авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 8 |

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ...»

-- [ Страница 2 ] --

А.П. Руденко считает процесс химической эволюции неотдели мым от явления катализа, причём объектом служит не отдельная мо лекула, а каталитическая система.

Катализ – явление, связанное с изменением скорости протекания химической реакций с помощью специальных веществ, которые не расходуются в ходе реакции, не входят в состав продукта, но ускоря ют ход процессов иногда в тысячи раз.

Это главный способ роста всех живых тканей, в соответствии с которым с матричных молекул ДНК или РНК считывается наслед ственная информация и на её основе строится новая молекула. Так строится добиологическая эволюция. Затем начинается биологиче ская.

3. Современные представления о происхождении жизни Вопрос о происхождении жизни – один из самых трудных в со временном естествознании, в первую очередь потому, что мы сегодня не можем воспроизвести процессы возникновения жизни такими, ка кими они были миллиарды лет назад. Ведь наиболее тщательно по ставленный опыт будет лишь моделью, приближением, безусловно, лишенным ряда факторов, сопровождавших появление живого на земле. И тем не менее наука успешно решает вопрос о происхождении живого, проводит многочисленные исследования, постоянно расши ряет наши представления о зарождении жизни. Это вполне понятно:

проблема жизни лежит в фундаменте всех биологических наук и в значительной мере – всего естествознания.

Существенный вклад в решение вопроса о происхождении жиз ни внесли биохимик А.И. Опарин (1894-1980), английские естество испытатели Д. Бернал (1901-1971), Б.С. Холдейн (1892-1964) и др.

История жизни и история Земли неотделимы друг от друга.

Именно в процессах развития нашей планеты закладывались условия будущего существования жизни – диапазоны температур, влажности, давления, уровня радиации и т. п. Например, диапазон температур, в котором существует известная нам активная жизнь, составляет до вольно узкую полосу.

Одна из гипотез о происхождении Земли и всей Солнечной си стемы заключается в том, что наша Земля и все планеты сконденсиро вались из космической пыли, располагавшейся в окрестностях Солн ца. Скорее всего, частицы пыли состояли из железа с примесью нике ля, либо из силикатов (веществ, в состав которых входит широко рас пространённый на Земле кремний), например, силикатов магния, и каждая частица была окружена льдом. Конечно, кроме пыли везде присутствовал газ. И газ, и частицы пыли пронизывались солнечной радиацией. При этом весьма вероятно, что на внешних участках Сол нечной системы газы могли конденсироваться, образуя различные ле тучие органические соединения, в которых присутствует основной элемент всех живых организмов – углерод. Постепенно Солнце разо гревало их, газы снова испарялись, но некоторая их часть под дей ствием излучений превращалась в менее летучие углеводороды (со единения углерода с водородом) и соединения азота.

Возможно, что именно пылевые частицы, окружённые оболоч ками из органических соединений, объединяясь, образовали сначала астероиды, а затем планеты. Известно, что, например, гиганты Сол нечной системы - Юпитер, Сатурн, Уран состоят в основном из мета на, водорода, аммиака и льда – веществ, служащих основой всех сложнейших органических соединений. В то же время общая поверх ность пылинок была очень велика, а это значит, что на ней могли об разоваться различные соединения углерода и азота – прямых предше ственников жизни. Данное предположение доказывается тем, что ряд органических соединений найден в метеоритах, например аденин – биологически очень важное азотистое основание. Он был также ис кусственно получен в лаборатории при условиях, которые имитирова ли первичную атмосферу Земли. А, скажем, органические соединения, играющие большую роль в обмене веществ живых организмов, - ща велевую, муравьиную и янтарные кислоты удалось искусственно по лучить при облучении водных растворов углекислоты.

Первичная атмосфера Земли, как и других планет, содержала, очевидно, метан, аммиак, водяной пар и водород. Воздействуя в лабо ратории на смесь этих газов электрическими разрядами, имитирую щими молнию, и ультрафиолетовым излучением, учёные получили сложные органические вещества, входящие в состав живых белков, глицин, аланин и др. Таким образом, сейчас не приходится сомневать ся в том, что под воздействием электрических разрядов, световой и ультрафиолетовой радиации ещё до образования Земли, или на самой первой стадии её существования из неорганических соединений мог возникнуть ряд довольно сложных органических веществ. Образо вавшиеся органические вещества – это первый шаг на пути к жизни.

Какие же элементы являются основными слагаемыми живого, его «кирпичиками»? Это в первую очередь углерод, кислород, азот и водород. В живой клетке, например, по массе содержится около 70% кислорода, 17% углерода, 10% водорода, 3% азота. Затем идут фос фор, калий, хлор, сера, кальций, натрий, магний, железо. Их количе ство в клетке не превышает десятых долей процента. Далее следуют медь, цинк, йод, фтор и другие элементы, присутствующие в тысяч ных и десятитысячных долях процента.

Особая роль в живых организмах принадлежит углероду. Гово рят, что жизнь на нашей планете «углеродная», то есть в основе всех органических соединений и веществ организмов лежит углерод. Угле родные соединения обладают рядом свойств, делающих их незамени мыми при образовании живых систем. Прежде всего, число органиче ских соединений на основе углерода огромно – десятки миллионов.

Они активны при сравнительно невысокой температуре. Атомы угле рода в молекулах могут образовывать длинные цепи различной фор мы. При относительно небольшой перестройке молекул углеродных соединений существенно меняется их химическая активность, которая возрастает при наличии катализаторов.

Все элементы живого принадлежат к наиболее устойчивым и распространённым по Вселенной веществам. Они легко соединяются между собой и обладают малой атомной массой. Соединения, образо ванные такими элементами, должны легко растворятся в воде. Таким свойством обладают, например, соединения калия, натрия и др.

Наша планета богата водой и расположена на таком расстоянии от Солнца, что необходимая для жизни основная масса воды находит ся в жидкости, а не в твердом или газообразном состоянии, как на других планетах. На Земле поддерживается оптимальный интервал температур, необходимый для зарождения и существования жизни.

Является ли Земля тем единственным космическим телом, на котором возможна жизнь? По-видимому, нет. Ведь только в нашей Галактике примерно 150 млрд. звёзд, и вполне возможно, что в ней существуют космические тела, на которых возможна жизнь.

Первый шаг на пути к возникновению жизни заключается в об разовании органических веществ из неорганического космического сырья. Такой процесс протекал при определенной температуре, дав лении, влажности, радиации и т. д. На первой стадии данного процес са, вероятно, начал действовать предварительный отбор соединений, из которых позднее появилась организмы. Из множества образовав шихся веществ сохранились лишь наиболее устойчивые и способные к дальнейшему усложнению.

Для построения любого сложного органического соединения живых организмов нужен небольшой набор слагающих блоков – мо номеров (низкомолекулярных соединений). Например, имея всего сравнительно несложных мономеров, можно описать биохимическое строение любого живого организма. В число их входят 20 аминокис лот, из которых построены все белки, 5 азотных оснований (из них в комбинации с другими веществами образуются носители наслед ственности – нуклеиновые кислоты, а также глюкоза – важнейший ис точник энергии, необходимый для жизнедеятельности, жиры – струк турный материал, идущий на построение в клетке мембран и запаса ющий энергию).

Такое сравнительно небольшое число соединений – результат действия в течение почти миллиарда лет естественного отбора, выде лившего их из огромного количества некогда возникших веществ и определившего их пригодность для возникновения живого. Можно сказать, что эволюции организмов предшествовала очень длительная химическая эволюция.

Соединения, возникшие на основе углерода, образовали «пер вичный бульон» гидросферы. Существует научная гипотеза, согласно которой, содержащие углерод и азот вещества возникали в расплав ленных глубинах Земли и выносились на поверхность при вулканиче ской деятельности. Разливаясь водой, они могли попасть в океан, где участвовали в образовании «первичного бульона».

Второй важнейший шаг в образовании живых организмов за ключался в том, что из множества отдельных молекул органических веществ, существовавших в первичном океане Земли, возникли упо рядоченные сложные вещества – биополимеры: белки и нуклеиновые кислоты. Они уже обладали важнейшим биологическим свойством – воспроизводить аналогичные себе молекулы.

Формирование биополимеров происходило в первичном океане Земли. Для того, чтобы между соединениями могли произойти реак ции, ведущие к образованию сложных биологически важных молекул, концентрация органических соединений должна быть сравнительно высокой. Такая концентрация веществ могла образоваться в результа те осаждения соединений на различных минеральных частиц, напри мер, на частичках глины или гидроокиси железа, образующих ил про греваемого солнцем мелководья. Органические вещества могли обра зовать на поверхности океана тонкую плёнку, которую ветер и волны гнали к берегу, где они собирались в толстые слои с высокой концен трацией органических веществ.

Свободный кислород появился значительно позже, в результате деятельности первых фотосинтетиков – водорослей, а затем и назем ных растений. Бескислородная среда облегчала, по-видимому, синтез биополимеров из неорганических соединений;

кислород, как сильный окислитель, разрушил бы возникающие молекулы.

Отдельные несложные органические соединения стали объеди няться в крупные биологические молекулы. Образовались ферменты – белковые катализаторы, способствующие возникновению или распаду молекул. В результате деятельности первичных ферментов возникли одни из важнейших органических соединений – нуклеиновые кисло ты. Мономеры в нуклеиновых кислотах расположены так, что несут определённую информацию о синтезе белков и обмене с внешней средой веществом и энергией. Кроме того, молекулы нуклеиновых кислот пробрели свойство самовоспроизведения себе подобных.

Можно считать, что с этого момента на Земле возникла жизнь.

Имелось несколько фаз становления жизни.

Фаза 1 – «от атома до молекулы». Фаза сводится к эволюции химических веществ, в процессе которой появились всё более и более сложные молекулярные структуры. Из воды, метана, аммиака форми ровались органические соединения, служащие строительным матери алом преджизненных форм. Уже на этой фазе могли появиться такие соединения веществ, которые обладали элементарной способностью ускорять ход химических превращений и переносить энергию.

Фаза 2 – «от отдельных молекул к полимерным объединениям».

Полимеры, крупные органические образования, складывались из мо номеров – элементарных органических молекул. По Опарину – Хол дейну, шёл процесс образования «первичного бульона» из полимеров.

По-видимому, это могло происходить на морском мелководье, после отливов, когда шли интенсивные испарения, сопровождавшиеся вы бросами тепловой энергии. Здесь формировались вещества, подобные белкам с присущими им катализирующими свойствами, ускорявшими ход химических превращений.

Фаза 3 – «от полимеров к агрегатам простейших клеточных организмов». На этой заключительной фазе зарождения жизни поли мерные структуры объединяются в крупные агрегатные формы – длинные цепочки полимеров. Чтобы такие агрегатные формы могли превратиться в клетки, необходимо, чтобы они обладали тремя важ нейшими свойствами.

Во-первых, это были свойства белковой мембраны, отделяю щей клетку от внешней среды и опосредствующей обмен веществ между ними.

Во-вторых, свойства белка, отвечающего за обмен веществ между организмом и средой, а также выполняющего структурообра зующую и катализирующую функции.

В-третьих, свойства нуклеиновых кислот, содержащих инфор мацию для синтеза белков. Потребовались десятки миллионов лет хи мической эволюции примитивных молекулярных агрегатов, прежде чем они превратились в простейшие организмы.

Длительная химическая эволюция веществ от атомарных форм через молекулярные и макромолекулярные структуры к простейшим одноклеточным организмам сопровождалась отбором таких комбина ций, которые были способны существовать не разрушаясь. Агрегат ные состояния молекулярных структур отличались большей стабиль ностью и длительностью своего существования благодаря катализи рующим качествам белковых веществ. Химические реакции, проте кающие в клеточных агрегатах, обеспечивали формирование в них функций энергетики дыхания и перемещения, функций воспроизведе ния полимеров, функций накопления веществ, поступавших из внеш ней среды, функций превращения одних веществ в функции других, т.

е. всех тех функций, которые называются метаболическими функция ми клетки.

Первые простейшие организмы жили и умирали в «первичном океаническом бульоне». Остатки этих тел обнаружены археологами и палеонтологами в древнейших отложениях земной коры, возраст ко торых исчисляются 3-3,5 млрд. лет. С помощью электронного микро скопа можно усмотреть их сходство с бактериями. Поначалу однокле точные организмы питались исключительно органическими веще ствами. В дальнейшем они приобретают способность к фотосинтезу, используют водород для восстановительных реакций и перерабаты вают углекислый газ в углеводороды. Внутренние химические реак ции, происходящие в фотосинтезирующих организмах, способствова ли превращению неорганических веществ в органические вещества. С этого момента началось накопление кислорода в атмосфере и про грессирующая интенсификация эволюции органических веществ.

Центральным моментом биохимической эволюции остаётся приобретение живыми формами способности к воспроизведению мо лекул. Механизм молекулярной репликации, т. е. воспроизведение молекул, лежит в основе эволюционного процесса выживания наибо лее приспособленных живых организмов. Если молекула обладала способностью к репликации, то она могла создавать свои собственные копии. «Первичный бульон», в котором находились молекулы репликаторы, представлял собой хаотическое движение простейших живых тел. Образование сложных агрегатов зависело от случайного соединения элементов, что порождало их различные типы. Отличия одних сложных молекулярных тел от других явились следствием ошибок при их копировании в процессах репликации. Ошибки копи рования при репликации молекул повторялись, что могло приводить к появлению нескольких типов молекул от одного предка. Одни моле кулы были более устойчивы, чем другие. Они отличались большей стабильностью и продолжительностью жизни в «первичном бульоне».

Еще одно свойство репликации молекул обнаружилось в скоро сти размножения, или «плодовитости». Среди молекул-репликаторов «первичного бульона» были те, которые характеризовались более вы сокой плодовитостью. К моменту экспансии распространения жизни по земной поверхности и, собственно, биологической эволюции про стейшие организмы «первичного бульона» обладали определённой степенью своего разнообразия. Одни из них могли жить дольше, а другие были более плодовиты.

Насколько процессы зарождения жизни можно считать необхо димыми или случайными? Этот вопрос, конечно же, не имеет одно значного ответа. Тот факт, что наша Земля является пока единствен ной планетой, на которой зародилась и существует жизнь, несомнен но, относится к числу уникальных, случайных событий. Приоритет случайности просматривается и в гипотезе о том, что жизнь занесена на землю из Космоса, с других планет (гипотеза панспермии). Харак тер этой гипотезы не позволяет получить однозначный ответ на во прос о возможности занесения жизни из Космоса на Землю. По видимому, нельзя найти аргументов как исключающих возможность такого события, так и подтверждающих его. Вместе с тем само по себе обсуждение гипотезы панспермии не устраняет вопрос о земных условиях жизни. Случайность зарождения жизни на Земле сочетается с совокупностью условий, действие которых обладает свойствами не обходимыми и достаточными. Во всяком случае, только взаимодей ствие таких факторов, как время, температура, отсутствие кислорода в земной атмосфере, наличие химических веществ и источников энер гии, с необходимостью обусловило возможность появления живых организмов.

За один миллиард лет эволюции эукариотический тип клеточной организации дал широкое разнообразие живых форм от одноклеточ ных простейших до млекопитающих и человека.

Существование клетки зависит от выполнения ею ряда обяза тельных условий:

- отграничение от окружающей среды, - обмен веществ с этой средой.

На основе биохимических механизмов внутри клетки происхо дят реакции диссимиляции и ассимиляции, образуются химические соединения для выполнения тех или иных функций. В процессе жиз недеятельности возникают вещества, которые подлежат удалению.

Приобретение клеткой способности к активному движению облегчает задачу поиска пищи и избегания опасных ситуаций. Сохранение жиз ни во времени зависит от способности клеток к делению. В ходе эво люции совершенствование жизненно важных функций происходит путем их дифференциации, т. е. обособления. Нередко такое обособ ление связано с возникновением специальных структур.

Появление закономерности в виде разделения и специализации функций и структур представляет собой одно из всеобщих свойств жизни. Возникновение среди живых форм многоклеточных организ мов, с которыми связано прогрессивное направление эволюции, явля ется логическим развитием этого свойства. Перевод к многочисленно сти привёл к появлению полового размножения, выделению эмбрио нального периода. В процессе исторического развития на планете воз никло не менее 35 типов многоклеточных организмов. Из них до сих пор существуют 26, будучи представленными более чем 2 млн. видов.

Тема 3. Понятие жизни в современной науке и философии 1. Философский взгляд на живую материю Для естествознания живая материя – это качественно новое об разование, определённое состояние части природы, таящей в себе ещё много неизвестного. Для философии живая материя – это исторически появившаяся форма бытия, имеющая широкий диапазон своего во площения. Философы, не вдаваясь в естественно-научные тонкости строения живого на его различных уровнях, констатируют только те особенности живого, которые характерны для всех видов материи.

Вместо детализации признаков живого философия обращает основное внимание на те всеобщие признаки, которые позволяют говорить о живой материи как об особом ярусе материального бытия. Философия видит в живой материи единство общего и особенного. Общее – это принадлежность живой материи к неживой;

особенное – это появле ние в этом уровне бытия тех отличительных особенностей, которые превратили эту часть природы в особое состояние, сделав ее носи тельницей жизни. Угасание этого признака (умирание растения или животного) снова возвращает бывшее живое в его исходное состоя ние, то есть в дожизненное бытие. Философия, обращаясь к анализу живой материи, не рассматривает качественное состояние многооб разных форм живого, а концентрирует внимание на признаках, харак терных для всех уровней живого, отыскивая тем самым ту принципи альную разницу, которая стала демаркационной линией между двумя уровнями материального бытия.

Живая материя – это часть земной природы. Диапазон живого очень велик, начиная с вирусных образований и заканчивая высшей формой живого – человеком. Философия рассматривает живое как но вую форму материи, сложившуюся в ходе эволюции неживой приро ды за сотни миллионов лет существования её земных форм. Филосо фия, нисколько не опуская специфики живой материи, рассматривает её в свете общих закономерностей материального бытия, одновремен но выделяя общее и особенное, опуская характерные для каждого ви да частное, пусть даже и очень важное с позиций естествознания.

Живая материя выступает своеобразным продолжением нежи вой материи, она вышла из неё и опирается на неё в своём существо вании. Она выступает вторым «ярусом» материального бытия и, сле довательно, несёт в себе все сущностные признаки нижележащего яруса, как и всей материи вообще (движение, время, пространство, наличие причинно-следственных связей, обладает свойством отраже ния). Для философии живая материя – это единство общего (с нежи вой материей) и особенного (характерного только для живых форм).

Особенное в живой материи – это наличие в ней такого определяюще го признака, как жизнь.

Человек пытался понять сущность живого на протяжении всей истории своего существования. В древности это волновало египтян, индусов, китайцев, греков. Но их представления о живом, сущности жизни либо упирались в религиозно-мифологические представления, либо несли черты крайнего натурализма (жизнь появляется из воды, из грязи из воздуха и т. п.). Даже философы, пытавшиеся избежать натуралистических крайностей (Гераклит, Демокрит и ряд других), были далеки от научного подхода к раскрытию живого, поскольку са мой науки ещё не было.

К современным представлениям происхождения жизни на Земле наука шла довольно извилистыми путями, преодолевая религиозные представления возникновения жизни, где господствовала идея креа ционизма (творения жизни Богом). Частичным отходом от идей креа ционизма явилась теория философов-пантеистов, которые, отрицая личностные представления о Боге, выдвинули идею всеобщей одухо творённости природы, когда вся природа выступает «как бы живой», а в ходе соприкосновения материи и живого духа природы получаются живые формы – от растительных до человека.

Сами идеи подобного понимания природы уже присутствовали в работе Аристотеля «О душе» (IV в. до н. э.). В XVIII в. в среде био логов получает поддержку идея о наличии в живых формах особой «жизненной силы», схожей с силой магнита, но причина магнетизма оставалась неясной. Когда же был открыт микроскоп, и удалось зна чительно увеличить его разрешающую силу, то оказалось возможным немного глубже рассмотреть живой организм, обнаружить клетку.

Сложность её строения зародила сомнение в возможности естествен ного появления жизни на Земле: зарождается гипотеза панспермии, согласно которой вся Вселенная заполнена законсервированными жи выми «спермами», один из которых случайно залетел на Землю и явился родоначальником жизни. Об этой гипотезе вспоминали даже в начале ХХ в. пока не была открыта смертельная для всего живого «напряженность» межзвёздного пространства.

В 40-х г. ХХ в. А.И. Опарин, отталкиваясь от гипотезы Канта Лапласса о возникновении Солнечной системы из первичной туман ности, попытался проследить дальнейшую эволюцию Земли, привед шую к появлению жизни. Первые сотни миллионов лет земной шар буквально «кипел» под влиянием высоких температур. На нем шли бурные геолого-минералогические и иные подобные процессы. В ито ге образовалась плотная и насыщенная парами различных соединений атмосфера, пронизанная радиацией, электромагнитными излучения ми, непрерывными грозовыми разрядами, «подпитываемая» непре рывными вулканическими извержениями, когда земная кора «уклады валась». Всё это и многое другое, ещё не известное науке, привело к образованию углеродистых соединений и появлению Мирового океа на, в котором начались углеродистые процессы. В ходе дальнейших изменений в водной среде появляются коацерваты, послужившие ис ходной материей для последующего образования белковых соедине ний. В океане получился «живой кисель», в котором уже стал присут ствовать обмен веществ и начали формироваться клеточные соедине ния. Этот процесс растянулся на многие миллионы лет, прежде чем на базе первого коацервата появилась простейшая живая клетка.

Превращение Земли из мёртвой планеты в жизненесущую – планетарное событие. Эволюция живой материи началась тогда, когда Мировой океан оказался заполненным исходными формами и начался процесс их «выдавливания» на сушу. В такой же последовательности шло и медленное заполнение естественных природных «ярусов», ко гда природа словно диктовала категорическое «умри или меняйся».

Но принятая современным естествознанием гипотеза А.И. Опарина так и будет оставаться гипотезой, поскольку не существует способа проверить её в силу невозможности поставить эксперимент подобного масштаба. Весь путь эволюции живых форм от простейших видов до человека занял около 2 млрд. лет. Развитие и усложнение жизненных форм земных обитателей можно представить так, что появлялись но вые виды, а другие отмирали. Появление новых видов представителей растительного и животного царства занимало миллионы лет, в такой же длительности шло отмирание нежизнестойких форм. Появление свободного кислорода в атмосфере привело к образованию в ней озо нового экрана, предотвращающего губительное действие ультрафио летовой радиации на организмы. Создалась возможность резкого рас селения организмов в пространстве и появления жизни на суше. Мир животных, потребляющих в пищу растения, возник как надстройка над фотосинтезом растительных организмов в условиях окислитель ной атмосферы Земли. Мир животных существует лишь за счёт расти тельного живого вещества и отдельно существовать не может. Мир животных сам по себе не представляет жизни. Животный организм рассеивает внутри своей физиологической машины энергию, накоп ленную зелёными хлорофиллосодержащими организмами. Живое ве щество энергию накапливает, а не рассеивает. Если при активной вул канической деятельности на Земле углекислый газ выделялся из недр и был пищей растениям, то при прекращении вулканизма круговорот нарушается.

Перечисленным выше условиям существования жизни соответ ствует только тонкий слой Земли, включающий в себя верхнюю часть литосферы, гидросферу, а также нижнюю часть атмосферы (тропо сферу) и называемый биосферой (греч. Bios – жизнь), то есть сферой жизни. Уникальность биосферы состоит в том, что она ограничена в пространстве и имеет начало во времени. Возникнув примерно 2- млрд. лет тому назад, она прошла за это время сложнейший путь раз вития от простейших одноклеточных до поразительного многообразия различных форм живых существ, совершеннейшим из которых явля ется человек. При этом все отдельные живые организмы смертны, так как их бытие всегда ограничено определёнными временными рамками – рождением и смертью, в то время как вся биосфера в целом поддер живает своё существование как единая система, благодаря процессу воспроизведения жизни. То есть, раз возникнув, она существует, и бу дет существовать до тех пор, пока будут сохраняться перечисленные выше условия, необходимые для функционирования жизни. Если для одних форм жизни – простейших достаточны минимальные, предель но ограниченные условия существования, то для более развитых, а тем более для высокоразвитых, требуются уже многие параметры, со стоящие в сложнейших отношениях и равновесии.

2. Отражение как всеобщее свойство материи и его актуальность для существования живых форм Отражение, как всеобщее свойство материи, не содержит в себе что-либо замысловатое. В неживой материи – это результат взаимо связи двух или более форм, причём на сущность каждой из взаимо действующих форм отражение не оказывает существенного воздей ствия. Отражение в живой природе тесно связано с жизнедеятельно стью и функциями всего организма, превращается в первейшую жиз ненную потребность. Для живых форм материи отражение – это усло вие обеспечения единства организма и внешней среды, без чего бытие живой природы невозможно. Все формы живого, в том числе и чело век, выживают за счёт внешней среды, которая выступает для каждой формы жизни в трёх основных проявлениях:

- нужная, т. е. полезная для жизни;

- нейтральная, на которую можно не реагировать;

- опасная, угрожающая существованию.

Поскольку живая форма выживает только за счет внешней среды, то каждому виду живого эту среду необходимо отразить, по чувствовать, чтобы стремиться к ней или, наоборот, спасаться от нее.

Для человека знание приобретает понятную форму и порождает соот ветствующую реакцию. Остальным формам живого окружающую среду тоже приходиться «узнавать», но формы «знания» в каждом уровне живой материи свои: знание собаки – это зрение, уши и нюх;

для птицы узнать – это ударить клювом, реакция на звук, контуры ви димых предметов, врожденные инстинкты;

насекомые летят на запах или спасаются от запаха, чувствуют погодные изменения.

Степень развития отражения на уровне живого детерминирова на общим уровнем развития самой формы живого. Природа словно осознанно дала каждому виду «не больше, но и не меньше нужного для выживания»: одно «знает» амеба, обволакивающая микроскопи ческие органические частички на дне стоячего водоема;

совсем другой характер носят «знания» зайца, осматривающего в темное время суток десятки километров по полям и перелескам. Если мысленно предста вить всю лестницу живых форм от простейших до человека, то такой же усложняющейся лестницей будет выглядеть и «лестница» развития отражения. Это связано с усложнением среды обитания более слож ных форм, несущих в себе разнообразие признаков и связей, которые необходимо отразить, оценить, соответственно координировать свое поведение, вписаться в действительность.

Живую природу нужно рассматривать как многоярусное и мно гокачественное явление. Вышележащий ярус включает в себя призна ки нижележащих ярусов, которые выступают как дополнение к ново му, основному для данного яруса признаку. В таком же отношении находятся и уровни отражения на разных ступенях живого, когда высшие его формы органически содержат в себе и формы отражения, присущие всем нижележащим ярусам живого. В этом плане человек, как высшая ступень «лестницы живых существ», несет в себе все те формы отражения, которые присутствуют во всех формах живого. Но как дополнение к ним и как новый качественный прорыв, он имеет и чисто человеческие формы отражения, которых не знает остальная живая материя: сознание, способность к абстрактному мышлению, память, интуиция, предвидение, целеполагание, нравственную оценку отражённого. Подобная многогранность отражательных способностей человека обусловлена самой спецификой ареала, в котором развора чивается человеческая жизнедеятельность. Если ареал амебы ограни чивается несколькими каплями загрязненной воды, для волка – десят ками квадратных километров лесостепной зоны, для кита – простора ми Мирового океана, то человеческим ареалом оказывается вся земная неживая и живая природа, а сама его жизнедеятельность разворачива ется в человеческом общежитии со всеми его многогранными слагае мыми. Понятие «отражение» и «информация» отличаются. Отражение – это восприятие того, что доступно органам чувств и способно вы звать радость, восхищение, гнев, ярость. Информация – это набор све дений о существенных признаках того или иного явления. Информа ция, даже очень важная, не несет эмоционально-человеческой окрас ки.

Живая материя – это общефилософская характеристика, общее определение всего многообразия живых форм. Следовательно, живая материя, «живое вообще» - это философское понятие, как «неживая материя», только меньше по объему. В действительном бытии таково го нет. Биология делит все многообразие представителей живой мате рии на царства, классы, виды и подвиды. Но и такое деление выступа ет только научными абстракциями, общими понятиями естествозна ния. В действительности люди имеют дело только с конкретными особями.

Каждая форма живого – это конкретная биофизиологическая цельность, четкое взаимодействие и взаимосвязь всех составляющих, живой организм органов вне зависимости от уровня организации ор ганизма, различие этой «организованности» состоит лишь в том, что в формах нижнего яруса живой материи нарушение органической «цельности» отражается незначительно на общих функциях организ ма, в высокоорганизованных – очень значительно, вплоть до смер тельного исхода. Боль – это сигнал о сбое в работе организма. Все жи вое – это органическая цельность, а потому реакция при нарушении цельности присутствует во всех формах живого, только в каждой форме специфическая. Уровень организованности зависит от уровня живой материи. Организованность присуща каждому живому орга низму. В нем имеется все необходимое и в определенных связях направленное на выживание данной формы живого, но при этом – ни чего лишнего. Живая материя, поднимаясь в своем развитии к более сложным, знаменует прогресс;

но этот качественный рост имеет и свою обратную сторону: регресс в способности к выживанию. Слож ная форма более ранима, более беззащитна перед вредными воздей ствиями, перед резкими изменениями среды обитания. И самым уяз вимым перед внешней средой оказывается человек, а наиболее жизне стойкими оказываются простейшие формы живого: мхи, вирусы, бак терии.

3. Признаки живой материи и ее отличия от неживой Важным свойством живого является питание. Пища нужна всем живым существам. Они используют ее как источник энергии и ве ществ, необходимых для роста и других процессов жизнедеятельно сти. Растения и животные различаются по тому, как они добывают пищу. Почти все растения способны к фотосинтезу, то есть они сами создают питательные вещества, используя энергию света. Фотосинтез – одна из форм автотрофного питания. Животные и грибы питаются по-иному: они используют органическое вещество других организмов, расщепляя с помощью ферментов это органическое вещество и усваи вая продукты расщепления. Такое питание называют гетеротрофным.

Гетеротрофами являются многие бактерии, хотя некоторые из них ав тотрофны.

Следующими признаками живого является наличие дыхания.

Для всех процессов жизнедеятельности нужна энергия. Поэтому ос новная масса питательных веществ, получаемых в результате авто трофного или гетеротрофного питания, используется в качестве ис точника энергии. Энергия высвобождается в процессе дыхания при расщеплении некоторых высокоэнергетических соединений. Высво бождаемая энергия запасается в молекулах аденозинтрифосфатах (АТФ), который обнаружен во всех живых клетках.

Раздражимость – это когда все живые существа способны реа гировать на изменение внешней и внутренней среды, что помогает им выжить. Например, кровеносные сосуды кожи млекопитающих при повышении температуры тела расширяются, рассеивая избыточное тепло и тем самым снова восстанавливая оптимальную температуру тела. А зеленое растение, которое стоит на подоконнике и освещается только с одной стороны, тянется к свету, потому что для фотосинтеза нужна определенная освещенность.

Подвижность. Животные отличаются от растений способностью перемещаться из одного места в другое, то есть способностью к дви жению. Животным необходимо двигаться, чтобы добывать пищу. Для растений подвижность необязательна: растения способны сами созда вать питательные вещества из простейших соединений, доступных почти всюду. Но и у растений можно наблюдать движения внутри клеток и даже движения целых органов, хотя и с меньшей, чем у жи вотных, скоростью. Могут двигаться и некоторые бактерии, и одно клеточные водоросли.

Выделение, или экскреция, – это выведение из организма ко нечных продуктов обмена веществ. Такие ядовитые «шлаки» возни кают, например, в процессе дыхания, и их надо обязательно удалять.

Животные потребляют очень много белков, и поскольку белки не за пасаются, их необходимо расщепить, а затем вывести из организма.

Поэтому у животных выделение сводится в основном к экскреции азотистых веществ. Еще одной из форм экскреции можно считать вы ведение из организма свинца, радиоактивной пыли, алкоголя и массы других, вредных для здоровья веществ.

Размножение. Продолжительность жизни у каждого организма ограничена, «однако, все живое бессмертно». Выживание вида обес печивается сохранением главных признаков родителей у потомства, возникшего путем бесполого или полового размножения. Пытаясь объяснить природу наследования признаков, «редукционисты» от крыли нуклеиновые кислоты – ДНК (дезоксирибонуклеиновую кисло ту) и РНК (рибонуклеиновую кислоту). В молекулах этих кислот со держится закодированная наследственная информация, которая пере даётся от одного поколения к другому.

Через размножение осуществляется самосохранение всех видов живой материи. Форма размножения у каждого вида своя, и она тем сложнее, чем выше стоит данная форма на «лестнице» живого. На уровне микроорганизмов происходит деление материнской клетки надвое – и второй микроб готов. Внутри мира бактерий нет деления на мужские и женские.

На уровне грибов в период их созревания идет активное выде ление спор – микроскопических комочков жизни;

травы и некоторые виды древесной растительности в период созревания выделяют пыль цу – настоящий бич для людей, предрасположенных к аллергическим заболеваниям. Радующие наши взоры цветущие растения – это рас крытое цветком лоно для перекрестного опыления, чтобы в итоге по явились семена.

Исходная плодовитость видов живого обратно пропорциональна вероятности выживания семени до его половой зрелости. Когда веро ятность выживания низка, родители оказывается более «плодовиты ми»;

когда вероятность выживания высокая – плодовитость низкая.

Природа словно отвешивает каждому виду свою «порцию» на буду щее. Если внешние условия для выживания благоприятны, формы жи вого размножаются интенсивно, стремясь к расширению своего ареа ла обитания;

когда же складываются условия, неблагоприятные для выживания, размножение замедляется. В мире растительного царства каждое плодоносящее дерево или растение стремится к максимуму, поскольку в мире растений идёт жесточайшая борьба за каждый сан тиметр земли, за каждый луч солнца. В человеческом обществе, наоборот, в странах с высоким качеством жизни – рождаемость низ кая, в слаборазвитых странах – продолжительность жизни низкая.

Рост – это когда объекты неживой природы (кристалл) растут, присоединяя новое вещество к наружной поверхности. Живые суще ства растут изнутри за счёт питательных веществ, которые организм получает в процессе автотрофного или гетеротрофного питания. В ре зультате ассимиляции этих веществ образуется новая живая прото плазма.

Эти семь главных признаков живого более или менее выражены у любого организма и служат единственным показателем того, жив он или мёртв. Все эти признаки – лишь наблюдаемые проявления глав ных свойств живой материи (протоплазмы) то есть её способности из влекать, превращать и использовать энергию извне. К тому же прото плазма способна не только поддерживать, но и увеличивать свои энергетические запасы.

В отличие от живой материи мёртвое органическое вещество легко разрушается под действием механических и химических факто ров окружающей среды. Живые существа обладают встроенной си стемой саморегуляции, которая поддерживает процессы жизнедея тельности и препятствует неуправляемому распаду структур и ве ществ и бесцельному выделению энергии. Такая регуляция направле на на поддержание гомеостаза на всех уровнях организации живых систем – от молекул до целых сообществ.

4. Жизнь – специфическое природное явление Жизнь – одна из форм бытия и одна из высших форм движе ния. Современная наука во взгляде на жизнь исходит из представле ний о качественном отличии живого от неживого, о наличии общих свойств у растительного и животного мира, включая человека. Есте ственно-научное познание жизни осуществляется по многим направ лениям. Практически в него вовлечены все науки. И всё же основная тяжесть выпадает на биологию – науку о жизни. Жизнь для человека – первейшая ценность: она породила самого человека и её биологиче ские механизмы в совокупности с социальными факторами составля ют суть человеческой природы. Жизнь – это естественный природный процесс, что предопределяет его познание средствами и методами науки, используемой для изучения всех природных явлений. Вместе с тем жизнь обладает специфическими свойствами, которые делают её принципиально отличной от всех иных проявлений материального порядка, то есть речь идёт о качественном своеобразии жизни. Жизнь на Земле представлена громадным разнообразием форм, которым присуща возрастающая сложность строения и функций. Всем живым организмам свойственны два признака: целостность и самовоспроиз ведение. В ходе индивидуального изменения (онтогенеза) организмы приспосабливаются к внешним условиям, а смена поколений приоб ретает эволюционно-исторический характер (филогенез). Организмы выработали способность к относительной независимости от внешней среды (автономность). Одно из главных свойств всякого живого орга низма – обмен веществ. Наряду с ним существенными признаками жизни являются раздражимость, рост, размножение, изменчивость, наследственность. Всякий живой организм как бы стремится к глав ному – воспроизведению себе подобных.

Сущность жизни есть функция определённой материальной ор ганизации. Познание жизни выявило сложную структурно функциональную природу биологических организмов. Долгое время жизнь понималась как существование белковых тел. По мере совер шенствования методов и средств познания живых структур уточня лись представления о природе белка, характере обменных процессов в живом организме и взаимодействии его с окружающей средой. К по знанию жизни подключились физика и химия, что позволило выде лить молекулярный уровень биологической организации. Активно внедряются представления о физико-химической природе жизни, что якобы предопределяет возможность её познания исключительно сред ствами физики и химии.

Жизнь – это частичная, непрерывная, прогрессирующая и взаи модействующая со средой самореализация потенциальных возможно стей электронных состояний атомов. Философский интерес к пробле ме жизни продиктован следующими обстоятельствами:

1) философское объяснение природы самого человека, что тре бует привлечения естественно-научных представлений о жизни;

2) необходимость использования методологических принципов в ходе научного познания жизни;

3) уяснение закономерностей структурно-функциональной ор ганизации живого, что способствует верному ответу на один из акту альнейших философских, мировоззренческих вопросов – в чем смысл жизни человека?

Важным результатом философского и естественно-научного по знания жизни является вывод о единстве жизни на Земле.

Жизнь – способ существования материи и одна из её форм.

Только живая материя способна воспроизводить саму себя, а она ста новится предпосылкой мыслящей, одухотворённой материи. Жизнь – это постоянное самообновление химических составных частей тела.

Важнейшие составляющие жизни – это рост, размножение, движение, обмен веществ со средой. Жизнь – это планетарное закономерное гео логическое явление, строящее биосферу и ноосферу и проявляющееся в массах вещества. Организм – система историческая, является ре зультатом филогенетического, эволюционного развития. В науке идёт интеграция знаний о жизни для создания о ней теории. Происходит соединение знаний физики, химии. Создаются формально-логические теоретические схемы, основанные на математике. Формируется си стемный метод, основанный на методах биокибернетики и биологии.

Сформулированы принципы эволюции ноосферы, биогеохимии, есте ственно-научные основы развития общества. Жизнь существует в форме отдельных живых организмов, каждый из которых возникает из себе подобных и умирает. Организмы, вступая в связи с неживой средой и друг с другом, образуют системы более сложных порядков, в конечном счёте – единую систему жизни на Земле, прошедшую путь развития от простейших форм до человека. Жизнь есть способ суще ствования и эволюции биологических систем, проявляющийся в фор ме процессов преобразования вещества и энергии, а также накопления информации.

Жизнь – это планомерное нарушение симметрии. Живое – это открытая, неравновесная, но стационарная система. Смерть у живого генетически запрограммирована. Живое исчезает многостадийно. Жи вое образовано из тех же химических элементов, что и объекты мёрт вой природы.

Законы физики во Вселенной таковы, что они разрешают суще ствование атомов, звёзд, планет, жизни, разума. Эволюция не основа на на случайных изменениях при мутагенезе, она изначально целесо образна и приспособительна (Ш.Б. Ламарк, Л. Берг). В жизни орга низмов мутации наблюдаются редко. Генетические программы чрез вычайно помехоустойчивы. Жизнь есть способ существования белко вых тел и нуклеиновых кислот, существенным моментом которого яв ляется постоянный обмен веществ с окружающей их внешней приро дой. Жизнь часто рассматривается как специфическое взаимодействие физико-химических процессов (Д.Д. Бернал).

С философско-онтологической точки зрения, жизнь – это про цесс, в котором потенциальные качества бытия превращаются в его актуальные значения. Жизнь оказывается процессом актуализации бытия, процессом, в разнообразных формах которого раскрываются возможности бытия. Основные свойства жизни – это питание, дыха ние, раздражимость, активность, размножение и рост. В самом деле, каким бы ни было живое существо, оно нуждается в пище как источ нике веществ и энергии;

при этом растения и животные различаются по тому, как они добывают пищу. Дыхание представляет собой опре делённый процесс высвобождения энергии в результате окисления ор ганических веществ в организме. Все живые существа способны реа гировать на изменение внешней и внутренней среды. Разнообразные формы реакции раздражимости помогают им выжить. Активность ор ганизмов проявляется в способности к движению или поведению.

Опять таки, заметим, что активность животных существенным обра зом отличается от активности растений, так как животным необходи мо перемещаться в окружающей среде, чтобы добывать пищу. Выжи вание вида обеспечивается сохранением его важнейших признаков родительского поколения у потомков путём размножения. Рост живых организмов происходит за счёт внутренних процессов потребления питательных веществ.

Перечисленные признаки организмов могут служить показате лем того, живы они или мертвы. Наблюдения этих признаков в живой природе позволяют сформулировать интегральные характеристики жизни:

1) энергетические процессы обмена веществ;

2) признаки самоорганизации;

3) информационно-генетические признаки;

4) эволюционные признаки.

Питание, дыхание, раздражимость, активность, размножение и рост организмов нуждаются в энергетических ресурсах, которые они извлекают из окружающей среды. Энергия природы используется в целях выживания и адаптации организмов для пополнения израсходо ванных запасов энергии. Так, почти все растения способны к фото синтезу как процессу, синтезирующему питательные вещества на ос нове использования солнечной энергии или энергии других источни ков света. Энергетические процессы обмена веществ организмов яв ляются необходимым условием поддержания и воспроизведения их организации. Высокоупорядоченное строение живых форм отличается свойствами самоорганизации и саморегуляции. Химические вещества, служащие «строительным материалом» организмов, имеют более вы сокий уровень организации, чем организация веществ неживых объ ектов. Упорядоченность химических структур и функций специфична для любого живого организма, способствует росту их самоорганиза ции в направлении к стабильности, устойчивости.

Тот факт, что структуры живых организмов при размножении возникают заново в каждом последующем поколении, получил разные толкования, известные как преформистская и эпигенетическая точки зрения. Они существовали длительное время в философии и биоло гии.. Согласно преформисткой точки зрения, (преформизм – от лат.

«заранее образую» или «преобразую) развитие и признаки организма предопределены структурами его зародыша, то есть структурами его половых клеток. Радикальность преформизма заключалась в утвер ждении, что зачатки зародышей всех будущих поколений живых су ществ изначально заложены в акте их сотворения. Наглядно префор мистская точка зрения изображается в виде «матрёшечной модели»

развития организмов: зародыш каждого последующего поколения «упрятан» в зародыше предыдущего, так же как одна матрёшка – в другой.

Эпигенетическая гипотеза, напротив, утверждала, что развитие организма протекает путём последовательных новообразований, зави сящих от различных причин, сил, целей. Так, ещё Аристотель полагал, что в зародыше организма нет готовых структур. Они возникают как новообразования на каждом этапе развития организма. Само же раз витие структур организма носит целесообразный (теологический) ха рактер. Эпигенетический, эпигенез (греч.) – это направленность дей ствия от его потенциальных свойств к их реализации.

Погрешности и иллюзии преформистского и эпигенетического взглядов на воспроизведение структур организмов были устранены только в ХХ в., когда прояснились химические структуры генов, ме ханизмы хранения и передачи наследственной информации. Инфор мация, потребность в которой испытывает каждый организм, переда ётся его потомкам путём наследования.

Информация содержится в генетических структурах – генах и хромосомах организма (ген. – от греч. – «род».). Ген – это элементар ная, неразложимая единица наследственного материала. Хромосома (хромо – цвет, сомо – тело) есть структурное ядро клетки как носителя генов. По наследству передаются не структуры, а описания их свойств. Каждое такое описание представляет собой наследственную программу организма, которую он может передать будущим поколе ниям. Кроме того, в каждое описание структуры организма включает ся инструкция («технология»») её изготовления. Другими словами, наследственная программа содержит как описание особенностей стро ения организма, так и описание последовательности операций по из готовлению его структур. Сам же механизм наследования можно упо добить процедуре копирования генетической структуры родительско го организма потомками. При этом родительские структуры исполь зуются в качестве матриц для изготовления структур потомков после дующих поколений. Копирование генетических структур одних поко лений другими сопряжено с мутациями (ошибками, изменениями) свойств организма, вызываемых действием естественных и искус ственных факторов. Мутации затрагивают любые свойства организ мов, что проявляется в разнообразии их модификаций – разнообразии их видов. Генетические механизмы, обеспечивая функции сохранения, воспроизведения и программирования структур организмов, задают их возможные потребности в энергетических ресурсах, пределы раз вития и поведения.


Эволюция живых организмов формирует их способность адап тации к окружающей среде. Каждый вид живого находится в соответ ствии своему образу жизни, то есть он приспособлен к условиям окружающей среды благодаря унаследованным признакам своего строения и функций. Активность образа жизни организмов определя ется особенностями их реагирования на воздействие окружающей среды. В ходе эволюции образ жизни любого вида подвержен измене ниям, его активность может возрастать или уменьшаться. Изменения, или мутации, наследственных программ подвергаются в ходе эволю ции действию естественного отбора. В результате чего строение орга низмов может усложняться или упрощаться, они могут приобретать новые свойства, у них могут совершенствоваться отдельные органы или функции, а также формироваться новые: одни организмы могут вымирать, наконец, могут появляться новые виды живых организмов.

Мутационные процессы в живой природе характеризуются большой длительностью по времени протекания, чрезвычайным разнообразием, случайным и ненаправленным характером их происхождения.

5. Критерии жизни При попытке определить сущность жизни на научном уровне возникают значительные трудности. Большинство ученых убеждено, что жизнь представляет собой особую форму существования материи.

Ф. Энгельс – жизнь есть способ существования белковых тел, состоящих в постоянном самообновлении химических составных ча стей этих тел.

Но к 60 гг. ХIХ в. стало ясно, что вещественная основа жизни сводится не только к белкам, а функциональная – не только к прису щему живому организму обмену веществ.

Э. Шредингер заявил, что жизнь – это апериодический кристалл, а Г. Югай утверждал, что она есть космическая организованность ма терии.

Современная биология перечисляет основные свойства живых организмов, и только совокупность таких свойств может дать пред ставление о специфике жизни:

- живые организмы характеризуются упорядоченной сложной структурой, уровень их организации значительно выше, чем в нежи вых системах;

- живые организмы получают энергию из окружающей среды, причем большинство из них прямо или косвенно используют солнеч ную энергию;

- все живые организмы, как растения, так и животные, реагиру ют на изменения в окружающей среде (раздражимость);

- живые организмы не только изменяются, но и усложняются;

- все живое размножается. Способность к самовоспроизведению – основополагающий признак жизни, поскольку при этом проявляется действие механизма наследственности и изменчивости, которые опре деляют эволюцию всех видов живой природы;

- живые организмы передают по наследству заложенную в них информацию, необходимую для развития и размножения потомства.

Эта информация заложена в генах. Генетический материал определяет направление развития организма. Информация в процессе передачи несколько изменяется, поэтому потомство не только похоже на роди телей, но и отличается от них;

- живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания, соответствующему образу жизни.

Современные научные представления позволяют определить любой живой организм как самоорганизующуюся систему открытого типа, то есть производящую обмен веществ, энергии и информации с окружающей средой.

Другой отличительный признак живого заключается в способ ности его к размножению. В отличие от всего неживого, только живые организмы могут порождать себе подобных, расти, развиваться, полу чать извне необходимые для роста и поддержания жизни вещества и выбрасывать в окружающую среду отходы своей деятельности. Иначе говоря, бытие живых организмов функционально, оно осуществляется как процесс, то есть нечто живое существует или, как говорят, в нем есть жизнь, лишь постольку, поскольку оно функционирует. Кроме того, для существования живых организмов требуется соответствую щая и вполне определенная физическая и химическая среда, ибо их жизнедеятельность может происходить только в определенных пара метрах: должная температура, наличие воздуха, влаги, питания и т. д.

Хотя отмеченные параметры вполне конкретны и поддаются ис следованиям, абсолютно точную границу между живым и неживым провести не так просто. Например, вирусные частицы вне клеток жи вого организма не производят обмена веществ, не размножаются и т.

д., что дает основание одним ученым относить их к живому, другим – к миру неживого. На неопределенное время прекращаются жизненные процессы и у высушенных семян или простейших организмов при глубоком замораживании. Но при возвращении к прежним (нормаль ным) условиям их жизненные процессы восстанавливаются.

Обмен веществ можно рассматривать как элемент общего зако на единства организма и среды, но проявившегося в самом организме.

Каждая живая форма – это система, где сгорают необходимые для поддержания жизни элементы внешнего мира. А наружу выделяется все то, что не подвержено переработке, но в дальнейшем вступает в общий круговорот обмена веществ. Всему живому нужна пища, кото рая поступает из внешней среды. Усвоение пищи – это процесс асси миляции, отторжение – это диссимиляция. Повышенную потребность в пище организм испытывает во время роста и развития. В период зрелости вида наступает период равновесия ассимиляции и диссими ляции;

процесс старения сопровождается снижением потребности ор ганизма в питании. Эта закономерность наблюдается в живой материи всех уровней. Задача пищи – поддержание равновесия в противоречи вых тенденциях организма на разных стадиях его существования.

Сознательным нарушителем этого всеобщего закона живой при роды выступает человек. Его питание можно определить как биолого социальное, поскольку он использует в пищу не только то, что требу ется организму, но и то, что он употребляет под влиянием обществен ного мнения, общепринятых оценок, престижных характеристик, сло жившихся в обществе. В силу таких условий применяемую человеком пищу можно условно разделить: на необходимую, когда в организм попадает все требуемое и ничего лишнего;

вкусную, когда человек под воздействием искусства кулинаров употребляет лишнее, нежели требуется организму для нормального обмена веществ;

изысканную, когда в организм поступает пища не обязательно нужная, но в обще ственном представлении необычайная, массам не доступная, но вызы вающая разбалансировку в обмене веществ. Появилась пища как плод научно-технической революции.

6. Свойства жизни Поразительное многообразие жизни создаёт большие трудности для её однозначного и исчерпывающего определения как особого яв ления природы. Аристотель жизнь определял как питание, рост и одряхление;

Г. Тревиранус – как стойкое единообразие процессов при различии внешних влияний;

М. Биша – это совокупность функций, сопротивляющихся смерти;

А. Лавуазье – как химическую функцию;

И.П. Павлов – сложный химический процесс. Свойства живого не но сят исключительного характера и по отдельности обнаруживаются среди объектов неживой природы. А.И. Опарин считал, что жизнь – это особая, очень сложная форма движения материи.

Жизнь – это макромолекулярная открытая система, которой свойственна иерархическая организация, способность к самовоспро изведению, обмен веществ, тонко регулируемый поток энергии.

Жизнь – это ядро упорядоченности, распространяющееся в менее упорядоченной Вселенной.

Свойство жизни – обмен веществ. Его содержание составляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции (анабо лизм) и диссимиляции (катаболизм). Результатом ассимиляции явля ется образование и обновление структур организма, диссимиляции – расщепление органических соединений с целью обеспечения различ ных сторон жизнедеятельности необходимыми веществами и энерги ей. Для осуществления обмена веществ необходим постоянный при ток определённых веществ извне;

некоторые продукты диссимиляции выделяются во внешнюю среду. Таким образом, организм является по отношению к окружающей среде открытой системой.

Процессы ассимиляции и диссимиляции представлены много численными химическими реакциями, объединенными в метаболиче ские цепи, циклы, каскады. Последние представляет собой совокуп ность взаимосвязанных реакций, протекание которых строго упорядо чено во времени и пространстве. В итоге осуществления клеткой ме таболического цикла достигается определённый биологический ре зультат. Жизнедеятельность клетки человека требует согласованного протекания более 10000 реакций. Структурированность необходима для эффективного обмена веществ. С другой стороны, любая упоря доченность для своего поддержания требует затраты энергии.

Согласно закону сохранения энергии (первое начало термоди намики), при химических и физических превращениях она не исчезает и не образуется вновь, а переходит из одной формы в другую. Поэто му теоретически любой процесс должен протекать одинаково легко в прямом и обратном направлениях. В природе такого не наблюдается.

Без воздействия извне процессы в системах идут в одном направле нии. Естественное развитие процессов неизбежно приводит к состоя нию равновесия как статистически более вероятному. Одновременно утрачивается структурированность. Мерой необратимости природных процессов служит энтропия, количество которой в системе обратно пропорционально степени упорядоченности (структурированности).


Закономерности изменения энтропии описываются вторым началом термодинамики. Способность противостоять нарастанию энтропии (а она в организме низкая из-за постоянного притока энергии извне) со хранять высокий уровень упорядоченности является обязательным свойством жизни.

Жизнь представляет собой постоянный процесс самообладания, в результате которого воссоздаются структуры, соответствующие снашиваемым и утрачиваемым. Это достигается благодаря использо ванию живыми формами для построения своих структур и обеспече ния всех сторон жизнедеятельности биологической (генетической) информации. Она отбиралась по признаку биологической полезности в процессе эволюции видов, населяющих планету. Она хранится, за писанная с помощью специального кода, в наследственном веществе клеток.

Молекулярный механизм использования живыми организмами биологической информации основан на функционировании в клетках уникальных химических соединений – биологических полимеров, не встречающихся в природных условиях в неживых объектах.

Белки, которые, выполняя роль биологических катализаторов (ферменты), обуславливают протекание биохимических реакций в нужном направлении, с достаточной скоростью, при достаточно мяг ких условиях температуры и давления. Ферменты отличаются специ фичностью. Всякий раз белки несут в себе одну и ту же биологиче скую информацию, следовательно, выполняют одни и те же функции.

Постоянство биологической информации белковых молекул достига ется тем, что в качестве матриц для их синтеза используются молеку лы нуклеиновых кислот. Информация, сохраняемая в ДНК, перено сится на белок с помощью РНК. Хранение и использование биологи ческой (генетической) информации на основе уникальных информа ционных макромолекул белков и нуклеиновых кислот составляет важное свойство жизни. Хранение информации в ДНК, утилизация её в процессе жизнедеятельности путём переноса на белки и далее на различные биологические структуры находят своё отражение в нали чии генотипа и фенотипа, что также обязательно для всех живых су ществ. Воплощение исходной наследственной информации генотипа в информацию рабочих структур организма происходит в процессе он тогенеза – индивидуального развития, типичного для живых форм. В ходе этого процесса проявляется такое свойство, как способность к росту.

Организмы обладают свойством менять своё состояние в зави симости от колебаний параметров окружающей или внутренней сре ды. Такая реакция имеет приспособительное значение и зависит от наличия механизмов регистрации соответствующих колебаний, ана лиза поступающих данных, выработки решений по содержанию и ин тенсивности ответа. Названное свойство позволяет рассматривать жи вые формы как кибернетические устройства, которые подчиняются законам передачи и переработки информации. Термин «информация»

употребляется здесь в широком смысле. Биологическая информация качественно и количественно соответствует наследственной инфор мации ДНК. Информация в кибернетическом смысле включает и лич ный опыт организма. Индивидуальные реакции живых существ на внешние и внутренние стимулы обуславливаются такими общими свойствами жизни, как раздражимость и возбудимость.

Область жизни представлена совокупностью отдельных орга низмов, т. е. характеризуется дискретностью. Продолжительность жизни организмов ограничена. В связи с этим сохранение жизни во времени зависит от такого её свойства, как способность к размноже нию, то есть к воспроизводству себе подобных.

Существуют свойства, распространяющиеся на область жизни в целом. Они отражают универсальные принципы её существования во времени и пространстве. Одно из таких свойств – включённость орга низмов в процесс эволюции. Благодаря этому жизнь, как особое явле ние материального мира, сохраняется на протяжении 3 млрд. лет.

Второе свойство – существование отдельных организмов лишь во вза имодействии с другими в составе особых сообществ – это биоценоз.

7. Структурные уровни живого Мир живого чрезвычайно многообразен и имеет сложную структуру. Понятие «структурные уровни» организации живого пред ложили в 1920-е гг. американские философы Г. Браун, Ф. Солларс.

Кроме различий по классам сложности и закономерности функциони рования, они выдвинули идею иерархической соподчинённости уров ней вхождения каждого последующего в предыдущий с образованием единого целого.

Молекулярно-генетический уровень. Генетический код Одним из величайших прорывов науки в познании структуры живой материи на молекулярно-генетическом уровне произошел апреля 1953 г. Была опубликована статья Д. Уотсона (США), Ф. Крика (Анг.), раскрывающая структуру носителя наследственности всего живого на земле – молекулы ДНК. Участок молекул ДНК, служащий матрицей для синтеза одного белка, называют геном – это внутрикле точная молекулярная структура, по химическому составу это нуклеи новые кислоты. Гены находятся в ядрах клеток, это мозговые центры клеток. У высших организмов гены входят в состав хромосом – само воспроизводящихся структур, постоянно присутствующих в ядрах клеток животных и растений.

Самоудвоение и распределение хромосом при клеточном деле нии обеспечивает передачу наследственных свойств организма от по коления к поколению. Совокупность генов, содержащихся в одинар ном наборе хромосом данной растительной или животной клетки, называется геномом.

Клеточный уровень живого. Эволюция клетки Клетка является основной элементарной единицей жизни, спо собной к воспроизводству. Именно в ней протекают все главнейшие обменные процессы (биосинтез, энергетический обмен и др.).

Самыми ранними из возникших на Земле одноклеточных орга низмов были бактерии, не обладавшие ядром (прокариоты). Вероятно, они жили за счёт потребления органических соединений. Организмы, обладающие ядром (эукариоты), возникли позднее (1,5 млрд. лет назад). Первые жили в любой, даже бескислородной среде, а вторые – только в кислородной. Крупным шагом эволюции стало возникнове ние у организмов фотосинтеза. Этим обладали азотфиксирующие сине-зелёные водоросли, способные существовать в среде, полностью лишённой органических соединений. Автотрофное питание, развив шееся посредством фотосинтеза, а также запас готовых питательных веществ в растительных тканях стали условиями для появления огромного разнообразия организмов.

Организменный уровень живых систем Следующей после одноклеточных ступенью эволюции стало возникновение и совершенствование многоклеточного организма. На промежуточной стадии между многоклеточными организмами и при митивными многоклеточными возникли колониальные одноклеточ ные. При дальнейшем развитии произошла специализация клеток членов колонии по принципу разделения на осуществляющие функ ции питания и движения (жгутики) и служащие для размножения (ге неративные). Последующая специализация потребовала образования центра координации, то есть нервного центра, возникает хорошо вы раженная нервная система, одновременно совершенствующая спосо бы полового размножения. Все многоклеточные делятся на 3 царства:

грибы, растения, животные.

1) Эволюция грибов неизвестна.

2) Эволюция растений:

- большинство первичных растений свободно плавало в морской воде или прикреплялось ко дну;

- с образованием почвы на поверхности суши произошёл выход растений на сушу (появляются корень, стебель, сосуды, защитные, опорные ткани);

- возникает независимое от капельно водной среды половое размножение;

- переход от наружного оплодотворения к внутреннему, появля ется двойное оплодотворение, зародыш обеспечивается запасами пи тательных веществ;

- совершенствуются органы размножения и перекрестного опы ления, возникают способы распространения семян.

3) Эволюция животных: они произошли либо от общего ствола всех эукариот, либо от одной из ветвей древнейших водорослей. За всю историю животного мира возникло 35 типов. 9 вымерло, осталось 26.

Существенные черты:

1) прогрессивное развитие многоклеточности и связанная с ним специализация тканей и всех систем органов. Способность к переме щению (свободный образ жизни) в значительной степени предопреде лила совершенствование форм поведения. Наблюдалась относитель ная независимость индивидуального развития от колебаний факторов среды на основе развития внутренних регулирующих систем – авто номизация онтогенеза;

2) возникновение у животных твёрдого скелета: у позвоночных внутреннего, у членистоногих – внешнего. Такое разделение пред определило разные пути эволюции: внешний – препятствовал разви тию тела, а внутренний – нет (динозавры);

3) появление и совершенствование централизованно дифференцированной стадии организации животных (от кишечнопо лостных до млекопитающих). На этой стадии разделились насекомые и позвоночные. За счёт развития центральной нервной системы у насекомых совершенствуются формы поведения по пути наслед ственности закрепления инстинктов. У позвоночных развивается го ловной мозг и система условных рефлексов, наблюдаются ярко выра женные тенденции к повышению средней выживаемости отдельных особей;

4) финальной стадией эволюции позвоночных стало развитие группового адаптивного поведения;

формирование разума как высшей формы деятельности мозга;

возникновение биосоциального существа, носителя разума – человека.

Популяционно-видовой уровень живого Во второй половине ХХ в. было признано, что элементарной единицей эволюции живого является популяция, то есть сообщество особей одного вида, населяющее определённую территорию.

Термин «популяция» (от лат. populis – народ, население) был введен датским генетиком В. Иогансоном для обозначения неодно родной в генетическом отношении группы особей в отличие от одно родной, именуемой «чистая линия». Современное его толкование дали Н.С. Тимофеев-Ресовский, Н.Н. Воронцов, А.В. Яблоков. То есть по пуляция – это неразложимое на составные части эволюционное един ство, способное к развитию во времени и пространстве, самовоспро изведению (посредством репродукции составляющих её отдельных особей) трансформации и изменению ареала. Популяционный уровень организации живого неразрывно связан с молекулярно-генетическим и биосферным и определяется ими в значительной степени, но также характеризуется и процессами, присущими только этому уровню.

Этот уровень характеризуется:

1) активной или пассивной подвижностью всех без исключения компонентов популяций. Отсюда периодическое или постоянное пе ремешивание особей популяции, которое становится более интенсив ным при уменьшении территории и увеличении подвижности отдель ных особей;

2) наличием популяций разных рангов и различных внутрипопу ляционных группировок. Существуют как относительно независимые географические популяции, так и местные, или «экологические», по пуляции, из которых большинство представляют собой временные или сезонные группировки;

3) для популяций характерно совместное существование и функ циональное единство, единообразие приспособлений к среде, морфо физиологическая общность и генетическая индивидуальность;

4) пространственная структура популяций имеет определённый самостоятельный регуляторный биологический смысл, проявляющий ся в том, что высокая численность особей и устойчивость достигаются только в тех популяциях, которые имеют сложную иерархически пространственную структуру. Выпадение даже одного звена в виде одной или нескольких соподчинённых группировок популяции при водит к разрушению всей структуры, резкому падению плотности населения популяции и увеличению колебаний и численности особей;

5) характерная черта популяции – её неоднородность, или гетеро генность. Популяция выступает, как устойчивая и изменчивая целост ность, одной из причин которой является мутационный процесс. Не достаточный размах изменчивости при быстром изменении среды может привести к вымиранию популяции. Чем сложнее и длиннее пищевые цепи, объединяющие компоненты системы, тем она устой чивее и жизнеспособнее.

Тема 4. Специфика развития законов живой природы Одним из важнейших условий развития биологии является глу бокое знание принципов философии. Но часто применение филосо фии на практике приводит к трудностям и ошибкам.

Главная из них в том, что философию превращают в схему, под которую подгоняются научные гипотезы. Философия не дает готовые ответы на поставленные вопросы, а помогает искать ответ в самом предмете.

Важным шагом на пути применения философии к решению конкретных вопросов является выражение той особой формы, в кото рой действует закон философии в природе.

1. Характеристика общих законов развития живой природы Специфический характер законов живой природы определяется спецификой ее внутренних условий.

Условиями существования и развития органического мира явля ется, кроме наличия того или иного количества самих организмов:

а) наличие внешней среды, в которой наряду с другими факто рами входят вещества и условия, необходимые для самообновления организмов;

б) постоянный обмен веществ между организмами и средой, яв ляющийся способом самообновления и воспроизведения организмов.

Организм – это живое тело. С прекращением жизни организм распадается, превращается в конечном счете в вещество неживой при роды.

Почему же организмы обладают жизнью, а минералы – нет?

Может быть, это связано с наличием в организме особых хими ческих элементов, отсутствующих в неорганических телах? Однако химия не обнаружила никаких элементов, свойственных только жи вому телу.

Очевидно, качественное отличие живой природы от неживой нужно искать не в химических элементах, характеризующих ту и дру гую, а в веществах, из них образующихся.

Живое тело отличается от мертвой природы особой организаци ей этих элементов, особыми их соединениями. Эти особые соедине ния представляют собой белковые тела в широком смысле этого сло ва.

Появление белковых тел – высший продукт развития неживой природы и вместе с тем начало, основа для развития органического мира.

Везде, где имеет место жизнь, мы в то же время находим белко вые тела. Живые тела, так же как и тела мертвой природы, взаимодей ствуют с окружающей средой, совершают обмен веществ с ней.

Особенностями обмена веществ у живых тел является прежде всего то, что он совершается самими белковыми телами в силу их особой организации, благодаря их активным реакциям на внешнюю среду.

Обмен веществ и энергии с внешней средой – основное условие сохранения и развития организмов.

Прекращение процесса обмена веществ представляет собой из влечение из окружающей среды необходимых веществ и усвоение их, создание различных органических соединений, а также разложение сложных органических веществ на более простые, связанное с высво бождением энергии, и наконец, выделение вредных для жизни орга низма веществ. Организмы питаются, дышат, строят себя из веществ, находящихся во внешней среде, и вместе с тем выделяют во внешнюю среду различные продукты. Все эти процессы взаимосвязаны.

Таким образом, субстратом живой природы является особый вид движения материи: самообновляющиеся за счет внешней среды белковые тела. Выяснение специфики жизни, ее наиболее существен ных черт дает возможность подойти к формулировке основного зако на развития организмов.

2. Основной закон живой природы (жизни) Жизнь представляет собой сложные отношения. Каждый закон есть выражение одного из этих отношений.

Основной закон живой природы заключается в необходимости для организмов каждого биологического вида постоянного самооб новления и воспроизведения путём обмена веществ с непрерывно из меняющимися условиями внешней среды.

Самообновление и воспроизведение – это особый специфиче ский результат обмена веществ, характерный для живой природы.

Это, однако, не значит, что самообновление и обмен веществ – тожде ственные процессы.

Обмен веществ более широкий процесс, имеющий место и там, где нет самообновления и воспроизведения.

В частности, обмен веществ будет иметь место и при воздей ствии на организм сильнодействующими мутагенными средствами, но не в его специфически биологической форме.

Нельзя отождествлять, например, питание, дыхание и другие подобные им процессы с ростом, развитием и размножением организ ма, хотя они и нераздельно связаны.

Обмен веществ зависит от структуры белковых тел, определя ется ими.

Но в тоже время белковые тела, их структура зависит от харак тера обмена веществ.

Изменение обмена веществ означает одновременно изменение характера самообновления и воспроизведения, что завершается изме нением самих белковых тел.

Ведущая роль в этом процессе принадлежит структурам белко вых тел. Изменяются ядерные структуры – изменяется обмен веществ.

Поскольку первыми на Земле появились нуклеиновые кислоты, а затем на этой основе образовались белковые структуры, то, следова тельно, ведущая роль в организации жизни принадлежит генам.

3. Характер действия общих законов развития живой природы Условия жизни – это не новые вещества и условия среды, а те, которые организм требует для своего самообновления и воспроизве дения.

Уже само это требование есть противоречие. Потребность есть показатель того, что единые по существу живое тело и условия жизни отделены друг от друга.

Условия жизни по отношению к живому телу в известном смысле тождественны и не отличаются от него. Постоянным резуль татом разрешения этого противоречия является ассимиляция и дисси миляция, создание и разрушение.

Вещества, усвояемые организмами из внешней среды, преобра зуются, превращаются в живое тело;

вследствие этого возникает по стоянная необходимость в притоке все новых и новых веществ.

Животные, благодаря присущему им движению, активно добы вают пищу, извлекая ее из внешней среды посредством ряда приспо собленностей.

Эта их большая активность, направленная на добывание и из влечение из среды необходимых элементов пищи, связана с большой тратой энергии, освобождающейся в результате диссимиляции.

Несколько по иному совершается процесс преодоления этого противоречия у растений, которые не обладают произвольным движе нием и берут лишь то, что находится в непосредственной связи с ним.

Но и они обладают многими средствами распространения в окружающей среде, чтобы извлечь из неё необходимые вещества и условия. Особенно ярко видно действие этого противоречия на при мере образования новых сообществ.

Пример. Если на барханных песках Каракумов высадить злак Aristida, то на нём уже появляются насекомые, а вслед за ними и яще рицы. Злак, скрепляя пески, позволяет селиться и другим растениям (песчаная осока), а затем ряду трав и кустарников: саксаул, коллиго нум. Далее появляются птицы, песчанки, суслики, а за ними хищники и т. д.

Противоречия между живым телом и условиями жизни суще ствуют и внутри организма.

Пример. Одни органы растения попадают в более благоприят ные условия водоснабжения и органического питания, чем другие.

Резко различными могут быть и условия освещения.

В связи с непрерывным образованием новых органов в процессе развития растения, постоянно изменяются взаимоотношения между отдельными участками тела. Лист растения в состоянии полной жиз недеятельности хорошо питается и испаряет много воды;

но обычно в его пазухе находится почка, из которой затем вырастает новый побег;

он берет теперь почти все питательные вещества, и поэтому прежде благополучно развивающийся лист попадает в состояние внутреннего угнетения. Такие явления можно наблюдать на каждом шагу.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.