Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки»




НазваниеУчебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки»
страница7/15
Дата публикации19.06.2013
Размер1.76 Mb.
ТипУчебное пособие
www.zadocs.ru > Биология > Учебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   15

^ Проблема биологической безопасности


Проблема биологической безопасности возникла в последнее десятилетие. Не понимая вполне последствий, человек начал производить генетические манипуляции. Началось с того, что в середине 50-х годов была расшифрована молекулярная структура генетического материала, всем известной ДНК. Стало ясно, что открытая Мишером ДНК и гены, существование которых первым продемонстрировал Мендель, а затем доказали Морган и другие великие ученые, - это одно и то же. Была расшифрована их структура – знаменитая спираль Уотсона и Крика, названная так потому, что на молекулярном уровне ДНК – это две скрученные в спираль вокруг общей оси цепочки из соединенных друг с другом в определенной последовательности четырех различных элементов – так называемых нуклеотидов. Линейная последовательность нуклеотидов, первичная структура ДНК, строго индивидуальная и специфичная для каждого достаточно длинного отрезка ДНК, и есть кодовая запись биологической (генетической) информации.

Одну из двух цепочек нуклеотидов называют «смысловой», другую, комплементарную (спаренную с ней по всей длине) - «антисмысловой». Принцип комплементарности (пространственной взаимодополняемости) лежит в основе наследственности. Когда цепочки ДНК расходятся, то каждая из них достраивает подобную себе комплементарную цепочку, и в результате образуются две одинаковые двойные спирали. Это и есть, по сути, принцип воспроизведения себе подобного, принцип наследственности. Именно он, и только он и работает в живой природе, во всем мироздании. Заметим, что ДНК – единственное вещество, способное к самовоспроизведению своей структуры.

Ученые научились расшифровывать не только структуру ДНК в целом, но и первичную последовательность нуклеотидов. Однако долгое время никто не предполагал, что это приведет к каким-то практическим следствиям. В течение трех десятилетий это была глубоко фундаментальная наука.

ДНК, хранящая и работающая в клеточном ядре, воспроизводит не только саму себя, в нужный момент определенные участки ДНК – гены – воспроизводят свои копии в виде химически подобного полимера – РНК, рибонуклеиновой кислоты, которые в свою очередь служат матрицами для производства множества необходимых организму белков. Именно белки определяют все признаки живых организмов.

Тогда же, в 50-х годах выяснилось ещё одно обстоятельство: кроме генов в клетках живых организмов, в природе существуют также независимые гены. Они называются вирусами, если могут вызвать инфекцию. Оказалось, что вирус – это не что иное, как упакованный в белковую оболочку генетический материал. Оболочка – чисто механическое приспособление, как бы шприц, для того, чтобы упаковать, а затем впрыснуть гены, и только гены, в клетку-хозяина и отвалиться. Затем вирусные гены в клетке начинают репродуцировать на себе свои РНК и свои белки. Все это переполняет клетку, она лопается, гинет, а вирус в тысячах копий освобождается и заражает другие клетки.

Болезнь, а иногда даже смерть вызывают чужеродные, вирусные белки. Если вирус «хороший», человек не умирает, но может болеть всю жизнь. Классический пример – герпес, вирус которого присутствует в организме 90% людей. Это самый приспособленный вирус, обычно заражающий человека в детском возрасте и живущий в нем постоянно. Таким образом, вирусы – это, в сущности, изобретенное эволюцией биологическое оружие: шприц, наполненный генетическим материалом.

Достигнув вышеназванного знания, человек начал действовать. Вначале был произведен перенос чужеродных генов от одного организма к другому. В 1944 году три англичанина взяли вирулентный (заразный) штамм пневмококка, выделили из него ДНК, тщательно её очистили и смешали с живыми клетками невирулентного штамма другого типа. Оказалось, что часть потомства этих клеток обладает признаками вирулентного пневмококка. Это и было первое экспериментальное доказательство того, что ДНК и есть гены. В то же время это был первый случай получения, как сейчас говорят, трансгенного организма, который несет один или несколько генов другого организма.

В последние годы научились делать подобные вещи и с животными. Например, раковая опухоль – это на самом деле мутация гена, и её (мутацию) можно перенести в другой организм. В одном из опытов из опухоли человека выделяли чистую ДНК и брали живые клетки из здоровой мыши. Клетки обрабатывали ДНК и возвращали обратно. Через некоторое время у мыши появлялась человеческая опухоль со всеми характерными признаками. Это один из ранних примеров переноса чужеродного гена в организм животного.

В настоящее время генетические манипуляции с половыми клетками и зародышами человека юридически и этически запрещены. Однако строго правовых норм нет. Но операции с генами неполовых клеток разрешены почти везде. Это так называемая генная терапия.

Приведем пример современной биотехнологии. Операции с зародышевыми клетками высших животных ради благородных целей. Человечество испытывает трудности с интерфероном – важным белком, обладающим противораковой и противовирусной активностью. Интерферон вырабатывается животным организмом, в том числе и человеческим. Чужой, не человеческий, интерферон для лечения людей брать нельзя, он отторгается организмов или малоэффективен. Человек же вырабатывает мало интерферона для его выделения с фармакологическими целями. Поэтому было сделано следующее. Ген человеческого интерферона был введен в бактерию, которая затем размножалась и в больших количествах нарабатывала человеческий интерферон в соответствии с сидящим в ней человеческим геном. Сейчас эта, уже стандартная техника применяется во всем мире. Точно так же, и уже довольно давно, производится генноинженерный инсулин.

С бактериями возникает много сложностей при очистке нужного белка от бактериальных примесей. Поэтому начинают от них отказываться, разрабатывая методы введения нужных генов в высшие организмы. Это труднее, но дает колоссальные преимущества. Сейчас, в частности, уже широко распространено молочное производство нужных белков с использованием свиней и коз. Принцип здесь таков. Из животного извлекают яйцеклетки и вставляют в их генетический аппарат, под контроль генов белков молока животного, чужеродные гены, определяющие выработку нужных белков: интерферона, или необходимых человеку антител, или специальных пищевых белков. Потом яйцеклетки оплодотворяют и возвращают в организм. Часть потомства начинает давать молоко, содержащее необходимый белок, а из молока выделить его уже достаточно просто. Получается значительно дешевле, безопаснее и чище.

Таким же путем были выведены коровы, дающие «женское» молоко (коровье молоко с необходимыми человеческими белками), пригодное для искусственного вскармливания человеческих младенцев, а это сейчас довольно серьезная проблема.

В целом можно сказать, что в практическом плане человечество достигло довольно опасного рубежа. Мы научились воздействовать на генетический аппарат, в том числе и высших организмов. Научились направленному, избирательному генному воздействию, продуцированию так называемых трансгенных организмов – организмов, несущих любые чужеродные гены. ДНК – это вещество, с которым человек начал манипулировать. В последние десятилетия возникли методы, с помощью которых можно разрезать ДНК в нужных местах и склеивать с любым другим кусочком ДНК. Более того, ученые могут вырезать и вставлять не только определенные готовые гены, но и рекомбинанты – комбинации разных, в том числе и искусственно созданных генов. Это направление получило название генной инженерии. Человек стал генным инженером. В его руках, в руках не столь уж совершенного в интеллектуальном отношении существа, появились гигантские возможности.

На основе генной инженерии родились два больших практических направления. Одно – современная биотехнология. В мире сейчас колоссальное количество фирм, занимающихся бизнесом в этой области. Их продукция – от лекарств, гормонов, пищевых добавок, сверхчувствительных датчиков, компьютерных микросхем - завоевывает мир, она безопасна в экологическом отношении. Без биотехнологий в современном мире нация обречена на вытеснение и вымирание.

Второе направление связано с непосредственным вмешательством человека. Год рождения генной терапии – 1992. С 16 лет канадская девушка стала страдать инфарктами. У неё отрезали часть печени, в клетки её печени ввели ген, и клетки вживили обратно в печень. Часть клеток прижились, и вырос кусочек печени, который вырабатывал белок, связывающий протеиды низкой плотности. В результате больная избавилась от инфарктов, пожалуй, первый успешный пример излечения человека с помощью человеческого гена. Логично предположить, что в ближайшие годы существенная часть сердечно-сосудистых, раковых и наследственных заболеваний будет излечиваться таким способом.

Однако биотехнологические воздействия обоюдоострые. Их можно направить и во благо, и во зло. Объектом неблагоприятных биологических, в том числе и генетических воздействий может стать сам человек, сельскохозяйственные животные и растения, окружающая среда. Поэтому каждая нация и государство должны заботиться о биологической безопасности.

Перечислю некоторые аспекты проблемы биологической безопасности.

Развитые страны неуклонно идут к победе над многими тяжелейшими недугами человечества. Отсутствие соответствующего уровня генодиагностики и генотерапии раковых, сердечно-сосудистых, наследственных и вирусных заболеваний будет неизбежно приводить к генетической деградации и вымиранию нации. Необходимо быть готовым к появлению новых болезней и вредных генетических агентов. Помимо СПИДа существуют и другие потенциально опасные «странные» вирусы, вызывающие так называемые медленные инфекции, и латентные вирусы, активизирующиеся в определенной ситуации. Они могут всю жизнь сидеть в организме, и не проявляться, и вдруг по какому-то сигналу активируются. В человеческом организме присутствуют также некие генетические элементы, которые достаточно активировать, чтобы они превратились как бы в вирусы.

Отсутствие в стране «высоких» генных биотехнологий в сельском хозяйстве, медицинской и пищевой промышленности, технике ведет к быстрому и необратимому отставанию и к полной зависимости от высокоразвитых стран.

Выживаемость нации требует внедрения экологически чистых биотехнологий вместо стандартных, загрязняющих окружающую среду.

Человечество приходит к тому, что пора прекращать тратить то, что накоплено за Земле за счет всей предшествующей человечеству биологической активности. Ведь современные источники энергии, кроме атомной, - это результат деятельности живых организмов.

Биологическое оружие не требует больших денег. Его можно сделать направленным ток, что оно не будет грозить нападающей стороне. Можно добиться, чтобы это оружие не выявляло нападающую сторону, то есть действовать без объявления войны. Биологическое оружие могут изготовить и использовать небольшие террористические группы. К борьбе с этой опасностью тоже надо быть готовым.

Биологическая безопасность требует поддерживать высокий уровень биологии. Без развития биологии мы обречены на отставание, деградацию и постепенное вымирание.

^ 13 Единство организации и развития живых систем
В качестве основного закона биологии биологи выделяют закон адаптации: живой организм формируется, сохраняется и развивается в процессе адаптации к условиям окружающей среды. Приспособляемость является важнейшим условием выживания, она определяет все реакции и свойства организма. Познать механизмы приспособления – значит, познать сущность живых систем. В основе научного анализа приспособительных процессов лежит системный подход.

Системность представляет собой атрибут материи; она фиксирует преобладание в мире организованности над хаотическими изменениями. Согласно Л. фон Берталанфи система представляет собой «комплекс взаимосвязанных элементов». По В.Н. Садовскому, системой называется «упорядоченное определенным образом множество элементов, взаимосвязанных между собой и образующих некоторое целостное единство». (17. С. 93). Элемент – это основной компонент системы, относительно неделимый на данном уровне её рассмотрения. Структура системы – это совокупность устойчивых связей между её элементами. Природа элементов обусловливает способ их взаимосвязи: элементы детерминируют структуру.

Понимание объекта как системы органически связано с двумя его важнейшими характеристиками – целостностью и иерархичностью. Целостность объекта как системы означает принципиальную несводимость его свойств к сумме свойств составляющих его элементов и невыводимость из элементов свойств целого. Таким образом, для того чтобы исследовать объект как систему, необходимо обладать средствами анализа объекта как определенной целостности. Между элементами множества, образующего систему, устанавливаются определенные отношения и связи. Благодаря им набор элементов превращается в связное целое. Наличие связей и отношений между элементами системы и порождаемые ими интегративные, целостные свойства системы обеспечивают относительно самостоятельное, обособленное существование, функционирование, а в ряде случаев и развитие системы.

Иерархичность системы означает, что каждый её компонент может рассматриваться как подсистема более низкого уровня. В результате любая система выступает как сложное иерархичное образование, в котором выделяются различные уровни, разные типы взаимодействия между уровнями. Взаимодействие между уровнями дает возможность последовательно включать подсистемы низкого уровня в подсистемы более высокого уровня с подчинением низшего высшему.

Исследование объекта как системы в методологическом плане неотделимо от анализа условий его существования, анализа среды. Система как относительно обособленная целостность противостоит среде. Среда может быть интерпретирована как ближайшее окружение системы, во взаимодействии с которым она формирует и проявляет свои свойства. Взаимоотношение система-среда означает, что для каждой системы наряду с множеством присущих ей внутренних связей и отношений, имеет место комплекс её внешних отношений и связей.

С точки зрения внутреннего строения система характеризуется соответствующими упорядоченностью, организацией и структурой.

Органы и отдельные клетки в многоклеточных организмах специализируются и существуют в этом качестве только в рамках целого. Будучи выделенными из организма, они погибают, что отличает сложные системы от простых механических систем. Современная биологическая наука имеет дело со сложными саморазвивающимися системами, качественно отличными не только от механических, но также и от сложных саморегулирующихся систем. Сложные саморазвивающиеся системы – это тип системных объектов, характеризующихся развитием, в ходе которого происходит переход от одного вида саморегуляции к другому. Саморазвивающимся системам присуща иерархия уровневой организации элементов, способность порождать в процессе развития новые уровни. В процессе перестройки система обретает новую целостность. С появлением новых уровней организации система дифференцируется, в ней формируются новые, относительно самостоятельные подсистемы.

Таким образом, в основе любых биологических исследований должно лежать представление об организме как биологической системе с принципами целостности и иерархичности структуры, саморегуляции, гомеостатического функционирования, надежности и стремления к самосохранению.

В биологии можно выделить, по крайней мере, две самостоятельные области, которые можно было бы назвать функциональной и эволюционной биологией. Столь резкое разграничение обусловлено историей развития живой природы. Строение, функционирование и развитие представляют собой три относительно самостоятельных атрибута живых систем, взаимосвязь которых обнаруживается лишь после всестороннего исследования.

В истории биологии достижения сравнительной анатомии, физиологии, эмбриологии, а также данные палеонтологии, т.е. эмпирических наук неоднократно вплотную подводили исследователей к идее исторического развития живой природы. Однако эта идея не могла восторжествовать, до эволюционной теории Ч. Дарвина.

Биологическая эволюция может исследоваться на разных уровнях организации и интерпретироваться с разных точек зрения. Традиционная трактовка эволюции как макроскопического процесса таит в себе несколько ловушек. Одна из них – игнорирование стохастических процессов, лежащих в основе наблюдаемых явлений. Другая ловушка состоит в противопоставлении каузализма фатализму. На основе представлений Х1Х века мы обычно расцениваем эволюцию лишь как исторический процесс, не определяя её истоков. Однако биохимическое, молекулярное единство живого мира, всеобщность генетического кода должны побуждать к изучению процесса развития органических систем в целом, в рамках развития биосферы.

Предположительно около 3,5 миллиардов лет назад началась эволюция прокариотов. На этом уровне организации происходила эволюция ауксотрофных доядерных анаэробов к прототрофам, а затем к автотрофам и к кислородным механизмам дыхания. Ограниченной избыточной генетической информации у прокариотов сопутствует примитивность организации системы, проявляющаяся в отсутствии автономного ядра и антономизированных надмолекулярных подсистем.

Созданная в результате эволюции прокариотов кислородная атмосфера сделала возможным следующий этап – этап эволюции эукариотов, который длится по сей день и характеризуется, прежде всего, развитием организации системы.

Двойственность эволюции состоит в том, что происходит эволюция, во-первых, в пределах определенного уровня организации. Без изменения степени организации системы оптимизация её структуры и функций происходит при ограничении степени свободы. Во вторых, эволюция идет путем изменения уровня организации. Противодействовать постоянному уменьшению степени свободы и даже предотвратить этот процесс может только изменение конфигурации системы, формирование её новой организации на ином уровне.

Сложность организации будет зависеть от числа уровней организации (например, макромолекулярный, органельный, клеточный, органоидный, организменный и т.д.). Новая, более сложная, система из повторяющихся и дифференцированных элементов, частично автономных подсистем может содержать больше информации.

Ещё Г. Спенсер заметил, что новые структуры появляются за пределами стабильности, при взаимодействии многих взаимосвязанных флуктуаций.

Эволюция представляет собой изменение уровней организации, сопровождаемое возрастанием объема информации, не только не ограниченного уровнем избыточной информации, но и включающего её возрастание. Объем информации живых систем в ходе эволюции увеличивается не только за счет избытка информации. Возрастание объема информации происходит путем увеличения числа уровней организации и составляющих элементов. Возрастание объема информации происходит путем увеличения сигнатурной информации, т.е. не повторяющейся дополнительной информации. Такая информация является, по существу, дополнительным фактором, уменьшающим действие шума. Сигнатура увеличивает точность и делает возможной лучшую регуляцию передачи надлежащей генетической информации. Возрастание объема информации происходит так же в результате перестройки структуры системы. Если изменение среды превысит определенный уровень, то условием её выживания и дальнейшей эволюции становится изменение организации системы.

Тем самым, основополагающей биологической теорией является общая теория эволюции, но она есть не что иное, как теория развития биологической организации. По мнению Шмальгаузена, эволюция вышла на путь формирования новых, прогрессивных форм жизни и естественный отбор приобрел творческий характер во всем значении этого слова лишь с тех пор, как образовался упорядоченный механизм рекомбинации генов.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   15

Похожие:

Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» iconОсновы философии техники
Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» для аспирантов и...

Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» iconУчебное пособие. М.: Право и Закон, 1997. 320 с. Isbn
Учебное пособие подготовлено выдающимся российским психологом-правоведом профессором Юрием Валентиновичем Чуфаровским в соответствии...

Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» iconЮридическая психология. Учебное пособие
Учебное пособие подготовлено выдающимся российским психологом-правоведом профессором Юрием Валентиновичем Чуфаровским в соответствии...

Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» iconУчебное пособие для студентов высших учебных заведений подготовлено...
...

Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» iconУчебное пособие подготовлено в соответствии с государственным стандартом...
С 43 педагогика: Учебное пособие для студентов педагогических учебных заведений/ В. А. Сластенин, И. Ф. Исаев, А. И. Мищенко, Е....

Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» iconУчебное пособие подготовлено на основе широкого круга источников....
I. Основные понятия об отечественной истории. Возникновение государства у Восточных славян. Киевская Русь

Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» iconУчебное пособие для самостоятельной работы по философии Иркутск 2013...
Ичная философия (Философские тексты к лекционному курсу по философии) рассчитано на студентов очной и заочной форм обучения, обучающихся...

Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» iconВопросы к кандидатскому экзамену по истории и философии науки раздел...
Постмодернистская философия науки. Работа Ж. Лиотара «Состояние постмодерна». (4)

Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» iconФилософия культуры учебное пособие
Ссср и во многих других странах. В 70—90-е годы под его руководством были созданы коллективные труды по истории эстетической мысли,...

Учебное пособие подготовлено в соответствии с Программами кандидатских экзаменов по «Истории и философии науки» iconРасписание кандидатских экзаменов осенняя сессия 2013 года

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
www.zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов