Сущность жизни. Развитие понятия жизни на современном этапе.

Накопленные знания в области биологии и химии во второй половине ХIХ века позволили сделать вывод, что основным субстратом жизни является белок. Ф. Энгельс определил жизнь как «способ существования белковых тел, существенным моментом которого является обмен с окружающей средой. У неорганических тел также может происходить обмен веществ, но разница заключается в том, что обмен неорганических тел разрушает их, а обмен органических тел является необходимым условием их существования».

В связи с открытием в 1869 году Мишером нуклеиновых кислот, был пересмотрен и субстрат жизни. Стало ясно, что под субстратом следует понимать комплекс биополимеров – белков и нуклеиновых кислот. В настоящее время не известно ни одной живой системы без совокупности ДНК (или РНК) и белка. Все процессы характеризующие жизнь связаны с комплексными свойствами этих соединений.

Главной особенностью субстрата жизни является его упорядоченность на молекулярном уровне (так ДНК представляет собой двухцепочечную молекулу, построенную по принципу комплементарности). Эта упорядоченность приводит, в сою очередь, к формированию надмолекулярных структур (хроматид, хромосом, хромонем, хромомер, фибрилл). Описанная упорядоченность комплекса белка и нуклеиновых кислот в пространстве влечет за собой упорядоченность во времени, что, в конечном итоге, обеспечивает строгую последовательность жизненно важных процессов.

Живые системы непрерывно обмениваются с окружающей средой энергией, веществами и информацией, т.е. существуют в форме открытых систем. С потоком вещества и энергии связано самообновление при сохраненных структурах в живом. С потоком информации связана преемственность между сменяющими друг друга биологическими системами – самовоспроизведение и ауторегуляция (саморегуляция), обеспечивающая постоянство структур и внутренней среды – гомеостаз.

В связи с изложенным, наиболее точным и современным представляется определение жизни, данное академиком М.В. Волькенштейном: «Живые тела существующие на Земле это есть открытые, саморегулирующиеся, самообновляющиеся, самовоспроизводящиеся системы, состоящие из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».

Стремление человека познать живую природу, всегда было вызвано практическими нуждами человека. Так в древности были заложены основы ботаники (Теофраст, около 300 л. до н.э.), зоологии (Аристотель, около 350 л. до н.э.).

По мере накопления конкретных знаний наряду с представлениями о разнообразии организмов возникла идея о единстве всего живого, стала зарождаться эволюционная теория. В 1809 году Жан Батист Ламарк выступил с первой концепцией эволюции (слайд № 1).

Применение микроскопа дало начало развитию гистологии, эмбриологии, цитологии. В 1838-1839 годах Т. Шванн и М. Шлейден сформулировали клеточную теорию. Р. Вирхов в 1858 году обосновал универсальный принцип преемственности клеток путем их деления.

В 1859 году Чарльз Дарвин объяснил процесс развития и становления видов и вскрыл механизмы эволюции.

Процесс в биологии, наметившийся после формирования клеточной теории, эволюционного учения Ч. Дарвина и ряда других больших открытий ХIХ века, привел к начальному этапу возникновения генетики, в том числе и генетики человека. В последней четверти ХIХ века наибольший вклад в становление генетики человека внес английский биолог Galton (1822-1911).

Гальтон первым поставил вопрос о наследственности человека как предмете для изучения. Он первым стал применять близнецовый, генеалогический методы и ряд статистических методов для изучения изменчивости и наследственности человека.

Несмотря на большой вклад Гальтона в изучения закономерностей наследования признаков, основоположником генетики считается Грегор Мендель, который в 1865 году сформулировал основные законы наследования признаков ( слайд № 3).

Опыты Менделя и выводы, сделанные в них, заложили основу концепции гена, которая актуальна и в настоящее время.

Существенный вклад в изучение проблемы генетики человека внес А. Гаррод. Выдающийся английский клиницист, хорошо знавший биологию и биохимию. На примере заболевания алкаптонурия он доказал взаимосвязь между генами и ферментами и вскрыл механизмы врожденных нарушений обмена веществ. Используя генетико-биохимические подходы к изучению болезней человека, он заложил основы молекулярной патологии.

Первая половина ХХ века ознаменовалась бурным развитием не только генетики.

В.И. Вернадским создается учение о биосфере и ноосфере. Начинает развиваться наука – экология, основоположником которой считается Геккель.

Важнейшим рубежом в развитии биологии в ХХ веке стали 40-50 годы, когда биология стала широко использовать методы биохимии и биофизики для изучения явлений жизни, а в качестве объектов исследования стали использоваться микроорганизмы. Благодаря этому ученые смогли установить химическую природу гена, расшифровать генетический код, понять механизмы реакций матричного синтеза нуклеиновых кислот и многое другое.

В наши дни биология – комплексная наука, ведущее положение в которой занимает химико-физическое направление. Новейшие данные в биологии вносят существенный вклад в научную картину мира. На современном этапе биология - являет собой учение о жизни в самом широком смысле, учение о процессах, которые происходят в живых телах.

Жизнь не определяется и не характеризуется постоянным химическим составом и определенной материальной структурой, как известные неорганические естественные тела, например минералы и кристаллы: в живых телах происходят процессы совершенно особого рода, которые и придают соответствующим телам и системам печать жизни. При отсутствии или прекращении таких процессов о жизни не может быть более речи.

Живые системы отличаются, как всем известно, от неорганических систем тем, что они состоят из чрезвычайно сложных органических соединений, прежде всего из белков. Химик может построить в лаборатории химические тела, вполне подобные важным органическим телам, встречающимся в живой клетке, например углеводы, белки и т.п. эти тела будут лишены всякой жизни.

Живые системы - тела коллоидного характера. В этом отношении все свойства живых и неорганических коллоидов общие, и именно исследования коллоидных свойств материи за последние 10-20 лет дали поразительное объяснение многим мнимым особенностям живых систем.

Живые системы в отличии от неживых при действии на них значительных повреждающих факторов реагируют на такие изменения явлением раздражения или определенными колебаниями стационарных процессов.

Динамическое равновесие стационарных процессов поддерживается даже тогда, когда системы подвергаются действию более или менее значительных изменений, которых было бы достаточно для разрушения менее сложных безжизненных систем. Благодаря им живые существа в высокой мере жизнеспособны и могут широко приспосабливаться к изменениям условий существования. Кроме этих процессов жизнь характеризуется обменом веществ и энергии, прогрессивными онтогенетическим и филогенетическим развитием (сменой форм).

Живые системы можно таким образом определить как системы тел, состоящих из одной или многих клеток, в которых имеются налицо уже упомянутые три группы процессов – стационарные процессы обмена веществ и энергии, физиологические колебания этих стационарных процессов и прогрессирующие процессы смены формы.

В связи с открытием в 1869 году Мишером нуклеиновых кислот, был определен субстрат жизни. Это комплекс биополимеров – белков и нуклеиновых кислот. В настоящее время не известно ни одной живой системы без совокупности ДНК (или РНК) и белка. Все процессы характеризующие жизнь связаны с комплексными свойствами этих соединений.

Главной особенностью субстрата жизни является его упорядоченность на молекулярном уровне (так ДНК представляет собой двухцепочечную молекулу, построенную по принципу комплементарности). Эта упорядоченность приводит, в сою очередь, к формированию надмолекулярных структур (хроматид, хромосом, хромонем, хромомер, фибрилл). Описанная упорядоченность комплекса белка и нуклеиновых кислот в пространстве влечет за собой упорядоченность во времени, что, в конечном итоге, обеспечивает строгую последовательность жизненно важных процессов.

Живые системы непрерывно обмениваются с окружающей средой энергией, веществами и информацией, т.е. существуют в форме открытых систем. С потоком вещества и энергии связано самообновление при сохраненных структурах в живом. С потоком информации связана преемственность между сменяющими друг друга биологическими системами – самовоспроизведение и ауторегуляция (саморегуляция), обеспечивающая постоянство структур и внутренней среды – гомеостаз.

В связи с изложенным, наиболее точным и современным представляется определение жизни, данное академиком М.В. Волькенштейном: «Живые тела существующие на Земле это есть открытые, саморегулирующиеся, самообновляющиеся, самовоспроизводящиеся системы, состоящие из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».