Тема: Свойства и уровни организации живого

Рассматриваемые вопросы:

1. Сущность и субстрат жизни.

2. Свойства живого.

Вопрос о сущности жизни является одним из давних вопросов в биологии, поскольку интерес к нему восходит еще к античным векам. Дававшиеся в разные времена определения жизни не могли быть исчерпывающими из-за отсутствия достаточных данных. Лишь развитие молекулярной биологии привело к новому пониманию сущ­ности жизни, определению свойств живого и вычленению уровней организации, живого.

СУЩНОСТЬ И СУБСТРАТ ЖИЗНИ

Всеобщим методологическим подходом к пониманию сущности жизни в настоящее время является понимание жизни в качестве процесса, конечным результатом которого является самообновле­ние, проявляющееся в самовоспроизведении. Все живое происхо­дит только из живого, а всякая организация, присущая живому, возникает только из другой подобной организации. Следовательно, сущность жизни заключается в ее самовоспроизведении, в основе которого лежит координация физических и химических явлений и которое обеспечивается передачей генетической информации от поколений к поколениям. Именно эта информация обеспечивает самовоспроизведение и саморегуляцию живых существ. Поэтому жизнь — это качественно особая форма существования материи, связанная с воспроизведением. Явления жизни представляют со­бой форму движения материи, высшей по сравнению с физической и химической формами его существования.

Живое построено из тех же химических элементов, что и нежи­вое (кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор, натрий, калий, кальций и другие элементы). В клетках они находятся в виде орга­нических соединений. Однако организация и форма существования

живого имеет специфические особенности, отличающие живое от предметов неживой природы.

В качестве субстрата жизни внимание привлекают нуклеино­вые кислоты (ДНК и РНК) и белки. Нуклеиновые кислоты — это сложные химические, соединения, содержащие углерод, кислород, водород, азот и фосфор. ДНК является генетическим материалом клеток, определяет химическую специфичность генов. Под контро­лем ДНК идет синтез белков, в котором участвуют РНК.

Белки — это также сложные химические соединения, содержа­щие углерод, кислород, водород, азот, серу, фосфор. Молекулы бел­ков характеризуются большими размерами, чрезвычайным разно­образием, которое создается аминокислотами, соединенными в полипептидных цепях в разном порядке. Большинство клеточных белков представлено ферментами. Они выступают также в роли структурных компонентов клетки. Каждая клетка содержит сотни разных белков, причем клетки того или иного типа обладают бел­ками, свойственными только им. Поэтому содержимое клеток каж­дого типа характеризуется определенным белковым составом.

Ни нуклеиновые кислоты, ни белки в отдельности не являются субстратами жизни. В настоящее время считают, что субстратом жизни являются нуклеопротеиды. Они входят в состав ядра и ци­топлазмы клеток животных и растений. Из них построены хрома­тин (хромосомы) и рибосомы. Они обнаружены на протяжении все­го органического мира — от вирусов до человека. Можно сказать, что нет живых систем, не содержащих нуклеопротеидов. Однако важно подчеркнуть, что нуклеопротеиды являются субстратом жизни лишь тогда, когда они находятся в клетке, функционируют и взаимодействуют там. Вне клеток (после выделения из клеток) они являются обычными химическими соединениями. Следователь­но, жизнь есть, главным образом, функция взаимодействия нукле­иновых кислот и белков, а живым является то, что содержит само­воспроизводящую молекулярную систему в виде механизма воспроизводства нуклеиновых кислот и белков.

В отличие от живого различают понятие «мертвое», под кото­рым понимают совокупность некогда существовавших организмов, утративших механизм синтеза нуклеиновых кислот и белков, т. е. способность к молекулярному воспроизведению. Например, «мерт­вым» является известняк, образованный из остатков живших ког­да-то организмов.

Наконец, следует различать «неживое», т. е. ту часть мате­рии, которая имеет неорганическое (абиотическое) происхожде­ние и ничем не связана в своем образовании и строении с живыми организмами. Например, «неживым» является известняк, образо­ванный из неорганических вулканических известняковых отло­жений. Неживая материя в отличие от живого не способна поддерживать свою структурную организацию и использовать для этих целей внешнюю энергию.

Обсуждая молекулы, рассматриваемые в качестве субстрата жиз­ни, нельзя не отметить, что они подвергаются непрерывным пре­вращениям во времени и пространстве. Достаточно сказать, что ферменты могут превратить любой субстрат в продукт реакции в исключительно короткое время. Поэтому определение нуклеопро­теидов в качестве субстрата жизни означает признание последнего в качестве очень подвижной системы.

Как живое, так и неживое построены из молекул, которые из­начально являются неживыми. Тем не менее живое резко отлича­ется от неживого. Причины этого глубокого различия определяют­ся свойствами живого, а молекулы, содержащиеся в живых системах, называют биомолекулами.

СВОЙСТВА ЖИВОГО

Для живого характерен ряд свойств, которые в совокупности «де­лают» живое живым. Такими свойствами являются самовоспроиз­ведение, специфичность организации, упорядоченность структуры, целостность и дискретность, рост и развитие, обмен веществ и энер­гии, наследственность и изменчивость, раздражимость, движение, внутренняя регуляция, специфичность взаимоотношений со средой.

Самовоспроизведение (репродукция).Это свойство является важ­нейшим среди всех остальных. Замечательной особенностью явля­ется то, что самовоспроизведение тех или иных организмов повторя­ется в неисчислимых количествах генераций, причем генетическая информация о самовоспроизведении закодирована в молекулах ДНК. Положение «все живое происходит только от живого» озна­чает, что жизнь возникла лишь однажды и что с тех пор начало Живому дает только живое. На молекулярном уровне самовоспро­изведение происходит на основе матричного синтеза ДНК, которая программирует синтез белков, определяющих специфику организ­мов. На других уровнях оно характеризуется чрезвычайным разно­образием форм и механизмов, вплоть до образования специализи­рованных половых клеток (мужских и женских). Важнейшее значение самовоспроизведения заключается в том, что оно поддер­живает существование видов, определяет специфику биологичес­кой формы движения материи.

Специфичность организации.Она характерна для любых орга­низмов, в результате чего они имеют определенную форму и разме-Pbi. Единицей организации (структуры и функции) является клет­ка. В свою очередь клетки специфически организованы в тканипоследние — в органы, а органы — в системы органов. Организмы не «разбросаны» случайно в пространстве. Они специфически орга­низованы в популяции, а популяции специфически организованы в биоценозы. Последние вместе с абиотическими факторами фор­мируют биогеоценозы (экологические системы), являющиеся эле­ментарными единицами биосферы.

Упорядоченность структуры.Для живого характерна не только сложность химических соединений, из которого оно построено, но и упорядоченность их на молекулярном уровне, приводящая к об­разованию молекулярных и надмолекулярных структур. Создание порядка из беспорядочного движения молекул — это важнейшее свойство живого, проявляющееся на молекулярном уровне. Упоря­доченность в пространстве сопровождается упорядоченностью во времени. В отличие от неживых объектов упорядоченность струк­туры живого происходит за счет внешней среды. При этом в среде уровень упорядоченности снижается.

Целостность (непрерывность) и дискретность (прерывность).Жизнь целостна и в то же время дискретна как в плане структуры, так и функции. Например, субстрат жизни целостен, т. к. пред­ставлен нуклеопротеидами, но в то же время дискретен, т. к. со­стоит из нуклеиновой кислоты и белка. Нуклеиновые кислоты и белки являются целостными соединениями, однако тоже дискрет­ны, состоя из нуклеотидов и аминокислот (соответственно). Репли­кация молекул ДНК является непрерывным процессом, однако она дискретна в пространстве и во времени, т. к. в ней принимают уча­стие различные генетические структуры и ферменты. Процесс пе­редачи наследственной информации тоже является непрерывным, но он дискретен, т. к. состоит из транскрипции и трансляции, ко­торые из-за ряда различий между собой определяют прерывность реализации наследственной информации в пространстве и во вре­мени. Митоз клеток также непрерывен и одновременно прерывен. Любой организм представляет собой целостную систему, но состо­ит из дискретных единиц — клеток, тканей, органов, систем орга­нов. Органический мир также целостен, поскольку существование одних организмов зависит от других, но в то же время он дискре­тен, состоя из отдельных организмов.

Рост и развитие.Рост организмов происходит путем прироста массы организма за счет увеличения размеров и числа клеток. Он сопровождается развитием, проявляющимся в дифференцировке клеток, усложнении структуры и функций. В процессе онтогене­за формируются признаки в результате взаимодействия генотипа и среды. Филогенез сопровождается появлением гигантского раз­нообразия организмов, органической целесообразностью. Процес­сы роста и развития подвержены генетическому контролю и нейро" гуморальной регуляции.

Обмен веществ и энергии.Благодаря этому свойству обеспе­чивается постоянство внутренней среды организмов и связь орга­низмов с окружающей средой, что является условием для поддер­жания жизни организмов. Живые клетки получают (поглощают) энергию из внешней среды в форме энергии света. В дальнейшем химическая энергия преобразуется в клетках для выполнения мно­гих работ. В частности, для осуществления химической работы в процессе синтеза структурных компонентов клетки, осмотичес­кой работы, обеспечивающей транспорт разных веществ в клетки и вывод из них ненужных веществ, и механической работы, обес­печивающей сокращение мышц и передвижение организмов. У не­живых объектов, например, в машинах химическая энергия пре­вращается в механическую только в случае двигателей внутреннего

сгорания.

Таким образом, клетка является изотермической системой. Между ассимиляцией (анаболизмом) и диссимиляцией (катабо­лизмом) существует диалектическое единство, проявляющееся в их непрерывности и взаимности. Например, непрерывно прохо­дящие в клетке превращения углеводов, жиров и белков являют­ся взаимными. Потенциальная энергия поглощаемых клетками углеводов, жиров и белков превращается в кинетическую энер­гию и тепло по мере превращения этих соединений. Замечатель­ной особенностью клеток является то, что они содержат фермен­ты. Будучи катализаторами, они ускоряют протекание реакций, синтеза и распада в миллионы раз, при этом в отличие от органи­ческих реакций осуществляемых с использованием искусствен­ных катализаторов (в лабораторных условиях), ферментативные реакции в клетках осуществляются без образования побочных про­дуктов.

В живых клетках энергия, полученная из внешней среды, на­капливается в виде АТФ (аденозинмонофосфата). Теряя концевую фосфатную группу, что имеет место при передаче энергии другим молекулам, АТФ превращается в АДФ (аденозиндифосфат). В свою очередь получая фосфатную группу (за счет фотосинтеза или хи­мической энергии), АДФ может снова превратиться в АТФ, т. е. стать главным носителем химической энергии. Такие особенности У неживых систем отсутствуют.

Обмен веществ и энергии в клетках ведет к восстановлению (замене) разрушенных структур, к росту и развитию организмов.

Наследственность и изменчивость.Наследственность обеспечивает материальную преемственность между родителями и потомством, Между поколениями организмов, что в свою очередь обеспечивает прерывность и устойчивость жизни. Основу материальной преемственности в поколениях и непрерывности жизни составляет передача от родителей к потомству генов, в ДНК которых зашифрована

Генетическая информация о структуре и свойствах белков. Харак­терной особенностью генетической информации является ее чрез­вычайная стабильность.

Изменчивость связана с появлением у организмов признаков, отличных от исходных, и определяется изменениями в генетичес­ких структурах. Наследственность и изменчивость создают мате­риал для эволюции организмов.

Раздражимость. Реакция живого на внешние раздражения яв­ляется проявлением отражения, характерного для живой материи. Факторы, вызывающие реакцию организма или его органа, назы­вают раздражителями. Ими являются свет, температура среды, звук, электрический ток, механические воздействия, пищевые вещества, газы, яды и др.

У организмов, лишенных нервной системы (простейшие и рас­тения), раздражимость проявляется в виде тропизмов, таксисов и настий. У организмов, имеющих нервную систему, раздражимость проявляется в виде рефлекторной деятельности. У животных вос­приятие внешнего мира осуществляется через первую сигнальную систему, тогда как у человека в процессе исторического развития сформировалась еще и вторая сигнальная система. Благодаря раз­дражимости организмы уравновешиваются со средой. Избиратель­но реагируя на факторы среды, организмы «уточняют» свои отно­шения со средой, в результате чего возникает единство среды и организма.

Движение. Способностью к движению обладают все живые су­щества. Многие одноклеточные организмы двигаются с помощью особых органоидов. К движению способны и клетки многоклеточ­ных организмов (лейкоциты, блуждающие соединительнотканные клетки и др.), а также некоторые клеточные органеллы. Совершен­ство двигательной реакции достигается в мышечном движении мно­гоклеточных животных организмов, которое заключается в сокра­щении мышц.

Внутренняя регуляция.Процессы, протекающие в клетках, подвержены регуляции. На молекулярном уровне регуляторные механизмы существуют в виде обратных химических реакций, основу которых составляют реакции с участием ферментов, обес­печивающие замкнутость процессов регуляции по схеме синтез -— распад — ресинтез. Синтез белков, включая ферменты, регулиру­ется с помощью механизмов репрессии, индукции и позитивного контроля. Напротив, регуляция активности самих ферментов про­исходит по принципу обратной связи, заключающейся в ингиби-ровании конечным продуктом. Известно также регулирование пу­тем химической модификации ферментов. В регуляции активности клеток принимают участие гормоны, обеспечивающие химичес­кую регуляцию.

Любое повреждение молекул ДНК, вызванное физическими или химическими факторами воздействия, может быть восстановлено с помощью одного или нескольких ферментативных механизмов, что представляет собой саморегуляцию. Она обеспечивается за счет действия контролирующих генов и в свою очередь обеспечивает стабильность генетического материала и закодированной в нем ге­нетической информации.

Специфичность взаимоотношений со средой.Организмы жи­вут в условиях определенной среды, которая для них служит ис­точником свободной энергии и строительного материала. В рамках термодинамических понятий каждая живая система (организм) представляет собой «открытую» систему, позволяющую взаимно обмениваться энергией и веществом в среде, в которой существуют другие организмы и действуют абиотические факторы. Следова­тельно, организмы взаимодействуют не только между собой, но и со средой, из которой они получают все необходимое для жизни. Организмы либо отыскивают среду, либо адаптируются (приспо­сабливаются) к ней. Формами адаптивных реакций являются фи­зиологический гомеостаз (способность организмов противостоять факторам среды) и гомеостаз развития (способность организмов изменять отдельные реакции при сохранении всех других свойств). Адаптивные реакции определяются нормой реакции, которая гене­тически детерминирована и имеет свои границы. Между организ­мами и средой, между живой и неживой природой существует един­ство, заключающееся в том, что организмы зависят от среды, а среда изменяется в результате жизнедеятельности организмов. Ре­зультатом жизнедеятельности организмов является возникновение атмосферы со свободным кислородом и почвенного покрова Земли, образование каменного угля, торфа, нефти и т. д.

Обобщая сведения о свойствах живого, можно заключить, что клетки представляют собой открытые изотермические системы, которые способны к самосборке, внутренней регуляции и к само­воспроизведению. В этих системах осуществляется множество ре­акций синтеза и распада, катализируемых ферментами, синтези­руемыми внутри самих клеток.

Свойства, перечисленные выше, присущи только живому. Не­которые из этих свойств обнаруживаются и при исследовании тел неживой природы, однако у последних они характеризуются со­вершенно другими особенностями. Например, кристаллы в насы­щенном растворе соли могут «расти». Однако этот рост не имеет тех качественных и количественных характеристик, которые при­сущи росту живого. Между свойствами, характеризующими жи­вое, существует диалектическое единство, проявляющееся во вре­мени и пространстве на протяжении всего органического мира, на всех уровнях организации живого. §13 УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО

В организации живого в основном различают молекулярный, клеточный, тканевой, органный, организменный, популяционный, видовой, биоценотический и глобальный (биосферный) уровни. На всех этих уровнях проявляются все свойства, характерные для живого. Каждый из этих уровней характеризуется особенностями, присущими другим уровням, но каждому уровню присущи собствен­ные специфические особенности.

Молекулярный уровень.Этот уровень является глубинным в орга­низации живого и представлен молекулами нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов, и стероидов, находящихся в клетках и, как уже отмечено, получивших название биологических молекул.

Размеры биологических молекул характеризуются довольно зна­чительным разнообразием, которое определяется занимаемым ими пространством в живой материи. Самыми малыми биологическими молекулами являются нуклеотиды, аминокислоты и сахара. На­против, белковые молекулы характеризуются значительно боль­шими размерами. Например, диаметр молекулы гемоглобина чело­века составляет 6,5 нм.

Биологические молекулы синтезируются из низкомолекуляр­ных предшественников, которыми являются окись углерода, вода и атмосферный азот и которые в процессе метаболизма превраща­ются через промежуточные соединения возрастающей молекуляр­ной массы (строительные блоки) в биологические макромолекулы с большой молекулярной массой (рис. 42). На этом уровне начина­ются и осуществляются важнейшие процессы жизнедеятельности (кодирование и передача наследственной информации, дыхание, обмен веществ и энергии, изменчивость и др.).

Физикохимическая специфика этого уровня заключается в том, что в состав живого входит большое количество химических элемен­тов, но основной элементарный состав живого представлен углеро­дом, кислородом, водородом, азотом. Из групп атомов образуются молекулы, а из последних формируются сложные химические со­единения, различающиеся по строению и функциям. Большинство этих соединений в клетках представлено нуклеиновыми кислотами и белками, макромолекулы которых являются полимерами, синте­зированными в результате образования мономеров, и соединения последних в определенном порядке. Кроме того, мономеры макро­молекул в пределах одного и того же соединения имеют одинаковые химические группировки и соединены с помощью химических свя­зей между атомами их неспецифических частей (участков).

Все макромолекулы универсальны, т. к. построены по одноМУ плану независимо от их видовой принадлежности. Являясь унйверсальными, они одновременно и уникальны, ибо их структура неповторима. Например, в состав, нуклеотидов ДНК входит по од­ному азотистому рснованию из четырех известных (аденин, гуа­нин, цитозин и тимин), вследствие чего любой нуклеотид или лю­бая последовательность нуклеотидов в молекулах ДНК неповторимы по своему составу, равно как неповторима также и вторичная струк­тура молекулы ДНК. В состав большинства белков входит 100-500 аминокислот, но последовательности аминокислот в молеку­лах белков неповторимы, что делает их уникальными.

Объединяясь, макромолекулы разных типов образуют надмоле­кулярные структуры, примерами которых являются нуклеопроте-иды, представляющие собой комплексы нуклеиновых кислот и бел­ков, липопротеиды (комплексы липидов и белков), рибосомы (комплексы нуклеиновых кислот и белков). В этих структурах ком­плексы связаны нековалентно, однако нековалентное связываниевесьма специфично. Биологическим макромолекулам присущи не­прерывные превращения, которые обеспечиваются химическими реакциями, катализируемыми ферментами. В этих реакциях фер­менты превращают субстрат в продукт реакции в течение исклю­чительно короткого времени, которое может составлять несколько Миллисекунд или даже микросекунд. Так, например, время рас­кручивания двухцепочечной спирали ДНК перед ее репликацией составляет всего лишь несколько микросекунд Биологическая специфика молекулярного уровня определяется функциональной специфичностью биологических молекул. Напри­мер, специфичность нуклеиновых кислот заключается в том, что в них закодирована генетическая информация о синтезе белков. Этим свойством не обладают другие биологические молекулы.

Специфичность белков определяется специфической последова­тельностью аминокислот в их молекулах. Эта последовательность определяет далее специфические биологические свойства белков, т. к. они являются основными структурными элементами клеток, катализаторами и регуляторами различных процессов, протекаю­щих в клетках. Углеводы и липиды являются важнейшими источ­никами энергии, тогда как стероиды в виде стероидных гормонов имеют значение для регуляции ряда метаболических процессов.

Специфика биологических макромолекул определяется также и тем, что процессы биосинтеза осуществляются в результате од­них и тех же этапов метаболизма. Больше того, биосинтезы нукле­иновых кислот, аминокислот и белков протекают по сходной схеме у всех организмов независимо от их видовой принадлежности. Уни­версальными являются также окисление жирных кислот, глико­лиз и другие реакции. Например, гликолиз происходит в каждой живой клетке всех организмов-эукариотов и осуществляется в ре­зультате 10 последовательных ферментативных реакций, каждая из которых катализируется специфическим ферментом. Все аэроб­ные организмы-эукариоты обладают молекулярными «машинами» в их митохондриях, где осуществляется цикл Кребса и другие ре­акции, связанные с освобождением энергии. На молекулярном уров­не происходят многие мутации. Эти мутации изменяют последова­тельность азотистых оснований в молекулах ДНК.

На молекулярном уровне осуществляется фиксация лучистой энергии и превращение этой энергии в химическую, запасаемую в клетках в углеводах и других химических соединениях, а хими­ческой энергии углеводов и других молекул — в биологически до­ступную энергию, запасаемую в форме макроэнергетических свя­зей АТФ. Наконец, на этом уровне происходит превращение энергии макроэргических фосфатных связей в работу — механическую, электрическую, химическую, осмотическую, механизмы всех ме­таболических и энергетических процессов универсальны.

Биологические молекулы обеспечивают также преемственность между молекулярным и следующим за ним уровнем (клеточным), т. к. являются материалом, из которого образуются надмолекуляр­ные структуры. Молекулярный уровень является «ареной» хими­ческих реакций, которые обеспечивают энергией клеточный уровень.

Клеточный уровень.Этот уровень организации живого пред­ставлен клетками, действующими в качестве самостоятельных орга­низмов (бактерии, простейшие и другие), а также клетками много-

клеточных организмов. Главнейшая специфическая черта этого уровня заключается в том, что с него начинается жизнь. Будучи способными к жизни, росту и размножению, клетки являются ос­новной формой организации живой материи, элементарными еди­ницами, из которых построены все живые существа (прокариоты и эукариоты). Между клетками растений и животных нет принципи­альных различий по структуре и функциям. Некоторые различия касаются лишь строения их мембран и отдельных органелл. Замет­ные различия в строении есть между клетками-прокариотами и клетками организмов-эукариотов, но в функциональном плане эти различия нивелируются, ибо везде действует правило «клетка от клетки». Надмолекулярные структуры на этом уровне формируют мембранные системы и органеллы клеток (ядра, митохондрии и др.).

Специфичность клеточного уровня определяется специализацией клеток, существованием клеток в качестве специализированных единиц многоклеточного организма. На клеточном уровне проис­ходит разграничение и упорядочение процессов жизнедеятельнос­ти в пространстве и во времени, что связано с приуроченностью функций к разным субклеточным структурам. Например, у клеток эукариотов значительно развиты мембранные системы (плазмати­ческая мембрана, цитоплазматическая сеть, пластинчатый комп­лекс) и клеточные органеллы (ядро, хромосомы, центриоли, мито­хондрии, пластиды, лизосомы, рибосомы).

Мембранные структуры являются «ареной» важнейших жиз­ненных процессов, причем двухслойное строение мембранной сис­темы значительно увеличивает площадь «арены». Кроме того, мем­бранные структуры обеспечивают отделение клеток от окружающей среды, а также пространственное разделение в клетках многих био­логических молекул. Мембрана клеток обладает высокоизбиратель­ной проницаемостью. Поэтому их физическое состояние позволяет постоянное диффузное движение некоторых из содержащихся в них молекул белков и фосфолипидов. Помимо мембран общего назна­чения в клетках существуют внутренние мембраны, которые огра­ничивают клеточные органеллы.

Регулируя обмен между клеткой и средой, мембраны обладают рецепторами, которые воспринимают внешние стимулы. В част­ности, примерами восприятия внешних стимулов являются вос­приятие света, движение бактерий к источнику пищи, ответ кле­ток-мишеней на гормоны, например, на инсулин. Некоторые из мембран одновременно сами генерируют сигналы (химические и электрические). Замечательной особенностью мембран является то, что на них происходит превращение энергии. В частности, на внутренних мембранах хлоропластов происходит фотосинтез, тог­да как на внутренних мембранах митохондрии осуществляется окис­лительное фосфорилирование.

Компоненты мембран находятся в движении. Построенным глав­ным образом из белков и липидов, мембранам присущи различные перестройки, что определяет раздражимость клеток — важнейшее свойство живого.

Тканевой уровеньпредставлен тканями, объединяющими клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточ-ностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе он­тогенеза как следствие дифференциации клеток. У животных различа­ют несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная, а также кровь и лимфа). У растений различают меристемати-ческую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.

Органный уровень.Представлен органами организмов. У простей­ших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, пере­движение и размножение осуществляются за счет различных орга-нелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У ра­стений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. Для позвоночных характерна цефализация, защищающаяся в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове.

Организменный уровень.Этот уровень представлен самими орга­низмами — одноклеточными и многоклеточными организмами рас­тительной и животной природы. Специфическая особенность орга-низменного уровня заключается в том, что на этом уровне происходит декодирование и реализация генетической информации, создание структурных и функциональных особенностей, присущих организ­мам данного вида. Организмы уникальны в природе, потому что уникален их генетический материал, детерминирующий развитие, функции и взаимоотношение их с окружающей средой.

Популяционный уровень.Растения и животные не существуют изолированно; они объединены в популяции. Создавая надорганиз-менную систему, популяции характеризуются определенным гено­фондом и определенным местом обитания. В популяциях начина­ются и элементарные эволюционные преобразования, происходит выработка адаптивной формы.

Видовой уровень.Этот уровень определяется видами растений, животных и микроорганизмов, существующими в природе в каче­стве живых звеньев. Популяционный состав видов чрезвычайно разнообразен. В составе одного вида может быть от одной до мно­гих тысяч популяций, представители которых характеризуются самым различным местообитанием и занимают разные экологичес­кие ниши. Виды представляют собой результат эволюции и харак­теризуются сменяемостью. Ныне существующие виды не похожи на виды, существовавшие в прошлом. Вид является также едини­цей классификации живых существ.

Биоценотический уровень.Представлен биоценозами — сооб­ществами организмов разной видовой принадлежности. В таких со­обществах организмы разных видов в той или иной мере зависят один от другого. В ходе исторического развития сложились биоге­оценозы (экосистемы), которые представляют собой системы, со­стоящие из взаимозависимых сообществ организмов и абиотичес­ких факторов среды. Экосистемам присуще динамическое (подвижное) равновесие между организмами и абиотическими фак­торами. На этом уровне осуществляются вещественно-энергетичес­кие круговороты, связанные с жизнедеятельностью организмов.

Биосферный (глобальный) уровень.Этот уровень является выс­шей формой организации живого (живых систем). Он представлен биосферой. На этом уровне осуществляется объединение всех ве­щественно-энергетических круговоротов в единый гигантский био­сферный круговорот веществ и энергии.

Между разными уровнями организации живого существует диа­лектическое единство, живое организовано по типу системной орга­низации, основу которой составляет иерархичность систем. Переход от одного уровня к другому связан с сохранением функциональных механизмов, действующих на предшествующих уровнях, и сопро­вождается появлением структуры и функций новых типов, а также взаимодействия, характеризующегося новыми особенностями, т. е. связан с появлением нового качества.

Лекция № 3