Структурные уровни организации живой материи имеют достаточно сложную, многоуровневую систему. Мы выделим четыре главных структурных уровня биологической организации материи и в соответствие со структурной иерархией живой материи каждое последующее системное образование должно входить в предыдущее (см. схему 55).
Схема 55. Структурные уровни биологической организации материи.
| КЛЕТКИ Фундаментальные частицы в биологии, представляющие собой элементарную живую систему – основу строения и жизнедеятельности всех животных и растений. «Заводы жизни». | |
| БИОПОЛИМЕРЫ Биологические вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся звеньев (прежде всего белки и нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), белки-ферменты, гормоны, полисахариды). | |
| БИОМОЛЕКУЛЫ Углеводы, липиды, нуклеотиды, аденозинфосфорные кислоты (АТФ), небелковые гормоны, витамины, аминокислоты и т.д. | |
| НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ (ПРЕЖДЕ ВСЕГО ВОДА), БИОЛОГИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ. | |
| МОЛЕКУЛЫ, АТОМЫ, ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ. | |
| БИОСФЕРА Область активной жизни на Земле, включает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. | Биосферный (биогеоценотический) уровень организации |
| ЭКОСИСТЕМА Единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания. |
| БИОГЕОЦЕНОЗ Определенный участок земной поверхности с определенным составом живых и косных компонентов в динамическом взаимодействии между ними. |
| БИОЦЕНОЗ Совокупность животных, растений и микроорганизмов, населяющих участок среды (биотоп) с однотипными условиями жизни и характеризующихся определенными отношениями между собой и приспособляемостью к внешней среде. |
| ВИД Совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и обладающих рядом общих признаков. | Популяционно-видовой кровень организации |
| ПОПУЛЯЦИЯ Совокупность особей данного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. |
| ОРГАНИЗМЫ Индивиды, особи – дискретные неделимые и целостные единицы жизни на Земле. Характеризуются онтогенезом – индивидуальным развитием организма, совокупностью преобразований организма от зарождения до конца жизни. Все эукариоты (одноклеточные и многоклеточные) обладают так называемыми биологическими часами, т.е. способностью измерять суточные, лунные и сезонные циклы | Онтогенетический уровень организации |
| ОРГАНЫ, ТКАНИ Дискретные, «неделимые» и целостные единицы физиологии многоклеточных, образующие, в частности, нервную и эндокринную системы управления и системы саморегуляции, обозначаемые термином гомеостаз. |
| КЛЕТКИ Фундаментальные частицы в биологии, представляющие собой элементарную живую систему – основу строения и жизнедеятельности всех животных и растений. «Заводы жизни». |
| БИОПОЛИМЕРЫ Биологические вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся звеньев (прежде всего белки и нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), белки-ферменты, гормоны, полисахариды). | Молекулярно-генетический уровень организации |
| БИОМОЛЕКУЛЫ Углеводы, липиды, нуклеотиды, аденозинфосфорные кислоты (АТФ), небелковые гормоны, витамины, аминокислоты и т.д. |
| НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ (ПРЕЖДЕ ВСЕГО ВОДА), БИОЛОГИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ. |
| МОЛЕКУЛЫ, АТОМЫ, ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ. | |
Все структурные уровни биологической организации материи на Земле естественно взаимосвязаны с геохронологической стрелой (шкалой) времени, из которой возникает биологическая стрела времени, опираясь на концепцию биохимического единства живого, развитую в 1920-х годах благодаря трудам голландских микробиологов А. Кловера и Г. Донкера. К настоящему времени эта концепция обоснована результатами всесторонних исследований, которые исчерпывающе демонстрируют единство всего живого по самым фундаментальным свойствам: схожесть химического состава, свойство хиральности живого, универсальная роль аденозинтрифосфата (АТФ) в качестве аккумулятора и переносчика биологически запасенной энергии; универсальность генетического кода и др.
Биологическая стрела времени опирается на гипотезу о возникновении жизни как естественном этапе саморазвития земной материи и при её рассмотрении необходимо поэтапно рассмотреть эволюцию на молекулярно-генетическом, онтогенетическом, популяционно-видовом и биогеоценотическом уровнях структурной биологической организации земной материи. Определяющей концепцией такого рассмотрения является генетическая гипотеза происхождения живого.
Генетика и эволюция
Генетика возникла при изучении онтогенетического уровня. Генетика (от греч. genetic-происхождение) – наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими.
Первый шаг в познании закономерностей наследственности сделал выдающийся чешский исследователь Грегор Мендель (1822-1884гг). Г. Мендель сформулировал законы наследственности на основе гибридологического метода, исследуя гибридизацию разных сортов гороха. Работа Г. Менделя отличалась глубиной и математической точностью. Однако она оставалась неизвестной почти 35 лет - с 1865 до 1900 года.
Переоткрытие законов Менделя в 1900 г. (независимо тремя учёными - Х. Де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Австрии) вызвало стремительное развитие генетики с постепенным проникновением её основ во все структурные уровни живой материи. Оформились основные понятия генетики, приведенные нами в схеме 56.
Схема 56. Основные понятия генетики.
| v Ген – материальный носитель наследственности, единица наследственной информации, отвечающая за формирование какого-либо элементарного признака, способная к воспроизведению и расположенная в определенном участке хромосомы. |
| v Генотип – совокупность все генов организма, локализованных в его хромосомах. |
| v Геном - совокупность генов, содержащих в ординарном наборе хромосом данной растительной или животной клетки. |
| v Хромосомы – структурные элементы ядра клетки, которые содержат гены; самовоспроизводящиеся структуры в ядрах клеток животных и растений, участвующие в процессе размножения. |
| v Генетический код – определенное сочетание нуклеотидов и последовательность их расположения в молекуле ДНК; единая система «записи» наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов. |
| v Генофонд – качественный состав и относительная численность разных форм (аллелей) различных генов в популяциях того или иного вида организмов. |
| v Гамета – половая клетка организма. |
| v Зигота – биологическая клетка, образующаяся в результате слияния двух половых клеток в процессе оплодотворения у животных и растений. |
| v Фенотип – совокупность всех свойств и признаков организма, сформировавшихся в процессе его индивидуального развития; складывается в результате взаимодействия генотипа и окружающей среды. |
| КЛЕТКИ Фундаментальные частицы в биологии, представляющие собой элементарную живую систему – основу строения и жизнедеятельности всех животных и растений. «Заводы жизни». | |
| БИОПОЛИМЕРЫ Биологические вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся звеньев (прежде всего белки и нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК), белки-ферменты, гормоны, полисахариды). | |
| БИОМОЛЕКУЛЫ Углеводы, липиды, нуклеотиды, аденозинфосфорные кислоты (АТФ), небелковые гормоны, витамины, аминокислоты и т.д. | |
| НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ (ПРЕЖДЕ ВСЕГО ВОДА), БИОЛОГИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ. | |
| МОЛЕКУЛЫ, АТОМЫ, ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ. | |
Одновременно с формированием основных понятий генетики получили современную трактовку и законы генетики, прежде всего, законы наследования аллельных генов Г. Менделя, а затем и неаллельных генов Т. Моргана, приведенные нами в схеме 57.
