Роль разнообразия в живой природе

Содержание

Введение……………………………………………………………... 3

1. Жизнь: общие отличия  живых систем от неживых…………….. 4

2. Свойства (признаки) живых  систем……………………………... 7

Заключение…………………………………………………………. 13

Список использованных источников………………………………14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Проблема происхождения  жизни приобрела сейчас неодолимое очарование для всего человечества. Она не только привлекает к себе пристальное внимание ученых разных стран и специальностей, но интересует вообще всех людей мира.

Сейчас считается общепризнанным, что возникновение жизни на Земле  представляло собой закономерный процесс, вполне поддающийся научному исследованию. В основе этого процесса лежала эволюция соединений углерода, которая происходила во Вселенной задолго до возникновения нашей Солнечной системы и лишь продолжалась во время образования планеты Земля - при формировании ее коры, гидросферы и атмосферы.

С момента возникновения  жизни природа находится в  непрерывном развитии. Процесс эволюции длится уже сотни миллионов лет, и его результатом является то разнообразие форм живого, которое  во многом до конца еще не описано  и не классифицировано.

Вопрос о происхождении  жизни труден в исследовании, потому, что, когда наука подходит к проблемам  развития как создания качественно  нового, она оказывается у предела  своих возможностей как отрасли  культуры, основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений.

Ученые сегодня не в  состоянии воспроизвести процесс  возникновения жизни с такой  же точностью, как это было несколько  миллиардов лет назад. Даже наиболее тщательно поставленный опыт будет  лишь модельным экспериментом, лишенным ряда факторов, сопровождавших появление  живого на Земле. Трудность - в невозможности  проведения прямого эксперимента по возникновению жизни (уникальность этого процесса препятствует использование  основного научного метода).

Вопрос происхождении  жизни интересен не только сам  по себе, но и тесной связью с проблемой  отличия живого от неживого.

1. Жизнь: общие  отличия живых систем от неживых

Жизнь, высшая по сравнению  с физической и химической формами  существования материи, закономерно  возникающая при определённых условиях в процессе её развития. Живые объекты  отличаются от неживых обменом веществ - непременным условием жизни, способностью к размножению, росту, активной регуляции  своего состава и функций, к различным  формам движения, раздражимостью, приспособляемостью к среде и т.д. Однако строго научное  разграничение на живые и неживые  объекты встречает определённые трудности. Так, до сих пор нет  единого мнения о том, можно ли считать живыми вирусы, которые вне  клеток организма хозяина не обладают ни одним из атрибутов живого: в  вирусной частице в это время  отсутствуют метаболические процессы, она не способна размножаться и т.д. Специфика живых объектов и жизненных  процессов может быть охарактеризована в аспекте, как их материальной структуры, так и важнейших функций, лежащих в основе всех проявлений жизни. Наиболее точное определение жизни, охватывающее одновременно оба эти подхода к проблеме, дал около 100 лет назад Ф. Энгельс: "Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел". Термин "белок" тогда ещё не был определён вполне точно и его относили обычно к протоплазме в целом.

Все известные ныне объекты, обладающие несомненными атрибутами живого, имеют в своём составе два  основных типа биополимеров: белки  и нуклеиновые кислоты (ДНК и  РНК). Сознавая неполноту своего определения, Энгельс писал: "Наша дефиниция  жизни, разумеется, весьма недостаточна, поскольку она далека от того, чтобы  охватить все явления жизни, а, напротив, ограничивается самыми общими и самыми простыми среди них... Чтобы получить действительно исчерпывающее представление  о жизни, нам пришлось бы проследить все формы её проявления, от самой низшей до наивысшей".

Ч. Дарвин в последних  строках "Происхождения видов" пишет об основных законах, лежащих, по его мнению, в основе возникновения  всех форм жизни: "Эти законы, в  самом широком смысле - Рост и  Воспроизведение, Наследственность, почти  необходимо вытекающая из воспроизведения, Изменчивость, зависящая от прямого  или косвенного действия жизненных  условий и от упражнения и не упражнения, Прогрессия размножения, столь высокая, что она ведет к Борьбе за жизнь и её последствию - Естественному Отбору... ". Если оставить в стороне роль упражнения, которое, по позднейшим данным, служит фактором ненаследственной изменчивости, обобщение Дарвина сохраняет силу и поныне, а его основные законы жизни сводятся к двум ещё более общим. Это, прежде всего способность живого ассимилировать полученные извне вещества, т.е. перестраивать их, уподобляя собственным материальным структурам, и за счёт этого многократно воспроизводить их (репродуцировать). При этом если исходная структура случайно изменилась, то она продолжает воспроизводиться в новом виде. Способность к избыточному самовоспроизведению лежит в основе роста клетки, размножения клеток и организмов и, следовательно, - прогрессии размножения (основное условие для естественного отбора), а также в основе наследственности и наследственной изменчивости.

Советский биохимик В.А. Энгельгардт  рассматривает воспроизведение  себе подобного как фундаментальное  свойство живого, которое ныне получает интерпретацию в терминах химических понятий на подлинно молекулярном уровне. Другая особенность живого заключается  в огромном многообразии свойств, приобретаемых  благодаря изменчивости материальными  структурами живых объектов. Каждое из этих двух фундаментальных свойств связано в основном с функцией одного из двух биополимеров. "Запись" наследственных свойств, т.е. кодирование признаков организма, необходимое для воспроизведения, осуществляется с помощью ДНК и РНК, хотя в самом процессе репродукции непременно принимают участие белки-ферменты. Т.о., живой является не отдельная молекула ДНК, белка или РНК, а их система в целом. Реализация многообразной информации о свойствах организма осуществляется путём синтеза согласно генетическому коду различных белков (ферментных, структурных и т.д.), которые благодаря своему разнообразию и структурной пластичности обусловливают развитие самых различных физических и химических приспособлений живых организмов. На этом фундаменте в процессе эволюции возникли непревзойдённые по своему совершенству живые управляющие системы.

Т. о., жизнь характеризуется  высокоупорядоченными материальными  структурами, содержащими два типа биополимеров (белок и ДНК или  РНК), которые составляют живую систему, способную в целом к самовоспроизведения по принципу матричного синтеза. Характерная особенность химического состава известных нам форм жизни - асимметрия оптически активных веществ, представленных в живых объектах левовращающими или правовращающими формами.

Жизнь возможна лишь при  определённых физических и химических условиях (температура, присутствие  воды, ряда солей и т.д.). Однако прекращение  жизненных процессов, например, при  высушивании семян или глубоком замораживании мелких организмов, не ведёт к потере жизнеспособности. Если сохраняется неповрежденной структура, она при возвращении к нормальным условиям обеспечивает восстановление жизненных процессов.

Жизнь качественно превосходит  другие формы существования материи  в отношении многообразия и сложности  химических компонентов и динамики протекающих в живом превращений. Живые системы характеризуются  гораздо более высоким уровнем  упорядоченности структурной и  функциональной, в пространстве и  во времени. Структурная компактность и энергетическую экономичность живого - результат высочайшей упорядоченности на молекулярном уровне. "Именно в способности живого создавать порядок из хаотического теплового движения молекул, - пишет Энгельгардт, - состоит наиболее глубокое, коренное отличие живого от неживого. Тенденция к упорядочению, к созданию порядка из хаоса есть не что иное, как противодействие возрастанию энтропии". Живые системы обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией, т.е. являются открытыми системами. При этом в отличие от неживых систем, в них не происходит выравнивания энергетических разностей и перестройки структур в сторону более вероятных форм, а наблюдается обратное: восстанавливаются разности энергетических потенциалов, химического состава и т.д., т.е. непрерывно происходит работа "против равновесия" (Э. Бауэр). На этом основаны ошибочные утверждения, что живые системы якобы не подчиняются второму закону термодинамики. Однако местное снижение энтропии в живых системах возможно только за счёт повышения энтропии в окружающей среде, так что в целом процесс повышения энтропии продолжается, что вполне согласуется с требованиями второго закона термодинамики. По образному выражению австрийского физика Э. Шрёдингера, живые организмы как бы питаются отрицательной энтропией (негэнтропией), извлекая её из окружающей среды и увеличивая этим возрастание положительной энтропии в ней.

2. Свойства (признаки) живых систем

Итак, общими, характерными для всего живого свойствами и  их отличиями от похожих процессов, протекающих в неживой природе, являются:

1) единство химического  состава,

2) обмен веществ,

3) самовоспроизведение (репродукция),

4) наследственность,

5) изменчивость,

6) рост и развитие,

7) раздражимость,

8) дискретность,

9) ритмичность,

10) относительная энергозависимость,

11) гомеостаз.

1. Единство химического  состава. В состав живых организмов  входят те же химические элементы, что и в объекты неживой  природы. Однако соотношение различных  элементов в живом и неживом  неодинаково. Элементарный состав  неживой природы наряду с кислородом  представлен в основном кремнием, железом, магнием, алюминием и т.д. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента - углерод, кислород, азот и водород.

2. Обмен веществ. Все  живые организмы способны к  обмену веществ с окружающей  средой, поглощая из нее элементы, необходимые для питания, и  выделяя продукты жизнедеятельности.  При небиологическом круговороте  веществ они просто переносятся  с одного места на другое  или изменяется их агрегатное  состояние, тогда как у живых  организмов обмен имеет качественно  иной уровень, включая процессы  синтеза и распада. Путем ряда  сложных химических превращений  вещества, поглощенные из окружающей  среды, трансформируются в вещества  живого организма, из которых  строится их тело. Такие процессы  называются ассимиляцией, или пластическим  обменом. Процессы, обратные ассимиляции,  в результате которых сложные  органические соединения распадаются  на простые, получили название  диссимиляции. При таком распаде  веществ утрачивается их сходство  с веществами организма и выделяется  энергия, необходимая для реакций биосинтеза, вследствие чего диссимиляцию называют еще энергетическим обменом. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения всех частей организма и как следствие - постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

3. Самовоспроизведение (репродукция). Самовоспроизведение, репродукция,  или размножение, - это свойство  организмов воспроизводить себе  подобных; этот процесс осуществляется  практически на всех уровнях  организации живой материи. Благодаря  репродукции не только целые  организмы, но и клетки, органеллы  клеток (митохондрии, пластиды и  др.) после деления сходны со  своими предшественниками. Из  одной молекулы ДНК - дезоксирибонуклеиновой  кислоты - при ее удвоении образуются  две дочерние молекулы, полностью  повторяющие исходную. В основе  самовоспроизведения лежат реакции  матричного синтеза, то есть  образования структур на основе  информации, заложенной в последовательности  нуклеотидов ДНК.

4. Наследственность заключается  в способности организмов передавать  свои признаки, свойства и особенности  развития из поколения в поколение.  Наследственность обусловлена стабильностью,  основанной на постоянстве строения  молекул ДНК.

5. Изменчивость - свойство, как  бы противоположное наследственности, но вместе с тем тесно связанное  с ней, так как при этом  изменяются наследственные задатки  - гены, определяющие развитие тех  или иных признаков. Иными словами,  изменчивость - это способность организмов  приобретать новые признаки и  свойства, в основе которой лежат изменения биологических матриц. Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора, то есть отбора наиболее приспособленных особей к конкретным условиям существования в природе, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

6. Рост и развитие. Под  развитием понимают необратимое  направленное закономерное изменение  состава или структуры объектов  живой и неживой природы. Развитие  живой формы существования материи  представлено индивидуальным развитием,  или онтогенезом, и историческим  развитием, или филогенезом. В  процессе развития возникает  специфическая структурная организация  индивида, а увеличение его биомассы  обусловлено репродукцией макромолекул, элементарных структур клеток  и самих клеток. Филогенез, или  эволюция, - это необратимое и  направленное развитие живой  природы, сопровождающееся образованием  новых видов и прогрессивным  (или регрессивным) усложнением (или  упрощением) жизни. Результатом эволюции  является все многообразие живых  организмов на земле.

7. Раздражимость. Любой  организм неразрывно связан с  окружающей средой: извлекает из  нее питательные вещества, подвергается  воздействию неблагоприятных факторов  среды, вступает во взаимодействие  с другими организациями и  т.д. В процессе эволюции у  живых организмов выработалось  и закрепилось свойство избирательно  реагировать на внешние воздействия.  Это свойство носит название  раздражимости. Всякое изменение  окружающих организм условий  среды представляет собой по  отношению к нему раздражение,  а его реакция на внешние  раздражители служит показателем  его чувствительности и проявлением  раздражимости. Реакция многоклеточных  животных на раздражение осуществляется  через посредство нервной системы  и называется рефлексом.