Наука системная биология

Государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования  «Красноярский государственный  медицинский университет имени  профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения

Российской Федерации 

ГБОУ ВПО КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздрава России

 

Кафедра медицинской информатики  и инновационных технологий с  курсом ПО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему

Наука системная  биология.

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент № группы 107

Факультет:ФФМО лечебное дело

Фамилия И.О.Храмогина В.Д.

 

Проверил: Капустина С.В. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Красноярск

2013

 

 

Содержание

1. История
2. Экспериментальные методы системной биологии
3. Инструменты системной биологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

   Прежде чем говорить о зарождении и становлении биологии как науки, необходимо сформулировать признаки, отличающие науку от любой другой совокупности знаний, относящейся к окружающему человека реальному миру. Этими признаками можно считать 1. Существование особого рода деятельности получения новых знаний, и, соответственно, существование определенной категории людей, которые ею занимаются. 2. Научная деятельность по получению новых знаний не может быть направлена только на решение практических задач, в последнем случае она перестает быть собственно наукой и попадает в сферу прикладных дисциплин 3. Переход к рациональному объяснению любых явлений, который стал шагом огромной важности в развитии человеческого мышления и человеческой цивилизации вообще. 4. Систематичность обязательный признак настоящей науки, без которого нет внутреннего единства разрозненных знаний, даже если они относятся к одной области реальной действительности. Донаучные биологические представления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Первоначальные знания о живых организмах стали формироваться, когда человек наконец осознал свое отличие от окружающего его неподвижного, безжизненного мира. Люди пытались избавляться от недугов, облегчать боль, восстанавливать здоровье, спасать от смерти. Делали они это посредством религиозных или магических обрядов в надежде умилостивить доброго или злого духа и тем самым изменить ход событий. Вскрывая туши животных, приносимых в жертву или используемых для приготовления пищи, человек не мог не обратить внимания на строение их внутренних органов, однако его целью при этом было не изучение животных, а предсказание будущего. Поэтому первыми анатомами следует считать жрецов, которые по форме и внешнему виду органов животных стремились предсказать судьбы властителей государств. Несомненно, даже в те времена, когда человек полностью находился во власти суеверий, накапливалось множество полезных сведений. Египтяне, умевшие искусно бальзамировать тела умерших и делать мумии, обладали практическими знаниями анатомии человека. В Кодексе Хаммурапи, составленном в XVIII в. до н. э. Вавилон, был даже подробный устав, регулирующий деятельность врачей их знания, основанные на бережно передаваемых из поколения в поколение наблюдениях, безусловно, приносили определенную пользу. Однако, до тех пор пока люди верили, что миром управляют злые силы, а природа находится во власти сверхъестественного, накапливание знаний и представлений о живой природе происходило стихийным образом и не носило характера сознательно направленной деятельности. Даже наиболее одаренные исследователи были заняты не изучением видимого мира, а попытками с помощью некоего откровения понять невидимый и управляющий всем мир.   Конечно, и тогда находились люди, которые отвергали подобную точку зрения и сосредоточивали свое внимание на изучении реального, воспринимаемого органами чувств мира. Однако в обстановке всеобщей вражды они не могли действовать сколько-нибудь активно, даже имена их до нас не дошли. И только древние греки, этот умный, беспокойный и любознательный народ, подвергавший сомнению все и всяческие авторитеты, изменили положение вещей. Подавляющее большинство греков, равно как и население других стран, жило в окружении невидимого мира богов и полубогов. Хотя созданные их воображением боги гораздо привлекательнее языческих божеств других народов, представления греков отличались почти такой же наивностью. Они, например, считали, что болезни вызываются стрелами бога Аполлона, которого можно и разгневать, и умилостивить жертвоприношением или лестью. Однако примерно в 600 г. до н.э. на берегах Эгейского моря, в Ионии, появилась философская школа, которая внесла новую струю в господствовавшие до этого представления. По преданию одним из древнейших философов этой школы был Фалес конец VII начало VI вв. до н.э Философы ионийской школы отвергали сверхъестественное, полагая, что жизнь Вселенной течет по строго определенному и неизменному пути. Каждое явление имеет свою причину, в свою очередь каждая причина неизбежно вызывает определенный эффект без вмешательства чьей-либо воли извне. Кроме того, философы допускали, что естественный закон, правящий миром, доступен разуму человека, его можно вывести на основании определенных предпосылок или наблюдений. Подобная точка зрения определила дальнейший прогресс в изучении внешнего мира. К сожалению, у нас слишком мало сведений об этих древних философах, труды их утеряны, но имена сохранились, так же как и основа самого учения. Более того, рационализм как философская система то есть вера в то,что мир можно понять разумом, а не благодаря откровению, который берет начало с философских воззрений древней ионийской школы, можно считать одним из первых камней в фундаменте будущей научной дисциплины. Рационалистическое начало в биологии. Ионийская школа Рационализм вошел в биологию в тот период, когда строение тела животных начали изучать по-настоящему, а не с целью разгадать божественную волю. По преданию первым стал вскрывать животных, чтобы описать увиденное, Алкмеон VI в. до н.э Он описал глазной нерв и наблюдал за развитием куриного эмбриона. Видимо, именно Алкмеона следует считать основоположником анатомии изучения строения живых организмов и эмбриологии изучения развития организмов. Алкмеону принадлежит также описание узкой трубки, соединяющей среднее ухо с глоткой. К сожалению, это открытие прошло незамеченным и вернулись к нему лишь через два тысячелетия. Однако самым известным именем, связанным с рационалистическим началом в биологии, было имя Гиппократа около 460 377 гг. до н.э О нем известно только, что он родился и жил на острове Кос, против ионийского побережья. На острове был храм Асклепия, или Эскулапа, греческого бога медицины. Храм был чем-то вроде современного медицинского факультета, а его жрецы - своеобразными врачами. Большой заслугой Гиппократа перед биологией было то, что он отвел Асклепию почетное место чисто формально по его мнению,

боги не оказывают никакого влияния на медицину. Гиппократ считал, что в здоровом теле все органы работают слаженно и гармонично, чего нельзя сказать о больном организме. Задача врача и состоит в том, чтобы внимательно следить за изменениями в организме и  вовремя исправлять или устранять  их вредные последствия. Сама деятельность врача, исключающая молитвы и  жертвоприношения, изгнание злых духов  или умилостивление богов, заключается в том, чтобы научить пациентов отдыхать, соблюдать чистоту, как можно дольше находиться на свежем воздухе и питаться простой, здоровой пищей. Любое излишество так или иначе нарушает равновесие в функционировании организма поэтому рекомендовалось во всем соблюдать умеренность. Короче говоря, по Гиппократу, роль медика сводилась к тому, чтобы предоставить свободу исцеляющим силам организма, Для того времени эти советы были просто превосходными. Традиции Гиппократа сохранились и после его смерти.

 

   Долгие годы врачи считали за честь поставить его имя на своих работах, поэтому сейчас практически нельзя сказать, какие из дошедших до нас работ действительно принадлежат Гиппократу. Так, например, клятва Гиппократа, которую и по сей день произносят выпускники медицинских институтов, вероятнее всего, была составлена спустя шесть столетий после его смерти. С другой стороны, можно полагать, что один из древнейших трактатов, описывающих эпилепсию, по-видимому, написан самим Гиппократом. Он является отличным примером приложения философии рационализма к биологии. Эпилепсия - расстройство функции головного мозга до сих пор еще недостаточно объясненное, при котором нарушено нормальное регулирование мозгом жизнедеятельности организма. При легкой форме больной неверно истолковывает чувственные впечатления и поэтому часто страдает галлюцинациями при более тяжелой - из-под контроля внезапно выходит мышечная деятельность больной теряет сознание и падает, судорожно подергиваясь и вскрикивая иногда во время припадка он наносит себе тяжелые увечья. Приступ эпилепсии длится недолго, но вызывает тягостное чувство страха у окружающих. Люди, не понимающие всей сложности функционирования нервной системы, наивно полагают, что, если человек двигается не по собственной волей при этом сам наносит себе повреждения, он одержим, его телом владеет некая сверхъестественная сила. Автор трактата О священных болезнях, написанного примерно в 400 г. До н. э. и, возможно, принадлежащего перу самого Гиппократа, резко выступает против этой распространенной точки зрения. Гиппократ отвергал всякое вмешательство потусторонних сил и считал, что они не могут быть источником или причиной какого-либо заболевания, в том числе и эпилепсии. По его мнению, эпилепсия, подобно другим болезням, вызывается естественными причинами и, следовательно, должна подвергаться рациональному лечению. Вся современная наука зиждется на этой точке зрения, и, если сейчас нам потребуется назвать имя основоположника биологии, его важнейший труд и время, когда он работал, то лучше всего сослаться на Гиппократа и его книгу О священных болезнях, написанную в 400 г. до н. э. Афинская школа. Аристотель. Первые шаги в систематизации биологических знаний. Биологические знания древних греков, как и естествознание в целом, приобрели признаки науки при Аристотеле 384 322 гг. до н. э Аристотель, уроженец Северной Греции, был одно время воспитателем Александра Македонского. Расцвет его творческой деятельности относится к тому времени, когда он преподавал в созданной им знаменитой школе в Афинах. Аристотель принадлежит к числу самых разносторонних и глубоких древнегреческих философов. Его сочинения охватывают все области знания того времени - от физики до литературы и от политики до биологии. Наибольшую известность получили его труды по физике, относящиеся главным образом к строению неодушевленной природы и происходящим в ней процессам, однако, как выяснилось позднее, почти все они оказались неверными. Основой биологических знаний той эпохи можно считать Историю животных, написанную Аристотелем в 330-е годы до н.э. Аристотеля, занявшей десять томов, и еще более поразительные семь анатомических атласов, которые к ней прилагались. Эти труды были созданы гениальным ученым на основе изучения огромного систематического материала. Этим же объясняется конкретность, доказательность, внимание к деталям в биологических работах античного мыслителя. Удивительно, что Аристотель не спешил с выводами и не стремился к экзотике, как это часто случалось тогда в науке. Не следует ребячески пренебрегать исследованием незначительных животных пишет он ибо в каждом произведении найдется нечто, достойное удивления.

Не имея возможности проверить  все сведения, сообщаемые ему рыболовами и охотниками столь же точными, как  и в наши дни, путешественниками  и моряками, старыми и новыми научными трудами, Аристотель иногда допускал ошибки, порой неожиданные и забавные. Так, он считал почему-то, что у женщин меньше зубов, чем у мужчин, что  мозг человека всегда холодный, а артерии  наполнены воздухом. Последнее заблуждение, впрочем, было тогда всеобщим, и даже была придумана  специальная теория, остроумно объясняющая, почему из перерезанной артерии хлещет кровь, которой там нет. Но сколь незначительны эти огрехи по сравнению с огромным числом открытий Он заметил развитие трутней из неоплодотворенных яиц у пчел, открыл оригинальный жевательный аппарат морских ежей, носящих с тех пор название Аристотелева фонаря, установил биение сердца куриного зародыша на третий день развития, нашел во внутреннем ухе улитку, обнаружил рудиментарный глаз у крота, описал случаи симбиоза Хочется привести такой пример. В своем труде Аристотель заявляет, что самка гладкой акулы откладывает яйца в собственное тело, где они крепятся особой плацентой. Над этой античной выдумкой смеялись двадцать два столетия, пока о прошлом веке Иоганн Мюллер не установил абсолютной правоты отца зоологии. Стремление к точности заставляло Аристотеля проверять некоторые сведения, в которых он не был уверен.

Так, в Истории животных, следуя Геродоту, он сообщает, что у  крокодила нет языка, но в работе О частях животных ошибка исправляется. Не удивительно, что капитальный труд философа, в котором описано 500 известных в то время видов, прожил долгую жизнь. Бюффон считал Историю животных до сих пор едва ли не лучшим из произведений, существующих по этому вопросу. Кювье писал, что невозможно понять, каким образом один человек сумел собрать и сравнить множество частных фактов, предполагающих многочисленные общие правила. Читая высокие похвалы биологических корифеев нового времени следует помнить о том, что многие работы великого философа не дошли до нас. Как и его учитель Платон, Аристотель любил проповедовать устно, прогуливаясь в саду Ликея. Поэтому часть его трудов - краткие необработанные конспекты учеников школы перипатетиков, то есть прогуливающихся. Что касается архива философа, то прошло несколько столетий, прежде чем он был издан. Сначала бумаги перешли к Теофрасту, сменившему Аристотеля в Ликее, затем к лицеисту Нелею, увезшему их на свою родину. После смерти Нелея его родственники держали рукописи Аристотеля в сыром подвале, где многие листы сгнили или стали окончательно неразборчивыми.

  Потом архив продали некоему афинскому библиофилу. И лишь Сулла, взявший в 86 г. до н.э. Афины и увезший творения Аристотеля в Рим, приказал издать их полностью. Ботанические труды Аристотеля до нас не дошли. И вряд ли существовали у него крупные работы в этой области, так как его преемник Теофраст, вероятно, в подражание и дополнение трудов учителя написал Описание растений и О причинах растений. Возможно, что план этих книг был составлен совместно с Аристотелем, так как в философских школах древности было принято разделение труда по областям знания, разрабатываемого в рамках единой системы. В том, что великий мыслитель проявлял определенный интерес к ботанике, сомнений быть не может. Имеются сведения о его несохранившейся работе De plautis, где разбиралось строение растений. Работы Аристотеля История животных, О частях животных, О возникновении животных чрезвычайно важны для аристотелевской системы классификации. Античный мыслитель четко формулирует в Политике свой основной методический принцип Если бы мы захотели описать виды животных, мы должны были бы сначала определить то, что необходимо всякому животному например, некоторые из органов чувств и те органы, которые перерабатывают и доставляют пищу, как-то рот и внутренности, а кроме того, те органы,

посредством которых каждое из животных движется. В работах  Аристотеля не приводится окончательной  классификации в том виде, к  какому мы привыкли, но все же она  представляется довольно четкой. Он пользовался  только двумя таксонами видом  и родом. Причем вид он рассматривает  как конкретное понятие, а род  представляет как некоторую общность от современных подродов до семейств. Однако для рода намечено дальнейшее членение

Аристотель различает  малые и большие роды. Не следует  забывать, что только Линней ввел деление  по классам и прочим таксонам. Его  определения, четкие и жесткие в  других науках, приобретают в биологии достаточную гибкость. Он даже утверждает, что канон а канон по-гречески значит линейка должен напоминать свинцовые податливые линейки, которые применяют строители на острове Лесбосе. Аристотель неоднократно писал, что в растительном и животном царстве нет резких границ, а значит,всякое деление будет искусственно. Он прекрасно помнил конфуз, который случился с Платоном, попавшим в ловушку собственной догматической классификации. Диоген, узнав, что Платон определяет человека как животное двуногое и бесперое, принес ему общипанного петуха со словами Вот человек   Платона Аристотель считал критерием принадлежности к одному виду возможность давать потомство, но с некоторыми ограничениями. Спаривание, согласное с природой, бывает между животными однородными однако оно происходит и у животных, близких по природе, но не одинаковых по виду, если по величине они схожи, а время беременности одинаково. По этой причине он категорически отрицал реальность существования конеоленя и сфинкса, в которых верили многие античные ученые. Все животное царство Аристотель вначале разделил на животных с кровью и без нее. Но так как он утверждал, что все кровеносные имеют спинной хребет, то эта классификация приближается к делению на позвоночных и беспозвоночных. Внутри позвоночных Аристотель различает живородящих, то есть наших млекопитающих, и яйцеродных, куда относит птиц, пресмыкающихся, амфибий и рыб. Но вот он встречает странные существа, нарушающие стройность его системы, китов и дельфинов. Живут они в воде, внешний облик их напоминает рыб, но они рождают живых детенышей, кормят их молоком и к тому же лишены жабр. Аристотель, привычный к скальпелю, анатомирует их дыхательные пути.

И в результате относит их не к рыбам так считалось даже в XVI веке, а выделяет в особый раздел китообразных. Так же решительно он справляется с проблемой летучей мыши. Птиц с зубами не бывает, значит, летучая мышь млекопитающее с крыльями. Туда же относится и тюлень, вскармливающий детенышей молоком.

Античный философ разбивает  на четыре части царство бескровных животных, отличающихся способом размножения  мягкотелые, мягкоскорлупные, насекомые и чсрепо-кожие. Первые две образованы живородящими созданиями, третья существами, проходящими стадию превращений, а последняя это животные, способ размножения которых трудно установить, и возможно даже, что они саморождаются. Как нетрудно понять из работ Аристотеля, мягкотелыми он называл головоногих моллюсков, исследованных им еще на Лесбосе мягкоскорлупными числил ракообразных к насекомым относил также пауков и червей, а черепокожими считал улиток, морских ежей и других брюхоногих и двустворчатых моллюсков. Основанием этой иерархической лестницы являются, по Аристотелю, асцидии, голотурии, губки, высшие и низшие растения, соседствующие уже с неорганической материей. Описанная система для своего времени была чрезвычайно стройной и передовой.К тому же к ней добавлялись очень смелые, опережающие свой век идеи. Так, например, знаменитый принцип корреляции Кювье был открыт Аристотелем, и любимый пример французского натуралиста о несовместимости когтей с рогами также принадлежит мыслителю древности. Он не выделял человека из животного царства, а, сравнивая его тело с обезьяньим, просто ставил человека на высшую ступень. Создавая свою структуру животного царства, Аристотель в соответствии со своей философией хотел обнаружить в ней конечную цель, совершенную идею. Такой целью, по его мнению, является человек, венец творения. Он даже различал три вида души питающую, которая появляется у растений, чувствующую, свойственную животным, и мыслящую, данную лишь человеку. Человеческий разум Аристотель объяснял не божеским даром, а тем, что человек, встав на ноги, оторвался далеко от земли.

   Четвероногие животные, существующие как бы в лежачем положении, прижимаются к праху и теряют способность мыслить. Спускаясь по аристотелевой лестнице вниз, мы видим, как четвероногие превращаются в многоногих, потом в безногих и, наконец, в растения, вросшие в землю. Но и здесь, верный своему принципу постепенности, он не проводит резких границ, отмечая, например, присутствие признаков душевных состояний, которые свойственны человеку или сравнивая общественный характер поведения некоторых животных и человека 12.Общественны те животные, у которых все выполняют какое-нибудь единое и общее дело, что происходит не у всех стадных. Такими являются человек, пчела, оса, муравей, журавль. И одни из общественных животных находятся под властью вождя, а муравьи и бесчисленное множество других безначальны Аристотель История животных, Книга первая.

  Исследуя живую природу, Аристотель сделал первый шаг к биологической систематике, раздела биологии, задачей которого является описание и обозначение всех существующих и вымерших организмов, а также их классификация по таксонам группировкам различного ранга. Основы этой науки будут заложены позже в работах Дж.Рея и особенно К.Линнея. Рассматривая в Физике возражения Аристотеля материалистам, отстаивавшим преимущественную роль случайности в происхождении живой природы, можно сделать вывод о том, что здесь и начинается великий спор, есть ли в живой природе что-то совершенно особое, что отличает ее коренным образом от неживой и делает недоступной для тех же методов, какими познается, а значит, и систематизируется остальной мир. Вероятно, уже Аристотелю не удалось уложить биологию в свою собственную знаменитую формальную логику,не требующую в силу своей строгости никаких лишних сущностей, и он изобрел для природы конечную цель, породив теологию, учение об изначальной природной целесообразности. Именно от этого древнего грека началось оформление биологии как науки, и одновременно пошел разлад в науках о живой природе, со временем приведший ученых на путь системного анализа, через общую теорию систем, близкую кибернетике. Александрийцы После победного шествия Александра Македонского и завоевания им Персидской империи эллинская культура проникла в страны Средиземноморского бассейна. Египет подпал под власть Птолемеев потомков одного из военачальников Александра, и греки перебрались во вновь основанную столицу Александрию. Там был создан музей, который с полным правом можно считать прообразом современного университета. Александрийские ученые получили широкую известность своими исследованиями по математике, астрономии,географии и физике. И хотя биология не принадлежала к числу популярных в Александрии наук, однако и в ней можно найти по крайней мере два славных имени это Герофил расцвет его деятельности относится к 300-м годам до н.э. и его ученик Эразистрат 250-е годы до н.э В эпоху христианства Герофила и Эразистрата обвинили в том, что, изучая анатомию человека, они публично производили вскрытие трупов.