П. Зитте, Э.В. Вайлер, Й.В. Кадерайт, А. Брезински, К. Кернер - Ботаника. Учебник для вузов. Том 1. Клеточная биология. Анатомия. Морфология (1134214), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Правда, есть ряд свойств, которымиобладает каждая живая система, однакопозволяет отграничить живое от неживыхсистем или образований только сумма этихпризнаков. Перечислим классические признаки жизни.• Химический состав. В сухой массе всехживых организмов доминируют белки,нуклеиновые кислоты, полисахариды илипиды. К тому же имеется большая разнородная масса других органических молекул и ионов.
Сложные органическиемолекулы, особенно макромолекулы, вприроде синтезируются только живымиорганизмами (биосинтез с помощью специфических катализаторов — ферментов).• Комплексная структура, имеющая системный характер. Жизнь всегда связана сживыми организмами. Даже простые существа отличаются комплексными структурами, которые имеют системный характер.
Это означает, что молекулярные и надмолекулярные компоненты функционально взаимосвязаны между собой и согласованы друг с другом. Только за счет правильного взаимодействия — следовательно, совместно — они могут выполнятьфункции, обеспечивающие живое состояние. Ни один из отдельных компонентов,не говоря уже об отдельных веществах, небыл бы способен на это в одиночку.
Система представляет собой принципиально нечто большее, чем просто сумма частей, а жизнь — это всегда системная деятельность. Ниже уровня организации клетки самостоятельной жизни нет: клетки —это элементарные организмы. Они всегдасодержат структуры, несущие информацию, полный набор необходимых ферментов и за счет селективно проницаемыхмембран отграничены от окружающей среды. (Здесь нет противоречия с положением о том, что у большинства многоклеточных растений клетки тканей соединены между собой плазмодесмами — плазматическими каналами в клеточных стенках — в надклеточные симпласты.)• Питание. Если рассматривать живыеорганизмы в плане изменения энергии иэнтропии, их существование может пока23заться очень неправдоподобным.
Они состоят из богатых энергией, нестабильныхмолекул; высокая структурная и функциональная упорядоченность живых организмов соответствует низкому уровню энтропии. Поддержание лабильного состояниявозможно только при притоке энергии.поэтому живые системы — принципиально открытые системы, т.е. они принимают богатые энергией фотоны или же вещества и отдают вещества, бедные энергией (например, С0 2 , Н 2 0; аналогия: пламя свечи). С обменом веществ (метаболизмом) неразрывно связан энергетическийобмен. Метаболизм не приводит к стационарному равновесию. Наоборот, он всегда поддерживает неравновесное состояние (динамическое равновесие с необратимыми частными процессами).
Обменвеществ и энергии позволяет сопрягатьтребующие энергии процессы биосинтезаспецифических для организма (макро-)молекул (анаболизм, ассимиляция) с процессами, дающими энергию, — улавливанием солнечной энергии и/или разложением богатых энергией соединений (катаболизм, диссимиляция). Низкое содержание энтропии живых организмов поддерживается за счет отдачи (диссипации)избытков энтропии в окружающую среду.Только в качестве диссипативных структур живые организмы могут избежать гибельного для них хаоса. Таким образом,«жизнь» в конце концов не состояние, авсегда процесс.
Если внешняя форма организмов чаще всего меняется достаточномедленно, то на молекулярном уровне происходит постоянная перестройка путем замены расщепленных веществ образуемыми заново (обмен, круговорот, turnover).• Движение. Каждый активно живущийорганизм и каждая отдельная клетка обладают движением. Правда, многие клетки/организмы могут переходить в покоящееся состояние и при этом образуют,например, семена, споры, цисты. На таких стадиях латентной (скрытой) жизнине только не различимы какие-либо движения, но и все остальные проявленияжизни временно приостановлены.• Восприятие раздражения и ответ нанего. Все организмы и клетки для поддер-24J ВВЕДЕНИЕжания своей жизнеспособности приспособлены к тому, чтобы с помощью соответствующих рецепторов восприниматьсигналы из внешней среды и реагироватьна них адекватными реакциями.
Многообразие соответствующих механизмовчрезвычайно велико.• Развитие. Живые организмы не способны длительно сохранять некую однажды достигнутую структуру. Ни один организм в разных фазах жизни не выглядитодинаково. Новая клетка, возникшая врезультате деления, дорастает до размераматеринской клетки (рост). Многоклеточные организмы начинают свое индивидуальное развитие в большинстве случаев с одной единственной клетки (оплодотворенной яйцеклетки — зиготы; споры).
За счет размножения клеток они дорастают до своего окончательного размера. При этом изменяется и их облик. Развитие до половозрелого многоклеточного организма связано с морфогенетическими процессами. На клеточном уровнеэто проявляется в том, что первоначально одинаковые клетки зародыша приобретают все больше различий (дифференцировка).• Воспроизведение. Последовательностьпоколений состоит из следующих друг задругом жизненных циклов. При этом жизньвсегда продолжается, несмотря на невозможность длительного сохранения определенной стадии развития отдельных особей и несмотря на неизбежную для многих многоклеточных организмов смертькаждого из них. Это составляет последнийэтап индивидуального развития. «Физиологическая смерть», в противоположность«катастрофической смерти», часто осуществляется исходя из внутренних причин врезультате реализации генетически предопределенной программы самоуничтожения.
Наоборот, организмы могут возникать только как потомки подобных ихпредков. Самозарождение (возникновениеживых систем из неживой материи) в настоящее время на Земле крайне мало вероятно и к тому же никогда не было зарегистрировано: omne vivum е vivo (все живое из живого). ЭТО ныне само собой разумеющееся положение не является стольуж давним. Так, например, до основополагающих исследований Л.Пастера иГ.
Гофмана в середине XIX столетия считалось, что микроорганизмы (а также грибы и черви) в жидкостях, где происходятпроцессы гниения и брожения, могут возникать сами по себе (что было опровергнуто опытами со стерилизацией питательных растворов).• Размножение. Размножение обычносвязано с увеличением численности особей. Только таким образом возможно воспроизведение вида, несмотря на различные потери в той или иной мере из-завоздействия окружающей среды. Повсюдумы наблюдаем очень высокие скоростиразмножения (особенно у мелких организмов).
Бактериальные клетки часто при оптимальных условиях делятся каждые20 мин. Это означает, что при размножении, которому ничто не препятствует,одна-единственная клетка уже в пределахдвух дней может дать такое потомство, которое за два дня достигает объема земного шара. У более крупных организмов скорость размножения обычно значительноменьше, поэтому жизнь каждого индивидуума лучше защищена разного рода приспособлениями.• Наследственность. Индивидуальноеразвитие протекает в ряду следующих другза другом поколений более или менее одинаково. Генетическая информация всехклеточных организмов (про- и эукариот)содержится в последовательности оснований (нуклеотидов) молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК, в международной литературе — DNA — от англ.deoxyribonucleic acid). Здесь речь идет олинейных или циклических макромолекулах, состоящих из двух нитей (двухцепочечная ДНК, dsDNA).
У вирусов генетическая информация может также передаваться через молекулу ДНК, состоящуюиз одной цепи, а также через рибонуклеиновые кислоты (РНК = RNA, состоящиеиз одной или двух цепей).• Эволюция. Копирование (репликация) и дальнейшая передача генетическойинформации осуществляются с высокойточностью, однако в последовательномряду нескольких поколений могут по-Происхождение и эволюция жизниявиться изменения, которые наследуются (мутации).
За длительный период времени в популяциях проявляются значительные различия между особями, которые в дальнейшем имеют те или иныешансы оставить потомство. Согласно теории естественного отбора, обоснованнойв 1859 г. Ч. Дарвином и независимо от негоР.Уоллесом, в природе постоянно накапливаются формы, все более приспособленные для продолжения вида.
Это приводитк изменению особенностей представителей видов и в конечном счете к возникновению новых видов: эволюция, филогенетическое развитие (филогенез).Как важнейший критерий жизни, повидимому, можно рассматривать имеющуюся у всех организмов способность к воспроизведению. Все другие характеристикипредставляют собой либо предпосылки,либо следствия этого центрального свойства. У всех организмов генетическая информация содержит план развития дляочень сложного молекулярного механизма, основная функция которого — самовоспроизведение. Жизнь (по крайней мерена современной Земле) может быть доказуема и мыслима только как континуум. Это подчеркивается необратимостьюиндивидуальной смерти и вымираниемвидов.Математиком Дж.
фон Нойманом быларазработана общая теория самовоспроизводящихся систем. «Неймановский автомат» включает четыре компонента: (1)устройства для производства всех системных элементов; (2) необходимая для этого информация; (3) множительное устройство для точного размножения (2); (4)регулятор для соответствующей программы последовательности всех единичныхпроцессов. Совместное функционированиечетырех компонентов приводит к циклическим процессам, в которых система самасебя воспроизводит. Живая клетка — этонеймановский автомат1.Происхождение и эволюцияжизниСовременный (рецентный) мир живого — результат невообразимо длительнойэволюции. Исходя из природной радиоактивности и состава наиболее древнихскальных формаций возраст Земли можно оценить в 4,6 млрд лет.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
