Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
LIBRARY / Концепции современного естествознания.pdf
Скачиваний:
84
Добавлен:
31.03.2015
Размер:
2.64 Mб
Скачать

точки» вулканов, потом они соединяются в рифтовые

500 млн лет. Примерно через 100 млн лет после каждого из

долины, вдоль которых происходит раскол континента. Они

них наступала пора рифтогенеза. Возрасты большого числа

готовят место новому океану, через сами рифты горячее

вынесенных из мантии пород группируются на отрезки

вещество мантии поступает к поверхности, готовя оке-

времен со средними значениями 2500, 2000, 1700–1500, 1000

анское дно. Дно уплотняется, охлаждается, опускается вниз,

и 600 млн лет. Период образования гор, протекавший около

углубляя океан, и этот процесс длится примерно 200 млн

250 млн лет назад, сменился рифтогенезом и разрушением

лет. Затем самая древняя часть нового океанического дна,

Пангеи. То есть период эволюции суперконтинента —

примыкающая к континентальным осколкам, настолько

порядка 500 млн лет. Эта периодичность отражается в

уплотняется, что погружается под континентальную кору —

колебаниях уровня океанов, что является проверкой

начинается процесс субдукции. Далее океан закрывается,

модели.

а континенты сближаются, а силы сжатия порождают горы.

Метод интерферометрии со сверхдлинной базой

Суперконтинентальный цикл длится около 440 млн

(ИСДБ) дал возможность измерить колебания Земли,

лет. Суперконтинент устойчив около 80 млн лет, накап-

изменения скорости ее вращения и дрейф материковых

ливающееся тепло вызывает зарождение рифтов. Через

ïëèò, используя наблюдения за слабыми радиосигналами

40 млн лет континент раскалывается. Через 160 млн лет

от квазаров, расположенных на краю Вселенной. Квазары

дрейфующие континенты максимально удаляются, а затем

служат как бы маяками, тем более, что их удаленность не

начинают сближаться, и суперконтинент восстанавли-

позволяет засечь их собственное передвижение в прост-

вается. Если сейчас Атлантический океан находится еще в

ранстве, да и распределены они по небу достаточно равно-

стадии раздвижения, то потом, когда его кора состарится и

мерно. Радиотелескопы на Земле, разнесенные на тысячи

начнет погружаться под соседние континенты, он может

километров, должны следить за одним и тем же источником

закрыться.

радиоизлучения. Метод позволяет засечь изменения поло-

Удивительные закономерности обнаруживают сопос-

жения в мантии или колебания земной коры с амплитудой

тавления времен развития рифтов и интенсивного горо-

в несколько сантиметров относительно оси вращения

образования и. Середины периодов горообразования падают

Земли или изменения ориентации оси в пространстве на

примерно на 2600, 2100, между 1800 и 1600, 1100, 650 и

величину около 1 мс при ускорении или замедлении вра-

250 млн лет назад. Интервалы между ними порядка 400–

щения.

Глава 17. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ, СВОЙСТВА

ИУРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ

17.1.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАУКИ О ЖИВОМ И РАЗВИТИЕ ТРАДИЦИОННОЙ БИОЛОГИИ

Биология (ãðå÷. bios «жизнь» + logos «понятие, уче- ние») — это наука о живом, его строении, формах активности, связях организмов с неживой природой и друг с другом, имеет определенные объективные закономерности. Ее цель — познание феномена жизни. Биология занимается изучением различных видов живой природы и их взаимоотношений друг с другом и с внешней средой. Сейчас она интенсивно развивается. Пока существует в трех направлениях, имеющих одну цель и один объект исследования — традиционная или натуралистическая биология, физико-химическая биология и эволюционная биология. Это условное деление не связано с историей развития этой науки. Ведутся поиски объединительного начала для создания теоретической биологии, и весьма вероятно, что оно будет найдено с помощью системного подхода в рамках единого естествознания.

Базу накопления биологических знаний и аграрной культуры заложили приемы селекции, стимулированные становлением земледелия и скотоводства. Древние цивилизации накопили много сведений о растениях и животных, одомашнили овец, свиней, уток, крупный рогатый скот. В эпоху образования классов выделилась медицина, требующая специальных знаний и навыков, и изменилось отношение к человеку. Формировались традиции лечебного использования трав, цветов, отваров плодов, коры деревьев, минералов, животных жиров и пр. Совершенствовались хирургические приемы, массаж и иглоукалывание. Книд-

ская школа испытывала влияние восточной медицины, часть ее трудов вошла в «Свод Гиппократа». Алкмеон начал анатомировать трупы животных, описал зрительный нерв и развитие куриного эмбриона. Он считал мозг органом мышления и ощущений, изучал роль ведущих к нему нервов. Гиппократ отделял медико-биологические знания от магии, знахарства, колдовства и пр. Он считал жизнь единым процессом, выделяя роль среды и наследственности в возникновении болезней, а его ученик, Герофил, выше всего ставил наблюдения и опыт. В практической медицине тогда уделялось внимание фармакологии, действию растительных лекарственных препаратов. Уже тогда люди задумывались о том, как особенности живых организмов передаются потомкам.

Традиционная биология, соответствующая классической направленности познания, явилась во многом источ- ником конкретных знаний о живой Природе. Пока успехи физики, химии и техники не открыли возможности для ученых, она была описательной наукой о формах и видах растительного и животного царства. Совокупность растений называют флорой, а совокупность животных — фауной. Объект изучения традиционной биологии — живая природа в ее естественном состоянии. Эразм Дарвин ввел даже отдельный термин «Храм природы», отражающий благоговение перед совершенством ее созданий и ее Создателем. В современное время вклад традиционной биологии в биологию и все естествознание растет, ведь она

168

изучает нерасчлененную природу во всем многообразии связей.

Проявления жизни на Земле чрезвычайно многообразны, образуя ее живую оболочку. Первые живые организмы на Земле появились 2–4 млн лет назад, а более 1 млрд лет назад растения и животные начали раздельное существование и развитие от единого предка. Для изучения такого огромного мира живой природы нужно произвести классификацию по каким-либо сходным группам. Как сказал Гете устами Мефистофеля: «Чтобы разобраться в бесконечном, надо сперва различать, а потом сравнивать». Этим занимается часть биологии, называемая систематикой, и ее значение трудно переоценить. На Земле идентифицировано почти 2 млн видов животных и растений, из которых большая часть уже вымерли, но есть и еще не открытые.

Основы биологической классификации заложил еще Аристотель, его учение о материи и форме основано на наблюдениях за живой природой. Организм — законченное целое, реализация формы. Каждая часть организма выполняет функцию, составляющую цель его существования. Вещества органов — это материя, а рост — реализация скрытых в ней возможностей. Аристотель исследовал строение более 500 животных, отметив общий план строения высших животных и описав их внешний вид, рассказал об их образе жизни, нравах. Вместе со своим учеником Теофастом он разделил животных на водные, земные и воздушные, а растения — на травы, деревья и кустарники. Такую классификацию называют естественной. Теофаста считают основоположником ботаники, он выделил однодольные и двудольные растения, от него пошли термины — плод, сердцевина, околоплодник. Аристотель высказывался о единстве живой природы и возможности ее развития, хотя отрицал эволюцию органического мира. Он одним из первых высказал догадку о существовании переходных форм между растениями и животными и ввел в биологию идею о расположении существ (от минералов до человека) на определенной шкале.

В эпоху Возрождения формировались стандарты, критерии è нормы изучения живой природы. Реформация способствовала возрождению эллинских взглядов на бытие

èприроду человека, новая нравственность основывалась на развитии естественных свойств человека вне зависимости от религиозных убеждений. Поскольку человек — «венец творения» — алхимия настроилась на поиск и изготовление лекарств; развивалась медицина; создавались «аптекарские сады», конезаводы и зоопарки. Леонардо да Винчи описал поведение птиц в полете, способ соединения костей суставами, деятельность сердца и зрительной функции глаза, открыл щитовидную железу. А.Везалий заложил основы научной анатомии, В.Гарвей открыл кровообращение, Дж.Борелли, описав механизмы движения животных, выделял большую роль нервов в осуществлении движения

èзаложил основы физиологии, а Дж.Майов сравнивал горение и дыхание.

Изобретение микроскопа дало сильнейший импульс развитию биологии. Биологические знания с XVII в. стремительно дифференцировались — последовательно выделялись анатомия, физиология, ботаника, зоология. А. ван Левенгук обнаружил мир микроорганизмов. В трудах Р.Гука, Н.Грю, Я.Гельмота и др. получила развитие анато-

мия растений, были открыты клеточный и тканевый уровни организации растений, сформулированы первые догадки о роли листьев и солнечного света в питании растений. Совершенствование методов искусственного опыления закладывало предпосылки генетики. В XVII в. сложился своеобразный синтез анатомии и физиологии, предвосхищающий структурно-функциональный подход. Научная методология и методики исследования органи- ческого мира начинали формироваться. Накопленный материал требовал обобщения.

Созданием систем классификации животных и растений в XVIII в. завершился первый этап натуралисти- ческой биологии. В начале века английский биолог Дж.Рей описал более 18,6 тыс. видов растений, введя понятия ðîä è âèä. Он считал, что «один вид никогда не зарождается от семян другого вида», т.е. к одному виду относится группа сходных организмов, происходящих от сходных предков. Сходные признаки — строение рогов или копыт. Шведский ученый К.Линней уточнил понятие «вид», добавив способность «детям» давать плодовитое потомство. Он описал более 10 тыс. видов растений и более 4 тыс. видов животных, ввел терминологию è иерархический порядок описания видов и наименования — класс, отряд, ðîä, âèä. Так, класс включает несколько отрядов, отряд — несколько родов, род — несколько видов. В животном мире Линней выделил 6 классов (млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, насекомые, черви). Эти группы Линней назвал таксонами. С той поры вид — важнейший таксон, хотя сначала в основу разграничения видов были положены морфологические различия — определенный план строения. Сам Линней считал эту классификацию поверхностной, но его бинарная номенклатура (вид, род) практически сохранилась. Вслед за бинарным обозначением вида (род и вид) обычно указывают первооткрывателя вида и год открытия.

При создании естественной классификации выявляли некое «сродство» растений, но организация живого долго не связывались с зависимостью от истории его развития, так как считалось, что живой мир неизменен и создан Богом. Линней считал, что меняться могут только разновидности, а виды неизменны, поскольку «видов столько, сколько различных форм сотворила предвечная сущность». Ж.Бюффон изложил свою концепцию трансформизма

(на уровне ограниченной изменчивости видов под влиянием окружающей среды) животного мира в своей «Естественной истории» — 36-томной энциклопедии.

После Линнея Ж.Кювье ввел понятие о òèïå животных и описал несколько типов. Ламарк выделил в природе тела организованные, живые, и неорганизованные, неживые. В «Естественной истории растений» (1803 г.) он обращал внимание на происхождение è выделение родственных групп растений. Отметив существование промежуточных разновидностей, сходство ряда черт у животных разных видов, изменение видовых форм при переходе в новые условия, при окультуривании или одомашнивании, Ламарк распределил их по классам несколько иначе, чем Линней. Он разделил животных на позвоночных и беспозвоночных, выделил в отдельные классы паукообразных и кольчатых червей, обосновывал идею о путях происхождения человека от обезьяноподобных предков (1809 г.). Затем, после

169

введения понятия «семейство», виды стали объединять в роды, роды — в семейства, семейства — в отряды, отряды — в классы, классы — в типы, типы — в царства. Немецкий ученый Э.Геккель разделил живой мир на царства проститы, животные è растения. Затем появились надцарства è подцарства и т.п. После работ Геккеля стали говорить и о генеалогических древах и стволах. Из одного ствола происходят классы, отряды, семейства, роды.

Так сходство строения и эволюционные связи постепенно входили в систематику мира живой природы. Для классификации существуют различные методы, сейчас широко используются молекулярно-генетические методы с использованием ЭВМ. В традиционной биологии противостоят целостный подход и редукционизм, соответствующие витализму и механицизму, а также телеология и механистический детерминизм. В настоящее время значение натуралистической биологии вновь возросло в связи с экологическими проблемами.

Физико-химическая биология включает в себя изу- чение тех же объектов живой природы, но с использованием физико-химических методов. В первой половине XIX в. эти методы стали использовать для изучения жизни (Г.Дэви, Ю.Либих), и физиология отделилась от анатомии; тогда же возникла бактериология, которая благодаря трудам Л.Пастера, Р.Коха, И.И.Мечникова, переросла в микробиологию. Cформировались смежные дисциплины — биохимия è биофизика. В 1865 г. появилась работа Г.Менделя «Опыт над растительными гибридами», в которой было установлено существование генов и сформулированы закономерности, относимые теперь к законам наследственности. После повторного их открытия в 1900 г. родилась и генетика. Â 40–50-å годы XX в. в качестве объектов стали использовать микроорганизмы, и поток новых знаний привел к изучению явлений жизни на молекулярном уровне. Возможности исследований существенно выросли после открытия нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеиновой (РНК), а также соединений, содержащих фосфорную кислоту (например, аденозинтрифосфат — АТФ), гормонов, ферментов, вирусов, биосинтеза белка и т.д. В 1944 г. была открыта генетическая роль ДНК, в 1953 г. — ее структура, в 1961 г. — расшифрован генети- ческий код, в 2001 г. — геном человека. Складывалось объединение молекулярных биологии и генетики, называемое физико-химической биологией.

В своем большинстве биологические специализированные дисциплины развивались путем редукции (дробление сложных явлений на простые, в основе которых физические и химические законы). Физико-химическими методами пользовались Л.Пастер, И.М.Сеченов, И.П.Пав-

лов, сумевшие проникнуть в суть многих процессов жизнедеятельности. Арсенал методов существенно расширился, обеспечив резкий взлет биологической науки. Ныне широко используются многие методы: рентгеноструктурный анализ, метод меченых атомов, электронная микроскопия, спектральные и хроматографические методы, различные зондирования, томография и др.

Эволюционная биология активно развивается и выводит биологию на лидирующее положение в естествознании. И Ламарк и Бюффон считали неорганическое вещество умершим, т.е. прошедшим через воздействие жизни. Ламарк отмечал важность длительности истории планеты для образования жизни (1809 г.), и, утверждая связь организации живого и истории его развития, стал использовать эволюционный подход к классификации животного мира. Позже стали появляться и эволюционные идеи не только в систематике, но и в эмбриологии, созданной трудами К.Вольфа, К.Бэра и других. Переход от трасформизма к эволюционизму в биологии происходил в конце XVIII в. Во второй половине XIX в. благодаря Ч.Дарвину в биологию вошел исторический подход, который превращал биологию в науку, способную объяснять происхождение и функционирование многообразных живых систем. Идея естественного отбора как механизма, позволившего «отбраковывать ненужные формы» и образовывать новые виды, нанесла смертельный удар телеологии в естествознании и утвердила рациональный смысл в биологии. Содержание эволюционной биологии стремительно расширяется. Этому способствовали знания, полученные в других научных дисциплинах. В последние годы наблюдается мощный всплеск построения и исследования самых разнообразных кибернетических моделей, используемых для постижения эффективно функционирующих живых организмов, формируется научная дисциплина — эволюционная кибернетика.

Комплексом биологических наук в настоящее время представлена биология. Различие наук может быть по объектам исследования — вирусология, бактериология, ботаника, зоология, антропология. С позиции проявлений свойств живой материи различают морфологию (науку о функционировании организмов), молекулярную биологию (изучающую микроструктуру тканей и клеток), генетику (науку о законах наследственности и изменчивости), экологию (науку о взаимосвязи растений и животных с окружающей средой). Уровень организации исследуемых объектов отражен в отдельных науках — анатомии (макростроение организмов), гистологии (строение тканей), цитологии (строение клеток). Использование методов смежных дисциплин привело к созданию физико-химической биологии, биофизики, биохимии, астробиологии и др.

17.2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЖИВОЙ МАТЕРИИ

Биологический уровень организации материи очень сложен, его нельзя свести к закономерностям других естественных наук, и принципы живого нельзя вывести из принципов физики и химии. Существует несколько подходов к определению живого вещества.

1. Сторонники витализма — учения, основанного на признании наличия в организмах управляющей ими не материальной сверхъестественной силы («души»), считают

жизнь явлением уникальным, которое невозможно объяснить физико-химическими процессами. В основе такого взгляда — удивительная сложность строения è целесообразность поведения живых организмов.

От древности идет представление о энтехелии, одушевляющей «грубую материю тела» и обеспечивающей организмам целенаправленное поведение. Древние египтяне и греки предполагали наличие нескольких «одушевляющих»

170

начал, часть из которых продолжает существовать и после смерти тела. Долгое время люди считали, что эти начала обеспечивают «грубой материи тела» память, мышление и целенаправленные действия. Гомеостаз — одна из целенаправленных реакций, если считать поддержание механизма жизнедеятельности целью, тогда как внешние и внутренние силы этому противодействуют. Разные способы поддержания жизни у разных живых существ — это разные механизмы гомеостаза. Эволюция этих механизмов, направленная на большую независимость жизни от внешних условий, — это развитие организмов. Но объяснения особенностей живого через поиск цели остались достоянием истории науки, они равноценны объяснению: «Луна светит, чтобы освещать мне путь» или «Растения и животные существуют для того, чтобы обеспечивать нас пищей».

2. Представители редукционного подхода считают возможным использовать законы физики и химии для объяснения процессов жизнедеятельсти. Было проверено многократно, что эти законы не нарушаются в биологи- ческих системах, но это не означает, что все свойства живого могут быть ими описаны. Они, наоборот, отрицают целенаправленность строения и поведения. И гомеостаз — основу жизни — они объясняют на основе законов неживой природы. Так, терморегуляция теплокровных осуществляется по принципу обратной связи (выделение пота при повышении температуры). Аналогом такого поведения считают управляемое радаром зенитное орудие. Согласно Н.Винеру, определенный тип целенаправленной деятельности обеспечивается контролируемым использованием и переработкой информации, поэтому не так важны детали этих перерабатывающих устройств. Сходство между человеком и машиной в этом отношении было отражено и в названии книги Винера «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине» (1949 г.), существенно изменившей мировоззрение.

Сторонники этого подхода изучают клеточное строение и функционирование организмов. Бактерии и сине-зеленые водоросли относят к протокариотам (îò ãðå÷. protos «первый»), так как их клетки не имеют оформленного ядра, а ДНК находится прямо в цитоплазме и не окружена мембраной. Зеленые растения, грибы, слизевики и животные относятся к группе эукариотов (ãðå÷. eu… «хорошо, полностью») и имеют ядро, т.е. их генетический материал окружен двойной мембраной и образует определенную клеточную структуру. Первые эукариоты, по-видимому, произошли от протокариотов около 3 млрд лет назад, или в конце докембрийского периода.

Диаметр клетки бактерий около 1 мкм, поэтому их часто называют микробами. Они освоили самые разные среды обитания и широкий диапазон температур. Численность бактерий даже в очень небольшом объеме вещества очень высокая, например, в 1 г парного молока их более 3000 млн. Бактерии, как и грибы, разрушают органическое вещество и участвуют в круговороте веществ, играя особую роль в биосфере. Они важны для плодородия почв и в очистных сооружениях, участвуют в процессе пищеварения, применяются в производстве антибиотиков, используются с различными целями в биотехнологии и генной инженерии. ДНК бактерий представлена одиночными кольцевыми

молекулами длиной около 1 мм, каждая из молекул состоит примерно из 5 млн пар нуклеотидов, или нескольких тысяч генов (в 500 раз меньше, чем у человека).

3. Живая клетка — это сложная высокоупорядоченная система. Опытным путем установлено, что в ней непрерывно совершается синтез крупных молекул из мелких и простых — анаболические (ãðå÷. anabole «подъем») реакции, на которые затрачивается энергия, и их распад — катаболические (ãðå÷. katabole «сбрасывание вниз») реакции. Совокупность этих реакций в клетке и есть процесс метаболизма. Для его поддержания необходим непрерывный приток энергии, и для живого более важна химическая форма энергии. Биологи часто выделяют основные наблюдаемые свойства, отличающие живое от неживого и отражающие специфику биологической формы движения материи.

Самовоспроизведение (репродукция) — одно из важнейших свойств, поддерживающее существование видов и определяющее специфику жизни. Оно может быть многократным, информация о нем закодирована в молекулах ДНК. На молекулярном уровне самовоспроизведение происходит на основе матричного синтеза ДНК, программирующей синтез белков, определяющих специфику организма. На других уровнях — огромным разнообразием форм и механизмов, вплоть до образования клеток.

Иерархичность организации отражает возможности системного подхода к пониманию строения и жизнедеятельности. Клетки — как единицы организации — специфи- чески организованы в ткани, ткани — в органы, органы —

âсистемы органов. Организмы сорганизованы в популяции, популяции — в биоценозы, а биоценозы — в биогеоценозы, являющиеся элементарными единицами биосферы.

Упорядоченность структуры на молекулярном уровне приводит к образованию молекулярных и надмолекулярных структур, отличающихся упорядоченностью в пространстве и во времени. В отличие от объектов неживой природы упорядоченность живого происходит за счет внешней среды, в которой уровень упорядоченности снижается. И процессы, ведущие к упорядоченности живого, идут с локальным уменьшением энтропии. Живые системы в развитии способны к самоорганизации, к упорядочиванию структур, к росту разнообразия.

Регуляция процессов осущестляется в химических реакциях при помощи механизма обратной связи. В регуляции активности клеток принимают участие гормоны, обеспечивающие химическую регуляцию. Внутри клеток реакции синтеза и распада идут с участием ферментов, синтезируемых внутри самих клеток.

Размножение и рост. Рост организмов происходит путем увеличения их массы за счет размеров и числа клеток. Развитие — представлено индивидуальным развитием (онтогенезом) и историческим (филогенезом), и одинаково важны наследственность è изменчивость. Развитие, сопутствующее росту, проявляется в усложнении структуры и функций. В онтогенезе формируются признаки

âпроцессе взаимодействия генотипа и среды. В филогенезе появляется большое разнообразие организмов и целесообразность. Эти процессы регулируются и подвержены генетическому контролю. В отличие от объектов неживой

171

природы — кристаллов, которые растут, присоединяя новое вещество к поверхности, живые организмы растут за счет питания изнутри, причем живая протоплазма образуется при ассимиляции питательных веществ. Выживание вида или его бессмертие обеспечиваются сохранением признаков родителей у потомства, возникшего путем размножения. Передаваемая следующему поколению информация закодирована в молекулах ДНК и РНК.

Гомеостаз (ãðå÷. homoios «подобный, одинаковый» + stasis «неподвижность, состояние»). Живые организмы, обитающие в непрерывно меняющихся внешних условиях, поддерживают постоянство своего химического состава и интенсивность течения всех физиологических процессов с помощью авторегуляционных механизмов, при этом сохраняется необходимая ритмичность в периодических изменениях интенсивности.

Обмен веществ и энергии обеспечивает гомеостаз и является условием поддержания жизни организма. Полу- чается из внешней среды энергия в форме солнечного света, затем химическая энергия преобразуется в клетках для синтеза ее структурных компонент, осмотической работы по обеспечению транспорта веществ через мембрану и механической работы по передвижению организма и сокращению мышц.

Питание — источник энергии и веществ, необходимых для жизнедеятельности. Растения усваивают солнечную энергию и самостоятельно создают питательные вещества

âпроцессе фотосинтеза. У грибов, животных (и человека), некоторых растений и большинства бактерий — гетеротрофное (ãðå÷. heteros «другой» = в рус. «разный» + trophe «пища») питание: они расщепляют с помощью ферментов органические вещества и усваивают продукты расщепления. Выделение — это выведение из организма конечных продуктов обмена с окружающей средой. Общее свойство открытых систем — обмен энергией и веществом с внешней средой — имеет свои особенности.

Дыхание высвобождает энергию высокоэнергетических соединений, она запасается в молекулах АТФ, обнаруженных во всех живых клетках. Дыхание относится к процессам метаболизма (ãðå÷. metabole «перемена, превращение»), или обмена веществ и энергии.

Раздражимость — избирательная реакция живых существ на изменения внешней и внутренней среды, обеспе- чивающая стабильность жизнедеятельности. Так, расширение кровеносных сосудов кожи млекопитающих при повышении температуры среды ведет к рассеиванию тепла

âокружающее пространство и восстановлению оптимальной температуры тела. Раздражителями могут быть пища, механические воздействия, свет, звук, температура окружающей среды, яды, электрический ток, радиоактивность.

Подвижность, или способность к движению, свойственна и животным, и растениям, хотя скорости их существенно различаются. Многие одноклеточные могут двигаться с помощью особых органоидов. У многоклеточных к движению способны как клетки, так и органоиды в них. В животных организмах движение осуществляется путем сокращения мышц.

Асимметрия — созидательный и структурообразующий принцип жизни. Неживые системы работают по законам симметрии. В классической физике имеют место

законы сохранения (энергии, импульса, момента импульса, заряда и пр.), которые связаны со свойствами симметрии пространства и времени. В изолированных системах происходят обратимые процессы, т.е. имеет место симметрия между прошлым и будущим. Замкнутые системы самопроизвольно и необратимо стремятся к равновесию, процессы идут с ростом энтропии. Законы квантовой физики — есть проявление более глубоких симметрий. Все функционально важные биомолекулы асимметричны: белки состоят из левовращающих аминокислот, а нуклеиновые кислоты содержат правовращающие сахара, да закручена и сама молекула ДНК — двойная спираль. Все процессы происходят с учетом киральности, установлена даже функциональная асимметрия мозга человека. Живое — это открытая система, использующая для сохранения упорядоченности внешний поток энергии и вещества. Жизнь связана с непрерывным нарушением симметрии в отличие от неживых систем.

Дискретность и целостность — два фундаментальных свойства организации жизни на Земле. Нуклеиновые кислоты и белки — целостные соединения, но в то же время дискретны, так как состоят из нуклеотидов и аминокислот. Репликация ДНК — целостный непрерывный процесс, но она дискретна во времени и пространстве, так как в ней участвуют различные ферменты и генетические структуры. Живые объекты в природе относительно обособлены (особи, популяции, виды). Любая особь состоит из клеток, а клетка и одноклеточные существа — из отдельных органелл. Органеллы — из дискретных, высокомолекулярных, органических веществ, которые, в свою очередь, состоят из дискретных атомов, а те — из элементарных частиц. Все эти части и структуры находятся в сложных взаимодействиях, и целостность живой системы отличается от целостности неживой тем, что она поддерживается в процессе развития. И среди живых систем нет двух одинаковых особей, популяций и видов. Жизнь на Земле проявляется в дискретных формах, причем все формы и части образуют структурно-функциональное единство.

Âопределении понятия «жизнь» ê 80-ì годам ХХ в. сложилось две позиции. Функциональный подход объединял сторонников представлений об организме как о своеобразном «черном ящике» (с неизвестной внутренней структурой или с не особенно важной), своеобразие которого в наличии «управляющих процессов» передачи информации. Лидеры этого подхода — математики А.А.Ляпунов и А.Н.Колмогоров — использовали средства высшей математики в определении специфики жизни, они рассматривали гомеостатические процессы. Их больше интересовали процессы преобразования информации, и они допускали возможность и небелковых форм жизни. Сторонники другого, субстанционального, подхода признавали клю- ченым наличие определенных субстанций и определенных

ååструктур. К лидерам этого подхода относился и Опарин, для которого важнейшим было признание наличия обмена веществ, и выдающийся советский биолог В.А.Энгельгардт. Они считали, что изучение проблемы жизни должно основываться на данных химии, а не математики.

Âорганизации живого все указанные свойства проявляются на всех уровнях. Но каждый из них имеет и свои особенности.

172