История биологии с начала XX века до наших дней

В последние годы стали появляться публикации, в которых высказывались предположения о возможности существования жизни на Юпитере. Основанием для такого предположения послужили результаты экспериментов, в которых моделировалась атмосфера Юпитера (СН₄+Н₃; СН₄+Н₃+Н₂О) и исследовалось влияние на нее различных физических воздействий — ультрафиолетового излучения, высокой температуры, электрических разрядов. Поннамперума и Веллер, пропуская через такую атмосферу дуговой разряд, синтезировали некоторые аминокислоты и отдельные элементы нуклеиновых кислот. Указанное направление исследований тесно соприкасается с проблемой возникновения жизни на Земле.

В связи с развитием космической биологии вновь привлекает внимание проблема возможности переноса жизни с одного небесного тела на другое. С этой проблемой тесно связаны некоторые практические вопросы современной биоастронавтики: стерилизация космических беспилотных кораблей, изучение возможностей адаптации некоторых земных организмов (прежде всего спорообразующих форм растений и микроорганизмов) к различным экстремальным условиям.

В центре внимания вновь оказалась теория панспермии С. Аррениуса (1895). По существу ее развивают в наши дни К. Саган и А.А. Имшенецкий, привлекая новые данные физики и астрофизики. Из всех возражений против возможности переноса жизни с одного небесного тела на другое наиболее вескими являются следующие два: повреждающее действие радиации и отсутствие достаточных данных о существовании природного механизма, который помог бы даже таким небольшим материальным частицам, как споры микробов, преодолеть удерживающие их на поверхности планет гравитационные силы. Вместе с тем результаты лабораторных экспериментов свидетельствуют о том, что некоторые устойчивые споровые формы микроорганизмов могут существовать в космическом пространстве, сохраняя жизнедеятельность при переносе с одного небесного тела на другое в составе метеорных частиц. Однако это предположение пока не имеет строго экспериментального подтверждения. Изучение же метеоритов до сих пор не дало серьезных доказательств наличия в их составе внеземных форм жизни.

А.А. Имшенецкий и сотрудники (1962) указали на большую вероятность быстрого загрязнения метеоритов земными микроорганизмами, что требует особенно осторожного отношения к результатам их исследования, в связи с этим возникает проблема строгой дифференцировки внеземных форм жизни от земных, измененных в связи с адаптацией к новым условиям космической среды. Н. Горовитц считает, что в случае обнаружения внеземной жизни, прежде всего, необходимо выяснить степень ее общности с земной. Признаками общности происхождения может быть идентичность набора аминокислот и нуклеотидов генетического кода.

Большой интерес представляют исследования, в которых была подвергнута экспериментальному изучению возможность существования и приспособления земных форм жизни к условиям космической среды, характерной для околоземного пространства и некоторых планет Солнечной системы. Была установлена возможность некоторых микроорганизмов сохранять жизнь в условиях глубокого вакуума, противостоять при известных условиях воздействию различных видов радиации, в том числе интенсивному ультрафиолетовому излучению. При моделировании марсианских условий жизни получены интересные данные, указывающие на возможность некоторых микроорганизмов адаптироваться к такой среде обитания.

Исследования с моделированием в лабораториях условий космического пространства и планет Солнечной системы непрерывно расширяются. В них получен интересный материал о границах устойчивости различных земных форм жизни к экспериментальным условиям.

Глава 29 Применение математики и кибернетики в биологии

Процесс проникновения математики в биологию имеет длительную историю. Однако сильнее всего он проявился в XX в. и главным образом в последние 20–25 лет. Это прежде всего связано с развитием самой биологии, ее теоретических представлений. Системы биологических понятий достигли той степени абстрактности и точности, при которой стало возможным использование математических моделей для описания биологических явлений. Кроме того, структура изучаемых в настоящее время биологических систем оказалась столь сложной, что потребовала для своего анализа разработки новых принципов исследования, основанных на точных математических методах.

Важную роль в математизации биологии сыграло взаимопроникновение наук. Биология издавна испытывала влияние представлений, возникавших в механике и физике. Достаточно вспомнить попытки сравнения скелета позвоночных с системой рычажных механизмов (Леонардо да Винчи, Дж. Борелли). Возникшая из этих попыток биомеханика начала особенно интенсивно развиваться в первой четверти XX в. (Я.И. Грдина, Н.А. Бернштейн и др.). Сближение биологической тематики с физическими и химическими проблемами является одним из путей проникновения в биологию математики, давно играющей важную роль в физике и химии.