История биологии с начала XX века до наших дней

Современная концепция возникновения жизни на Земле является результатом широкого синтеза биологических знаний, добытых исследователями разных специальностей. Особое значение для ее обоснования и развития имел прогресс биологической химии и переход к исследованиям живой материи на молекулярном уровне. Несмотря на то, что полностью воспроизвести цепь условий, которая привела однажды к возникновению жизни, по-видимому, никогда не удастся, современная наука уверенно восстанавливает все новые и новые звенья на пути от химической к биологической эволюции. Существенно отметить, что независимо от того, какой из путей образования индивидуальных многомолекулярных систем, исходных для дальнейшей эволюции, будет признан наиболее вероятным, общая теория возникновения жизни, по-видимому, останется незыблемой.

Теория возникновения жизни на Земле может лечь в основу более общей теории возможного возникновения жизни на других планетах, так как с несомненностью установлено, что синтез сложных органических соединений во Вселенной и процессы их химической эволюции носят более общий характер, чем это предполагалось первоначально. Таким образом, эта теория, помимо своего большого теоретического значения имеет и большой выход в практику, вооружая исследователей космоса научными подходами к поискам внеземных форм жизни.

Часть IV Новейшие направления биологических исследований

Глава 23 Молекулярная биология

Развитие биохимии, биофизики, генетики, цитохимии, многих разделов микробиологии и вирусологии примерно к началу 40-х годов XX в. вплотную подвело к изучению жизненных явлений на молекулярном уровне. Успехи, достигнутые этими науками, одновременно и с разных сторон привели к осознанию того факта, что именно на молекулярном уровне функционируют основные управляющие системы организма и что дальнейший прогресс этих наук будет зависеть от раскрытия биологических функций молекул, составляющих тела организмов, их участия в синтезе и распаде, взаимных превращениях и репродукции соединений в клетке, а также происходящего при этом обмена энергией и информацией. Так на стыке этих биологических дисциплин с химией и физикой возникла совершенно новая отрасль — молекулярная биология.

В отличие от биохимии, внимание современной молекулярной биологии сосредоточено преимущественно на изучении структуры и функции важнейших классов биополимеров — белков и нуклеиновых кислот, первые из которых определяют самую возможность протекания обменных реакций, а вторые — биосинтез специфических белков. Понятно поэтому, что провести четкое разграничение молекулярной биологии и биохимии, соответствующих разделов генетики, микробиологии и вирусологии невозможно.

Возникновение молекулярной биологии было тесно связано с разработкой новых методов исследования, о которых уже говорилось в соответствующих главах. Наряду с развитием электронной микроскопии и других методов микроскопической техники большую роль сыграли разработанные в 50-х годах методы фракционирования клеточных элементов. Они основывались на усовершенствованных методах дифференциального центрифугирования (А. Клод, 1954). К этому времени уже имелись довольно надежные методы выделения и фракционирования биополимеров. Сюда относится, в частности, предложенный А. Тизелиусом (1937; Нобелевская премия, 1948) метод фракционирования белков при помощи электрофореза, методы выделения и очистки нуклеиновых кислот (Е. Кей, А. Даунс, М. Севаг, А. Мирский и др.). Параллельно во многих лабораториях мира разрабатывались различные методы хроматографического анализа (А. Мартин и Р. Синг, 1941; Нобелевская премия, 1952), впоследствии существенно усовершенствованные.

Неоценимую услугу в расшифровке структуры биополимеров сыграл рентгеноструктурный анализ. Основные принципы рентгеноструктурного анализа были разработаны в Королевском колледже Лондонского университета под руководством У. Брегга группой исследователей, куда входили Дж. Бернал, А. Лондсдейл, У. Астбери, Дж. Робертсон и др.

Следует особо отметить исследования профессора Московского государственного университета А.Р. Кизеля по биохимии протоплазмы (1925–1929), имевшие важнейшее значение для последующего становления молекулярной биологии. Кизель нанес удар прочно укоренившемуся представлению, что в основе всякой протоплазмы лежит особое белковое тело — пластин, будто бы определяющее все ее важнейшие структурные и функциональные особенности. Он показал, что пластин — это белок, который встречается только у миксомицетов, и то на определенной стадии развития, и что никакого постоянного компонента — единого скелетного белка — в протоплазме не существует. Тем самым изучение проблемы строения протоплазмы и функциональной роли белков вышло на правильный путь и получило простор для своего развития. Исследования Кизеля завоевали мировое признание, стимулировав изучение химии составных частей клетки.