6.2. Структура живого вещества

Признаки живого вещества. Питание. Дыхание. Раздражимость. Подвижность. Выделение. Размножение. Рост. Виды регуляции организма. Саморегуляция. Роль мембран в процессах регуляции.Иерархический контроль живых систем. Роль биологического узнавания.Постоянство внутренней среды. Развитие представлений о гомеостазе. Формы и уровни управления в живых системах.

Так как нам неизвестна тайна происхождения жизни, то мы не в состоянии выделить фундаментальный признак (или признаки), отделяющий живое от неживого. Сегодня, в качестве такого признака выступает молекула ДНК, несущая в себе наследственную информацию, но ситуация может измениться. Кроме того, раскрыть тайну происхождения жизни, значит ответить на вопрос: почему и как образовалась эта молекула. Ответ на этот вопрос особенно важен именно тогда, когда мы начинаем активно вторгаться в генетическую структуру живого вещества и, не зная, как возникла жизнь, по сути вслепую манипулируем конечными следствиями её существования. Поэтому важно хотя бы наиболее полное понимание структуры и признаков живого вещества.

6.2.1. Признаки живого вещества

Не существует строгого определения, что такое жизнь. Вместо формулирования заведомо неполного представления о ней лучше попытаться представить жизнь через совокупность её наиболее существенных признаков.

Первым из таких признаков является:

1. Питание. Оно служит для живых организмов источником энергии и веществ. Растения усваивают энергию непосредственно, через процесс фотосинтеза. Животные и грибы через расщепление чужой органики. Первые именуются автотрофами, а вторые - гетеротрофами.

2. Дыхание. Одной из основных его функций является освобождение энергии при расщеплении высокоэнергетических соединений. Высвобождаемая при этом энергия запасается в молекулах АТФ*.

3. Раздражимость является способностью реагировать на изменение внешней и внутренней среды.

4. Подвижность следует понимать не только как действие, ведущее к изменению положения в пространстве, например, для растений это менее всего характерно, но в большей степени как общий приспособительный элемент адаптационного поведения, чаще всего выраженный в изменении пространственных координат.

5. Выделение является выведением из организма конечных продуктов обмена веществ.

6. Размножение. Его эволюционная роль заключается в сохранении главных признаков родителей у потомства.

7. Рост - это один из наименее специализированных признаков живого вещества. Он характерен и для неживой материи, например, кристалл, но и здесь существуют различия. Так кристалл растёт «снаружи», присоединяя новое вещество к поверхности, а живое растёт «изнутри».

6.2.2. Виды регуляции организма

Жизнь начинается тогда, когда в живой элементарной конструкции - клетке начинается саморегуляция, обеспечивающая смену поколений, приспособление к меняющимся условиям внешней среды и к взаимодействию клеток друг с другом. Тысячи ферментных процессов координируются клеткой, обеспечивая циклику ее развития. Это же относится к комплексу клеток и, наконец, к организму в целом.

В регуляции жизнедеятельности организма чрезвычайно велика роль мембран*. Это одно из основных звеньев регуляторного механизма. Меняющаяся проницаемость мембран определяет взаимоотношения клетки с внешней средой и другими клетками, ядерные мембраны определяют взаимоотношения ядра с протоплазмой. Мембранные системы митохондрий*, опять-таки не только осуществляют, но и регулируют приготовление универсальных энергетических ресурсов клетки, а протоплазменные мембраны участвуют в регулируемом синтезе веществ.

Не следует забывать, что решающую роль мембраны играют, одевая все нервные проводники. Нервные импульсы, распространяющиеся по сотням миллионов нервных волокон в организме, по существу говоря, обусловлены процессами быстро распространяющихся состояний - изменений ионной проницаемости в мембранах нервного волокна. Говоря несколько упрощенно, нервные связи и даже интегративная деятельность мозга, в какой-то мере, обусловлены мембранными процессами.

Все заболевания и, в частности, повреждающее действие радиации - это, прежде всего, расстройство регуляции. Проникающая в клетку вирусная частица, вмешиваясь в регуляцию клеточных процессов, меняет программу синтетической деятельности клетки, которая прекращает свой нормальный синтез и начинает приготовлять вирусные частицы. В настоящее время в эксперименте показано, что ядро взрослой нервной клетки, которое, как известно, не делится, пересаженное в дробящуюся клетку яйца, начинает служить новому хозяину и, под влиянием расшифрованных теперь химических регуляторов, меняет программу синтеза нуклеиновой кислоты и начинает быстро делиться.

Рассматривать гены в ядре как единственную управляющую систему - это сегодня уже упрощение. Нет по существу равновесия ни в клетке, ни в организме, ни в биосфере в целом. Имеется некая динамическая циклика процессов и, если нарушается регуляция этой циклики и выбросы превышают разрешенную амплитуду, наступает заболевание или гибель в клетке или в организме и катастрофические последствия в живой природе в целом. В клетке циклика развития проявляется, например, в периодическом клеточном делении. Определенная циклика характерна и для живого организма.

В качестве примеров регуляции живого организма можно назвать следующие параметры:

• Регуляция содержания дыхательных газов в крови.

• Регуляция уровня метаболитов в крови.

• Регуляция ритма сердца и кровяного давления.

• Защита от инфекции.

• Терморегуляция.

Совокупность живых организмов таксономируется. Таксоны реальны. Они обладают собственной пространственно-временной структурой. Живые системы подчинены иерархическому контролю, что означает возможность прямых или опосредованных контролирующих воздействий таксонов друг на друга.

Системное единство каждого уровня обеспечивается процессом биологического узнавания. Уровни организации живых систем выражаются следующим образом:

1. Живая молекула (протоплазма).

2. Клетка, несущая в себе ДНК, РНК, белки и ферменты.

3. Организм (особь), в которой реализуется наследственная информация.

4. Вид (популяция) - в его пределах осуществляются конкуренция и естественный отбор.

5. Биогеосфера, в которой реализуются геохимические функции живого вещества: газовая функция (участвуют все организмы); кислородная (хлорофиллы); окислительная (бактерии); кальциевая (водоросли, бактерии и др.); восстановительная (бактерии); разрушение органических соединений (бактерии, грибы); метаболизм (всё живое).