Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Андерсон - Нова програма

§ 51. Роль біології в розвитку людства

Сталий розвиток людства є неможливим без розуміння нашого впливу на довкілля та його контролю задля створення безпечного середовища існування. Істотний внесок у це забезпечують біологічні знання.

Значення певного відкриття часто важко оцінити відразу. Так, винайдене 1896 року Антуаном Беккерелем явище радіоактивності було цікавим фізичним феноменом, і ніхто не міг передбачити розвитку атомної енергетики, створення ядерної зброї та того, що радіоактивне забруднення стане істотним чинником небезпеки довкілля багатьох мешканців Землі. Натомість відкритий 1928 року пеніцилін порівняно швидко став широко використовуватися як антибіотик. Значення наукових відкриттів зазвичай можна оцінити визнанням поміж колег і громадськості, найвищим рівнем чого є присудження Нобелівської премії. Проаналізувавши майже півтори сотні «біологічних» премій, можна виокремити кілька напрямів досягнень людства в цій царині.

Вивчення хвороб, їх причин, винайдення способів профілактики та лікування. Першою Нобелівською премією в галузі фізіології або медицини було відзначено винайдення серотерапії (§ 20). Інші премії вручалися за успіхи у вивченні та лікуванні дифтерії, малярії, вовчака, туберкульозу, висипного тифу, анемії, жовтої гарячки, поліомієліту, онкологічних хвороб, гастриту та виразки шлунка тощо. Нобеліанти відкрили онкогенні віруси, ВІЛ та пріони. Трьома преміями відзначено відкриття речовин із протимікробною дією. Значну частку «медичних» премій становлять роботи з вивчення імунітету (§ 19) - від відкриття явища як такого (Мечников, Ерліх, 1908) до розуміння його молекулярних механізмів. Відкриття груп крові (1930) дозволило розробити методику її переливання. Іншою «нобелівською» медичною технікою стала трансплантація органів (1990). Окремо варто відзначити роботи, що дали медицині потужний діагностичний інструментарій - електрокардіографію (1924), комп'ютерну (1979) та магнітно-резонансну томографію (2003), полімеразну ланцюгову реакцію (1993) (§ 18).

Розуміння будови та механізмів функціонування організму людини. Біологічні знання є підґрунтям медицини. Низкою премій відзначено успіхи у вивченні фізіології травлення, кровообігу, роботи м'язів, гуморальної регуляції функцій, сенсорних систем. Істотна частина нобелівських премій присвячена дослідженню найзагадковішої системи нашого організму - нервової. Зокрема, було вивчено будову нейронів, функціонування синапсів, явище синаптичної пластичності як основи навчання (2000), відкрито клітини, за допомогою яких ми орієнтуємося в просторі (2014), розкрито механізми циркадної ритміки (2017) (§ 15). Окремо цікаво відмітити праці з вивчення механізмів поведінки у тварин (Фріш, Лоренц, Тінберген, 1973).

Завдяки вдосконаленню методів біохімії було вивчено будову та функції важливих ферментативних систем, які забезпечують, зокрема, енергетичний обмін (перетворення глікогену, гліколіз, цикл Кребса, робота дихального ланцюга) та інших біологічно активних сполук. Цикл премій присвячений механізмам сприйняття та передавання в клітину гуморальних сигналів - системі G-білка, вторинним посередникам, фосфорилюванню біомолекул як шляху регуляції їх активності. Нещодавно було вивчено важливі внутрішньоклітинні процеси - везикулярний транспорт (2013) та автофагію (2016). Також було відзначено розроблення важливого способу вивчення біохімічних реакцій - методу мічених атомів. У 2018 році було присуджено Нобелівську премію з фізики за розроблення й застосування в біології лазерних щипців - інструменту, який дозволяє вивчати окремі клітини та навіть поодинокі макромолекули.

Розкриття структури ДНК (1962) стало початком активного розвитку молекулярної біології. На початку ХХ ст. було показано роль хромосом у спадковості, значення генів у регуляції біохімічних реакцій, відкрито процеси транскрипції та реплікації. Далі було розкрито генетичний код, показано переривчасту (екзонно-інтронну) будову генів, розроблено методи генної модифікації організмів, відкрито теломери.

Низка премій присвячена дослідженню механізмів індивідуального розвитку організмів - відкрито явище ембріональної індукції, фактори росту, винайдено способи перепрограмування клітин (§48). Розроблення методів штучного запліднення (2010) дозволило вирішити проблему безпліддя деяких людей.

Вирішення продовольчої проблеми. Унаслідок стрімкого зростання кількості населення Землі забезпечення його їжею стало однією з глобальних проблем. Біологія забезпечує прогрес і в цьому напрямі. Вивчення структури хлорофілу та біохімічних механізмів фотосинтезу (1961) дало розуміння принципів синтезу продуцентами первинної органічної речовини (§28), що є основою функціонування всіх екосистем і біосфери загалом (§ 31). Премію в галузі хімії 1945 року присуджено за дослідження й досягнення в галузі сільського господарства та хімії поживних речовин. У 1940-х - 1970-х роках відбулася «зелена революція», пов'язана із впровадженням у сільське господарство досягнень науки: створення нових сортів сільськогосподарських культур, розширення іригації, широкого застосування добрив, пестицидів, сучасної техніки тощо. Це дозволило збільшити світове виробництво їжі вдвічі, а в деяких країнах - у 4 рази. Її ідеологом є американський агроном, генетик і фахівець із патології рослин Норман Борлоуг, удостоєний Нобелівської премії миру 1970 року. Сучасні успіхи в галузі біотехнологій, генетичної та клітинної інженерії продовжують роботи в цьому напрямі (§ 41, 44, 45, 48).

Біологія — наука, що дає знання, без яких не можна означити шляхи розв'язання глобальних проблем людства. Екологія дає розуміння взаємозв'язку всіх екосистем планети та значення їхньої стійкості для існування біосфери (§ 31, 33). Важливим завданням є збереження біорізноманіття планети (§ 34, 41). Біотехнологія дає людству відновлювані джерела енергії, що дозволяють обмежити спалювання викопного палива та знизити рівень забруднення атмосфери (§ 36). Підвищення ефективності сільського господарства дає можливість збільшувати вироблення їжі без розширення площ угідь, зберігаючи природні ландшафти (§ 30).

Ми повинні усвідомлювати вплив своєї поведінки на природу та розуміти її закони. Пригадаймо слова видатного натураліста Жана Батиста Ламарка: «Я осмілююся стверджувати, що з усіх знань найкориснішими для нас є знання природи, її законів».

Маємо надію, що здобуті знання стануть вам у пригоді!