Известным Левенгука делает его хобби. А увлекается он изготовлением линз, в чем впоследствии достигает значительных высот.
Стоит отметить, что линзы Левенгука представляли собой сильную лупу. При этом если обыкновенная лупа увеличивала объект исследования раз в 20, то новое изобретение будущего ученого в 200, а иногда и 300 раз. За свою жизнь Антони ван Левенгук вручную изготовил порядка 250 линз.
Изготавливаемые Левенгуком увеличительные стекла имели малые размеры, пользоваться ими было достаточно сложно. Специально для линз Антони создавал также оправы, в основном, из меди, а также серебра и даже золота. Несмотря на то, что линзы ученого были весьма неудобными в пользовании, результаты проводимых им исследований отличались высокой точностью.
Обрамляя линзы оправами и вставляя их в самодельный микроскоп, Левенгук проводил разнообразные передовые исследования, сделав несколько важных открытий. В 1673 года Антони приняли в Лондонское Королевское общество, куда он на протяжении последующих 50 лет посылает результаты своих открытий.
В 1676 году натуралист открывает существование одноклеточных организмов, однако результаты его исследований ставятся под сомнение. Чтобы убедиться в достоверности открытия, к Левенгуку отправляется делегация ученых, которая впоследствии подтверждает всю полученную в процессе исследований информацию.
В 1680 году в Лондонском Королевском обществе ученого избирают действительным членом. Принимают Левенгука также во Французскую академию наук. Умер ученый 26 августа 1723 года в своем родном городе. Похоронили Левенгука в Старой церкви. Все свои микроскопы Антони завещал Королевской Академии Наук.
Именно Левенгуком впервые были открыты эритроциты. Ученый известен тем, что в свое время описал простейших, а также бактерии и дрожжи. Антони изучил строение волокон мышц и хрусталика, исследовал глаза насекомых, увидел в микроскоп и зарисовал сперматозоиды.
Карл Линней (1707–1778 гг.)
Крупнейшим ученым додарвиновского периода биологии был шведский натуралист и естествоиспытатель Карл фон Линней (1707—1778). Карл Линней был креационистом, но это не умаляет его заслуг перед биологией.
В 1735 г. вышел главный труд Линнея «Система природы». В этой работе Линней представил прогрессивную для своего времени систему органического мира. К заслугам Карла Линнея можно отнести:
• установил универсальность, реальность видов и выделил их главный признак (свободное скрещивание особей одного вида);
• ввел основные единицы систематики: вид, род, семейство, отряд, класс;
• создал систему органического мира, в которой растения были разделены на 24 класса: 23 класса явнобрачных (цветковых) и 1 класс тайнобрачных (голосеменных и споровых). Среди явнобрачных первые 12 классов выделялись только по числу тычинок, к 13-му относились растения, имевшие более двенадцати тычинок, а при отнесении растений к 14—23 классам учитывалось еще и строение андроцея. У животных были выделены 6 классов (черви, насекомые, гады, рыбы, птицы и млекопитающие);
• ввел бинарную (двойную) номенклатуру вместо громоздких многословных (полиноминальных) названий, которая указывала на принадлежность организма к роду и виду;
• описал около 10 тыс. видов растений и около 4,5 тыс. видов животных;
• усовершенствовал ботанический язык, установив до 1000 терминов;
• впервые поместил человека в один отряд с обезьянами на основании морфологического сходства.
Таким образом, Карла Линнея по праву называют отцом систематики. Его труды способствовали выходу биологии из кризиса и накоплению новых знаний.
6 этап. Создание клеточной теории и развитие эволюционных идей (ХІХ ст. н. э.) — резкий всплеск развития биологии, борьба материалистических и идеалистических взглядов о возникновении материи.
Теодор Шванн (1810–1882) — один из авторов клеточной теории (Шлейден и Вирхов).
Жан-Батист Ламарк (1744–1829) — автор первого эволюционного учения.
Чарльз Дарвин (1809–1882) — автор первой эволюционной теории.
Эрнст Геккель (1834–1919) ввел термин «экология». Заложил основы филогении.
Теодор Шванн (1810–1882 гг.)
Вел исследования в различных областях биологии. Исследовал влияние кислорода на развитие яиц птиц. 1836 открыл пищеварительный фермент пепсин, изучал процессы гниения и брожения. В 1839 опубликовал свое классическое сочинение, в самом заглавии которого отражена сущность клеточной теории, - "Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений". В основу этой теории он положил несколько предпосылок: 1) как растениям, так и животным, свойственно единство строения; 2} в основе структуры всех организмов находится клетка; 3) образование все новых и новых клеток - принцип органического роста и развития растений и животных; 4) клетка является элементарной биологической единицей; 5) организм в целом есть сумма образовавших его клеток. По утверждению Ф. Энгельса, создание клеточной теории явилось, наряду с законом превращения энергии и, эволюционной терией,одним из трех величайших открытий в естествознании XIX в.
Жан-Батист Ламарк (1744–1829 гг.)
- Ввел термины «биология» (1802), «зоология беспозвоночных» (1794) и определил их содержание.
· Заложил основы систематики беспозвоночных.
· Проводил обширные исследования в области ботаники, зоологии, систематики, палеонтологии, гидрогеологии, минералогии, метеорологии, психологии.
· Разработал основные принципы классификации растений и животных в виде родословного древа от простейших до человека.
· Создал первую анолюционную теорию. Его главный научный труд — двухтомная «Философия зоологии» (1809) — наиболее крупное 'теоретическое обобщение в биологии начала XIX в., в котором с материалистических позиций обосновывается идея постепенного развития во времени живой природы под действием естественных причин и разрабатываются основы естественной системы животных.
Эволюционная теория Ламарка может быть разделена на две части: учение о градации организмов и учение об изменчивости. Учение о градации органов. Ламарк считал, что все животные формы — растения и животные - являются подлинными произведениями природы, т.е. не существовали изначально, а возникли В определенное время. Первые организмы произошли (и происходят ныне) путем самозарождения из тел неорганической природы. Развитие природы началось и всегда начинается с образования иростешггих живых тел; его ход — от простого к сложному. Поэтому классификация оргаппзмон не может быть произвольной, она должна отражать действительный порядок природы, т. е. отображать процесс развития от низших форм к высшим. Этот процесс повышения организации носит ступенчатый характер, т.с. образует «лестницу существ». Последовательные ступени усложнения организации организмов Ламарк назвал градациями. Все многообразие животных Ламарк подразделил на 14 классов, которые распределил по 0 градациям. При выделении градаций пи учитывал анатомо-физиологические особенности основных систем организма (главным образом нервной и кровеносной). Ламарк считал также, что подобная ступенчатость имеет место и в растительном мире.
Чарльз Дарвин (1809–1882 гг.)
В 1842 году биолог Дарвин написал первый очерк о происхождении видов. Более десяти лет ученый работал над своим фундаментальным трудом и только в 1858 году представил теорию научному обществу.
В 1859 году работа «Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» вышла отдельным изданием.
В 1868 году был опубликован второй значительный труд Дарвина – «Изменение животных и растений в домашнем состоянии». В 1871 году увидела свет работа ученого «Происхождение человека и половой отбор». В 1872 году вышел труд «Выражение эмоций у человека и животных».
Работы Дарвина на тему эволюции живых организмов оказали огромное влияние на историю человеческой мысли, ознаменовали начало новой эпохи в развитии биологии и других дисциплин.
Эрнст Геккель (1834–1919 гг.)
Сильнейшее воздействие на Геккеля оказали дарвиновские идеи. В 1863 он выступил с публичной речью о дарвинизме на заседании Немецкого научного общества, а в 1866 вышла его книга «Общая морфология организмов» (Generelle Morphologie der Organismen). Спустя два года появилась «Естественная история миротворения» (Naturliche schopfungsgeschichte), где развиваемый им эволюционный подход излагался в более популярной форме, а в 1874 Геккель опубликовал работу «Антропогения, или История развития человека» (Anthropogenie; oder, Entwickelungsgeschichte des Menschen), в которой обсуждались проблемы эволюции человека. Ему принадлежит мысль о существовании в историческом прошлом формы, промежуточной между обезьяной и человеком, что было позже подтверждено находкой на острове Ява останков.
Геккель разработал теорию происхождения многоклеточных (теория гаструлы, 1866), сформулировал биогенетический закон, согласно которому в индивидуальном развитии организма как бы воспроизводятся основные этапы его эволюции, построил первое генеалогическое древо животного царства. Продолжая свои зоологические исследования в лаборатории и в ходе экспедиций на остров Мадейра, на Цейлон, в Египет и Алжир, Геккель публикует монографии по радиоляриям, глубоководным медузам, сифонофорам, глубоководным рыбам-удильщикам, а также свой последний труд – внушительную «Систематическую филогению» (Systematische Philogenie, 1894–96).
После 1891 Геккель целиком уходит в разработку философских аспектов эволюционной теории. Он становится страстным апологетом «монизма» – научно-философской теории, призванной, по его мнению, заменить религию, основывает «Лигу монистов». Взгляды Геккеля выражены в книгах «Мировые загадки» (Weltrathsel, 1899) и «Чудо жизни» (Lebenswunder, 1914).
7 этап. «Генетический» период (с 1900 года) — преобладание материалистических взглядов, открытие закономерностей наследственности и изменчивости.
Северо Очоа (1905–1993) и Артур Корнберг (1918–2001) — механизм биосинтеза РНК и ДНК.
Маршалл Ниренберг (1927–2010), Роберт Холли (1922–1993), Хара Гобинда Хорани (1922–2010) — расшифровка генетического кода и его роль в синтезе белков.
Х.Г. Хорана — первый синтез гена в 1969г
Ханс Адольф Кребс (1900–1981) и Фриц Альберт Липман (1899–1986) — открытие цикла биохимических реакций (1953).
Мелвин Калвин (1911–1997) — изучение этапов фотосинтеза (1961).
Стенли Прузинер (1942 р. н.) — исследование прионов (1997).
Грегор Мендель (1822–1884 гг.)
ХХ столетие ознаменовалось сенсационным открытием в области биологии. Трое ученых-ботаника Чермак, де Фриз и Корренс заявили, что 35 лет тому назад некий чешский монах и ученый Грегор Мендель, который был никому неизвестен, открыл законы наследования отдельных признаков. Стоит отметить, что Мендель родился в небогатой крестьянской семье садовода. Его родители не располагали средствами, дабы дать сыну достойное образование. Поэтому юноша окончил только гимназию и мечтал об университете. Однажды он пошел в аббатство и принял монашеский сан. Он преследовал одну цель – знания. В монастыре была богатейшая библиотека, и он получил возможность обучаться в университете. К тому же Грегор увлекался биологией, а около его кельи была грядка. И он задумал совершить опыты по скрещиванию растений. В качестве подопытного выступил горох. Для своих опытов, монах выбрал 7 пар сортов этого культурного растения. Каждая пара гороха имела свое отличие. Например, семена первой пары имели гладкую структуру, а вторая морщинистую; у одного стебель был не больше 60 см, а у второго достигал 2 м; окраска цветка у одного сорта была белой, а у другой пары – пурпурной. Первые три года Мендель высеивал выбранные сорта, дабы убедиться в том, что они не имеют примесей. Дальше начались опыты по скрещиванию. В ходе экспериментов он выявил, что одно из растений является доминантным и его признаки подавляли особенности второго растения. Данный процесс Мендель назвал «рецессивным». Так был открыт первый закон наследственности в биологии. На следующее лето он скрестил полученный красноцветные гибриды с первичным сортом красноцветного гороха. И каково было его удивления, когда растение зацвело и цветки оказались белого цвета. Данное явление, проявление белого цвета спустя одного поколение, Мендель назвал «расщеплением признаков». Так был открыт второй закон наследственности в биологии. К сожалению, его открытие не имело никакого успеха. Только спустя 140 лет человечество оценило его эксперименты в биологии по достоинству.
Томас Хант Морган (1866-1945 гг.)
Томас Морган и его ученики (Г. Дж. Меллер, А. Г. Стертевант и др.) обосновали хромосомную теорию наследственности; установленные закономерности расположения генов в хромосомах способствовали выяснению цитологических механизмов законов Грегора Менделя и разработке генетических основ теории естественного отбора.
Как ни удивительно, но многие научные открытия основываются не только на крепких знаниях, таланте и упорстве. Часто для успеха просто необходимы интуиция и удача. Например, необыкновенный успех опытов Менделя во многом обусловлен тем, что интуитивно учёный выбрал замечательный объект для опытов -- горох. Последовавшая неудача, заставившая Менделя отказаться от дальнейших исследований, -- также явилась результатом выбора подопытных объектов -- на этот раз неудачных. Морган для своих исследований выбрал не просто удачный, а идеальный объект, который стал со временем известнейшей генетической моделью -- плодовую мушку дрозофилу (рис. 22).
Идеальным объектом для генетических исследований дрозофила стала благодаря своим свойствам: у мушки всего 4 пары хромосом, её жизненный цикл составляет 10--20 суток, за которые одна самка даёт около 400 потомков.
Плодовых мушек легко изучать на протяжении всей их жизни. Кроме того, в клетках слюнных желез личинок дрозофил есть гигантские хромосомы, очень удобные для исследований, поскольку не нуждаются в микроскопах с очень большим увеличением.
С 1908 г. Морган начал свои исследования. Сначала он брал дрозофил в бакалейных и фруктовых магазинах.
Он вылавливал их сачком, получив на это разрешение хозяев магазинов, которые потешались над чудаком-мухоловом. Тридцатипятиметровая комната для опытов, так называемая «fly-room» (мушиная комната) в Колумбийском университете, где Морган проводил свои исследования, быстро стала притчей во языцех. Всё помещение было заставлено бутылками, банками, плошками и колбами, в которых летали тысячи мух, копошились прожорливые личинки, все стекла этих сосудов были обвешаны куколками дрозофил. Бутылок не хватало, и ходили слухи, что рано утром по пути к лаборатории Морган и его студенты похищали бутылки для молока, которые жители Манхеттена выставляли вечером за двери!
Морган изучал выращенных им мух. Оказалось, что они внешне довольно сильно отличаются: кроме обычных красноглазых мух встречаются белоглазые, желтоглазые и даже розовоглазые. Бывают мухи с длинными и короткими крыльями и мухи с искривлёнными сморщенными крылышками, не способные летать. Дрозофилы отличаются формой и окраской брюшка, ног, антенн и даже щетинок, укрывающих их тело.
Морган скрещивал дрозофил, следя за наследованием огромного числа всех этих признаков. Анализируя результаты наблюдений, он пришёл к выводу, что некоторые признаки передаются потомкам вместе. Исходя из этого, Морган предположил, что гены, определяющие эти «сцепленные» признаки, не разбросаны по всей клетке, а сцеплены в особых «островках». Получалось, что все наследственные признаки мухи делятся на четыре «сцепленные» группы. Уже было известно, что у дрозофилы четыре пары хромосом. Отсюда Морган сделал вывод, что гены локализуются в хромосомах, причём в каждой хромосоме находится цепочка из сотен генов. Учёный установил: чем больше расстояние между двумя генами в хромосоме, тем выше вероятность разрыва цепи -- гены, расположенные близко, разделяются крайне редко. Исходя из этих наблюдений, Морган составил карты расположения генов в хромосомах дрозофилы. Произошло это уже через год после утверждения в науке термина ген.
Кроме того, Морган установил, что некоторые признаки передаются только самцам или только самкам. Он сделал вывод, что гены, отвечающие за эти признаки, локализованы в хромосомах, которые определяют пол. Так им было открыто существование половых хромосом.
Результатом исследования Морганом дрозофил стала хромосомная теория наследственности. Её мы будем изучать чуть позже. Главный постулат этой теории такой: материальную основу наследственности представляют собой хромосомы, в которых локализованы гены.
В 1933 г. Томас Морган был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине «За открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности». Он единственный из родоначальников генетики, кто удостоился такой чести.
Таким образом, в самом начале истории генетики можно выделить две фундаментальные вехи, которые определили суть этой науки. Первая -- этап гибридологических исследований, начавшийся с опытов Менделя, доказавших существование некоторых дискретных наследственных факторов, которые передаются от родителей потомкам, подчиняясь определённым математическим законам. Вторая - цитологические исследования, основывающиеся, прежде всего на опытах Моргана, доказавших, что носителями наследственных факторов являются хромосомы.
Уильям Бетсон (1861–1926 гг.)
В 1906 году на Третьей международной конференции по гибридизации растений в Лондоне Бэтсон впервые в истории произнес придуманное им слово «генетика» еще за три года до того, как слово «ген» стало использоваться для названия единицы наследственной информации. Кроме того, именно Бэтсон вместе со своей сотрудницей Эдит Ребеккой Саундерс придумал и ввел в научный оборот слово «аллеломорф», которое впоследствии сократилось до «аллель». Так что наш герой может считаться как одним из отцов генетики, так и полноправным отцом самого слова «генетика»