Биология

Термин «биология» предложен в 1802 году французским натуралистом Ж.-Б.Ламарком и немецким естествоиспытателем Г.-Р.Тревиранусом независимо друг от друга.

Предмет изучения биологии – все проявления жизни: строение, функции, распространение, происхождение и развитие живых существ и их природных сообществ, а также их связи друг с другом и с неживой природой.

Классические биологические науки – зоология и ботаника уходят своими корнями в древность. Их развитие, а также первые успехи анатомии относятся к XV–XVII векам.

С созданием микроскопа (XVII век) возникают предпосылки для зарождения и развития цитологии, микробиологии, эмбриологии и гистологии.

В XVIII веке биология обогатилась естественнонаучной системой классификации живых организмов (К.Линней, 1735), первыми трудами в области физиологии человека, животных и растений.

XIX век отмечен целым рядом открытий и фундаментальных обобщений. Главный из них – клеточная теория (Т.Шванн, 1839) и эволюционное учение (Ч.Дарвин, 1859).

В середине XX века постоянно совершенствующиеся техника и методы исследования привели к развитию новых биологических дисциплин: генетики, биологии индивидуального развития, биохимии, биофизики и др. К наиболее крупным достижениям XX века относятся обоснование хромосомной теории наследственности, выяснение структуры носителя генетической информации – дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), познание физико-химии фотосинтеза, выяснение роли мутационных процессов в эволюции.

В России первыми заметными трудами в области биологии стали эмбриологические работы академика Петербургской Академии наук К.Ф.Вольфа, в которых впервые было показано, что развитие зародыша представляет собой постепенное и последовательное новообразование, то есть эпигенез. В первой четверти XIX века идея эпигенеза нашла научное подтверждение в эмбриологических исследованиях российских академиков Х.И.Пандера и К.М.Бэра.

В 60-х годах XIX века А.О.Ковалевский и И.И.Мечников установили, что ранние стадии развития беспозвоночных имеют много общего с процессами формирования зародыша у позвоночных животных. Идея гомологии зародышевых листков беспозвоночных и позвоночных животных стала важной составной частью учения об эволюции животного мира.

В числе достижений российских биологов необходимо отметить:

• разработку основ учения о высшей нервной деятельности (И.М.Сеченов, 1863),
• открытие вирусов (Д.И.Ивановский, 1892), двойного оплодотворения у покрытосеменных растений (С.Г.Навашин, 1898),
• учение об условных рефлексах (И.П.Павлов, 1903),
• изучение химии белков (А.Я.Данилевский и другие),
• создание теории происхождения жизни (А.И.Опарин, 1924), биогеохимии и учения о биосфере (В.И.Вернадский, 1926),
• описание принципа матричного синтеза биополимеров (Н.К.Кольцов, 1927),
• формирование биогеоценологии (В.Н.Сукачёв, 1942), основ современной биоэнергетики (В.А.Энгельгардт, В.П.Скулачёв),
• разработка представлений о молекулярных механизмах биосинтеза белков и структуре рибосом (А.С.Спирин и др.), а также о структуре и функциях рибонуклеиновой кислоты (А.А.Баев).

Развитие биологических наук в Татарстане неразрывно связано с историей Казанского университета.

С 1805 года К.Ф.Фукс, будучи заведующим кафедрой естественной истории и ботаники, первым студентам университета читал курс «Натуральная история».

С введением нового устава университета (1835–1836) был организован медицинский факультет, созданы кафедры зоологии и ботаники в составе философского факультета.

Широкую известность в России и за ее пределами приобретает Казанская зоологическая школа. У ее истоков стояли Э.И.Эйхвальд, Э.А.Эверсман, М.Н.Богданов, М.Д.Рузский, Н.П.Вагнер, А.О.Ковалевский, В.В.Заленский, А.А.Остроумов и др. С их именами связаны систематико-фаунистические, эколого-фаунистические, эмбриологические исследования и начало создания двух направлений – ихтиолого-гидробиологического и эволюционно-морфологического.

Первое оформилось и закрепилось на кафедре зоологии позвоночных. После заполнения Куйбышевского водохранилища (1955–1957) ученые (Х.М.Курбангалиева, В.А.Кузнецов и др.) установили закономерности гидробиологического режима и формирования рыбного стада этого уникального водоема.

Эволюционно-морфологическое направление основали М.М.Усов, Э.А.Мейер и Н.А.Ливанов (кафедра зоологии беспозвоночных). Известный труд Н.А.Ливанова «Пути эволюции животного мира» (1945; 2 издание, 1955), в котором организация основных типов животного царства впервые рассматривается с экологической позиций, стал настольной книгой зоологов. Это направление успешно развивается учеными кафедры зоологии беспозвоночных (А.И.Голубев и др.).

Широкую известность приобрела казанская геоботаническая школа. С.И.Коржинский и А.Я.Гордягин заложили основы экспериментальной экологии растений и фитоценологии, начали обстоятельные экспедиционные исследования флоры и растительности Среднего Поволжья и Южного Урала. Ботаники университета внесли большой вклад в изучение палеоген-неогеновой и четвертичной флоры СССР (В.И.Баранов, М.М.Ятайкин, В.Т.Шаландина), взаимовлияния лесной и степной растительности, в развитие нового направления геоботаники – агрофитоценологии (М.В.Марков, Е.Л.Любарский).

В начале второй половины XIX века на медицинском факультете Казанского университета Ф.В.Овсянниковым была организована одна из первых в России экспериментально-физиологическая лаборатория. Ее создание стало поворотным этапом в развитии экспериментально-медицинских наук в университете и организации других лабораторий: гистологической (К.А.Арнштейн), фармакологической (И.М.Догель), психофизиологической (В.М.Бехтерев), экспериментальной патологии (В.В.Пашутин). Университет стал местом формирования крупнейшей физиологической школы по изучению механизмов нервной и химической регуляции вегетативных и соматических функций.

К наиболее крупным научным достижениям казанской физиологической школы конца XIX века относятся: открытие и расшифровка явления парадоксального расширения зрачка (И.Г.Навалихин, Н.О.Ковалевский, Н.А.Миславский, В.В.Чирковский), открытие рефлекторной функции вегетативных ганглиев (Н.М.Соковнин, В.М.Рожанский) и чувствительной иннервации ряда внутренних органов (А.Е.Смирнов, Д.В.Полумордвинов), установление точной локализации и функциональной структуры дыхательного центра (Н.А.Миславский), открытие нервной регуляции функции желёз внутренней секреции (Н.А.Миславский, М.Н.Чебоксаров и др.).

В начале ХХ века физиологическая лаборатория Казанского университета превратилась в одну из лучших электрофизиологических лабораторий в Европе. Были расшифрованы основные элементы электрокардиограммы, выявлен химический механизм передачи возбуждения в двигательном аппарате (А.Ф.Самойлов) и вегетативных узлах (А.В.Кибяков), открыта роль ионов кальция в функции нервно-мышечного соединения (И.Г.Валидов).

Во второй половине XX века были доказаны и разработаны представления о регуляторной роли медиаторов в непрерывных и синаптических образованиях (И.Н.Волкова, Л.Н.Зефиров, Г.И.Полетаев и др.). Проводились исследования защитных рефлексов при заболеваниях органов брюшной полости (Л.Н.Зефиров, О.С.Кочнев, В.И.Алатырев) и проблем управления движением у человека и животных (В.И.Алатырев).

Проблемы нейрофизиологии широко изучаются современными исследователями. Вскрыты тонкие механизмы освобождения медиатора в синаптических образованиях, закономерности взаимодействия медиатора с рецепторами различных мембран, механизмы регуляции возбудимых клеток биологически активными веществами (Г.И.Полетаев, А.Л.Зефиров, Е.Е.Никольский, Р.А.Гиниатуллин, Е.М.Волков).

Из других направлений казанской физиологической школы получили развитие:

• зоофизиология (И.Г.Навалихин, К.Р.Викторов, В.Л.Лысов),
• кардиология (М.А.Киселёв, Л.М.Рахлин, О.Д.Курмаев, Л.Г.Амиров, Ф.Г.Ситдиков),
• физиология труда (М.А. Юровская, К.Р.Викторов, И.А.Аршавский, М.А.Киселёв).

С начала 1920-х годов в Казанском университете, а с 1946 года и в Институте биологии Казанского филиала Академии наук СССР развивается направление по исследованию водного режима растений. Разработано учение о состоянии воды в клетке и водном обмене растений – термодинамике и механизмах переноса воды (А.М.Алексеев, И.Г.Сулейманов, Н.А.Гусев, А.А.Зялалов, А.В.Анисимов, Ф.Д.Самуилов, Л.П.Хохлова).

В 1960-е годы возникло направление по экологии, биохимии и энергетике фотосинтеза. Были установлены особенности постфотосинтетического превращения углерода и трансформации энергии в процессе фотосинтеза (И.А.Тарчевский).

С 1980-х годов в Институте биохимии и биофизики Казанского научного центра Российской Академии наук проводятся исследования сигнальных систем клеток растений, регулирующих функционирование генетического аппарата и ответ растений на действия изменяющихся условий существования (И.А.Тарчевский, А.Н.Гречкин, Ф.Г.Каримова, Н.Н.Максютова, Л.Х.Гордон).

В конце XIX – начале XX века в Казани одной из первых в стране сформировалась микробиологическая школа. У ее истоков стояли видные ученые Ф.Брауэль, Н.В.Сорокин, И.Г.Савченко, Н.В.Высоцкий, В.М.Аристовский и др. В 1950 – 1970-е годы в Казанском университете сложились два ведущих направления исследований: структура, функции и механизмы действия бактериальных ферментов (М.И.Беляева, И.Б.Лещинская, В.Г.Винтер и др.); микробный метаболизм неприродных соединений – загрязнителей окружающей среды (Р.П.Наумова).

В Казанском университете в 1969 году открылась первая в СССР кафедра охраны природы (В.А.Попов), на базе которой позднее был создан экологический факультет. Ученые внесли вклад в разработку теоретических и прикладных аспектов антропогенной трансформации наземных экосистем (В.А.Попов, В.А.Бойко и др.).

По мере превращения биологии в ведущую естественную науку, расширялся круг научных и учебных учреждений Татарстана, занимающихся решением теоретических и прикладных проблем биологии (Институт экологии природных систем Академии наук РТ, Казанская медицинская академия, Казанский медицинский университет, Всероссийский ветеринарный институт, Казанская сельскохозяйственная академия и др.

История биологии с древнейших времён до начала ХХ века. М., 1972.

История биологии с начала ХХ века до наших дней. М., 1975.

Биологический энциклопедический словарь. М., 1986.

Автор – А.И.Голубев