1.1 Биология пәні және міндеттері, мәні

Биология – тірі табиғат, тіршілік туралы ғылымдардың жиынтығы. Қазіргі биология өте әр алуан және жаратылыстанудың дамыған бөлігі. Зерттеу объектісі бойынша бірқатар жекелеген биологиялық ғылымдар бар, олар зоология (жануарлар туралы), ботаника (өсімдіктер туралы), микробиология (микроағзалар туралы), вирусология және т.б. бөлімдер (орнитология – құстар туралы, ихтиология – балықтар туралы, альгология – балдырлар туралы).

Ұйымдасу деңгейі және тірі материяның қасиеттері бойынша биологиялық ғылым: молекулалық биология және биохимия (тіршіліктің химиялық негіздері), генетика (тұқым қуалаушылық), цитология (жасушалық деңгей) эмбриология, даму биологиясы, анатомия және физиология (ағза қызметінің қағидалары мен құрылымы), экология, эволюция теориясы (тірі табиғаттың тарихи дамуы). Тірі әлем өте көп деңгейлі және әртүрлі болып келеді. Жер бетінде 2 млн. жуық жануарлардың түрлері, 500 мыңға жуық өсімдіктердің түрлері, 100 мың саңырауқұлақ, бактериялардың мыңдаған түрлері бар. Көптеген түрлер әлі анықталмаған. Бұл ағзалар топтарының құрылымдық күрделілігі, қоректену типі, тіршілік айналымы, тарихи жасы өте күшті айырмашылықта болады. Бірақ барлық ағзалардың оларды өлі табиғаттан айырмашылықта екенін көрсететін қандай да жалпылықтары болуы керек. Ол энергия және заттар айналымы, дамуға және көбеюге қабілеттілігі, өзгергіштік және бейімделушілік эволюциясы. Тірі ағзалардың бұл жалпы қасиеттерін және олардың өлі табиғатпен жүйелік кешендерін анықтаумен және сипаттаумен жалпы биология айналысады.

Биология – тамақ өнімдерін өндірудің барлық технологиясының ғылыми негізін құраушы болып табылады. Біздің 100 жылдықтың 50-60 жылдарында Қазақстан және Ресейдің тың жерлерін игеру қарқынды жүрді, жыл сайын көптеген жер көлемі әртүрлі факторлардың нәтижесінде, яғни тұздану, шөлдену, гидроэлектростанцияларының құрылысында жасанды суаттардың тұңғиыққа айналуы және т.б. әсерінен ауыл-шаруашылық жерлер қолданыстан шығып қалды. Осындай себептерге байланысты қазіргі ауыл шаруашылығы жаңа қарқынды технологияның негізінде дамуда. Мал, құс, астық немесе көкеністерді өсіру тағы да сондай іс-әрекеттер көп білімді қажет етеді, яғни оларды өсіру мен көбейтудің динамикасын және жағдайын, минералдық және органикалық қоректің ерекшеліктерін, басқа дақылдармен сәйкестігін, арамшөптерге, паразиттерге, бактериялар мен вирустарға қатынасын білуді талап етеді. ХХ ғасырда ауыл шаруашылық өндіріс нысандарды селекциялау және генетикалық модификациялау әдістерін қолдану кең өріс алды.

Биология – медицинаның теориялық негізі ретінде ерекше гуманитарлық-тәжірибелік мәнге ие. Көптеген аурулардың механизмдері мен себептері гендердің қызметтерінің және олардың өнімдерінің жасушалық ақуыздардың бұзылуында болып отыр. Ол себептер мен механизмдерді түсіну патологияны болдырмау мәселесін немесе ауру адамды емдеу мәселесін жартылай шешу. Жасушалардың вирустармен өзара әрекеттесуі, бактериялармен бірігуі, жаңа антигендерге иммунитеттің түзілуі, бақылауға келмейтін қатерлі ісік жасушаларының өсуі, анашаға құштарлықтың дамуы, қартаюдың себептері – бұл бүгінгі таңда медициналық-биологиялық ғылыммен шешетін көп, бітпейтін мәселелердің бірі. Қазіргі кезде дәрі-дәрмекті жасау өндірісінде химиялық-фармацевтарға қарағанда молекулярлы-жасушалық биолог мамандықтары басым болуда. Гендік – жасушалық инженерлік технологиялар экологиялық және генетикалық таза дәрі-дәрмек беруге, ауыстырылған гендер тіпті созылмалы ауруларды басуға қабілетті, мысалы қант диабеті. Соңғы жылдары адамды жасанды жолмен ұрықтандыру мәселесі өз шешімін табуда. Жасанды ұрықтандыру – сәтті шешіліп жүрген міндеттердің бірі. Бірақ, жаңа технология пайда болды, яғни клондау жолымен еркектің жыныстық жасушасынсыз ұрпақты дамыту және ұрпақты болу. Әзірге ол әдіс жануарларға жасалды (Жапонияда 1990 жылы сиырларды алу, Ұлыбританияда Долли атты қозының алынуы), бірақ адамдарға қатысты клондау үшін әдістемелік кедергілер жоқ. Керісінше, таза гуманитарлық, этикалық және заңды тұрғыдағы мәселелер пайда болуда, оларды тек мәселенің биологиялық мәнінен жалпы түсінік болғанда ғана шешуге болады.

1.2 Биологияның әдістемесі

Жалпы алғанда биологияның әдістері басқа да жаратылыстану ғылымдарының әдістері сияқты. Ғылыми таным үрдісін екі сатыға бөліп қарастыруға болады: эмпирикалық және теориялық. Бұл бөлу абсолюттік емес, себебі эмпирикалық кезеңде теория немесе тұжырымдама негізінде дамыған, ал теориялық кезеңде әдетте, жаңа ұсынылып отырған тұжырымдамаларды эмпирикалық тексерістен өткізу қажеттілігі болды. Эмпирикалық кезеңде келесі әдістер қолданылады:

Бақылау – табиғи жағдайда тіршілік ететін тірі табиғат нысандарын зерттеу. Бұл мінез-құлықты, таралуды, табиғатта өсімдіктер мен жануарлардың көбеюін бақылау, көзбен немесе құралмен ағзалардың сипатын анықтау, олардың мүшелерін, жасушаларын, заттар айналымын және олардың құрамын химиялық талдау жасау. Ол мақсаттар үшін қазіргі биологияда далалық зерттеулердің дәстүрлі тәсілдерімен қатар (бинокльден бастап, түнгі көрсетілімдегі видеокамералы терең су аппараттарына дейін), күрделі зертханалық құралдар – спектрлі және электронды микроскоптар, биохимиялық анализаторлар, радиоактивті өлшемдер, ультрацентрифугалар, әртүрлі өлшегіш құрылғыларды қолданады.

Эксперименттік әдіс – орта факторларының эксперименттік әсер етуінің (температура өзгергіштігі, жарық немесе ылғал, жоғары күш, уыттылық немесе радиоактивтілік, ген, жасуша, мүшелерді алып тастау немесе орнын ауыстыру және т.с.с.) жағдайында тірі нысандарды зерттеу. Экспериметтік әдіс жасырынды қасиеттерді, мүмкіндіктерді, тірі жүйелердің бейімделу мүмкіндіктерінің шектерін анықтауға, өзгергіштікті табуға мүмкіндік береді.

Салыстырмалы (тарихи) әдіс – биологиялық түрлердің және олардың бірлестіктерінің эволюциялық дамуын анықтайды. Күрделіліктің әртүрлі деңгейінде ағзалардағы анатомиялық құрылысты, химиялық құрамды, гендердің құрылымы мен басқа да белгілерді сәйкестендіреді. Онда тек қазіргі кезде тіршілік етіп жатқан ағзаларды ғана емес, сондай-ақ бұрында өліп біткен, палеонтологиялық жазбаларда тасталған қалдықтар түрінде сақталған түрлерді де зерттейді.

Жоғарыда аталған әрбір әдіс құбылыстар мен құрылымды математикалық сипаттау және сандық есепті талап етеді. Биология нақты ғылымға айналып бара жатыр, әйтсе де онда белгілі заңдылықтар әдетте мүмкіншілік сипатқа ие және варияциялық статистика әдісімен сипатталады. Айқындалған статистикалық заңдылықтар негізінде биологиялық үрдістерді математикалық моделдеуге және олардың дамуын болжауға болады. Мысалы, суаттағы тіршіліктің жағдайына қандай да бір немесе бірнеше параметрлерді өзгерту арқылы модель құру. Ондай әдістер биологияға басқару туралы ғылымның, яғни кибернетиканың қағидалары мен ілімдерінің енуінің арқасында мүмкін болды. 

Жүйелік әдіс – кибернетикалық тәсіл сияқты зерттеудің жаңа пәнаралық әдістер категориясына жатады. Тірі нысандар жүйе ретінде, яғни белгілі қатынастағы элементтердің жиынтығын қарастырады. Әр нысанды бірқалыпты жүйе ретінде және жүйенің элементі ретінде қарастыруға болады. Сондықтан жүйелік ұйымдасудың қағидалары барлық деңгей үшін макромолекуладан жер биосферасына дейін жарамды.

Қазіргі ғылымда, соның ішінде биологияда да, жүйелік қозғалыстың кең дамуы талдаудан синтезге біртіндеп өтуді білдіреді. Талдау – бұл жасуша ішінде, ағзаның және экологиялық бірлестіктің ішінде жүйенің жекелеген элементтерінің қызметтері мен құрылымына дискретті тәсіл. Синтез – бұл жасуша, ағза, биоценозды, яғни жүйенің тұтасымен сипатын зерттеу, интегралды тәсіл. Зерттеу әрқашанда жалпыдан жекеге аяқталады, яғни талдау, содан кейін жекеден жалпыға, бірақ жалпыны жаңа деңгейде тану, бұл синтез. Биологияда аналитикалық тәсілдер тірі нысандардың химиялық және микроқұрылымдық ұйымдасуының ашылуымен, микроорганиздер, өсімдіктер, жануарлар арасында түрлік құрамды анықтаумен, сондай-ақ, популяцияның ішінде ағзалардың генетикалық біркелкі еместігін және жүйенің басқа да ішкі сипатын анықтаумен байланысты. Біртіндеп, жиналған аналитикалық мәліметтердің көлемі жеткілікті болып, синтезге өтуге мүмкіндік берді. Солай эволюцияның синтетикалық теориясы, нейро-гуморальдық физиология, қазіргі иммунология, молекулярлы - жасушалық биология, ағзаның жаңа мегажүйесі (экология және анатомиядан молекулярлық генетикаға дейін кешенді сипатқа негізделген) пайда болды. Қазіргі жаратылыстанудың өзекті міндеттері (әлемнің тұтас биологиялық көрінісін түзу) шешілуде. Ғылымда синтезге деген қызығушылықтың артуы танымның эмпирикалықтан теориялық кезеңге өтуін көрсетеді. Оларды тереңірек талқылау арқылы фактілерді алудан жаңа гипотезалар шығады, одан әрі әдетте оларды қайталама эмпирикалық тексеруден (жаңа бақылау, эксперимент, салыстыру, модельдеу) өткізеді. Ол тексеру жаңа гипотезаны құптайды, не шындыққа жақындығын жоққа шығарады. Гипотезалар өз болмысын шындағанда ғана заңға айналады, кейіннен олардан теориялар шығарылады. Бірақ ол заңдар мен теориялар да салыстырмалы уақытша сипатта болады, себебі ерте ме, кеш пе олар қайта қаралуы мүмкін.

1.3 Қазіргі биологияның негізгі концепциялары

Қандайда бір жаратылыстанудағы ғылыми концепция табиғаттың қасиеттері немесе қандайда бір құбылыстарды түсіндіретін теориялар, қағидалар, бір-бірімен өзара байланысты түсініктердің топтарын көрсетеді. Негізгі биологиялық концепциялар тіршіліктің қасиеттерін және феноменін түсіндіреді. Бүгінгі уақытқа дейін биологиялық концепциялардың қандай да бір белгілі жүйесі қалыптасқан жоқ. Әртүрлі авторлар оларды өздерінше жинақтап жүйелейді, бірақ одан мәні өзгермейді. Біз қазіргі биологияның 5 концептуалды жалпыламасын көрсетеміз:

1) Тіршіліктің жүйелік көпдеңгейлі ұйымдасуының концепциясы: барлық тірі ағзалар күрделіліктің әртүрлі деңгейіндегі жүйелер болып табылады. Биологиялық жүйелер құрылымдық – қызметтік ұйымдасу деңгейінін үздіксіз иерархиясын түзеді.

2) Тіршіліктің материалдық болмысының концепциясы: тіршілік материалды, оның физикалық-химиялық негізін заттар мен энергия алмасуы құрайды. Философиялық тұрғыда бұл материяның біріншілік және екіншілік сананы (материализм) білдіреді.

3) Тіршіліктің өзін-өзі өндіруі және биологиялық ақпараттың концепциясы: тірі ағзалар сыртқы (эпигенетикалық) ақпаратпен әрекеттесуі нәтижесінде және өздерінің жеке (генетикалық) ақпараттарының негізінде туындайды. Ондай әрекеттесудің нәтижесі ағзаның жеке дамуы (онтогенез) болып табылады.

4) Тірі жүйелердің өзін-өзі реттеу концепциясы: тірі жүйе өздерінің ішкі байланыстарының айтарлықтай тұрақтылығын және тікелей жағымды және кері жағымсыз байланыстардың үйлесімділігі негізінде қызмет ету жағдайын қаматамасыз етеді.

5) Тірі жүйелердің өздігінен ұйымдасу және биологиялық эволюция концепциясы: тірі әлем өлі химиялық жүйелерден өздігінен ұйымдасудың нәтижесінде пайда болды және тұқым қуалаушылық өзгергіштік пен ағзалар популяцияларының табиғи сұрыптауының негізінде қайтымсыз тарихи дамудан өтті (филогенез), сонымен қатар, ортаның өзгергіштік жағдайына аса бейімделген болады.