Уровни организации жизни
Живая природа является неоднородной, целостной системой, которой свойственна иерархическая организация. В ней можно выделить ряд уровней. В практическом отношении полезно и широко используется классификация уровней в соответствии с объектами исследования биологических и антропобиологических наук. Нередко при определении уровней исходят из основных методов, используемых той или иной наукой — наблюдение невооруженным глазом, с помощью светооптического микроскопа, электронного микроскопа и т. д. Эти два подхода дают сходные картины иерархической организации живой природы (табл. 1).
. Механизмы эволюции охватывают весь диапазон явлений жизни — от макромолекулярных до биосферных. Главные события происходят на молекулярно-генетическом, клеточном, организменном, популяционно-видовом, биогеоценотическом уровнях организации живой природы. Биологическое наследство людей формировалось в ходе исторического развития органического мира, поэтому его содержание отражает процессы и результаты эволюционных преобразований на перечисленных уровнях. На каждом из этих уровней выделяются элементарная единица (основной элемент) и элементарные явления. Элементарная единица — это структура, закономерные изменения которой, обозначаемые как элементарные явления, составляют на соответствующем уровне содержание эволюционного процесса. Элементарной единицей на молекулярно-генетическом уровне служит ген — фрагмент молекулы нуклеиновой кислоты, в котором записан определенный в качественном и количественном отношении объем биологической информации. Элементарное явление заключается в процессе конвариантной редупликации или самовоспроизведении с изменениями генов. Путем редупликации ДНК происходит копирование генов и заключенной в них биологической информации, что обеспечивает преемственность и сохранность (консерватизм) свойств организмов в ряду поколений. Редупликация, таким образом, является основой наследственности. В силу ограниченной стабильности молекул или ошибок синтеза в ДНК происходят изменения, которые искажают информацию генов. В последующих циклах редупликации эти изменения воспроизводятся в молекулах-копиях и переходят к особям дочерних поколений. Указанные изменения возникают и тиражируются закономерно, что делает редупликацию информационных макромолекул конвариантной, т. е. происходящей с некоторыми искажениями. В генетике последние получили название истинных мутаций. Конвариантность редупликации служит основой мутационной изменчивости.
Биологическая информация молекул ДНК непосредственно в процессах жизнедеятельности не участвует. В действующую форму она переходит в процессе биосинтеза белка, который происходит при наличии специальных структур, субстратов и энергии. Указанный процесс осуществляется на клеточном уровне организации живой природы, элементарной единицей которого служит клетка. Элементарные явления представлены реакциями клеточного метаболизма. Благодаря деятельности клетки, поступающие извне вещества превращаются в субстраты и энергию, которые утилизируются в процессе биосинтеза белков в соответствии с существующей информацией. Таким образом, на клеточном уровне сопрягаются механизмы передачи информации и превращения веществ и энергии. Элементарные явления на этом уровне создают энергетическую и вещественную основу жизни на других уровнях.
Элементарной единицей организменного уровня служит особь, которая рассматривается в развитии от момента зарождения до прекращения существования в качестве живой системы, что позволяет назвать этот уровень также онтогенетическим. Закономерные изменения организма в индивидуальном развитии составляют элементарные явления. В ходе онтогенеза, в результате реализации наследственной информации в определенных условиях внешней среды формируется фенотип организмов данного биологического вида.
Элементарной единицей популяционно-видового уровня служит популяция — совокупность особей одного вида. Объединение особей в популяцию происходит на основе общности генофонда. Популяция, в силу возможности межпопуляционных скрещиваний, представляет собой открытую генетическую систему. Действие элементарных эволюционных факторов приводит к эволюционно значимым изменениям генофонда популяции, что и принимается за элементарное явление на этом уровне.
Особи одного вида населяют территорию с известными абиотическими показателями (климат, химизм почв, гидрологические условия) и взаимодействуют с организмами других видов. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые во времени сообщества — биогеоценозы, которые служат элементарными единицами биогеоценотического уровня. Видовой состав, а также характеристики местообитания для отдельных биогеоценозов обеспечивают вещественно-энергетические круговороты, которые представляют на рассматриваемом уровне элементарные явления. Ведущая роль в этих круговоротах принадлежит живым организмам. Биоценоз — это открытая в вещественном и энергетическом плане система. Благодаря этому биогеоценозы объединяются в единый комплекс — область распространения жизни или биосферу. Рассмотренные уровни отражают общую структуру эволюционного процесса, закономерным результатом которого является человек.
БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ
Клетка является основной единицей биологической активности. Она способна к самовоспроизведению в среде, не содержащей других живых систем. Это наименьшая по объему структура, которой присуща вся совокупность свойств жизни и которая может в подходящих условиях поддерживать эти свойства в самой себе, а также передавать их в ряду поколений. В природе планеты клетка играет роль элементарной структурно-функциональной и генетической единицы и составляет основу жизнедеятельности и развития всех живых форм. Клетка обеспечивает обмен веществ, размножение, наследственность, изменчивость, раздражимость, обусловливая тем самым при суши е органическому миру качества единства, непрерывности, разнообразия.
Занимая по отношению к миру живых существ положение элементарной единицы, клетка отличается сложной структурой. При этом определенные общие черты обнаруживаются во всех без исключения клетках, характеризуя наиболее существенные стороны клеточной организации как таковой.