Язык слов и чисел в биологии

Интернет-проект
«Учительской газеты»
№10 от 23 ноября 2010 года
1
Наталия ЧЕРНОВА, учитель биологии
школы №3» поселка городского типа
Жешарт Республики Коми,
лауреат
Всероссийского конкурса «Учитель года
России – 2009»
Язык слов и чисел в биологии
Если мы возьмем в руки толковый словарь, то увидим, что смысл слова меняется в
зависимости от того, с какими словами оно сочетается в предложении. Чтобы понять, о
чем говорится в предложении, необходимо соотносить смысл слов, из которых оно
состоит. Смысл каждого слова есть и результат, и средство понимания (истолкования)
смысла других слов.
А теперь вспомним таблицу умножения. Когда мы вычисляем, то соотносим числа
по величине. В математике величина некоторого числа как бы извлекается из
соотнесений с другими числами. Число есть и результат, и средство вычислений.
Современная биология активно использует различные разделы математики:
теорию вероятностей и статистику, теорию дифференциальных уравнений, теорию игр,
дифференциальную геометрию и теорию множеств для формализации представлений о
структуре и принципах функционирования живых объектов, пользуясь языком чисел. Но в
то же время предметом теоретического исследования биологии служит готовое знание,
заключенное в письменных текстах.
В биологии активно сопоставляются два языка - слов и чисел. Так принадлежность
растений к определенным семействам определяется количеством составных частей его
цветка. Кроме того, определяется количество видов в каждом таксоне.
Отдел Цветковые растения (≈ 500 000 видов) делится на крупные систематические
группы – классы, принадлежность к которым определяется количеством семядолей в
семени. Так растения, содержащие в своем семени две семядоли, относят к классу
двудольных. Если же в семени растений только одна семядоля, то мы имеем дела с
классом однодольных растений.
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№10 от 23 ноября 2010 года
2
Каждый класс делится на семейства. Растения, принадлежащие к одному
семейству, имеют общие признаки строения, особенно важно строение цветка. Главные
части цветка - пестик и тычинки. Пестик состоит из завязи, столбика и рыльца. Тычинки
состоят из тычиночной нити и пыльника. В пыльнике образуются пыльцевые зерна.
Пыльцевые зерна попадают на рыльце пестика, прорастая, проникают в завязь, где
образуется плод. Плоды бывают сочными и сухими, содержащими одно семя или
несколько семян. Число пестиков и тычинок в цветке - тоже признак семейства, как и
число чашелистиков и лепестков. Обычно эти признаки отражаются в формуле цветка.
Она имеет подобный вид: Ч4Л4П1Т4+2
(семейство
крестоцветные).
Эта
формула
обозначает, что цветок имеет 4 чашелистика, 4
лепестка, 1 пестик и 6 тычинок (тычинки у
крестоцветных имеют разную длину - 4 длинные и
2 короткие, поэтому записываются как 4+2).
Цветки обычно собраны в соцветия, которые тоже
являются признаком семейства.
Семейство крестоцветных, включает более 380 родов и около 3 200 видов
растений, которые распространены, главным образом, в северном полушарии, особенно
в Средиземноморье, Западной и Средней Азии.
Если мы заглянем в курс
зоологии, то и в нем мы тоже найдем
примеры сопоставления чисел и
слов. Достаточно обратить внимание
на некоторые названия видов –
осьминог обыкновенный (Octopus
vulgaris),
семиточечная
коровка
(Coccinella septempunctata) и др.
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№10 от 23 ноября 2010 года
3
А вот еще один пример. Одним из главных отличительных признаков позвоночных
является количество камер в сердце и кругов кровообращения.
Наиболее просто устроенное сердце характерно для рыб, оно двухкамерное,
состоящее из одного предсердия и одного желудочка. Венозная кровь из сердца
поступает в аорту, из нее в жаберные артерии, которые в жабрах разделяются на
капилляры. Здесь кровь обогащается кислородом и отдает углекислый газ. Обогащенная
кислородом кровь поступает ко всем органам и тканям. Отдав кислород и обогатившись
углекислым газом, кровь собирается в вены, по которым поступает в предсердие. Кровь
движется по одному кругу кровообращения.
У земноводных сердце становится трехкамерным: два предсердия - левое и правое
– и один желудочек. В левый желудочек поступает артериальная кровь, богатая
кислородом, в правый – венозная, содержащая углекислый газ. При этом появляется
второй круг кровообращения – малый, или легочный. В единственном желудочке кровь
смешивается. Однако у личинок земноводных в онтогенезе первоначально закладывается
сердце двухкамерное, содержащее, как и у рыб, венозную кровь и четыре пары жаберных
(артериальных) дуг. У взрослых амфибий из жаберных артерий формируются две
легочные артерии малого (легочного) круга кровообращения и из двух пар жаберных дуг
– сосуды большого круга кровообращения, которые сливаются вместе и образуют
спинную аорту. Изменения кровяных потоков, появление трехкамерного сердца,
связанных с развитием легочного дыхания, демонстрируют возможный эволюционный
путь развития кровеносной системы наземных позвоночных животных (амфибий).
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№10 от 23 ноября 2010 года
4
У пресмыкающихся трехкамерное сердце: два предсердия и один желудочек с
наметившийся перегородкой (у крокодилов она почти полная). От правой части
желудочка венозная кровь поступает в общую легочную артерию, которая разделяется на
левую и правую легочные артерии, несущие кровь к легким. От левой части желудочка
артериальная кровь по правой дуге аорты направляется в сонные артерии, несущие кровь
к голове. От середины желудочка отходит левая дуга аорты, которая сливается с правой
дугой в спинную аорту, снабжающую смешанной кровью туловище и заднюю часть тела. В
правой дуге аорты течет преимущественно артериальная кровь, а в левой дуге и спинной
аорте - смешанная.
У птиц и млекопитающих – сердце четырехкамерное и полностью разделены
потоки артериальной и венозной крови по двум кругам кровообращения. Благодаря
лучшему снабжению кислородом ткани тела у млекопитающих и птиц способны
поддерживать обмен на более высоком уровне, что обусловливает их «теплокровность»,
т.е. способность сохранять постоянную температуру тела даже в холодной среде.
При изучении организма человека также активно используется как язык слов, так и
язык чисел. Приведу лишь один пример – состав крови.
Общее количество крови в организме взрослого человека составляет в среднем 6 –
8% от массы тела, что соответствует от 5 до 6 литров крови, а у женщины – от 4 до 5.
Каждый день это количество крови проходит через сердце более 1000 раз. Нарушение
общего объёма крови в сторону уменьшения называется гиповолемией, увеличение
объёма крови по сравнению с нормой — гиперволемия. Гиповолемия стимулирует
выделение вазопрессина, который повышает артериальное давление, вследствие чего
усиливается кровоток и улучшается питание органов и тканей. Снижение объёма
циркулирующей крови может вызывать недостаточность ряда внутренних органов,
повреждению почек, головного мозга, и смерти. А гиперволемия клинически проявляется
увеличением массы тела, малым диурезом, часто отечным синдромом, гипертоническим
синдромом.
Кровь - это жидкая ткань организма,
состоящая из жидкой части – плазмы и
растворенных в ней форменных элементов –
эритроцитов (4 000 000 – 5 000 000 в 1 мкл
крови), лейкоцитов (4000 – 9000 в 1 мкл) и
тромбоцитов (180 000 – 320 000 в 1 мкл). Знание
количественного
состава
крови
позволяет
диагностировать состояние человека.
О чем
может рассказать анализ крови?
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№10 от 23 ноября 2010 года
5
Если в анализе выявлено снижение гемоглобина, то это может указывать на
анемию, кровотечение, злокачественные заболевания костного мозга, почек и др.
органов.
Снижение эритроцитов (эритропения) также указывает на анемию, кровопотерю,
а также возможно на хронические воспалительные процессы.
Повышение числа эритроцитов (эритроцитоз) появляется при обезвоживании
организма, из-за уменьшения жидкой части крови. Также он может возникнуть при
врожденных нарушениях в строении гемоглобина (гемоглобинопатиях), когда
увеличивается содержание эритроцитов в 1 мкл крови, потому что измененный
гемоглобин не способен переносить кислород в достаточном количестве. Эритроцитоз
может быть следствием опухолевого заболевания кроветворной системы - болезни
Вакеза.
Недостаток тромбоцитов (тромбоцитопения) может свидетельствовать о
нарушениях свертывания крови при гемофилии, кровотечениях. Также дефицит данных
клеток может наблюдаться при вирусных и бактериальных инфекционных заболеваниях,
некоторых видах анемий, злокачественных заболеваний, приеме антибиотиков,
противоаллергических препаратов, обезболивающих.
Повышенное содержание тромбоцитов (тромбоцитоз) наблюдается при
хронических воспалительных заболеваниях (например, туберкулез), некоторых видах
анемий, злокачественных новообразований и пр.
Если количество лейкоцитов повышено (лейкоцитоз), это может
свидетельствовать о воспалениях, бактериальных инфекциях, отравлениях, аллергиях,
болезнях печени, заболеваниях крови (лейкозах). Также возможно после длительного
приема медикаментов. Количество лейкоцитов увеличивается после еды, при мышечной
активности, а также боли.
Пониженное количество лейкоцитов (лейкопения) характеризует течение
некоторых вирусных инфекционных заболеваний. Неинфекционная лейкопения связана с
повышением радиоактивного фона, лучевой
болезнью.
В
клинической
практике
активно
применяется еще один лабораторный тест – СОЭ (
скорость оседания эритроцитов).
Ускоренная СОЭ указывает на появление
воспаления, острые и хронические инфекции,
отравления, анемии, кровотечения, аллергические
состояния.
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№10 от 23 ноября 2010 года
6
Замедленная СОЭ бывает при потере жидкости при поносах, рвоте, а также
вирусных гепатитах.
А теперь попробуем поставить диагноз по следующему анализу и описать
состояние пациента:
Показатель
Результат
Норма
Гемоглобин
100 г/л
120-160 г/л
Эритроциты
3,2 млн/л
4-5 млн/л
Тромбоциты
274 тыс./л
180-320 тыс./л
Лейкоциты
4,8 тыс/л
4-9 тыс./л
СОЭ (скорость оседания
эритроцитов)
7 мм/ч
2-10 мм/ч
Исходя из данных, пациент предположительно страдает от анемии и может иметь
следующие симптомы: жалобы на повышенную утомляемость, бледность, сонливость;
головокружение; отсутствие аппетита; боли в мышцах; учащенное дыхание.
Если мы обратим внимание на другие разделы биологии, то и там мы будем
постоянно сталкиваться с сопоставлением чисел и слов – волны численности, количество
хромосом, пирамиды чисел и т.д. Причем, изменение чисел меняет и смысл слов.
«Говорят, что миром правят числа…», - писал Иоганн Гете. Но что стоят числа без слов!
Список литературы:
1. Методология биологии: новые идеи (синергетика, семиотика, коэволюция) /
Отв. ред. О. Е. Баксанский. — М.: Эдиториал УРСС, 2001.
2. http://medknow.ru/
Интернет-проект
«Учительской газеты»
№10 от 23 ноября 2010 года
7