1.4. Фундаментальные свойства жизни
Среди многочисленных свойств (проявлений) жизни можно выделить 3 основных, характерных практически для всех живых существ, обоснованно отнесённых многими биологами к категории фундаментальных (неотъемлемых) свойств жизни.
1. Способность к самоподдержанию и самовоспроизведению специфической структуры на основе закодированной в ДНК (РНК) информации. Все живые организмы, в отличие от объектов неживой природы, воспроизводят себе подобные существа, восстанавливают утраченные или повреждённые части и структуры.
2. Энергетическая открытость. Живые системы не могут, как обосновывалось выше, существовать без притока из внешней среды энергии, в первую очередь энергии солнечного света и энергии химических связей компонентов пищи. Энергетическая открытость живого предполагает непрерывный обмен веществ между организмом и окружающей средой.
3. Включенность в эволюционный процесс, или процесс исторических изменений живого. В отличие от неживых объектов природы, способных оставаться долгое время неизменными, живые существа непрерывно изменяются. Живая природа «не терпит однообразия»: строение, функции и взаимосвязи организмов с окружающей средой подвержены постоянным изменениям, что обеспечивает приспособление организмов к разнообразию условий внешней среды, а тем самым, выживанию, репродуктивному и в конечном итоге эволюционному успеху групп организмов.
1.5. Уровни организации жизни
В ходе эволюции живой природы сформировалась иерархия живых систем, отчётливо проявляющаяся в их многоуровневой организации. Каждый уровень организации живого характеризуется своей дискретной структурно-функциональной единицей - структурой (системой), исторические изменения которой составляют содержание эволюционного процесса на данном уровне. На всех уровнях проявляются основные атрибуты жизни. При этом жизненные процессы более высокого уровня обеспечиваются (определяются) структурами низшего уровня.
Молекулярный уровень, являющийся начальным (наиболее глубинным) уровнем организации живого, представлен биомолекулами, в первую очередь молекулами нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов, стероидов и др. На этом уровне осуществляются важнейшие процессы жизнедеятельности: кодирование и передача наследственной информации, обмен веществ, энергетический обмен, дыхание и др. Из биомолекул формируются надмолекулярные структуры (элементарные биологические мембраны, субчастицы органоидов, органоиды и аппараты клетки и т.п.), что обеспечивает преемственность между молекулярным (дискретная единица - биомолекула) и последующими уровнями. Молекулярный уровень организации живого является основным предметом новой интенсивно развивающейся биологической науки - молекулярной биологии.
Субклеточный уровень рассматривается переходным между молекулярным и клеточным уровнями. Дискретной единицей уровня являются надмолекулярные образования - мембраны, части органоидов, органоиды и аппараты клетки. Процессы жизнедеятельности этого уровня обеспечивают рост и дифференциацию клетки, самовосстановление и саморазрушение клеток.
Клеточный уровень представлен клетками как самостоятельных организмов (бактерии, простейшие), так и клетками многоклеточных организмов. Обладая способностью к матричному синтезу, питанию, дыханию, росту, развитию и т.п., клетка является основной формой организации живой материи, структурно-функциональной единицей жизни. Субклеточный и клеточный уровни жизни - специальный предмет изучения цитологии, или клеточной биологии.
Тканевой уровень возник в ходе эволюции в связи со становлением многоклеточности как следствие дифференциации клеток. Его дискретная единица - ткань объединяет клетки и их производные, характеризующиеся однородностью происхождения, сходством функции, расположения, а в ряде случаев и строения. На тканевом уровне происходит специализация новообразующихся клеток. Этот уровень организации жизни является предметом изучения науки о тканях - гистологии.
Органный уровень характеризует сложные многоклеточные живые системы. Дискретная единица уровня - орган представляет собой часть организма, имеющую определённую форму и выполняющую специфические функции. У более высокоорганизованных живых существ взаимосвязанные (в первую очередь общей функцией или биологической ролью в организме) органы формируют системы органов. Строение органов и систем органов изучает анатомия, а процессы жизнедеятельности с их участием - физиология.
Организменный уровень представлен одноклеточными и многоклеточными организмами. На этом уровне происходит реализация наследственной информации, обеспечивающая онтогенез - формирование и развитие фенотипа организма (всей совокупности его внешних и внутренних признаков). На организменном уровне осуществляется взаимодействие живого организма как единого целого с факторами внешней среды. В связи с тем, что жизнь представлена на Земле живыми организмами (особями, индивидуумами), организменный уровень изучается в различных аспектах многими биологическими науками (анатомия, физиология, онтогенетика или биология развития, генетика и др.).
Популяционный уровень представлен минимальными группами особей, вовлечёнными в эволюционный процесс - популяциями. Дискретная единица этого уровня - популяция является элементарной единицей эволюции. Объединение отдельных особей в популяции обеспечивает их приспособление, выживание, репродуктивный успех и успех в эволюции в целом. Популяционный уровень наряду с другими биологическими науками специально изучает молодая интенсивно развивающаяся наука - популяционная биология.
Видовой уровень представлен надпопуляционными объединениями особей - биологическими видами. Как и популяция, вид - реально существующая в природе группа особей. Основой существования вида является ничем не ограниченный половой процесс - свободное скрещивание особей вида между собой с образованием плодовитого потомства. Наряду с этим вид представляет собой единицу классификации живых организмов. Видовой уровень организации живых систем является предметом систематики, экологии и др. биологических наук.
Биоценотический уровень представлен сообществами взаимозависимых организмов разных видов - биоценозами. В ходе эволюции сформировались биогеоценозы (экосистемы), в состав которых, кроме взаимозависимых организмов, входят абиотические факторы окружающей среды. Между теми и другими устанавливается подвижное равновесие, характеризующее экосистему в целом. На биоценотическом уровне осуществляются потоки веществ и энергии. Рассматриваемый уровень является предметом исследования бурно развивающейся биологической науки - экологии.
Биосферный уровень - высшая форма организации живых систем. Дискретной единицей уровня является биосфера. На биосферном уровне все биоценотические круговороты вещества и энергии объединяются в единый биосферный (глобальный) круговорот вещества и энергии. Биосферный уровень организации живого изучают многие биологические науки и, прежде всего, экология, а также созданная В.И. Вернадским в 1926 году наука о биосфере (учение о биосфере).
Целостное представление о наиболее сложной биологической форме организации материи можно получить только при комплексном изучении жизни на всех отмеченных структурно-функциональных уровнях организации живого.