Свойства и уровни организации живого

Итак, жизнь – это одна из форм существования материи, закономерно возникшая при определенных условиях. Одним из существенных свойств живого является обмен веществ. Организмы потребляют из окружающей среды энергию и вещества и используют их для обеспечения химических реакций, а затем возвращают в среду эквивалентное количество энергии и вещества в другой форме, менее пригодной для них. Организм – открытая система, находящаяся в стационарном состоянии: скорость поступления веществ и энергии из среды уравновешивается скоростью переноса веществ и энергии из системы. Уже своим химическим составом (нуклеиновые кислоты, белки, липиды и др.) земные организмы достаточно четко отграничены от неживого. Хотя живые существа состоят из тех же атомов, что и неживая природа, эти элементы образуют в организме сложные молекулы, не встречающиеся в неживой природе.

Следующим обязательным свойством живых существ является способность к самовоспроизведению с сохранением у потомков строения и функций родительских форм. В основе наследственности лежит матричный принцип репликации и синтеза молекул нуклеиновых кислот. Новый организм возникает в большинстве случаев из особо устроенных половых клеток в ходе процессов роста и развития.

Взаимосвязь между поколениями осуществляется в процессе передачи наследственного материала и последующего на основе этой информации индивидуального развития – онтогенеза. Самоудвоение молекул ДНК делает возможным не только сохранение у потомков наследственных особенностей родителей, но и отклонение от них, т.е. изменчивость. При смене многочисленных поколений происходит изменение видов, или историческое развитие, – филогенез. Способность передавать в поколениях изменения наследственного материала лежит в основе выработки адаптаций к среде, эволюционного развития живой природы.

Для существования живого в меняющихся условиях окружающей среды необходимо внутреннее регулирование – саморегуляция различных процессов, подчинение их единому порядку поддержания постоянства внутренней среды – гомеостаза. Саморегуляция основана на принципе обратной связи: сигналом для включения того или иного регулируемого процесса может быть изменение состояния какой-либо системы, изменение концентрации веществ и т.д. В клетке такие системы построены на химических принципах (процессы обмена веществ регулируются на основе биологического катализа), в животном многоклеточном организме – на основе гуморальной и нервной регуляции, в сообществах организмов – в зависимости от разнообразия внутри- и межвидовых взаимодействий.

Организмы обладают также свойством избирательно реагировать на воздействия внешней среды – раздражимостью. Раздражимостью называют способность организма отвечать на определенные воздействия специфическими реакциями. Наиболее яркой формой проявления раздражимости является движение. У растений это тропизмы, ростовые движения, у примитивных животных – таксисы. Реакции многоклеточных на раздражение осуществляются с помощью нервной системы и называются рефлексами. Сочетание раздражитель – реакция могут накапливаться в виде опыта, т. е. научения и памяти, и (по крайней мере у животных) использоваться в последующей деятельности.

Живые системы резко отличаются от неживых объектов своей исключительной сложностью и высокой структурной и функциональной упорядоченностью. В то же время любой компонент биологической системы дискретен и целостен, т.е. состоит из отдельных, тесно связанных взаимодействующих частей, образующих структурно-функциональное единство.

Структурная сложность живого начинается с гигантских полимерных молекул и продолжается на уровне клеток многоклеточных организмов и надорганизменных сообществ. Все живое на Земле характеризуется иерархичностью (соподчиненностью) структурной организации. Функционирование биологических систем на менее сложном уровне является необходимой предпосылкой осуществления свойств живого на более высоком уровне (например, самовоспроизведение на уровне многоклеточного организма невозможно без репликации молекул ДНК, деления клеток и т.д.). Такая взаимосвязь и соподчиненность уровней организации живого является отражением иерархического принципа строения биологических систем и лежит в основе биологической формы движения материи.

Все многообразие живой природы можно свести к пяти структурным уровням и выделить наиболее значимые биологические явления, специфичные данному уровню (табл. 1.1).

Биосистемы образуются из объединения множества компонентов в более крупные структурно-функциональные единицы, обладающие новыми свойствами, не встречающимися по отдельности у входящих в них составных частей. Например, такие популяционные свойства, как длительное в течение многих поколений существование в среде, генофонд, возрастной и половой состав и др., отсутствуют у отдельных составляющих их особей.

Таблица 1.1. Иерархия организации живого

Современному состоянию исследований в области молекулярной биологии соответствует определение явления жизни, данное отечественным ученым М. В. Волькенштейном: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовостпроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».

Биология: