1.3. Структурные уровни организации живого

Живая материя, известная нам лишь в её земной форме, отличается не только сверх-сложностью, но и огромным разнообразием как в качественном, так и в количественном отношении. В биологии принято выделять уровни организации живой материи, двигаясь от простого к более сложному. На каждом новом уровне появляются свои собственные специфические закономерности, поэтому более высокие уровни не сводимы к более простым, элементарным.

Молекулярный уровень представлен отдельными молекулами, подчас – очень сложными, нередко представляющими собой длинные цепи аминокислот (ДНК, РНК) и других соединений. На этом уровне, изучаемом биохимией, молекулярной биологией, проявляется инаковость, специфичность живого, прежде всего, в таком свойстве орагнических молекул, как хиральность (от греч. cheir — рука) – свойство молекулы не совмещаться со своим отображением в идеальном плоском зеркале. Иными словами, все органические молекулы асимметричны, в частности, молекулы всех жиров имеют левую асимметрию, а молекулы всех белков – правую. Это свойство впервые открыл французский ученый, основоположник микробиологии и иммунологии Луи Пастер (1822 – 1895), исследуя поляризацию света, пропущенного через различные соединения. Оказалось, что виноградная и винная кислоты, имея одну химическую формулу, но разное происхождение – органическое и неорганическое, соответственно, – по-разному «относятся» к свету: первая поляризует его, вторая – нет.

Далее следуют клеточный уровень, открытый в середине 19-го века, однако не все живые организмы имеют клеточное строение (прежде всего, вирусы)⁴. Клетка – элементарная живая система, основа строения и жизнедеятельности всех животных и растений. Клетки существуют как самостоятельные организмы (напр., простейшие, бактерии) и в составе многоклеточных организмов, в которых имеются половые клетки, служащие для размножения, и клетки тела (соматические), различные по строению и функциям (напр., нервные, костные, мышечные, секреторные). Размеры клетки варьируют в пределах от 0,1 - 0,25 мкм (некоторые бактерии) до 155 мм (яйцо страуса в скорлупе). В каждой клетке различают 2 основные части: ядро и цитоплазму, в которой находятся органоиды и включения. Клетки растений, как правило, покрыты твердой оболочкой.

Следующим уровнем выступает тканевый. Ткани рассматриваются как системы клеток, сходные по происхождению, строению и функциям. Ткани животных — эпителиальная, все виды соединительной, мышечная и нервная; ткани растений — образовательная, основная, защитная и проводящая. Далее мы сталкиваемся с отедльными органами, т.е. частями животного или растительного организма, выполняющими определенную функцию (напр., сердце, печень у животных; корень, стебель у растений).

Организменный уровень представлен, соответственно, организмами (от ср.-век. лат. organizo — устраиваю, сообщаю стройный вид) – целостными и относительно автономными живыми существами. Мир организмов на Земле весьма разнообразен, несмотря на то, что многие из них вымерли и продолжают исчезать. Из числа животных наиболее преуспевающими являютсячленистоногие: насекомые на суше, ракообразные – в воде. Это можно объяснить их строением: они лишены вен и артерий, их система кровообращения незамкнута: кровь просачивается сквозь ткани, двигаясь от сердца. Поэтому им необходим твердый хитиновый покров, наружный скелет: без такой твёрдой внешней оболочки сокращения сердца вместо того, чтобы гнать кровь, только создавали бы вспучивания на поверхности тела.

Отдельные организмы входят в сообщества, именуемыми популяциями. Последние сегодня расматриваются в качестве элементарных единиц естественного отбора (раньше таковыми считали отдельные организмы). Популяция — это совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений.

Взаимодействие различных организмов, их взаимозависимость отражают синонимичные понятия биогеоценоза и экосистемы. Экосистема (от греч. oikos — жилище, местопребывание и система) – единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания (атмосфера, почва, водоем и т. п.), в котором живые и косные компоненты связаны между собой обменом вещества и энергии. Понятие экосистема применяется к природным объектам различной сложности и размеров: океан или небольшой пруд, тайга или участок березовой рощи. Термин «экосистема» ввел в 1935 году английский фитоценолог А. Тенсли. Термин биогеоценоз предложил В. Н. Сукачев в 1940 году.

И, наконец, последним, глобальным уровнем организации живого на Земле выступает биосфера – область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему. Термин «биосфера» введен в 1875 австрийским геологом Эдуардом Зюссом. Однако заслуга разработки целостного учения о биосфере принадлежит Владимиру Ивановичу Вернадскому (1863 – 1945).

Согласно учению В. И. Вернадского, жизнь – планетарное явление. Совокупность организмов – живое вещество – часть планеты Земля и может рассматриваться как геологический объект. Живое вещество – особая геохимическая сила, активно участвующая во всех процессах, протекающих в области жизни – биосфере.

Вернадский делает вывод, очень важный для науки о Земле и о жизни: «Организм нераздельно связан с земной корой и должен изучаться в тесной связи с ее изучением. Автономный организм вне связи с земной корой реально в природе не существует». Биосфера есть планетарно-космическое естественное явление, ее живое вещество есть новая геологическая сила в эволюции планеты. Биосфера есть целостная саморазвивающаяся и саморегулирующаяся система, в которой на первое место выдвинута активность живого вещества.