Границы между живым и неживым веществом

Длительное время считалось, что живое отличается от неживого такими свойствами, как обмен веществ, подвижность, раздражаемостъ, рост, размножение, приспособляемость. Однако порознь все эти свойства встречаются и среди неживой природы, а следовательно, не могут рассматриваться как специфические свойства живого. Особенности живого Б. М. Медников (1982) сформулировал в виде аксиом теоретической биологии:

1. Все живые организмы оказываются единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающейся по наследству из поколения в поколение (аксиома А. Вейсмана).

2. Генетическая программа образуется матричным путем. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген предшествующего поколения (аксиома Н.K. Кольцова).

3. В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в результате различных причин изменяются случайно и ненаправленно, и лишь случайно такие изменения могут оказаться удачными в данной среде (1-я аксиома Ч. Дарвина).

4. Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипа многократно усиливаются (аксиома II. В. Тимофеева-Ресовского).

5. Многократно усиленные изменения генетических программ подвергаются отбору условиями внешней среды (2-я аксиома Ч. Дарвина).

Из данных аксиом можно вывести все основные свойства живой природы, и в первую очередь такие, как дискретность и целостность – два фундаментальных свойства организации жизни на Земле. Среди живых систем нет двух одинаковых особей, популяций и видов. Эта уникальность проявления дискретности и целостности основана на явлении конвариантной редупликации. Конвариантная. редупликация (самовоспроизведение с изменениями) осуществляется на основе матричного принципа (сумма грех первых аксиом). Это, вероятно, единственное специфическое для жизни, в известной для нас форме ее существования на Земле, свойство. В основе его лежит уникальная способность к самовоспроизведению основных управляющих систем (ДНК, хромосом, генов). Редупликация определяется матричным принципом (аксиома Н. К. Кольцова) синтеза макромолекул.

Способность к самовоспроизведению по матричному принципу молекулы ДНК смогли выполнить роль носителя наследственности исходных управляющих систем (аксиома А. Вейсмана). Конвариантная редупликация означает возможность передачи по наследству диcкpeтныx отклонени от исходного состояния (мутаций), предпосылки эволюции жизни.

Откуда бы ни появилась жизнь на Земле, опустилась ли она из космоса (как считал В.И. Вернадский, полагая ее вообще вечной); выплеснулась ли она из океана, как думает большинство; или выкарабкалась из земной коры, где она поддерживалась за счет глубинного тепла (как это приходит на ум в наши дни); или, наконец, затеплилась на самой суше в лужицах среди щебня [Холодный, 1942; Берг, 1944; Полынов, 1948] – откуда бы она ни взялась, но очевидно, что она умножилась именно на поверхности планеты, распластавшись на ней между энергетическими источниками небес и недр.

Именно этот пласт живого, обволакивающий земной шар как бы еще одна его оболочка – и был в 1875 г. назван отцом современной геологии Эдуардом Зюссом (1831 –1914) в его знаменитом «Лике Земли» - биосферой. Этот сферический пласт живого теперь склонны называть биостромой, что можно перевести с греческого как «ковер жизни». Он-то и есть в плане генерализации наиболее общий объект биологии.

Живое вещество как совокупность всех организмов. Живое вещество по своей массе занимает ничтожную долю по сравнению с любой из верхних оболочек земного шара. По современным оценкам, общее количество массы живого вещества в наше время равно 2420 млрд т. Эту величину можно сравнить с массой оболочек Земли, в той или иной степени охваченных биосферой.

В.М. Гольдшмидт предложил такую образную модель. Если мы представим себе всю земную кору каменным кубком массой 5 кг, то вся атмосфера Земли может быть уподоблена покрывающей его салфетке массой 3 г, а вся гидросфера – полулитру воды, в него налитой. Так вот, биострома в этом случае будет подобна почтовой марке массой 0,3 г под салфеткой. В абсолютном измерении, по разным авторам, это 2,5·1012 – 1014 т биомассы, т.е. моментальной массы всего живого на всей Земле. И все же это лишь 0,006 % массы коры, а биомасса человечества (2·108) еще на несколько порядков меньше.

По своему активному воздействию на окружающую среду живое вещество занимает особое место и качественно резко отличается от других оболочек земного шара, так же как живая материя отличается от мертвой.

В.И. Вернадский подчеркивал, что живое вещество – самая активная форма материи во Вселенной. Оно проводит гигантскую геохимическую работу в биосфере, полностью преобразовав верхние оболочки Земли за время своего существования. Все живое вещество нашей планеты составляет1/11 000 000 часть массы всей земной коры. В качественном же отношении живое вещество представляет собой наиболее организованную часть материи Земли.

При оценке среднего химического состава живого вещества, по данным А. П. Виноградова (1975), В. Лархера (1978) и др., главные составные части живого вещества – это элементы, широко распространенные в природе (атмосфера, гидросфера, космос): водород, углерод, кислород, азот, фосфор и сера.

Живое вещество биосферы состоит из наиболее простых и наиболее распространенных в космосе атомов.

Средний элементарный состав живого вещества отличается от состава земной коры высоким содержанием углерода. По содержанию других элементов живые организмы не повторяют состава среды своего обитания. Они избирательно поглощают элементы, необходимые для построения их тканей.

В процессе жизнедеятельности организмы используют наиболее доступные атомы, способные к образованию устойчивых химических связей. Как уже было отмечено, водород, углерод, кислород, азот, фосфор и сера являются главными химическими элементами земного вещества и их называют биофильными. Их атомы создают в живых организмах сложные молекулы в сочетании с водой и минеральными солями. Части живого вещества находятся в организмах в тесном взаимодействии. Окружающий нас мир живых организмов биосферы представляет собой сочетание различных биологических систем разной структурной упорядоченности и разного организационного положения, В связи с этим выделяют разные уровни существования живого вещества - от крупных молекул до растений и животных различных организаций.

Вопрос 16