7.1. Структурная иерархия живой материи. Феноменология жизни Признаки живой материи

М.В. Волькенштейн предложил следующее определение жизни: «Живые тела, существующие на Земле, представ­ляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящие­ся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот». Строго и четкого определения понятия «жизнь» не существует, однако возможно перечислить и описать те признаки живой материи, которые ее отличают от неживой.

1. Определенный химический состав. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в неживые объекты, однако их соотношение различно. Основными биогенными элементами являются макроэлементы H, C, O, N (98% массы живых организмов). Помимо них важны микроэлементы Na, Mg, Cl, P, S, Fe, Ca и др. Кроме того, все живые организмы построены из 4 основных групп органических веществ: нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и липиды.

2. Клеточное строение. Все живые организмы имеют определенную организацию, структурной и функциональной единицей которой для всех организмов (кроме вирусов) является клетка.

3. Обмен веществ и энергозависимость. Организмы – открытые системы, являющиеся устойчивыми лишь при непрерывном доступе к ним веществ и энергии извне. При этом живая система постоянно находится в состоянии динамического равновесия.

4. Саморегуляция. Живые организмы обладают способностью поддерживать постоянство своего хим. состава и интенсивность обменных процессов.

5. Раздражимость – 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.

6. Наследственность. Для живых организмов характерна способность передавать признаки и свойства в неизменном виде из поколения в поколение с помощью носителей информации ДНК.

7. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства; создает разнообразный материал для естественного отбора.

8. Размножение – способность живых существ воспроизводить себе подобных. Благодаря размножению осуществляются смена и преемственность поколений. Типы размножения: бесполое (осуществляется неполовыми, соматическими клетками) и половое (осуществляется половыми клетками).

Бесполое размножение наиболее широко распространено среди прокариот, грибов и растений, но встречаются и у различных видов животных. Основные формы бесполого размножения: деление, спорообразование, почкование, фрагментация, вегетативное размножение и клонирование (клон – генетическая копия одной особи).

Половое размножение характерно для подавляющего большинства живых организмов и имеет огромное биологические значение. Вся совокупность явлений, связанных с половым размножением, складывается из 4 основных процессов: 1) гаметогенез – образование половых клеток (гамет); 2) оплодотворение (сингамия – слияние гамет и их ядер) и образование зиготы; 3) эмбиогенез (дробление зиготы и формирование зародыша); 4) дальнейший рост и развитие организма в послезародышевый (постэмбриональный) период.

Биологическое значение полового размножения заключается не только в самовоспроизведении особей, но и в обеспечении биологического разнообразия видов, их адаптивных возможностей и эволюционных перспектив. Это позволяет считать половое размножение биологически, более прогрессивным, чем бесполое.

Для некоторых групп организмов характерны нерегулярные типы полового размножения – партеногенез – развитие зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки (пчелы, муравьи, термиты, тля, дафнии), она обеспечивает быстрый рост численности видам.

9. Онтогенез – индивидуальное развитие. Новый организм возникает в большинстве случаев в результате слияния половых клеток (гамет). В процессе роста и развития постепенно возникает специфическая организация индивида. Продолжительность жизни особей ограничена процессами старения, приводящими в конечном итоге к смерти.

10. Филогенез – эволюционное развитие. Все живые организмы существуют не только в пространстве, но и во времени. Филогенез есть необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся появлением новых видов и прогрессивным усложнением жизни.

11. Целостность и дискретность. С одной стороны, живая материя целостна, определенным образом организована, подчиняется ряду специальных только для нее характерных законов. С другой стороны, она дискретна (делима), т.к. любая биол. система состоит из обособленных, хотя и тесно взаимосвязанных элементов.

12. Негэнтрорийность. Согласно II закону термодинамики все процессы, самопроизвольно протекающие в изолированных системах, развиваются в направлении понижения упорядоченности, т.е. возрастания энтропии. В то же время по мере роста и развития живые организмы, наоборот, усложняются, что казалось бы противоречит второму началу. На самом деле это мнимое противоречие. Дело в том, что живые организмы представляют собой открытые системы. Организмы питаются, поглощая при этом энергию извне, выделяют в окружающую среду тепло и продукты жизнедеятельности, наконец, погибают и разлагаются. По образному выражению Э. Шредингера: «организм питается отрицательной энтропией»; совершенствуясь и усложняясь, организмы вносят хаос в окружающий их мир.

Кроме перечисленных, иногда выделяют физиологические свойства, присущие живому – рост, развитие, выделение и т.д.

Принцип дискретности лег в основу представлений об уровнях организации живой материи.