Введение

зультате бессознательного отбора лучших особей к эпохе ранних рабовладельческих цивилизаций появились разнообразные породы домашних животных.

Литературные источники цивилизаций Древнего Востока свидетельствуют о достаточно большом объеме накопленных к тому времени биологических знаний, которые часто облекались в религиозную форму. В клинописных табличках IV тыс. до н. э. из Месопотамии содержатся довольно подробные списки животного и растительного мира. В Месопотамии были выведены крупные породы лошадей, ослов, овец и крупного рогатого скота. Здесь скрещивали домашний рогатый скот с диким туром и, впервые был получен мул. Открытие искусственного опыления финиковой пальмы привело к получению большого количества сортов этого дерева. В Вавилонских и ассирийских медицинских табличках описаны некоторые болезни и способы их лечения. Одной из наиболее древних рукописей, целиком посвященных биологической теме, считается трактат о коневодстве, созданный в Хеттском государстве в середине XIV века до н. э. В папирусах древнего Египта (например, папирус Эберса – XVI в. до н. э.) содержится дифференцированная анатомическая терминология, связанная с описанием заболеваний. Там же перечисляется и большое количество лекарственных растений. Известно, что египтяне одомашнили кошку, одногорбого верблюда и несколько видов антилоп. Из Индии были завезены куры, яйца которых умели инкубировать в специальных печах. В Индии впервые был приручен слон. Именно в Индии с VIII в. до н. э. начинает проявляться тенденция к обособлению медицины от религии. В древнем Китае уже во II тысячелетии до н. э. существовало очень интенсивное земледельческое и скотоводческое хозяйство. Еще раньше началось разведение шелковичного червя.

Накопленные цивилизациями Древнего Востока знания оказали воздействие на науку античной Греции и Рима.

Примерно в VIII–VI вв. до н. э. в Ионии, появилась философская школа, основоположников которой – Фалеса, Анаксимандра, Анаксимена и Гераклита объединяли поиски материального первоисточника, из которого в силу естественного саморазвития возник мир. Философы ионийской школы допускали, что «естественный закон», правящий миром, доступен разуму человека, что его можно вывести на основании определенных предпосылок и наблюдений. Такой рациональный подход определил существенный прогресс в изучении природы в Древней Греции.

Считается, что первым стал вскрывать животных и описывать увиденное врач, астроном и философ Алкмеон (VI в. до н. э.), которого можно считать основоположником

4

анатомии (описал глазной нерв и узкую трубку, соединяющую среднее ухо с глоткой) и эмбриологии (наблюдал за развитием куриного эмбриона).

Самым известным именем, связанным с рациональным подходом к биологии и медицине, пожалуй, является имя Гиппократа. Он родился и жил на острове Кос (около 460– 377 гг. до н. э.). Там находился храм греческого бога медицины Асклепия (Эскулапа). Как писал Айзек Азимов, «храм был чем-то вроде современного медицинский факультета, а его жрецы – своеобразными врачами». Однако Гиппократ считал, что боги не оказывают влияния на медицину. По его мнению, в здоровом теле все органы работают слаженно, а в больном организме этот процесс нарушается. Поэтому врач должен отслеживать и вовремя исправлять негативные изменения. К тому же врач обязан научить пациентов вести правильный образ жизни, так как любые излишества вредны. Историкам медицины известен, так называемый Гиппократов сборник (долю участия, в котором самого Гиппократа установить невозможно, так как врачи древности считали за честь поставить имя Гиппократа на своих рукописях). В книгах сборника содержится наиболее полный свод знаний и учений греческих врачей доаристотелевского времени в области медицины и связанных с нею наук (анатомия, эмбриология, физиология).

Высшего этапа развития греческая биология достигла при Аристотеле (384 – 285 гг. до н. э.). Как философ Аристотель утверждал материальность мира и его пребывание в состоянии постоянного движения. Он был очень разносторонним человеком: его интересовали самые разные области знания – от литературы до физики. Одним из любимейших занятий Аристотеля было исследование морских организмов. Он изучал внешний вид, внутреннее строение и поведение животных, пытался их классифицировать. Аристотеля можно считать основоположником биологии (или, по крайней мере, зоологии) как науки: известно о написанных им четырех больших и 11 малых биологических трактатах, в которых охвачен весь круг знаний того времени. Следует сказать, что Аристотель был также и преподавателем: он создал знаменитую школу философов в Афинах.

Ученик Аристотеля Теофраст (370 – 285 гг. до н. э.) заложил основы науки о растениях – ботаники. Он создал труд «История растений». В нем приводятся данные о строении различных растений, их лечебных свойствах, способах сбора и применения. Именно Теофраст ввел ряд ботанических терминов: плод, околоплодник, сердцевина. Всего он описал около 500 различных растений.

Развитие биологии как науки в период господства Римской империи сильно замедлилось. Римляне в основном старались собрать и сохранить знания накопленные греками, а

5

так же собирали коллекции животных и растений с подвластных Риму территорий. Так, Авл Корнелий Цельс (I в. до н. э. – I в. н. э.) объединил греческое наследие в курс лекций, раздел которого по медицине использовался даже в средневековье. Другой римский естествоиспытатель Гай Плиний Старший (23–79 гг. н. э.) в своей «Естественной истории», насчитывавшей 37 томов, собрал воедино работы античных авторов, данные накопленные римлянами, а так же множество басен и суеверий. Этот грандиозный труд служил источником сведений о природе для людей на протяжении тысячи лет и сохранился до наших дней.

Последним биологом древности считают римского врача Галена (131 – 200 гг. н. э.), который свои первые годы врачебной практики провел среди гладиаторов. Анатомические исследования Гален проводил на животных, в том числе на обезьянах. Его труды по анатомии использовались на протяжении 1500 лет!

ВСредние века развитие биологии в странах Европы сильно замедлилось вследствие набравшей силу христианской религии. В этот период истории человечества накопление биологических знаний диктовалось в основном интересами медицины.

Втоже время в арабском мире труды Аристотеля и Галена продолжали изучаться и комментироваться. Крупнейшим восточным биологом был таджик Абу–Али ибн-Сина (ок. 980 – 1037), больше известный нам под именем Авиценны. Его перу принадлежат трактаты «Канон медицины», основанные на теориях Гиппократа и трудах Цельса.

Общение с мусульманским миром привело к росту интереса к знаниям арабов и греков. Итальянский ученый Жерар Кремонский (1114 – 1187) перевел c арамейского и арабского на латинский язык труды Гиппократа, Галена и Аристотеля. Наиболее фундаментальными источниками биологических сведений и знаний в эпоху средневековья были сочинения епископа Альберта Больштадтского, прозванного Великим и его ученика Венсана де Бове (XIII век).

ВXIII веке в Европе появились первые университеты. В конце средних веков в Италии вернулись к практике вскрытия трупов, так как это, например, требовалось в судебных делах. В 1316 г. Мондино де Люцци (1275 – 1326), работавший на медицинском факультете университета в Болонье, впервые в истории медицины выпустил книгу, посвященную только анатомии.

ВXIV веке в Италии появились первые ботанические сады: Салерно (1309), Венеция

(1333).

6

Возрождение интереса в Европе к античной культуре с одной стороны и возрастание потребностей в новых научных знаниях в самых различных сферах жизни с другой стороны привело к возрождению науки. Новая эпоха получила название Ренессанса или Возрождения.

Одним из величайших гениев того времени был Леонардо да Винчи (1452 – 1519). Ряд его работ имел важное значение и для развития биологии. Он не только изучал анатомию человека и животных, но и изображал увиденное на бумаге. Леонардо первый установил сходство в строении костей ноги у человека и лошади. Можно считать, что этим он открыл явление гомологии. Ему принадлежат так же изображения работы сердца, глаза и описания растительного мира.

XV век стал периодом великих географических открытий. Европейцы обогнули берега Африки, достигли Индии и открыли Новый Свет – Америку. В результате науке стали известны невиданные дотоле растения и животные. Итальянский ученый Лука Гини (1490– 1556) изобрел способ сохранения растений путем сушки между листами бумаги, чем положил начало их гербаризации.

Примерно в 1509 году братья Янсен изобрели световой микроскоп с двумя линзами.

В1543 году в Европе произошли события, которые иногда называют научной революцией. Николай Коперник (1473–1543) опубликовал книгу «Об обращениях небесных сфер», в которой излагалась гипотеза гелиоцентрической системы мира (от греч. гелиос – Солнце). В тот же год появился труд Андреаса Везалия (1514–1564) «О строении человеческого тела», созданный на основе анатомирования трупов. В этой книге были не только исправлены ошибки древнегреческих ученых, но и содержались точные иллюстрации. Благодаря расцвету книгопечатания, работа Везалия стала известна по всей Европе и стимулировала других ученых к практическому изучению анатомии.

Новые веяния распространились и на другие области биологии. Так, в 1583 году А.Чезальпино (1519 – 1603) сделал попытку создания классификации растений. Это была первая искусственная система растительного царства. Французский хирург Амбруаз Паре ввел новые методы лечения в полевой хирургии: перевязывание артерий, наложение мазей на огнестрельные раны. Он же перевел на французский язык краткое изложение трудов Везалия, чтобы цирюльники, выполнявшие в те времена и функции хирургов, могли проводить операции не наугад.

В1628 году англичанин Уильям Гарвей (1578 – 1657), ученик итальянского анатома Джероламо Фабриция д’Аквапенденте, опубликовал книгу «Анатомическое исследование

7

о движении сердца и крови у животных», в которой изложил результаты своих наблюдений по изучению кровообращения. Полученные данные полностью опровергали представления по данному вопросу Галена. Так были заложены основы современной физиологии. Для будущего биологии важным был так же экспериментальный подход, который Гарвей впервые применил для физиологических исследований: он произвел количественные измерения и вычисления на основе законов гидравлики.

В это же время трудами голландца Иоганна Баптиста Ван-Гельмонта (1577 – 1644) и других естествоиспытателей было дано начало биохимии и физиологии растений.

С помощью микроскопа итальянский физиолог Марчелло Мальпиги (1628 – 1694) обнаружил сеть мельчайших сосудов (капилляров), соединявших артерии и вены. Это открытие окончательно подтвердило правильность теории кровообращения У.Гарвея. Голландец Ян Сваммердам (1637 – 1680) открыл в крови эритроциты, англичанин Неемия Грю (1641–1712) описал строение отдельных зерен пыльцы.

Навсегда в историю биологии вошло имя голландского купца Антони ван Левенгука (1632–1723). Дело в том, что первые микроскопы были очень несовершенными: при большом увеличении из-за дефектов линз изображения становились расплывчатыми. Левенгук же пользовался линзами из хорошего стекла и очень маленьких размеров (порой с булавочную головку), что позволяло их отшлифовывать почти безупречно. Это позволило Левенгуку добиться увеличения до 200 раз. С помощью своих линз Левенгук смог описать кровяные тельца и капилляры головастика даже подробнее, чем их первооткрыватели. Рассматривая каплю воды из канавы, Левенгук обнаружил множество различных мельчайших созданий, которых он назвал анималькулами. Скорее всего, это были организмы, которые мы относим к простейшим. Так был открыт мир микроскопических живых существ. Можно сказать, что в этот момент родилась новая наука – микробиология. В 1683 г. Левенгук весьма туманно описал нечто, что было мельче, чем простейшие. Вероятно, он наблюдал бактерий. Но более детальное их описание, сделанное в 1773 г., принадлежит датскому зоологу Отто Фредерику Мюллеру (1730–1784).

Еще одним значимым событием XVII века стало описание английским физиком Робертом Гуком (1635–1703) в книге «Микрография» (1665 г.) строения пробки в виде массы маленьких прямоугольных камер, которые он назвал клетками. В дальнейшем это открытие имело важные последствия для развития биологических наук.

К концу XVII века науке были уже известны десятки тысяч различных видов животных и растений. Англичанин Джон Рей (1628–1705) предпринял попытку создания для них

8

единой системы. В трехтомнике «История растений» (1686–1704) Джон Рей описал 18600 видов растений и сгруппировал их в 19 классов. В книге «Систематический обзор животных …» он предложил свою классификацию позвоночных животных, основанную на совокупности внешних признаков.

Разумеется, система Д.Рея была очень несовершенной, но принцип, лежащий в ее основе, сохранился и получил дальнейшее развитие в трудах последующих поколений ученых.

Впервой половине XVIII века число известных видов перевалило за семьдесят тысяч, и это количество продолжало быстро увеличиваться. Так, только в 1732 г. шведский натуралист Карл Линней (1707–1778; он же Линнеус и Карл фон Линнэ) проехав по северу Скандинавии, открыл около ста новых видов растений. На основе изучения видовых различий К.Линней создал свою систему классификации животных и растений. Каждому виду К.Линней давал двойное латинское название, в котором первое слово бралось от названия рода, к которому принадлежал данный вид, а второе слово было собственно видовым названием. Эта биноминальная номенклатура сохранилась до наших дней. Близкие виды К.Линней объединял в роды, те в свою очередь в отряды, а отряды в классы. Всего в системе К.Линнея было шесть классов: млекопитающие, птицы, рептилии, рыбы, насекомые и черви. К.Линней считал, что каждый вид был сотворен сам по себе и, что виды не вымирают. Соответственно его классификация не отражала родственных связей и происхождения видов. Такие системы принято называть искусственными.

Тем не менее, при рассмотрении Линнеевской системы видно, что она напоминает разветвленную структуру, позже названную «древом жизни». Это неизбежно наводило исследователей на мысли о том, что система, возможно, показывает происхождение видов от общего предка. Отсюда недалеко и до предположений о развитии живого мира в течение длительного времени.

Первым высказал идею об изменяемости видов француз Жорж Луи Леклерк Бюффон (1707–1788) – автор сорокачетырехтомной энциклопедии «Естественная история». Он же разделил историю Земли на ряд периодов. Признавал возможность изменения видов под действием окружающей среды и английский врач Эразм Дарвин (1731–1802) – дед Чарлза Дарвина.

ВXVIII веке в других областях биологии также был сделан ряд замечательных открытий. Например, в 1774 г. английским ученым Д.Пристли (1733–1804) была установлена роль солнечного света, в способности зеленых листьев выделять кислород. В 1779 г. гол-

9

ландец Я.Ингенхауз (1730–1799) открыл фотосинтез. В 1793 г. немецкий ботаник Х.Шпренгель (1750–1816) обнаружил перекрестное опыление с помощью насекомых. Его соотечественник ботаник и врач Р.Камерариус (1665–1721) экспериментально доказал наличие пола у растений. Итальянец Ладзаро Спалланцани (1729–1799) опытным путем опроверг господствовавшие взгляды о возможности самозарождения организмов. Швейцарский ученый И. Шейхцер (1672–1733) своим трудом «Растения, погребенные потопом» заложил основы палеоботаники.

Вначале XIX века все настойчивее возникали идеи исторического развития живой природы («Лестница существ» швейцарского натуралиста Шарля Бонне (1720–1793) – середина 18 века и теория эволюции французского естествоиспытателя и философа Жана Батиста Пьера Антуана де Монэ шевалье де Ламарка (1744–1829), изложенная в «Философии зоологии» в 1809 г.). Но их на длительное время победили антиэволюционные взгляды Ж.Кювье (Жорж Леопольд Кретьен Фредерик Дагобер Кювье, 1769–1832 гг.) и его учеников (так называемая «теория катастроф»).

Втоже время идея развития организмов нашла подтверждение в эмбриологических исследованиях. В 1839 г. зоолог Теодор Шванн (1810–1882) обосновал «клеточную теорию», которая сыграла огромную роль в понимании единства органического мира и в развитии цитологии и гистологии. В 1858 г. немецкий врач Рудольф Вирхов (1821–1902) дополнил теорию постулатом: «каждая клетка – от клетки». Ряд ученых утверждают, что основные положения данной теории были сформулированы еще до Т.Шванна французским ученым Г.Дютроше (1776–1847) и, что Теодор Шванн и ботаник Маттиас Шлейден (1804– 1881; который так же сыграл определенную роль в разработке клеточной теории) были знакомы с трудами Г.Дютроше. Поэтому, как минимум, Г.Дютроше следует считать соавтором клеточной теории. Он же открыл осмос и разработал методику мацерации тканей

К середине XIX века были установлены особенности питания растений и его отличие от питания животных, а также сформулирован принцип круговорота веществ в природе (Ю. фон Либих, Ж.Б.Буссенго). Были заложены основы электрофизиологии, разработаны методы изучения нервномышечной системы и органов чувств, заложены основы понимания высшей нервной деятельности (И.М.Сеченов). Л.Пастер (1822–1895) окончательно опроверг возможность самозарождения современных организмов. В 1865 г. Грегор Мендель (1822–1884) обнаружил закономерности наследственности, но его открытие осталось незамеченным до 1900 года.

10

В1887–91 г.г. С.Н.Виноградский обнаружил бактерии, способные осуществлять хемосинтез органических веществ. В 1892 г. Д.И.Ивановский открыл вирусы.

Самым крупным событием в биологии XIX века стала книга Чарльза Роберта Дарвина (1809–1882) «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1859 г.). В ней он вскрыл механизм эволюционного процесса путем естественного отбора.

ВXX веке развитие биологии шло как никогда быстро. Поэтому перечислить все достижения затруднительно. Кратко перечислим лишь некоторые из них.

В1900 г., благодаря работам ученых разных стран (Хуго де Фриз, Карл Корренс, Эрих Чермак) появилась наука генетика. В 1901 – 1903 г.г. голландский ботаник Хуго Де Фриз создал мутационную теорию. Позже Т.Бовери, У.Сеттон сформулировали, а Т.Морган, его ученики и последователи разработали и обосновали хромосомную теорию наследственности. В 1944 г. было установлено, что носителями генетической информации являются молекулы ДНК. Дж.Уотсон и Ф.Крик в 1953 г. установили структуру ДНК, что в 1961 – 1965 г.г. привело к раскрытию генетического кода (работы Ф.Крика, С.Бреннера, М.Ниренберга, С.Очоа, Х.Кораны и др.).

Дальнейшее развитие эволюционной теории трудами ученых разных стран позволило разработать синтетическую теорию эволюции. В.И.Вернадский создал учение о биосфере, А.Тенсли – учение об экосистемах. Вследствие процессов дифференциации, специализации и взаимопроникновения идей и методов различных биологических и других наук произошло возникновение (или выделение в самостоятельные) множества наук: энтомологии, орнитологии, альгологии, микробиологии, вирусологии, радиобиологии, космической биологии и др.

Кконцу XX века ученые научились «читать» генетическую информацию, что позволило секвенировать геномы некоторых организмов, включая геном человека. Эти открытия открывают блестящие перспективы не только в биологии, но и в медицине, сельском хозяйстве и биотехнологии. Вероятно, теперь не будет сильным преувеличением утверждение, что XXI век будет веком именно биологии.

11