения тех или иных свойств, процессов или явлений живой природы.  организмы, и их слишком мало, чтобы судить, как всё развивалось.

Чтобы понимать, почему человек отличается от мышки, поздно смотреть на взрослых индивидов. Нужно изучать, как их клетки дифференцировались после оплодотворения, как возникали ткани.

Тут есть существенное различие. Развитие происходит у нас на глазах, можно хоть каждые два часа мучить мышат и смотреть, что с ними происходит. Там всё запрограммировано: оплодотворённая клетка мыши уже знает, что из неё вырастет мышь. Вы никакими силами не сможете из оплодотворённой яйцеклетки мыши вырастить крысу, не говоря уже о человеке.

А в эволюции такой фиксированной программы нет. Мы можем только отъезжать назад и смотреть, что происходило и какие закономерности этим управляют. На основе этих закономерностей можно прогнозировать, но не конкретно.

У меня любят спрашивать, каким будет человек через 3 000 лет. А вы мне скажите, как он будет жить через столько лет, тогда я объясню, как эволюционно он к этому приспособится.

Всё это страшно интересно. Это уже настоящая, тру‑научная биоинформатика. Всё, что связано с эволюцией: и с чисто описательной точки зрения, когда мы просто реконструируем прошлое, и с функциональной, когда мы пытаемся понять внутреннюю логику и механизмы.

Сейчас мы по большому счёту занимаемся эволюцией последовательности: как меняются белки и ДНК. А будем заниматься эволюцией функций и эволюцией целых функциональных систем. Тогда будет счастье.

Об эволюции и прошлом человечества

— А есть что‑то, что за последние годы сильно изменилось в нашем понимании теории эволюции? Какие‑то сдвиги произошли?

В глубинных основах — нет. По большому счёту Чарльз Дарвин уже всё понимал. Разве что вырос уровень детализации знаний и относительная важность разных процессов оказалась не совсем такой, как он думал.

Сильно поменялись представления, кто кому родственник. Есть картинка из старых учебников биологии: изначально были бактерии, потом они усложнились, получились одноклеточные, амёбы и инфузории, потом появились многоклеточные, а эти уже разделились на животных и растения. Так вот, это полная ерунда.

Действительно, прокариоты (которые без ядра) были раньше эукариот, но они разделялись на две большие независимые группы: бактерии и археи. В результате симбиоза бактерий и архей появились клетки с ядрами. То есть мы результат этого симбиоза, потомки химеры бактерии и археи. Это довольно долго было гипотезой, но сейчас даже известно, кто является нашим ближайшим архейным родственником.

А многоклеточность на самом деле появилась несколько раз. Многоклеточность растений и многоклеточность животных — это две абсолютно независимые истории. Картина их происхождения — вещь безумно фундаментальная, и удивительно, что это событие не уникально. Это то, чего себе никто не мог представить до возникновения молекулярных методов. И похожих историй помельче бесконечное количество.

Из частных вещей, но для нас крайне интересных, — эволюция человека. В антропологии было много вопросов, которые считались вечными, но молекулярными методами они разрешились.

Опять же, когда я учился в школе, всё было просто: вначале появились обезьяны, потом обезьянолюди (питекантропы), австралопитеки, неандертальцы, а в конце уже и мы. Позже классическими антропологическими методами всё-таки выяснили, что неандертальцы не наши непосредственные предки, а сестринская линия.

Полмиллиона лет наши предки жили в Африке, а неандертальцы — в Европе и Азии. А потом наши предки пришли из Африки и обнаружили неандертальцев, после чего последние исчезли. Вот что там происходило? Ясно, что кроманьонцы и неандертальцы друг с другом конкурировали: вытесняли или просто убивали. Но они спаривались? У антропологов и археологов были страшные разборки по этому поводу.

Находили кости, которые вроде бы похожи по одним свойствам на неандертальца, а по другим — на современного человека. Когда у нас была линейная модель, то все думали, что это просто промежуточное звено. Но теперь смешанная кость по идее должна быть результатом гибридизации. Это действительно общие признаки или просто крайний вариант нормы кого‑то одного?

А потом мы прочитали геном неандертальца, изучили последовательности ДНК, и оказалось, что каждый из нас (кроме африканцев) — результат гибридизации с неандертальцем. У нас 1–2% фрагментов ДНК неандертальского происхождения.

Непонятно, считать ли нас с неандертальцами отдельными видами. Это как раз та стадия, когда уже не один вид, но ещё не два. В теории эволюции это ни на что особо не влияет, ведь всем известно, что близкие виды легко гибридизуются. А для истории человечества это довольно важно.

А потом оказалось, что есть третья ветвь человечества — чудесные денисовцыДенисовский человек — вымерший подвид или вид людей. Известен по фрагментарному материалу из Денисовой пещеры в Солонешенском районе Алтайского края РФ, а также недавно найденной челюсти из Тибета. , и они гибридизировались с нами и неандертальцами, при том что нас разделяют сотни тысяч лет эволюции.

Идея, что по Евразии ходили три независимые ветви человечества, а мы являемся представителями одной, но при этом в геноме у нас остались следы от других, заставляет слезть с табуретки. Это интересно с точки зрения понимания своего места в окружающей действительности.

А наши предки, которые остались в Африке, неандертальцев никогда не видели и с ними не гибридизированы. Если кто‑то гордится, что он представитель европеоидной расы, то гордится он на самом деле тем, что его прабабушку изнасиловал неандерталец.

— Есть ли какая‑то особенность у людей, у которых в геноме есть 2% генов неандертальцев? Влияют ли эти 2% на нас?

Отдельные примеры есть. В некоторых случаях наша светлая кожа связана с неандертальскими вариантами генов. У тибетцев есть денисовский вариант генов, поэтому они могут жить на большой высоте и не страдать от закупорки капилляров.
Некоторые варианты генов иммунной системы у нас неандертальские. По‑видимому, это связано с тем, что они дают приспособления к местным патогенам, которые были в Европе.

Но нет такого, чтобы глобально люди с неандертальскими фрагментами генома отличались от людей без этих фрагментов. Два процента есть у всех, но у всех они разные.

Сначала это была статистическая оценка, но теперь вы реально можете предъявить два процента неандертальских генов. Есть методы, чтобы это сделать. Если выписать мой геном, то можно маркером пометить неандертальские места. А дальше берём тысячу человек, раскрашиваем у каждого эти места, соединяем вместе и реконструируем геном неандертальца, который это сотворил.

— Это был именно самец?

Представить себе обмен жёнами очень трудно, зато можно предположить, что неандерталец мог напасть в лесу на несчастную кроманьонку и сделать непотребство. Вряд ли женщина после этого оказалась в неандертальском племени, так что дети остались с ней среди кроманьонцев. И постепенно неандертальский геном размывался по всему племени. Бывает и наоборот. У алтайского неандертальца есть несколько процентов кроманьонских вариантов, то есть, в той истории участвовали неандерталка и кроманьонец.

Гибридизации происходили довольно часто. Когда я говорю, что мы накладываем друг на друга неандертальские фрагменты, на самом деле мы реконструируем не одного неандертальского дедушку, а химеру из большого количества разных неандертальских дедушек.

— А что в итоге случилось с другими видами? Они стали частью Homo sapiens?

Они в каком‑то смысле стали частью, но очень небольшой. Не так, что два вида слились совсем, как у бабочек, у которых геномы сливаются 50/50 в результате гибридизации двух видов. Не знаю, мы их как‑то вытеснили, подавили, убили, съели.

— Какими путями мы можем сейчас эволюционировать, когда роль естественного отбора снизилась?

Если роль естественного отбора снизилась, то эволюционировать мы можем только в сторону генетической деградации. По этому поводу есть мрачные точки зрения. Выдающийся эволюционист Алексей Симонович Кондрашов считает, что примерно через 10 поколений начнётся генетический коллапс. Накопятся вредные мутации, которые отбор не вычищает, и каждый человек станет носителем большого количества слабовредных мутаций. В общем, народ станет дохленький и глупый.

Когда мы говорим «снижение отбора» — это, с одной стороны, снижение отбора потому, что среда становится более комфортной, а с другой — сохранение генетических вариантов, которые раньше людей обрекали на немедленную смерть.

В каждом из нас примерно сотни битых генов, которые не работают. У всех они разные, и, поскольку система очень сложная, она не ломается целиком, если какие‑то элементы из неё выбить. Когда мы говорим про генетический коллапс, речь о том, какое количество винтиков можно попортить прежде, чем паровоз перестанет ехать совсем.

Если у кого‑то слишком много плохих вариантов генов, он становится чуть более медленным, чуть менее умным, и рано или поздно его съедает тигр. Те, у кого было меньше плохих вариантов генов, от тигра убегали. Тем самым, плохие варианты их популяции вымывались.

Мутации происходят всё время, при каждом клеточном делении, и сдвигают распределение в сторону увеличения частоты плохих вариантов. А отбор распределение возвращает на место, убирая особи со слишком большим, по случайным причинам, скоплением плохих вариантов. Имеется равновесие.

Но если отбор ослабляется, то равновесие съезжает и увеличивается общий средний уровень дефектных вариантов генов в популяции.

Медицина становится лучше, ослабляется отбор из‑за слабовредных мутаций. Человек болен, но он принимает лекарства и доживает до старости со своим диабетом. И слава богу, потому что альтернатива этому — фашизмРечь про евгенику — набор убеждений и практик, которые направлены на улучшение генетического качества человеческой популяции. Евгеника рассматривается как теоретическая основа преступлений нацизма. . Но проблема остаётся, и человечеству надо её обдумывать.

Направление отбора тоже меняется: у охотников был отбор на то, чтобы быстро бегать, а у современного человека отбор на физические качества меньше, но зато усилился отбор на соображалку.

Мы ищем новую точку равновесия между мутациями, медициной, образованием и количеством детей. К счастью, генетический коллапс даже нашим внукам не грозит. Алексей Кондрашов на этот вопрос отвечает так: не волнуйтесь, глобальное потепление убьёт нас гораздо раньше.

Об эволюции, медицине и будущем человечества

— Почему важно изучать эволюцию в контексте медицины?

Сначала наглядный пример, а потом интересный. Почему так много людей с избыточным весом? Почему эволюция не сделала так, чтобы все люди были стройными? Ведь известно, что избыточный вес связан с болезнями.

Сотни тысяч лет, когда формировался современный человек, отбор шёл на то, чтобы жир запасать. Если привалило счастье и есть целая антилопа, то её надо сожрать сейчас, а лишнее запасти в виде жира. Соответственно, варианты генов, которые этому способствовали, были хорошими с точки зрения отбора и закреплялись.

У меня была аспирантка, которой все остальные страшно завидовали, потому что она ела много и вкусно и оставалась при этом стройной. 10 тысяч лет назад это был очень плохой набор генов, потому что носитель такого варианта, скорее всего, помер бы с голоду, а сейчас это вроде как отлично.

Современного человека бессмысленно уговаривать не есть, у него вся система эволюционно заточена на то, чтобы сожрать побольше. А когда «Макдональдс» за каждым углом, то это кирдык. Направление отбора изменилось, и теперь должна увеличиваться частота вариантов генов, которые способствуют не запасанию, а сжиганию излишков.

Теперь не наглядный пример, но очень важный. Если мы хотим лечить рак, полезно понимать, что это абсолютно эволюционный процесс. Опухоль не однородна, а состоит из большого количества клонов. Химиотерапия на одни клоны действует, на другие — нет. Клоны соревнуются друг с другом в приспособленности.

Клон, устойчивый к химиотерапии, может быть задавлен в начале, потому что не выдерживает соревнования — устойчивость не даётся бесплатно. Но когда вы убираете конкурентов, приспособленный клон размножается, и ба‑бах — опухоль рецидивировала и стала лекарственно‑устойчивой. Это эволюция клонов, а мы для них внешняя среда, от которой они получают питание.

Есть статьи в хороших научных журналах, где говорится, что врачей нужно учить теории эволюции, иначе они будут плохими специалистами. Например, понимание эволюции очень полезно для разработки стратегии лечения.

Сейчас хорошо лечат ВИЧ. Продолжительность жизни у больного и здорового человека сопоставима. Когда только начинали, было не так, потому что человеку давали лекарство и через некоторое время вирус приспосабливался. Сейчас этого не происходит, потому что лечат комбинациями из нескольких препаратов. Приспособиться к одному препарату можно за счёт одной точечной мутации, но невозможно одновременно приспособиться сразу к нескольким препаратам с разным механизмом действия.

Идея, что рак и вирусные болезни нужно лечить не одним препаратом, а коктейлями, абсолютно эволюционная.

— Выработка бактериями устойчивости к антибиотикам — это тоже такой пример?

Антибиотикорезистентность абсолютно эволюционная история. Почти 75 лет назад это уже понимал микробиолог Александр Флеминг, который открыл пенициллин. В своей нобелевской лекции он предупреждал, что антибиотики нужно правильно применять, чтобы устойчивость к ним не распространялась.

Человечество с антибиотиками обошлось абсолютно бездарно из‑за того, что никто не думал про эволюцию. Мы могли бы ещё долго избегать современной ситуации с устойчивостью к антибиотикам. Это пример цивилизационной катастрофы, потому что ситуация со многими болезнями довольно мрачная. Например, для 10% случаев туберкулёза нет хорошего лечения.

Вот что бывает, если про эволюцию не думать. С раком и ВИЧ — пример хороший: люди думают, и получается лучше. А с антибиотиками — пример плохой, когда люди не думали и творили безобразие.

— Есть ли подвижки в борьбе с устойчивостью к антибиотикам?

Какие могут быть подвижки? Разве что новые антибиотики делать. Но это трудно, потому что мы нашли всё, что лежало на поверхности.

Разработка антибиотиков страшно невыгодна фармацевтическим компаниям. Виагру или статины человек будет всю жизнь пить, а антибиотики принимают курсами. Нет нужды год пить антибиотики. А ещё из‑за появления устойчивых штаммов антибиотик живёт 10–15 лет, потом нужно искать новый. Получается, затраты на разработку колоссальные, а время, когда антибиотик приносит прибыль, небольшое.

Из 10 тысяч веществ, которые пробуют в начале, в клинические испытания попадают несколько десятков, а до аптеки добирается одно. Это страшная воронка. Представление об ужасных жадных фармацевтах основано на том, что им надо отбить стоимость исследований девяти тысяч лекарств, не дошедших до стадии собственно лекарства, чтобы дальше заниматься разработкой новых лекарств.

Понятия не имею, как решить эту проблему. Это хороший вопрос для межгосударственной политики, потому что проблема общечеловеческого уровня. Не может быть такого чуда, что в одних странах бактерии устойчивы, а на нашем чудесном острове все антибиотики работают.

— То есть перспективы не очень?

Антибиотики работать перестают, генетический грузНакопление плохих мутаций у осо­бей по­пу­ля­ции, умень­шаю­щих её при­спо­соб­лен­ность к сре­де оби­та­ния.  и плотность популяции растёт. Дальше случается хорошая эпидемия, и мы возвращаемся на уровень каменного века, где всё человечество — это несколько десятков тысяч особей. И мы радостно начинаем эволюционировать снова.

— Побороть ВИЧ, устойчивость к антибиотикам, рак — это взять под контроль эволюцию? Можно ли её вообще взять под контроль?

Можно ли взять под контроль закон всемирного тяготения? Конечно же, нельзя, но с другой стороны, можно придумать самолёт. С эволюцией то же самое: её взять под контроль невозможно, но можно делать прибамбасы, которые взаимодействуют с эволюцией в нужном нам направлении.

Приходит эпидемия, как в Средние века, — например, чума. У нас начинается эволюция: эпидемия выкосила всех слабых и носителей плохих вариантов генов. Но если у вас есть чудо‑доктор с чудо‑антибиотиком, то вы вмешались в эволюцию. Внесли новый фактор отбора. Теперь, с одной стороны, заразиться патогеном уже не так смертельно опасно, а с другой стороны, у патогена появляется новый фактор отбора и ему нужно приспосабливаться к антибиотику. Вы изменили ход эволюции.

О популяризации науки и борьбе с псевдонаукой

— Почему вы решили не только сидеть в закрытом кабинете и заниматься исследованиями, но и популяризировать науку?

С одной стороны, это была случайность. Я время от времени посещал цикл лекций «Полит.ру» об истории, экономике и социологии. Мне всё время было обидно, что там биологии нет. В какой‑то момент я сказал: давайте сделаем цикл лекций по эволюционной биологии. Дальше как‑то оно и пошло.

С другой стороны, прикольно рассказывать что‑то интересное людям, которым интересно про это послушать. Это вполне достойное и приятное занятие.

У популяризации науки есть две стороны. Благостная, когда мы рассказываем, как всё интересно и полезно. Это все любят. А вторая сторона, к сожалению, стала очень актуальной — она, наоборот, оборонительная. Чуть что — когтями по морде.

Сейчас со всех сторон идёт колоссальный накат мракобесия. Если послушать, что говорят про науку высшие лица государства, то уши в трубочку сворачиваются. Это же транслируется и в значительной степени генерируется в СМИ.

Этот же накат идёт от церкви. Есть чудесное высказывание омского митрополита Владимира: «Нет „православной математики“ или „православной биологии“ — хотя и при преподавании этих предметов желательно, чтобы учитель был человеком верующим».

Я знаю чудесных православных эволюционных биологов, но не надо, чтобы мне дедушка с бородой объяснял, что, конечно, ты можешь заниматься биологией, но лучше бы ты православным был при этом. Я сам дедушка с бородой.

Мне неуютно, когда школьник после лекции подходит и спрашивает, как объяснить учительнице биологии, что ГМО‑помидоры — это безопасно. Или когда антивакцинаторы бегают по улице. А ещё есть люди, которые на этом деньги зарабатывают, — например, производители гомеопатических препаратов.

Такая оборонительная популяризация, когда аргументированно объясняешь, что это — наука, и она замечательная, а вон то — это шарлатанство и мракобесие.

Это довольно противная деятельность, потому что приходится в лицо человеку говорить, что он дурак и врёт. Безумная антигмошница Ирина Ермакова перестала ходить со мной на телевидение, потому что я научился делать так, что через полминуты она начинает нечленораздельно орать. И страшно проигрывает, причём не на уровне содержательных доводов. Их у неё нету, это отдельный вопрос.

Это по большому счёту как работа ассенизатора. Кто‑то с ней лучше справляется, кто‑то — хуже, но её тоже надо делать.

— Насколько эффективна оборонительная функция популяризации?

Это всё время обсуждается в сообществе, потому что непонятно, как это измерить. Тиражи хороших научно‑популярных книг растут, но и у тиражей плохих книг тоже есть рост.

Вроде бы упал оборот гомеопатических средств в России. Причём именно доля гомеопатии упала, а не весь фармацевтический рынок равномерно. Чёрт его знает, почему так получилось, но по времени совпало с началом активной просветительской деятельности в этом направлении. Также производители перестали свои препараты называть гомеопатическими и придумали для них другое слово — релиз‑активные препараты. Это означает, что слово «гомеопатия» оказалось скомпрометированным.

Причём они попались в ловушку, потому что слово «гомеопатические» перестали писать на коробке, но никакой процедуры одобрения релиз‑активных средств нет, они одобряют препараты по старой схеме. Я думаю, это одна из основных причин, почему они очень резко подали в судВ 2018 году «Материа Медика Холдинг» подала в суд иск о защите деловой репутации против газеты «Троицкий Вариант Наука», напечатавшей критику релиз‑активных препаратов.  на газету «Троицкий вариант», а потом так же резко сдали назад. Я думаю, одна из причин — они не хотели публичного подробного разбирательства в этом действии.

Меня потом ругали за то, что мы с ними заключили мировое соглашение. Оно состояло в том, что «Материа Медика Холдинг» формально не отказывается от иска, но снимает свои финансовые требования и возмещает все наши судебные расходы. В этом смысле это была ничья.

Я боялся проиграть, потому что с большим холдингом тяжело судиться. У них — грамотно составленные иски. Наши авторы были не очень аккуратны местами, это правда. Стопроцентной гарантии победы не было, и мы не стали рисковать возможным ущербом репутации от проигрыша в расчёте на то, что в процессе ещё что‑то накопаем. Риск проиграть не окупал пользы.

— Появляется всё больше блогеров, которые рассказывают про науку, но не все имеют профильное образование. Как вы к этому относитесь? Не сделают ли они хуже?

Иметь профильное образование для популяризации науки не обязательно. Но сейчас, наверное, интереснее слушать людей, которые рассказывают не про всё, а про ту область науки, которой они занимаются.

А насколько хороши те, которые популяризуют всё, зависит от того, есть ли у них вкус и некоторое понимание. Если они повторяют за разумными людьми и умеют отличать разумных от неразумных, то польза скорее перевешивает. Если они повторяют что угодно и за кем угодно, то тогда это генератор шума.

Тут надо смотреть на конкретные кейсы, я бы глобальных диагнозов не ставил. Я не настолько хорошо слежу за блогерами, чтобы оценивать их как сообщество.

— А какие псевдонаучные заблуждения вас больше всего раздражают последнее время?

Я думаю, самые опасные люди — антивакцинаторы. Значительная часть из них реально заблуждается. Но эти заблуждения самые опасные и мерзкие, потому что это попытка выехать за чужой счёт. Все вакцинированы, поэтому не так опасно, а вот своего ребёночка я вакцинировать не буду, а то у него температура поднимется. Это смесь искренней материнской заботы, глупости и махрового эгоизма. В совокупности это очень плохо.

Хрен бы с ним, но это вред всему обществу. Когда случается вспышка кори из‑за тех, кто не вакцинировался и не вакцинировал своих детей, то умирают люди, которым, например, по медицинским соображениям нельзя вакцинироваться, которые уж точно ни в чём не виноваты.

Ещё меня как эволюционного биолога раздражают креационисты и люди, которые за разумный замысел. От них непосредственного вреда не очень много, кроме того, что они увеличивают градус мракобесия в обществе. Наверное, так не бывает, чтобы кто‑то наслушался антиэволюционистов и умер, но они меня бесят профессионально.

Дальше целый зоопарк: антигмошники, ВИЧ‑отрицатели и сейчас корона‑диссиденты. В последнее время антигмошников не слышно, а вот остальные тоже довольно опасные. Про ВИЧ‑отрицателей есть истории, когда они морили своих детей тем, что их не лечили. В прошлом году была ужасная история, когда семья свою девочку просто фактически убила. А сейчас ковид‑отрицатели, думаю, вносят свой вклад в общую заболеваемость.

Лайфхакерство от Михаила Гельфанда

Научно‑популярные книги

Тут всё очень просто. Есть книги с логотипами фонда «Эволюция» и «Книжных проектов Дмитрия Зимина», раньше это был фонд «Династия». Это знак качества. Конкретно по эволюционной биологии есть серия книг Александра Маркова, они легко написаны. Я больше всего люблю «Рождение сложности», но они все хорошие.

Есть книга Михаила Никитина «Происхождение жизни. От туманности до клетки», она сложная и подробная, но очень хорошая. Советую книгу Евгения Кунина «Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции», она сложная, но очень глубокая, её надо читать много раз. Евгений Кунин — великий учёный и написал очень умную книгу.

Сейчас выходит книга Бориса Жукова «Дарвинизм в XXI веке». Она совершенно потрясающая и очень хорошо написана, как раз удивительный вариант легко написанной книги про очень глубокие вещи.

Рекомендую книгу Оливии Джадсон «Каждой твари — по паре: Секс ради выживания». Она про эволюционную биологию в немного неприличном аспекте. Книга очень лёгкая, и я её советую всем молодым людям, потому что там бесконечное количество полезных баек. Я думаю, с эволюционной точки зрения чтение этой книги очень способствует репродуктивному успеху.

Художественные книги

Из литературы, конечно же, рекомендую книги Хорхе Луиса Борхеса. Если кто‑то собирается в карантин с одной книгой, надо брать сборник рассказов Борхеса, потому что там потрясающая концентрация содержательной мысли на страницу текста.

Музыка

Из музыки нужно слушать Иоганна Себастьяна Баха и Игоря Фёдоровича Стравинского.

    

Источник: lifehacker.ru

Биолог объясняет: что такое жизнь?

Мимивирус жив?

CC BY 4.0 (адаптировано из Xiao et al 2009 PLoS Biology)

Хотя биология изучает жизнь, даже биологи не согласны с тем, что такое «жизнь» на самом деле. Хотя ученые предложили сотни способов его определения, ни один из них не получил широкого признания. А для широкой публики словарь не поможет, потому что в определениях будут использоваться такие термины, как организмы, животные и растения — синонимы или примеры жизни, — которые отправляют вас по кругу.

Вместо определения слова, учебники будут описывать жизнь списком из полдюжины особенностей, основанных на том, что имеет или что делает . Для жизни есть одна особенность — клетка, отделение, в котором находятся биохимические процессы. Клетки часто включают в список из-за влиятельной теории клеток, разработанной в 1837-1838 годах, которая утверждает, что все живые существа состоят из клеток, а клетка является основной единицей жизни. Кажется, что вся жизнь, от одноклеточных бактерий до триллионов клеток, составляющих человеческое тело, имеет свои отсеки.

В списке характеристик также будет упомянуто, что делает жизнь — такие процессы, как рост, размножение, способность к адаптации и метаболизм (химические реакции, энергия которых управляет биологической активностью). Такие взгляды разделяют такие эксперты, как биохимик Дэниел Кошланд, который перечислил свои семь столпов жизни как программа, импровизация, разделение на части, энергия, регенерация, приспособляемость и изоляция.

Но подход со списком разочаровывает тем фактом, что легко найти исключения, которые не отмечают все флажки в контрольном списке функций.Вы не станете отрицать, что мул — гибрид лошади и осла — жив, например, хотя мулы обычно бесплодны, поэтому нет клещей для размножения.

Мул жив?

Capri23auto на Pixabay

Субъекты на границе между живыми и неживыми также подрывают списки. Вирусы — это самый известный случай, связанный с периферией. Некоторые ученые утверждают, что вирус не является живым, поскольку он не может воспроизводиться без нарушения репликационного механизма своей клетки-хозяина, однако паразитические бактерии, такие как Rickettsia , считаются живыми, несмотря на то, что они не могут жить самостоятельно, поэтому вы можете утверждать, что паразиты не могут жить без хозяев.Между тем, мимивирус — гигантский вирус, обнаруженный в амебе и достаточно большой, чтобы его можно было увидеть под микроскопом, — настолько похож на клетку, что изначально был принят за бактерию. С помощью синтетической биологии люди также создают необычные кейсы — такие дизайнерские организмы, как Synthia, у которых мало функций и которые не выжили бы вне лаборатории.

Действительно ли такие сущности, как вирусы, являются формами жизни или просто подобны жизни? Использование определения списка во многом зависит от критериев, которые вы выбираете для включения, что в большинстве случаев является произвольным.Альтернативный подход — использовать теорию, которая считается определяющей чертой жизни: теория эволюции Чарльза Дарвина путем естественного отбора, процесса, который дает жизни способность адаптироваться к окружающей среде. Адаптивность присуща всему живому на Земле, что объясняет, почему НАСА использовало ее в качестве основы для определения, которое могло бы помочь идентифицировать жизнь на других планетах. В начале 1990-х годов консультативная группа астробиологической программы НАСА, в которую входил биохимик Джеральд Джойс, предложила рабочее определение: Жизнь — это самоподдерживающаяся химическая система, способная к дарвиновской эволюции .

Термин «способный» в определении НАСА является ключевым, потому что он означает, что астробиологам не нужно наблюдать и ждать развития внеземной жизни, а просто изучать ее химию. На Земле инструкции по построению и управлению организмом закодированы в генах, переносятся в молекуле, такой как ДНК, информация о которой копируется и передается от одного поколения к другому. В другом мире с жидкой водой вы должны искать генетический материал, который, как и ДНК, имеет особую структуру, которая может поддерживать эволюцию.

Однако обнаружение инопланетной жизни — более сложная задача, чем сбор образцов, как показывает миссия «Викинг». В 1977 году НАСА разместило посадочные аппараты на Марсе и провело множество экспериментов, чтобы попытаться обнаружить признаки жизни в марсианской почве. Результаты были неубедительными: в то время как одни тесты дали положительные результаты для продуктов химических реакций, которые могли указывать на метаболизм, другие были отрицательными для органических молекул на основе углерода. Спустя десятилетия астробиологи по-прежнему ограничены поиском жизни косвенно, поиском биосигнатур — объектов, веществ или структур, которые могли быть созданы биологическим агентом.

Учитывая, что ученым, ищущим жизнь, нравятся подписи, некоторые говорят, что на самом деле нам не нужно определение . По мнению философа Карлоса Марискаля и биолога У. Форда Дулиттла, проблема с определением жизни возникает из-за неправильного мышления о ее природе. Их стратегия состоит в том, чтобы искать сущностей, которые напоминают части жизни, и рассматривать всю жизнь на Земле как отдельную личность. Это решение могло бы устроить астробиологов, но оно не удовлетворило бы людей, которые хотят знать, живо ли что-то странное, например вирус.

Основная проблема как для обнаружения, так и для определения жизни заключается в том, что до сих пор мы встречали только один пример во Вселенной: земную жизнь. Это «проблема N = 1». Если мы даже не можем договориться о различии между живыми и неживыми существами, как мы можем ожидать распознавания странных форм жизни?

Это жизнь, но не такая, как мы ее знаем

Поскольку наука не предоставила убедительных доказательств существования инопланетян, мы должны обратиться к научной фантастике, и несколько сериалов исследовали такие возможности лучше, чем Star Trek: The Next Generation .Путешествие звездолета Enterprise и «его продолжающаяся миссия по исследованию странных новых миров и поиску новой жизни и новых цивилизаций» дали нам все, от богоподобного существа Q до огромной кристаллической сущности, которая преобразует живую материю в энергию (a вид обмена веществ). Возможно, наиболее интересно то, что по мере того, как исследователи приближаются к созданию искусственного интеллекта, который умнее человека, появляется Дейта — андроид, который должен был доказать человеческий разум, но не воспроизводился, пока не построил собственную дочь.Будет ли считаться живым бог, существующий вне времени, кристалл размером с космический корабль или роботизированный ИИ?

Живы ли данные из «Звездного пути: Следующее поколение»?

CBS Studios

‘Что такое жизнь?’ это не просто вопрос биологии, но философии. И ответ усложняется тем фактом, что исследователи из разных областей имеют разные мнения о том, что, по их мнению, должно быть включено в определение. Философ Эдуард Машери обсудил проблему и представил ее в виде диаграммы Венна с кругами для трех групп — биологов-эволюционистов, астробиологов и исследователей искусственной жизни — используя гипотетические особенности, на которых они сойдутся (некоторые биологи думают, что вирусы живы, в то время как другие полагают, что ячейка важна, поэтому предположение, что участники согласятся, спорно).Мачери утверждал, что никакие критерии не могут совпадать со всеми тремя кругами, заключая, что «проект определения жизни либо невозможен, либо бессмысленен».

Но в то время как философы могут обойти проблему без последствий, вывод о том, что бессмысленно определять жизнь, неудовлетворителен и разочаровывает обычных людей (а также таких, как я, которым небезразлично общественное понимание науки). Независимо от того, придут ли исследователи к консенсусу в отношении научного определения, нам по-прежнему необходимо народное определение для практических целей — предложение, объясняющее концепцию жизни, понятную среднему человеку.

Жизнь может быть расплывчатым понятием, но это не значит, что ее смысл должен быть расплывчатым. Как отметил специалист по вычислительной биологии Евгений Кунин, определение жизни не является научным, потому что его невозможно опровергнуть, поскольку мы всегда можем найти сущность, которая соответствует всем критериям, но «явно» не является живой или не имеет определенных характеристик, но «очевидно» является жизнью. -форма, и поэтому «здесь задействовано какое-то интуитивное понимание живого состояния, заменяющее любое определение […] мы, кажется,« узнаем это, когда видим ».Кунин сосредоточился на том, может ли определение дать биологическое понимание (например, определение новых форм жизни), но упомянул еще одну область, где определение жизни могло бы быть полезным: «лучшее преподавание основ биологии».

Так как же нам получить определение, учитывающее биологию? Отчасти это упражнение в семантике. Во-первых, в популярном определении следует избегать технического жаргона и использовать повседневный язык. Далее нам нужна отправная точка. С тех пор, как Аристотель впервые попытался дать определение жизни около 350 г. до н.э., мыслители вели, казалось бы, бесконечные философские дискуссии.В 2011 году биофизик Эдвард Трифонов попытался выйти из тупика, сравнив 123 определения, чтобы найти консенсус, сгруппировав слова в группы и подсчитав наиболее часто используемые. часто для получения минимального или краткого определения: Жизнь — это самовоспроизведение с вариациями .

«Вариации» в определении Трифонова — это мутанты, результат мутаций (ошибок при копировании), которые происходят во время воспроизводства, что и создает разнообразие в популяции, позволяющее «выжить наиболее приспособленным» особям посредством эволюции путем естественного отбора. Хотя в консенсусе Трифонова и в рабочем определении НАСА используются разные слова, это две стороны одной медали и разделяют центральную концепцию: жизнь способна адаптироваться к окружающей среде.

Дарвиновская эволюция — это способ, которым жизнь , как мы ее знаем, адаптируется.Но как насчет вещей, которые могут использовать альтернативные механизмы адаптации? Поскольку узкое определение исключает второстепенные случаи, а широкое позволит нам включить широкий спектр потенциальных форм жизни, наше популярное определение исключает включение Трифоновым понятия « самовоспроизведение » (что позволяет использовать бессмертные ИИ, которые не нуждаются в репликации) и также требование НАСА о «химической системе» (допускающей наличие организмов, не несущих гены на ДНК-подобной молекуле). «Среда» подразумевает среду обитания или экосистему, а не просто окружающую среду, что исключает робота, который настраивает свое тело, чтобы перемещаться по местности и виртуальным объектам, которые перемещаются в цифровой области.

Наконец, нам нужно слово для «вещи», которую мы описываем как живую. Ученые и философы используют слово «сущность», не осознавая того, что так же, как в словаре используется слово «организм», это фактически причудливый синоним «жизни» (можете ли вы придумать «сущность», которая не подразумевает какую-либо форму жизни? Эта небольшая логическая округленность может быть не идеальной, но я не могу придумать лучшего варианта. Сущность — это замкнутая вещь, а это означает, что слово может работать на любом уровне — будь то отдельный организм, ИИ или все живое на планете.

Любое определение должно быть необходимым и достаточным, но важно сначала определить , для которого . Поскольку эта статья предназначена для широкой аудитории (не ученых), цель — народное определение. Так что же такое жизнь? Вот предложение:

Жизнь — это сущность, способная адаптироваться к окружающей среде.

Хотя я думаю, что мое «популярное определение» имеет интуитивный смысл, оно все же может присоединиться к сотням научных предложений, которые не нашли признания.В отличие от словарных определений, по крайней мере, это не так, но только время покажет, считают ли люди это правильным.

Что значит быть ЖИВЫМ?

В нашем повседневном языке мы используем слова «живой», «живой», «живой» и «мертвый» применительно ко многим неодушевленным предметам. Ниже приведены несколько примеров: Живой аккумулятор, разряженный аккумулятор Живой провод Мертвая шина Живой мяч, мертвый мяч Живые угли Живые боеприпасы Живая музыка Мертвый язык Живой пруд, мертвый пруд Живая Земля Живой океан Живые звезды и мертвые звезды Использование слова живой, живой, живой и мертвый в этих случаях может вызвать путаницу, когда мы говорим о живых существах в биологии.Давайте начнем обсуждение с того, как используются слова «живой», «живой», «живой» и «мертвый» в предыдущих случаях. Неодушевленным предметам присвоен статус «живого»: зачем мы это делаем? В случае пунктов 1-8 слово «живые» используется для обозначения элементов, которые все еще можно использовать или функционируют, в то время как слово «мертвые» обычно относится к элементам, которые больше не могут использоваться или функционировать. Например, в футболе мяч считается мертвым после свистка об окончании игры; мяч снова «живой» или «живой», когда начинается следующая игра.«Живая» музыка — это музыка, которая исполняется (или записывается) перед аудиторией. «Мертвый» язык — это язык, на котором больше не говорит активно группа людей и, следовательно, больше не меняется в соответствии с культурой, например Латинский. В настоящее время никто не говорит на латыни как на основном языке, поэтому новые слова к нему не добавляются. Например, в латыни нет слова для обозначения Интернета, телефона, самолета или любого другого изобретения, произошедшего с тех пор, как этот язык перестал использоваться какой-либо группой людей.«Живые» угли — это горячие угли, готовые к использованию в кулинарии, в то время как «мертвые» угли — это угли, которые полностью остыли или полностью израсходованы и не могут быть снова использованы для приготовления пищи. Слово «жить» в этом контексте просто означает, что предмет пригоден для использования или функционален. Это сильно отличается от того, как мы используем слово «жить» в биологии. Пункты 9-12 несколько отличаются. Пункты 9, 10 и 11 относятся к способности поддерживать жизнь. Земля, пруды и океаны называются «живыми», если они все еще могут поддерживать жизнь в себе.Мертвые планеты, пруды, океаны и другие среды обитания — это те места, которые больше не могут поддерживать жизнь, часто из-за вмешательства человека. Точно так же живые звезды — это те, которые все еще могут подвергаться процессу термоядерного синтеза, а мертвые звезды — это те, у которых больше нет запаса топлива для поддержания термоядерного синтеза. Для получения дополнительной информации о жизненных циклах звезд перейдите по одной или нескольким из следующих ссылок: Pearson Animation, Astrophysics Science Project (с анимацией), телескоп Хаббла, Национальная школьная обсерватория (Великобритания), Центр космических полетов Годдарда, BBC — Stars and Fusion, Ядерный синтез в звездах — Гиперфизика в ГГУ. Итак, что это значит быть ЖИВЫМ в биологии ?? Считаться живое существо, рассматриваемый предмет должен иметь несколько характеристик. В характеристики живых существ включают: Уметь использовать энергию [Для получения дополнительной информации см .: Энергия — Физика в биологии. от Hyperphysics в GSU или Adapa Project Введение в использование энергии и гомеостаз] Уметь поддерживать гомеостаз и подстраиваются под вариации в их среде [Для получения дополнительной информации о гомеостазе см .: повествование с картинками Penn Medicine; YouTube видео от доктор потрясающий.com; оживленное обсуждение WH Freeman; и / или обзорную викторину от UW-Madison,]; Уметь расти и разработать ; Уметь воспроизвести ; Уметь ответить на стимулы ; Организационная структура выставочного комплекса ; Имеют нуклеиновую кислоту в качестве наследственной информация ; Состоят из одной или нескольких ячеек Теперь, когда вы рассмотрели, что значит жить, вы можете вернуться либо на страницу производителя и потребителя, либо на страницу экологии. © Лаура М. Барден-Габбей, доктор философии, 1 августа 2014 г.

Урок для девятого класса жив или не жив. . . Вот в чем вопрос?

Студенты будут работать с назначенным им партнером по лаборатории для выполнения этой совместной работы. Стремясь упростить переходы, учащиеся работают со своим ближайшим соседом в качестве назначенного им партнера по лаборатории.

Студенты должны достать лист бумаги и назвать его «Характеристики живых существ». Используя лист «Характеристики живых существ», который был роздан в начале урока, учащиеся скопируют таблицу данных на свой собственный лист бумаги.Студенты будут работать со своими партнерами по лаборатории, чтобы отметить каждую характеристику, присутствующую в примере. Если присутствуют все восемь характеристик, то организм считается живым! Если объекту / веществу не хватает только одной из восьми характеристик, то объект / вещество считается неживым.

Пары студентов должны сравнить свои заполненные таблицы данных с вводного задания. Сравнивая ответы, учащиеся будут искать сходства и различия.Если есть какие-либо различия, студенты будут ссылаться на свои конспекты лекций или учебник, чтобы решить проблему. После того, как каждая пара согласится с ответами, ученики покажут свои ответы, показывая большой палец вверх для живого и большой палец вниз для не живого , поскольку учитель дает правильную классификацию для каждого примера. Эта быстрая формирующая оценка позволяет учителю оценить понимание учащимися, не обращаясь за помощью к волонтерам и не занимая дополнительное время обучения.

Затем учащиеся ответят на следующие запросы на своем листе под таблицей данных.

Оценка моего обучения:

• Пожалуйста, объясните, почему вы изменили свое мнение относительно живого / неживого статуса для каждого из этих примеров по сравнению с нашим открытием.
• Если все ваши ответы остались прежними, просьба обосновать их сохранение.

У студентов будет 13 минут, чтобы заполнить таблицу данных и оценить свою информацию, написав ответ на подсказку, чтобы им нужно было работать эффективно и не отвлекаться от задачи.

Можете ли вы считать человека живым, или живыми являются его клетки?

Определение жизни является здесь основным вопросом. Это один из величайших философских вопросов биологии (и не только биологии), который выходит далеко за рамки простого формата вопросов и ответов на этом сайте. Однако большинство определений жизни можно свести к ¹ :

Самовоспроизводящийся объект, который взаимодействует ² со своей средой.

Или еще проще [1]:

Жизнь — это самовоспроизведение с вариациями

В обоих случаях ответ на ваш вопрос зависит от того, на каком уровне вы сосредоточены, от вашего разрешения , если хотите. Если вы возьмете человеческую клетку и примените любое из приведенных выше определений, она живая. Клетка способна к автономному воспроизводству и метаболизирует вещества, полученные из окружающей среды. То же самое и с человеческим телом.Однако это определение не применимо для части человеческого тела, например руки или почки.

Учтите также, что человеческая клетка способна создавать больше копий самой себя, больше индивидуальных клеток. Человеческое тело также способно создавать больше копий самого себя, больше человеческих тел. Следовательно, их обоих можно считать живыми.

Существуют даже более сложные примеры, такие как Dictyostelium discoideum , амеба, которая может существовать (и быть живой) либо как отдельная клетка, либо как колония, имеющая различные типы клеток и рудиментарную организацию.Однако на обеих стадиях организм жив и . В одном случае вы можете рассматривать клетку как фундаментальную единицу жизни D. discoideum , а в другом — как колонию .

Итак, отвечая на ваш вопрос , как человеческая клетка (пока она жива, активно метаболизируется и способна воспроизводиться), так и все человеческое тело можно рассматривать как живые. То, что мои клетки живы, не умаляет того факта, что я тоже жив. Это просто вопрос перспективы.

Список литературы

1. Трифонов Е.Н., Словарь определений жизни подсказывает определение. J Biomol Struct Dyn. Октябрь 2011 г .; 29 ( 2 ): 259-66.

---

¹ Да, я знаю, что это упрощение, я просто не хочу втягиваться в долгую дискуссию о том, что такое определение жизни. Мой ответ действительно применим к любому из них.
² Метаболизм можно рассматривать как форму взаимодействия.

BBC — Земля — ​​Существует более 100 определений слова «жизнь», и все они неверны

Большинству из нас, вероятно, не нужно слишком много думать, чтобы отличить живое от «неживого».Человек жив; рок нет. Легкий!

Ученые и философы не видят вещей так ясно. Они тысячелетиями размышляли о том, что делает что-то живым. Великие умы от Аристотеля до Карла Сагана задумались над этим, но до сих пор не придумали определения, которое бы понравилось всем. В самом буквальном смысле у нас еще нет «смысла» жизни.

Во всяком случае, проблема определения жизни стала еще более сложной за последние 100 лет или около того.До 19 века преобладала идея о том, что жизнь особенная благодаря наличию неосязаемой души или «жизненной искры». Эта идея сейчас потеряла популярность в научных кругах. С тех пор на смену ему пришли более научные подходы. НАСА, например, описало жизнь как «самоподдерживающуюся химическую систему, способную к дарвиновской эволюции».

Но НАСА — лишь одна из многих попыток описать всю жизнь простым описанием. Фактически, было предложено более 100 определений жизни, большинство из которых сосредоточено на нескольких ключевых атрибутах, таких как репликация и метаболизм.

Что еще хуже, разные ученые имеют разные представления о том, что действительно необходимо для определения чего-либо как живого. В то время как химик может сказать, что жизнь сводится к определенным молекулам, физик может захотеть обсудить термодинамику.

Чтобы лучше понять, почему жизнь так сложно определить, давайте познакомимся с некоторыми из ученых, которые работают на границе, отделяющей живые существа от всего остального.

Вирусологи: изучение серой зоны на краю жизни, какой мы ее знаем

Вы встречали миссис Грен в школе? Эта удобная мнемоника позволяет детям запомнить семь процессов, которые якобы определяют жизнь: движение, дыхание, чувствительность, рост, размножение, выделение и питание.

Было предложено более 100 определений жизни

Хотя это полезная отправная точка для определения жизни, она не является окончательной. Есть много вещей, которые мы традиционно не относим к жизни, которые могут поставить эти отметки. Согласно MRS GREN, некоторые кристаллы, инфекционные белки, называемые прионами, и даже определенные компьютерные программы являются «живыми».

Классический пограничный случай — вирусы. «Это не клетки, у них нет метаболизма, и они инертны до тех пор, пока не сталкиваются с клеткой, поэтому многие люди (включая многих ученых) делают вывод, что вирусы не живы», — говорит Патрик Фортер, микробиолог из Пастера. Институт в Париже, Франция.

Со своей стороны Фортерре считает вирусы живыми, но признает, что решение действительно зависит от того, где вы решите установить точку отсечения.

Хотя в вирусах отсутствует практически все, что, по нашему мнению, необходимо для членства в клубе жизни, они обладают информацией, закодированной в ДНК или РНК. Этот план жизни, доступный каждому живому существу на планете, означает, что вирусы могут развиваться и воспроизводиться, хотя и только путем захвата механизмов живых клеток.

Сам факт, что вирусы — как и все живое в том виде, в каком мы их знаем, — несут ДНК или РНК, заставил некоторых предположить, что вирусы должны принадлежать к нашему древу жизни.Другие даже утверждали, что вирусы служат ключом к пониманию того, как зародилась жизнь. Если это так, жизнь начинает меньше походить на черно-белую сущность, а больше на туманную величину с запутанными не совсем живыми, не совсем мертвыми границами.

Некоторые ученые приняли эту идею. Они характеризуют вирусы как существующие «на границе между химией и жизнью». И здесь возникает интересный вопрос: когда химия становится чем-то большим, чем просто суммой своих частей?

Химики: исследуя рецепт жизни

«Жизнь, как мы ее знаем, основана на углеродных полимерах», — говорит Джеффри Бада из Института океанографии Скриппса в Сан-Диего, Калифорния.Из этих полимеров, а именно нуклеиновых кислот (строительных блоков ДНК), белков и полисахаридов, строится практически все разнообразие жизни.

Бада был учеником Стэнли Миллера, половины дуэта, стоявшего за экспериментом Миллера-Юри в 1950-х годах — одним из первых экспериментов по исследованию идеи о том, что жизнь возникла из неживых химических веществ. С тех пор он вернулся к этому знаменитому эксперименту, демонстрируя, что еще больший диапазон биологически значимых молекул образуется, когда электричество проходит через смесь химических веществ, которые, как считается, существовали на исконной Земле.

Для жизни, какой мы ее знаем, может потребоваться ДНК или РНК, но как насчет жизни, если мы ее не знаем?

Но эти химические вещества не живые. Мы оказываем им такую ​​честь только тогда, когда они начинают делать определенные интересные вещи, например, убивать друг друга. Итак, что нужно для того, чтобы химические вещества совершили скачок и ожили? Ответ Бады удивителен.

«Несовершенная репликация информационных молекул ознаменовала бы происхождение жизни и эволюции и, таким образом, переход от неживой химии к биохимии», — говорит Бада.Начало репликации, а особенно репликации, которая связана с ошибками, приводит к созданию «потомства» с разными уровнями способностей. Затем эти молекулярные потомки могут соревноваться друг с другом за выживание.

«Это в основном дарвиновская эволюция в молекулярном масштабе», — говорит Бада.

Таким образом, для многих химиков именно репликация — процесс, который вирусы могут осуществить только при помощи биологических клеток, — действительно помогает определить жизнь. Тот факт, что информационные молекулы — ДНК и РНК — способствуют репликации, предполагает, что они также являются важной чертой жизни.

Но характеризация жизни с помощью этих конкретных химических веществ не позволяет охватить более широкую картину. Для жизни, какой мы ее знаем, может потребоваться ДНК или РНК, но как насчет жизни, если мы ее не знаем?

Астробиологи: охота на странных инопланетян

Угадать природу инопланетной жизни — непростое дело. Многие исследователи, в том числе Чарльз Кокелл и его коллеги из Британского центра астробиологии при Эдинбургском университете, используют микроорганизмы, способные выживать в экстремальных условиях, в качестве заместителей внеземной жизни.Они считают, что жизнь в других местах может обитать в совершенно иных условиях, но, вероятно, по-прежнему сохраняет ключевые характеристики жизни в том виде, в каком мы ее распознали бы на Земле.

Саган назвал углеродоцентрический взгляд на инопланетную жизнь «углеродным шовинизмом»

«[Но] мы должны не упускать возможность найти что-то, что выходит за рамки этого определения», — говорит Кокелл.

Даже попытки использовать наши знания о земной жизни, чтобы попытаться обнаружить инопланетян, могут дать запутанные результаты.НАСА, например, считало, что у них есть хорошее рабочее определение жизни в 1976 году, когда космический корабль «Викинг-1» совершил успешную посадку на Марс, оборудованный тремя испытаниями на жизнь. Одно испытание, в частности, показало, что на Марсе есть жизнь: уровни углекислого газа в марсианской почве были высокими, что позволяет предположить, что на поверхности Красной планеты живут и дышат микробы.

Фактически, выброс углекислого газа, который наблюдатели видели, теперь почти повсеместно приписывают гораздо менее захватывающим явлениям небиологических окислительных химических реакций.

Астробиологи учатся на этом опыте и сужают критерии, которые они используют для поиска инопланетян, но пока этот поиск остается безуспешным.

Создание искусственной жизни сейчас является полноценной областью науки

Возможно, астробиологам не следует слишком сильно сужать критерии поиска. Саган назвал углеродоцентричный взгляд на инопланетную жизнь «углеродным шовинизмом», предполагая, что такая точка зрения может сдерживать поиск инопланетян.

«Люди предположили, что инопланетяне могут быть на основе кремния или других растворителей [кроме воды]», — говорит Кокелл. «Были даже дискуссии о внеземных разумных облачных организмах».

В 2010 году открытие бактерий с ДНК, содержащей мышьяк вместо стандартного фосфора, взволновало многих астробиологов. Хотя эти результаты были с тех пор подвергнуты сомнению, многие все еще надеются на демонстрацию жизни, которая не следует общепринятым правилам.Между тем, некоторые ученые работают над формами жизни, которые вообще не основаны на химии.

Технологи: создание искусственной жизни

Когда-то считавшаяся прерогативой научной фантастики, создание искусственной жизни теперь является полноценной отраслью науки.

Он пытается получить очень широкое представление о том, что такое жизнь.

На одном уровне искусственная жизнь может вовлекать биологов в создание новых организмов в лабораториях путем сшивания частей двух или более существующих форм жизни.Но это также может быть немного более абстрактным.

Еще с 1990-х годов, когда появилось компьютерное программное обеспечение Томаса Рея Tierra, демонстрирующее синтез и эволюцию цифровых «форм жизни», исследователи пытались создать компьютерные программы, которые действительно имитируют жизнь. Есть даже команды, которые начинают изучать создание роботов с естественными чертами.

«Основная идея состоит в том, чтобы попытаться понять основные свойства всех живых систем, а не только живых систем, которые случайно встречаются на Земле», — говорит эксперт по искусственной жизни Марк Бедо из Рид-колледжа в Портленде, штат Орегон.«Он пытается получить очень широкое представление о том, что такое жизнь, в то время как биология фокусируется на реальных формах, с которыми мы знакомы».

Тем не менее, многие исследователи искусственной жизни используют то, что мы знаем о жизни на Земле, для обоснования своих исследований. Бедо говорит, что исследователи используют то, что он называет «моделью PMC» — программа (например, ДНК), метаболизм и контейнер (например, стенка клетки). «Важно отметить, что это не определение жизни в целом, а просто определение минимальной химической жизни», — объясняет он.

Может быть, то, что мы считаем важным, на самом деле характерно только для жизни на Земле.

Задача исследователей искусственной жизни, работающих с нехимическими формами жизни, состоит в создании программных или аппаратных версий этих компонентов PMC.

«По сути, я не думаю, что существует четкое определение [жизни], но нам нужно к чему-то стремиться», — говорит Стин Расмуссен, который работает над созданием искусственной жизни в Университете Южной Дании в Оденсе.Команды со всего мира работали над отдельными компонентами модели PMC, создавая системы, демонстрирующие тот или иной ее аспект. Однако до сих пор никто не собрал их все вместе в функционирующую синтетическую форму жизни.

«Это восходящий процесс, построение его по частям», — объясняет он.

Исследования искусственной жизни могут в конечном итоге работать в более широком масштабе, создавая жизнь, полностью чуждую нашим ожиданиям. Такое исследование могло бы помочь переопределить то, что мы понимаем под жизнью.Но исследователи еще не достигли этой стадии, говорит Бедо. «Им не нужно беспокоиться об определении всех форм жизни; может быть, они будут говорить об этом за пивом, но им не нужно включать это в свою работу», — говорит он.

Философы: пытаются разгадать загадку жизни

Итак, если даже те, кто ищет — и строит — новую жизнь еще не озабочены универсальным определением, должны ли ученые перестать беспокоиться о попытках его придумать? Так считает Кэрол Клеланд, философ из Колорадского университета в Боулдере.По крайней мере, пока.

Человек склонен определять в терминах знакомого. Но фундаментальные истины могут быть вам незнакомы.

«Если вы пытаетесь обобщить информацию о млекопитающих, использующих зебру, какую функцию вы выберете?» она спрашивает. «Конечно, не их молочные железы, потому что они есть только у половины из них. Их полосы кажутся очевидным выбором, но это просто случайность. Не они делают зебр млекопитающих».

И то же самое с жизнью. Может быть, то, что мы считаем важным, на самом деле свойственно жизни на Земле.В конце концов, все, от бактерий до львов, произошло от одного общего предка, а это означает, что на нашей карте жизни во Вселенной у нас действительно есть только одна точка данных.

По словам Сагана: «Человек имеет тенденцию определять в терминах знакомого. Но основные истины могут быть незнакомы».

До тех пор, пока мы не обнаружим и не изучим альтернативные формы жизни, мы не сможем узнать, действительно ли свойства, которые, по нашему мнению, необходимы для жизни, универсальны. Создание искусственной жизни может предложить способ исследования альтернативных форм жизни, но, по крайней мере, в краткосрочной перспективе легко представить, как на любую форму жизни, придуманную внутри компьютера, повлияют наши предубеждения о живых системах.

Определение может фактически помешать поиску новой жизни

Чтобы правильно определить жизнь, нам может потребоваться найти каких-то инопланетян.

Ирония заключается в том, что попытки дать определение жизни до того, как мы обнаружим этих инопланетян, на самом деле могут затруднить их поиск. Какой трагедией было бы, если в 2020-х годах новый марсианский вездеход проедет мимо марсианина просто потому, что он не распознает его как живого.

«Это определение действительно может помешать поиску новой жизни», — говорит Клеланд.«Нам нужно уйти от нашей нынешней концепции, чтобы мы были открыты для открытия жизни такой, какой мы ее не знаем».

Присоединяйтесь к более чем шести миллионам поклонников BBC Earth, поставив нам лайк на Facebook или подписавшись на нас в Twitter и Instagram.

Если вам понравился этот рассказ, подпишитесь на еженедельную рассылку новостей bbc.com под названием «Если вы прочитаете только 6 статей на этой неделе». Тщательно подобранная подборка историй из BBC Future, Earth, Culture, Capital, Travel и Autos, которые доставляются вам на почту каждую пятницу.

Рабочее определение

Life: работает ли оно?

Рабочее определение жизни: работает ли оно?

Автор: Astrobiology Magazine

Он жив?

Кристалл может расти, достигать равновесия и даже двигаться в ответ на раздражители, но ему не хватает того, что принято называть биологической нервной системой. Изображение предоставлено: Национальные программы средств зажигания

Как определить «жизнь» — это обширный вопрос, который затрагивает целые отрасли биологии, биохимии, генетики и, в конечном итоге, поиск жизни в другом месте Вселенной.

Если сравнить семантическую задачу с древней индуистской историей об идентификации слона, когда каждый из шести слепых коснется только хвоста, туловища или ноги, то ответ, который может дать биолог, может резко отличаться от ответа, данного физиком-теоретиком. .

Однако возможна некоторая предварительная договоренность. Живые существа имеют тенденцию быть сложными и высокоорганизованными. Они обладают способностью извлекать энергию из окружающей среды и преобразовывать ее для роста и воспроизводства. Организмы стремятся к гомеостазу: равновесию параметров, определяющих их внутреннюю среду.Живые существа реагируют, и их стимуляция вызывает движение, похожее на реакцию, отдачу и продвинутые формы, обучение. Жизнь репродуктивна, так как для эволюции необходимо какое-то копирование через мутации популяции и естественный отбор. Чтобы расти и развиваться, живые существа должны быть в первую очередь потребителями, поскольку рост включает изменение биомассы, создание новых особей и сброс отходов.

Чтобы считаться живым, существо должно соответствовать некоторым вариациям по всем этим критериям.Например, кристалл может расти, достигать равновесия и даже двигаться в ответ на раздражители, но ему не хватает того, что принято называть биологической нервной системой.

Хотя определение «яркой линии» необходимо, пограничные случаи придают определению жизни отчетливо серый и нечеткий оттенок. В надежде ограничить рабочее определение, по крайней мере, на земле, все известные организмы, похоже, разделяют химию на основе углерода, зависят от воды и оставляют после себя окаменелости с изотопами углерода или серы, которые указывают на настоящий или прошлый метаболизм.

Если эти тенденции имеют богатый набор характеристик, их критиковали за игнорирование самой истории жизни. На суше жизнь подразделяется на четыре биологических семейства: археи, бактерии, эукариоты и вирусы. Археи — это недавно определенная ветвь, которая часто выживает в экстремальных условиях как отдельные клетки, и они имеют общие черты как с бактериями, так и с эукариотами. Бактерии, которых часто называют прокариотами, обычно лишены хлорофилла (за исключением цианобактерий) и ядра клетки, и они ферментируют и дышат, чтобы производить энергию.К эукариотам относятся все организмы, клетки которых имеют ядро, поэтому люди и все другие животные являются эукариотами, как и растения, простейшие и грибы. В последнюю группу входят вирусы, у которых вообще нет клеток, а есть фрагменты ДНК и РНК, которые паразитически воспроизводятся, когда заражают совместимую клетку-хозяин. Эти классификации проясняют грандиозную загадку существующей жизни, но мало что дают для окончательного определения.

Определение жизни приобретает более завораживающий характер, когда выходит за пределы биосферы Земли.Недавнее добавление экстремофилов (архей) к древу жизни подчеркивает представление о том, что жизнь определяется тем, что мы знаем, что мы видели раньше, и часто тем, что нам удалось приручить в лабораторной чашке Петри.

Журнал Astrobiology Magazine запросил мнение экспертов по этому важному вопросу у доктора Кэрол Клиланд, которая преподает философию в Университете Колорадо в Боулдере и является членом Института астробиологии НАСА. В то время как на Во время творческого отпуска в Мадриде, Испания, в Центре астробиологии (CSIC-INTA) она поделилась своими мыслями о силе определений в формировании науки и философии.

Интервью с Кэрол Клиланд

«Меня интересует формулировка стратегии поиска внеземной жизни, которая позволяет раздвинуть границы наших ориентированных на Землю представлений о жизни». -Кэрол Клиланд Изображение предоставлено: Университет Колорадо

Q: Как вы относитесь к попыткам определения «жизни»?

В недавней статье Происхождение жизни и эволюция биосферы Кристофер Чиба и я утверждаем, что было бы ошибкой пытаться дать определение «жизни».Такие усилия отражают фундаментальное недопонимание природы и силы определений.

Определения говорят нам о значениях слов в нашем языке, а не о природе мира. Что касается жизни, ученых интересует природа жизни; их не интересует, что означает слово «жизнь» на нашем языке. На чем нам действительно нужно сосредоточиться, так это на разработке адекватно общей теории живых систем, в отличие от определения «жизни».»

Но для того, чтобы сформулировать общую теорию живых систем, нужно больше, чем один пример жизни. Как показывает поразительное биохимическое и микробиологическое сходство, жизнь на Земле имеет общее происхождение. Несмотря на удивительное морфологическое разнообразие, наземные жизнь представляет собой только один случай. Ключом к формулированию общей теории живых систем является исследование альтернативных возможностей для жизни. Мне интересно сформулировать стратегию поиска внеземной жизни, которая позволяет раздвинуть границы наших ориентированных на Землю концепций. жизни.

Q: Из категории «живого» вы исключили бы то, что вы называете «пограничными» случаями — вирусы, самовоспроизводящиеся белки или даже нетрадиционные объекты, которые имеют некоторый информационный контент, воспроизводятся, потребляются, и умереть (как компьютерные программы, лесные пожары и т. д.)?

Это сложный вопрос. Язык расплывчат, и все термины сталкиваются с пограничными случаями. Неженатый двенадцатилетний мальчик — «холостяк»? Как насчет восемнадцатилетнего? Сколько волос нужно, чтобы «лысого» превратить в «не лысого»? 20 или 100 или 1000 волос?

Тот факт, что существуют пограничные случаи — которые мы не можем дать точного отсечения — не означает, что нет разницы между холостяком и женатым мужчиной или лысым мужчиной и мужчина не лысый.Эти трудности не представляют собой серьезных трудностей; они просто отражают тот факт, что язык обладает определенной степенью гибкости. Поэтому я не думаю, что такие сущности, как вирусы, создают очень интересные проблемы для определения понятия «жизнь».

С другой стороны, я не думаю, что определение «жизни» — это очень полезное занятие для ученых, поскольку оно не скажет нам того, что мы действительно хотим знать, а именно «что такое жизнь». Научная теория жизни (которая не то же самое, что определение жизни) могла бы удовлетворительно ответить на эти вопросы.

По аналогии средневековые алхимики классифицировали множество различных веществ как воду, включая азотную кислоту (которая называлась «aqua fortis»). Они сделали это, потому что азотная кислота проявляла многие ощутимые свойства воды и, что, возможно, наиболее важно, была хорошим растворителем. Только после появления молекулярной теории ученые смогли понять, почему азотная кислота, обладающая многими свойствами воды, тем не менее, не является водой. Молекулярная теория ясно и убедительно объясняет, почему это так: вода — это H ₂ O — два атома водорода и один атом кислорода.Азотная кислота имеет другой молекулярный состав.

Хорошая теория жизни сделала бы то же самое для упомянутых вами случаев, таких как компьютерные программы. Простое определение «жизни» таким образом, чтобы оно включало в себя любимое нетрадиционное «живое» существо, отнюдь не продвигает этот проект.

Q: Какую теорию вы предпочитаете о том, как жизнь могла возникнуть на кристаллах из глины Земли, мире РНК, мембранах или в каком-то другом месте?

Фримен Дайсон, основатель «теории двойного происхождения».» Изображение предоставлено: Попечители Дартмутского колледжа

Мне кажется, что все теории происхождения жизни сталкиваются с двумя серьезными препятствиями. Самая большая из них объясняет происхождение сложной кооперативной схемы, разработанной между белками и нуклеиновыми кислотами — контролируемое производство самовоспроизводящихся каталитических систем биомолекул. Все популярные рассказы о происхождении жизнь кажется мне шагом в сторону этого вопроса.Вместо этого они сосредотачиваются на другом препятствии: производстве аминокислот и нуклеотидов и их полимеризации в белки и нуклеиновые кислоты (обычно РНК). Но мне кажется, что ни один из них не предоставил нам очень удовлетворительную историю о том, как это произошло.

Все сценарии, которые были предложены для производства РНК в вероятных естественных условиях, не имеют экспериментальной демонстрации, и это включает в себя мир РНК, глинистые кристаллы и отчеты везикул. Никто не смог синтезировать РНК без помощи белковых катализаторов или матриц нуклеиновых кислот, и, помимо этой проблемы, необходимо бороться с хрупкостью молекулы РНК.

Но я все еще думаю, что более серьезной проблемой является следующая стадия процесса, координация белков и РНК через генетический код в самовоспроизводящуюся каталитическую систему молекул. Вероятность того, что это произойдет случайно (учитывая случайную смесь белков и РНК), кажется астрономически низкой. Тем не менее, большинство исследователей, похоже, полагают, что если они смогут понять независимое производство белков и РНК в естественных изначальных условиях, координация каким-то образом позаботится о себе сама.

Я полагаю, что если бы мне пришлось выбрать любимую теорию, это была бы теория двойного происхождения Фримена Дайсона, которая постулирует исходный мир белков, который в конечном итоге произвел мир РНК как побочный продукт все более усложняющегося метаболизма. Мир РНК, который начинается как обязательный паразит белкового мира, в конечном итоге порождает кооперативную схему и, следовательно, жизнь в том виде, в каком мы ее знаем сегодня. Мне нравится тот факт, что эта учетная запись пытается разобраться с происхождением кооперативной схемы.

В: Как вы думаете, могло ли быть несколько источников жизни, или что жизнь могла прийти на Землю откуда-то еще?

Жизнь, возникающая более одного раза из неживых материалов, могла возникнуть где угодно, кроме Земли, но она могла возникнуть и на Земле. Вполне возможно, что внеземная жизнь существует и, тем не менее, у всей жизни есть общий предок. Ученые теперь считают, что микробы могут выжить в межпланетных путешествиях, укрываясь метеорами, вызванными ударами астероидов о планетные тела, содержащие жизнь.Другими словами, мы все могли быть потомками марсиан — или марсиане, если они существуют, могли иметь с нами общего предка! Короче говоря, простое открытие внеземной жизни не гарантирует, что жизнь имела более одного происхождения.

Q: Как вы думаете, мы можем определить происхождение жизни путем экспериментов, поскольку это одна из величайших загадок и проблем в науке?

Надеюсь! Но пока у нас не будет адекватной теории жизни для постановки правильных экспериментов, это будет трудно сказать.Я полагаю, что всегда возможно, что жизнь не является естественной категорией, и поэтому невозможно сформулировать универсальную теорию жизни. Но я в этом сомневаюсь.

Также возможно, что жизнь на Земле является продуктом очень сложного исторического процесса, который включает в себя слишком много случайностей, чтобы быть легко доступным для окончательных экспериментальных исследований. Однако адекватно общая теория жизни прояснила бы это. Кроме того, историческое исследование вполне способно получить эмпирические свидетельства, которые могут разрешить исторические вопросы такого рода — свидетельства, столь же убедительные, как и данные классических экспериментальных исследований! Таким образом, даже если мы не сможем создать жизнь в лаборатории из неживых материалов, из этого не следует, что мы никогда не узнаем, как жизнь возникла на Земле.

Что дальше?

Европейское космическое агентство запустит миссию на Марс в начале лета 2003 года. В настоящее время планируется, что спускаемый аппарат «Бигль-2» проведет биологические эксперименты, направленные на поиск свидетельств существования жизни на Марсе. В качестве примера того, как определение жизни может напрямую влиять на исследовательскую науку, научная полезная нагрузка на Beagle 2 будет исследовать общие черты, которые, как считается, указывают на жизнь. Например, Beagle 2 будет искать наличие воды, наличие карбонатных минералов, наличие органических остатков и любое изотопное фракционирование между органической и неорганической фазами.Каждый из них даст ключ к разгадке вероятности существования жизни на Марсе при сопоставлении с преобладающими условиями окружающей среды, такими как температура, давление, скорость ветра, УФ-поток, потенциал окисления и запыленность.

---

Выдержка из Cleland, Chyba (2002): «Не существует общепринятого определения« жизни ». Предлагаемые определения сталкиваются с проблемами, часто в форме надежных контрпримеров. Здесь мы используем выводы из философских исследований языка, чтобы утверждать, что определение «жизни» в настоящее время представляет собой дилемму, аналогичную той, с которой сталкиваются те, кто надеется определить «воду» до ее существования. молекулярной теории.В отсутствие аналогичной теории природы живых систем неизбежны бесконечные споры по поводу определения жизни ».

Cleland, Carol E .; Chyba, Christopher F., Origins of Life and Evolution of the Biosphere , v 32, выпуск 4, стр. 387-393 (2002) .

Журнал NASA Astrobiology

It’s Alive! Урок биологии

Биологическая лаборатория: живы ли дрожжи?

Может быть, уже почти пора для Хэллоуина, но оживают не только монстры и призраки !! Наш мир вокруг нас живой, и мои ученики постоянно контактируют с живыми организмами (помимо самих себя)! Дрожжи — распространенный ингредиент продуктов, которые многие из нас едят.В средней школе Learning Curve (в HTS) мы исследовали мощные эффекты смеси дрожжей и сахара. Могут ли несколько дрожжевых зерен перерабатывать сахар и производить газ ?!

Я постоянно призываю своих учеников проявлять любопытство, задавать вопросы и оспаривать то, что они уже знают.

Один из наших любимых предметов в классе — это наука, где мы действительно можем проверить эти вопросы и гипотезы о всевозможных идеях! Только примерно через 20 минут наш эксперимент принял совершенно разные формы.

В каждой деятельности мы фокусируемся на целях, переоценивая, достигли ли мы их в конце каждого эксперимента. Для этого задания нашими учебными целями были…

Цели обучения:

• Характеристики жизни включают использование энергии (т.е. метаболизм), способность расти и развиваться, размножение, гомеостаз, реакцию на окружающую среду, эволюционную адаптацию, состоящую из одной или нескольких клеток и имеющую генетический материал.
• Первый эксперимент косвенно проверяет способность к метаболизму, т.е.е. использовать энергию. Когда сахар доступен, дрожжи метаболизируют сахар и производят углекислый газ, газ, который накапливается в воздушных шарах и заставляет их увеличиваться в размерах.
• Воспроизведение каждого экспериментального условия полезно для большей уверенности в ваших результатах, поскольку экспериментальные результаты часто меняются, даже если вы пытаетесь поддерживать те же условия.

Часть процесса:

Вместе мы составили эту таблицу, изучив, как изменяется вещество и как надуваются перчатки на наших чашках.