Эссе: Современные проблемы клеточной и молекулярной биологии

Человечество вошло в третье тысячелетие с громадными знаниями в области наук о жизни и колоссальным потенциалом их практического использования. Путем манипулирования молекулами ДНК и РНК современный человек может произвольно и направленно изменять наследственность окружающего его живого мира - бактерий, растений, животных и человека. Это открывает беспрецедентные возможности для технологического прогресса (биотехнология и биоинженерия) и революционных прорывов в медицине (генная терапия) и сельском хозяйстве (трансгенные, или генетически модифицированные, растения и животные). Вместе с тем - и в связи с этим - биологическая безопасность становится одной из главных проблем человечества в наступившем тысячелетии.

Опасности, исходящие из прогресса биологической науки, в первую очередь молекулярной биологии и ее практических применений, таких как генная и белковая инженерия, генная терапия, молекулярное управление развитием, разнообразны. Перечислю лишь некоторые, кажущиеся сегодня наиболее опасными, направления научной и практической деятельности человечества в этой области.

• Создание новых рекомбинантных генов, ранее отсутствовавших в природе, и прогрессирующее распространение трансгенные, или генно-модифицированных организмов (организмов с чужеродными генами), используемых в качестве сельскохозяйственных культур и пород, а также в микробиологической промышленности.

• Развитие генной терапии.

• Прямая, преднамеренная разработка новых видов биологического оружия, в первую очередь вирусного, токсинного и генного.

• Биология, уровни организации

Биология – это наука о живом, его строении, формах активности, природных сообществах живых организмов, их распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой. [1. стр. 155]

Биология — наука о жизни, одна из естественных наук, предметом которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой.

Как особая наука биология выделилась из естественных наук в XIX веке, когда учёные обнаружили, что живые организмы обладают некоторыми общими для всех характеристиками. В основе современной биологии лежат пять фундаментальных принципов: клеточная теория, эволюция, генетика, гомеостаз и энергия. В наше время биология — стандартный предмет в средних и высших учебных заведениях всего мира. Ежегодно публикуется более миллиона статей и книг по биологии и медицине.

В биологии выделяют следующие уровни организации:

• Клеточный, субклеточный и молекулярный уровень: клетки содержат внутриклеточные структуры, которые строятся из молекул.

• Организменный и органно-тканевой уровень: у многоклеточных организмов клетки составляют ткани и органы. Органы же в свою очередь взаимодействуют в рамках целого организма.

• Популяционный уровень: особи одного и того же вида обитающие на части ареала образуют популяцию.

• Видовой уровень: свободно скрещивающиеся друг с другом особи обладающие морфологическим, физиологическим, биохимическим сходством и занимающие определённый ареал (район распространения) формируют вид.

• Биогеоценотический и биосферный уровень: на однородном участке земной поверхности складываются биогеоценозы, которые, в свою очередь, образуют, биосферу.

Большинство биологических наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов: ботаника изучает растения, зоология — животных, микробиология — одноклеточные микроорганизмы. Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам: биохимия изучает химические основы жизни, молекулярная биология — сложные взаимодействия между биологическими молекулами, клеточная биология и цитология — основные строительные блоки многоклеточных организмов, клетки, гистология и анатомия — строение тканей и организма из отдельных органов и тканей, физиология — физические и химические функции органов и тканей, этология — поведение живых существ, экология — взаимозависимость различных организмов и их среды.

Передачу наследственной информации изучает генетика. Развитие организма в онтогенезе изучается биологией развития. Зарождение и историческое развитие живой природы — палеобиология и эволюционная биология.

На границах со смежными науками возникают: биофизика (изучение живых объектов физическими методами), биометрия и т. д. В связи с практическими потребностями человека возникают такие направления как космическая биология, социобиология, физиология труда, бионика.

Биологов интересует величайшая тайна: как вообще жизнь впервые появилась на Земле и какие формы она имела. Поэтому они изучают все условия, необходимые для жизни. И точно так же, как детективное бюро ведет архив, они стараются классифицировать все организмы, существующие на планете.

В поисках ответов на свои вопросы биологи прибегают к помощи природы. Они опускаются на ледяные глубины океанов, поднимаются на самые высокие вершины в поисках разгадок. Они прокладывают дорогу сквозь непроходимые джунгли и часами смотрят в микроскопы. Иногда они проводят странные эксперименты, чтобы добраться до тайн жизни.

Рассмотрим подробнее молекулярную биологию и ее проблематику в современном мире.