Надорганизменные уровни организации живых систем

Мы не видим в современности процессов аналогичных зарождению жизни из органических молекул, так как любые предбиотические структуры будут съедены уже существующими бактериями. Проводить эксперименты настолько чисто и точно, чтобы уже существующая жизнь абсолютно не вмешивалась в химические процессы, пока не научились.

Как же всё-таки неживое становится живым

19-начало 20 века представители витализма (от лат. vitalis – жизненный) пытались объяснить специфику живых организмов наличием в них особой «жизненной силы».

Если первые виталисты ограничивались простой констатацией различия между живым и неживым, то их последователи их пользовали недостатки и ограниченность физико-химических представлений о жизни для подкрепления своей позиции. Наиболее интересной в этом отношении представляется попытка немецкого биолога и философа Ханса Дриша (1867—1941), который возродил существовавшее еще у Аристотеля понятие энтелехии для объяснения целесообразности живых систем. На упреки в том, что энтелехию невозможно установить никакими эмпирически методами, он отвечал, что магнитную силу также нельзя увидеть непосредственно, но физики используют ее для объяснения. Исторические корни виталистической логики очень древние. В древней индийской философии говорится, что все формы живого созданы Богом путём вдыхание в тела "Живая сила" называемой "аtmа", или "душа". Даже современные представление о молекулярных химических и физических основаниях жизни можно интерпретировать с точки зрения особой жизненной атмы или энтелехии: тогда белки, ДНК, клетки и их системы будут всего лишь орудием, через которые передаётся атма. Поскольку эта жизненная сила имеет духовный характер и по определению недоступна для научных инструментов и приборов, наука ничего не может и не должна утверждать о подобных явлениях. Даже если в качестве веры и возможного допущения допустить существование подобных духовных сущностей, любое подробное и систематичное описания этих сущностей, не как веры в непостижимое, а как знания, якобы доступного некоторым особым людям, такие описания, которые мы можем встретить в некоторых религиозных, мистических и философских учениях – станут вымыслом и обманом. Наука, выросшая, как я уже указывал в первых лекциях из постулатов христианства – не может лжесвидетельствовать. В подобных случаях навязывания мистических вымыслов достаточно глубоко мыслящий и методологически грамотный учёный должен вообще воздерживаться от суждений, даже опровергающих.

Датский биолог Вильгельм ИОГАНСЕН (1857—1927) дал название дискретной единице наследственности – ген. Термины ген, генотип и фенотип также впервые предложил В.Иогансон в 1909 г. в своей книге «Элементы точного учения наследственности». Он же первым экспериментально на растениях доказал ненаследуемость признаков приобретённых организмом при жизни. [фен от греч. phаino – являю, обнаруживаю], особенности строения и жизнедеятельности организма, обусловленные взаимодействием его генотипа с условиями среды. В широком смысле термин фенотип обозначает всю совокупность проявлений генотипа (общий облик организма), а в узком смысле – отдельные признаки (фены) организма, контролируемые определёнными генами.

Однако природа и структура гена оставались нераскрытыми. Ещё в конце 19 века важным открытием стало выделение из состава ядра клетки богатого фосфором вещества, обладающего свойствами кислоты и названного впоследствии нуклеиновой кислотой (лат. нуклеус ядро – поскольку эта кислота входила в ядро клетки). В дальнейшем удалось выявить углеводный компонент этих кислот, в одном из которых оказалась D-дезоксирибоза. Этот тип кислот стали называть дезоксирибонуклеиновыми кислотами, или сокращенно ДНК. Потребовалось, однако, несколько десятилетий, прежде чем была расшифрована роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче наследственности, участии их в синтезе белка и обмена веществ.

Не вдаваясь в детали и специальную терминологию, кратко рассмотрим эти важнейшие для биологии и естествознания вопросы.

Роль ДНК в хранении и передаче наследственности была выяснена после того, как в 1944 г. американским микробиологам удалось экспериментально доказать, что выделенная из клетки свободная ДНК обладает свойством передавать генетическую информацию. До этого существовали либо гипотетические предположение на этот счёт, либо только косвенные и ненадежные доказательства этого факта.

В 1953 г. – для генетики год великого открытия и прорыва. Английский биофизик Морис УИЛКИНС (р.1916) с помощью рентгеновской дифракции начал исследовать молекулярную структура ДНК. Его опыт использовали английский биохимик Фрэнсис Крик (1916-2004) и американский биохимик Джеймс Уотсон (р.1928). Они работали совместно. Согласно предложенной ими модели молекула ДНК, представляет собой двойную спираль, состоящую из двух ветвей, азотистые основания попарно связаны непрочной водородной связью.

Все химические реакции в клетке совершаются в соответствии с программой, закодированной в виде наследственной информации в молекулах ДНК и передаваемой от нее молекулам рибонуклеиновой кислоты РНК, которую открыл в 1960-е годы Джеймс Уотсон (англ. ribose – простой сахар). В живой клетке в процессе обмена веществ на молекулах ДНК синтезируется информационная РНК, которая переносится в рибосомы и служит матрицей для синтеза белков.

По современным воззрениям ген представляет собой определенный участок молекулы ДНК, в линейной последовательности таких участков записана наследственная информация. Каждый ген ответственен за синтез определенного белка или фермента. Контролируя процесс их образования, гены управляют всеми химическими реакциями организма и тем самым определяют его признаки.

Передача наследственных свойств организма от одного поколения другому достигается благодаря способности молекулы ДНК самокопироваться согласно самоудвоению хромосом при клеточном делении.

Согласно упомянутой выше модели Уотсона и Крика наследственную информацию в молекуле ДНК несет последовательность четырех аминокислотных оснований: Первое гипотетическое объяснение механизма перевода этих четырёх оснований ДНК в варианции аминокислот (у человека их 20) дал известный физик-теоретик Г.Гамов, занимавшийся в основном космологией. Он предположил, что для кодирования одной аминокислоты требуется комбинация из трех оснований ДНК нуклеотидов. В 1960-е годы его гипотеза была подтверждена экспериментально, и тем самым был раскрыт механизм считки генетической информации.

В 1960-е годы Фрэнсисом Криком, вдохновлённый великими открытиями тогдашней науки смело заявлял, что скоро человек научится сам создавать жизнь из неживой материи. С тех пор учёные научились немногому. Они даже не умеют создавать простейшие вирусы. Однако притязания генетиков не стоит считать чересчур самоуверенными. Они уже точно знают, какими путями нужно идти, их мечты о генетическом конструировании, воплощённые пока что только в научной фантастике волнуют воображение всех людей и это стимулирует ум. В течение текущего 21 века наверняка будут сделаны революционные прорывы в области управления генетическими процессами.

Ø Первый надорганизменный уровень – популяция – генетически однородная совокупность организмов (Иогансен называл её также «чистой линией»). Сам термин «популяция» (от фр. population – население) был введен Иогансеном.

Ø Второй надорганизменный уровень – биоценоз (от био... и греч. koinós - общий), совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма и характеризующихся определёнными отношениями как между собой, так и с небиологическими факторами среды. Термин " биоценоз " был предложен в 1877 г. немецким гидробиологом Карлом Мёбиусом ^[2] (1825 – 1908), который изучал взаимодействие организмов в рамках одного водоёма или побережья.

В рамках популяционной биологии исследуются также весьма важные проблемы метаболического взаимодействия между популяциями и биоценозами, которые относятся, прежде всего, к изучению их трофических то есть пищевых связей. Именно на этой основе происходит разграничение популяций и биоценозов. Оно состоит в том, что популяции представляют собой незамкнутые, открытые метаболические системы, которые могут существовать и развиваться только при взаимодействии с другими популяциями. В отличие от них биоценозы — относительно замкнутые метаболические системы, в которых обмен и круговорот веществ может осуществляться в рамках входящих в биоценоз популяций. Однако эта замкнутость имеет ограниченный и относительный характер, хотя бы потому, что разные биоценозы граничат друг с другом в пространстве.

Для характеристики трофического взаимодействия популяций и биоценозов существенное значение имеет общее правило: чем длиннее и сложнее пищевые связи между организмами и популяциями, тем более жизнеспособной и устойчивой является живая система любого (надорганизменного) уровня.

Ø Третий надорганизменный уровень – биогеоценоз.

Границы биогеоценоза могут быть прослежены на многих из его компонентов (почвы, климата), но чаще они совпадают с границами растительных сообществ (фитоценозов). Понятие биогеоценоза введено в 1940 г. В.Н.Сукачёвым [1880-1967], советским ботаником и географом (1940). Понятие биогеоценоза близко к экосистеме (от греч. óikos - жилище, местопребывание), но отличается чёткой определённостью своего объёма. Биогеоценоз – ячейка биосферы, понимаемая в границах конкретных растительных сообществ, тогда как экосистема – понятие безразмерное и может охватывать пространство любой протяжённости – от капли воды до биосферы в целом, и относится не только к естественной живой природе, но и к искусственным человеческим способам обитания. Понятие экосистемы появилось в середине 1930-х годов.

Термин " Экология " предложил в 1866 уже упоминавшийся выше Э. Геккель (в своей книге «Всеобщая морфология»). Термином экология он предложил обозначать биологическую науку, призванную изучать взаимоотношения организма и среды.

Дата добавления: 2014-01-14