Проблема сущности живого и его отличия от неживой природы

Сигналом для включения той или иной регулирующей системы может быть

изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо

системы.

Ритмичность . Периодические изменения в окружающей среде оказывают глубокое влияние на живую

природу и на собственные ритмы живых организмов.

Ритм – это, в общих чертах, повторение одного и того же события

или воспроизведение одного и того же состояния через равные промежутки

времени. В биологии под ритмичностью понимают периодические изменения

интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов

с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и

столетия). Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у

человека; сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих

(суслики, ежи, медведи) и многие другие.

Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей

средой, т.е. на приспособление к периодически меняющимся условиям

существования.

Энергозависимость. Живые тела представляют собой «открытые» для

поступления энергии системы. Это понятие заимствовано из физики. Под

«открытыми» системами понимают динамические, т.е. не находящиеся в

состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного

доступа к ним энергии и материи извне. Таким образом, живые организмы

существуют до тех пор, пока в них поступают энергия и материя в виде

пищи из окружающей среды. Следует отметить, что живые организмы в

отличие от объектов неживой природы отграничены от окружающей среды

оболочками (наружная клеточная мембрана у одноклеточных, покровная

ткань у многоклеточных). Эти оболочки затрудняют обмен веществ между

организмом и окружающей средой, сводят к минимуму потери вещества и

поддерживают пространственное единство системы.

Таким образом, живые организмы резко отличаются от объектов физики и

химии – неживых систем – своей исключительной сложностью и

высокой структурной функциональной упорядоченностью. Эти отличия

придают жизни качественно новые свойства. Живое представляет собой

особую ступень развития материи.

Многочисленные определения сущности жизни можно свести к двум

основным. Согласно первому, жизнь определяется субстратом –

носителем ее свойств, например белком. Вторая группа определений

оперирует совокупностью специфических физико-химических процессов,

характерных для живых систем. Классическое определение Ф. Энгельса:

«Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом

которого является постоянный обмен веществ с окружающей их природой,

причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что

приводит к разложению белка» лишь формально может быть отнесено к

первой категории, так как Энгельс имел в виду не собственно белки, а

структуры, содержащие белок. С другой стороны, обмен веществ также не

может служить единственным критерием жизни, да и сам нуждается в

объяснении при посредстве жизни.

В самом общем виде жизнь можно определить как активное, идущее с

затратой полученной извне энергии поддержание и самовоспроизведение

специфической структуры.

Эволюция форм жизни.

Клетки без ядра, но имеющие нити ДНК, напоминают нынешние бактерии и синезеленые водоросли. Возраст таких самых древних организмов коло 3

млрд. лет.

Их свойства:

1. подвижность;

2.питание и способность запасать пищу и энергию;

3.защита от нежелательных воздействий;

4.размножение;

5.раздражимость;

6.приспособление к изменяющимся внешним условиям;

7.способность к росту.

На следующем этапе (приблизительно 2 млрд. лет тому назад) в клетке

появляется ядро. Одноклеточные организмы с ядром называются

простейшими. Их 25-30 тыс. видов. Самые простые из них – амебы.

Инфузории имеют ещё и реснички. Ядро простейших окружено

двухмембранной оболочкой с порами и содержит хромосомы и нуклеоли.

Ископаемые простейшие – радиолярии и фораминиферы –

основные части осадочных горных пород. Многие простейшие обладают

сложным двигательным аппаратом.

Примерно 1 млрд. лет тому назад появились первые многоклеточные

организмы, и произошел выбор растительной деятельности –

фотосинтез – создание органического вещества из углекислоты и

воды при использовании солнечной энергии, улавливаемой хлорофиллом.

Продукт фотосинтеза – кислород в атмосфере.

Возникновение и распространение растительности привело к коренному

изменению состава атмосферы, первоначально имевшей очень мало

свободного кислорода. Растения, ассимилирующие углерод из углекислого

газа, создали атмосферу, содержащую свободный кислород, которые не

только активный химический агент, но и источник озона, преградившего

путь коротким ультрафиолетовым лучам к поверхности Земли.

Веками накапливавшиеся остатки растений образовали в земной коре

грандиозные энергетические запасы органических соединений (уголь,

торф), а развитие жизни в Мировом океане привело к созданию осадочных

горных пород, состоящих из скелетов и других остатков морских

организмов.

К важным свойствам живых систем относятся:

1. Компактность. В 5*10 -15 гр. ДНК, содержащейся в оплодотворенной

яйцеклетке кита, заключена информация для подавляющего большинства

признаков животного, которое весит 5*10 7 гр. (масса возрастает на 22

порядка).

2.Способность создавать порядок из хаотического теплового движения

молекул и тем самым противодействовать возрастанию энтропии. Живое

потребляет отрицательную энтропию и работает против теплового

равновесия, увеличивая, однако, энтропию окружающей среды. Чем более

сложно устроено живое вещество, тем более в нем скрытой энергии и

энтропии.

3.Обмен с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Живое

способно ассимилировать полученные извне вещества, т.е. перестраивать

их, уподобляя собственным материальным структурам и за счет этого

многократно воспроизводить их.

4.В метаболических функциях большую роль играют петли обратной связи,

образующиеся при автокаталитических реакциях. «В то время как в

неорганическом мире обратная связь между «следствиями» (конечными

продуктами) нелинейных реакций и породившими их «причинами»

встречается сравнительно редко, в живых системах обратная связь (как

установлено молекулярной биологией), напротив, является скорее правилом, чем исключением» Пригожин И., Стенгерс И.

Порядок из хаоса. – с.209. . Автокатализ, кросскатализ и

автоингибиция (процесс, противоположный катализу – если

присутствует данное вещество, оно не образуется в ходе реакции) имеет

место в живых системах. Для создания новых структур нужна

положительная обратная связь, для устойчивого существования –

отрицательная обратная связь.

5.Жизнь качественно превосходит другие формы существования материи в

плане многообразия и сложности химических компонентов и динамики

протекающих в живом превращении. Живые системы характеризуются гораздо

более высоким уровнем упорядоченности и асимметрии в пространстве и

времени. Структурная компактность и энергетическая экономичность

живого – результат высочайшей упорядоченности на молекулярном

уровне.

6.В самоорганизации неживых систем молекулы просты, а механизмы

реакций сложны; в самоорганизации живых систем, напротив, схемы

реакций просты, а молекулы сложны.

7.У живых систем есть прошлое, у неживых его нет. «Целостные

структуры атомной физики состоят из определенного числа элементарных

ячеек, атомного ядра и электронов и не обнаруживают никакого изменения

во времени, разве что испытывают нарушения извне. В случае такого

внешнего нарушения они, правда, както реагируют на него, но если

нарушение было не слишком большим, они по прекращению его снова

возвращаются в исходное положение. Но организмы – не статические

образования. Древнее сравнение живого существа с пламенем говорит о

том, что живые организмы, подобно пламени представляют собой такую

форму, через которую материя в известном смысле проходит как поток»

Гейзенберг В. Цит. Соч. – С.233. .

8.Жизнь организма зависит от двух факторов – наследственности,

определяемой генетическим аппаратом, и изменчивости, зависящей от

условий окружающей среды и реакции на них индивида. Интересен, что

сейчас жизнь на Земле не могла бы возникнуть изза кислородной

атмосферы и противодействия других организмов. Раз зародившись, жизнь

находится в процессе постоянной эволюции.

9.Способность к избыточному самовоспроизводству. «Прогрессия

размножения, столь высокая, что она ведет к борьбе за жизнь и ее

последствию – естественному отбору» Дарвин Ч. Соч. Т.3 –

МЛ., 1939. – С.666. .

За счет чего функционирует энергетика всего живого?

Все функции живых систем, требующие расходования энергии, должны

обеспечиваться ею от некоторых внешних источников. Ими являются

органические вещества с запасенной в них химической энергией. Часть

организмов синтезирует эти вещества внутри себя из неорганических

веществ. Например, из углекислого газа и воды под действием солнечного

света (такой процесс называется фотосинтезом) или в процессе окисления

(хемосинтез в некоторых бактериях). Эти организмы называют

автотрофами. Большинство автотрофов – это зеленые растения,

осуществляющие фотосинтез. Другая часть организмов (например, все

животные и человек), называемых гетеротрофами, приспособилась к потреблению энергии из

готовых органических веществ, синтезированных автотрофами.

Питательные органические вещества, поглощаемые гетеротрофами,

обладают большей упорядоченностью (меньшей энтропией), чем выделяемые

продукты обмена. Организмы гетеротрофов переносят упорядоченность

(неэнтропию) из внешней среды в самих себя. Для автотрофов эта же цель

достигается путем выполнения внутренней работы за счет энергии

электромагнитного излучения солнца.

Таким образом, назначение метаболизма, то есть обмена веществ живой

системы с внешней средой, состоит в поддерживании определенного уровня

организации этой системы и ее частей. Эта цель достигается за счет

отбора извне веществ и энергии, которые обеспечивают химический синтез

необходимых организму соединений, а также вывод из живой системы

всего, что не может быть ею использовано. Метаболизм необходим для

противодействия увеличению энтропии, обусловленному необратимыми

процессами в живой системе.

Между двумя типами организмов – автои гетеротрофами –