10
Содержание
Введение 2
1. Жизнь: общие отличия живых систем от неживых 3
2. Свойства (признаки) живых систем 6
Заключение 12
Список использованных источников: 13
Введение
Проблема происхождения жизни приобрела сейчас неодолимое очарование для
всего человечества. Она не только привлекает к себе пристальное внимание
ученых разных стран и специальностей, но интересует вообще всех людей
мира.
Сейчас считается общепризнанным, что возникновение жизни на Земле
представляло собой закономерный процесс, вполне поддающийся научному
исследованию. В основе этого процесса лежала эволюция соединений
углерода которая происходила во Вселенной задолго до возникновения нашей
Солнечной системы и лишь продолжалась во время образования планеты Земля
– при формировании ее коры, гидросферы и атмосферы.
С момента возникновения жизни природа находится в непрерывном развитии.
Процесс эволюции длится уже сотни миллионов лет, и его результатом
является то разнообразие форм живого, которое во многом до конца еще не
описано и не классифицировано.
Вопрос о происхождении жизни труден в исследовании, потому, что, когда
наука подходит к проблемам развития как создания качественно нового, она
оказывается у предела своих возможностей как отрасли культуры,
основанной на доказательстве и экспериментальной проверке утверждений.
Ученые сегодня не в состоянии воспроизвести процесс возникновения жизни
с такой же точностью, как это было несколько миллиардов лет назад. Даже
наиболее тщательно поставленный опыт будет лишь модельным экспериментом,
лишенным ряда факторов, сопровождавших появление живого на Земле.
Трудность – в невозможности проведения прямого эксперимента по
возникновению жизни (уникальность этого процесса препятствует
использование основного научного метода).
Вопрос происхождении жизни интересен не только сам по себе, но и тесной
связью с проблемой отличия живого от неживого.
1. Жизнь: общие отличия живых систем от неживых
Жизнь, высшая по сравнению с физической и химической формами
существования материи, закономерно возникающая при определённых условиях
в процессе её развития. Живые объекты отличаются от неживых обменом
веществ – непременным условием жизни, способностью к размножению, росту,
активной регуляции своего состава и функций, к различным формам
движения, раздражимостью, приспособляемостью к среде и т.д. Однако
строго научное разграничение на живые и неживые объекты встречает
определённые трудности. Так, до сих пор нет единого мнения о том, можно
ли считать живыми вирусы, которые вне клеток организма хозяина не
обладают ни одним из атрибутов живого: в вирусной частице в это время
отсутствуют метаболические процессы, она не способна размножаться и т.д.
Специфика живых объектов и жизненных процессов может быть
охарактеризована в аспекте как их материальной структуры, так и
важнейших функций, лежащих в основе всех проявлений жизни. Наиболее
точное определение жизни, охватывающее одновременно оба эти подхода к
проблеме, дал около 100 лет назад Ф. Энгельс: “Жизнь есть способ
существования белковых тел, и этот способ существования состоит по
своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей
этих тел”. Термин “белок” тогда ещё не был определён вполне точно и его
относили обычно к протоплазме в целом.
Все известные ныне объекты, обладающие несомненными атрибутами живого,
имеют в своём составе два основных типа биополимеров: белки и
нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). Сознавая неполноту своего определения,
Энгельс писал: “Наша дефиниция жизни, разумеется, весьма недостаточна,
поскольку она далека от того, чтобы охватить все явления жизни, а,
напротив, ограничивается самыми общими и самыми простыми среди них…
Чтобы получить действительно исчерпывающее представление о жизни, нам
пришлось бы проследить все формы её проявления, от самой низшей до
наивысшей”.
Ч. Дарвин в последних строках “Происхождения видов” пишет об основных
законах, лежащих, по его мнению, в основе возникновения всех форм жизни:
“Эти законы, в самом широком смысле – Рост и Воспроизведение,
Наследственность, почти необходимо вытекающая из воспроизведения,
Изменчивость, зависящая от прямого или косвенного действия жизненных
условий и от упражнения и неупражнения, Прогрессия размножения, столь
высокая, что она ведет к Борьбе за жизнь и её последствию –
Естественному Отбору… “. Если оставить в стороне роль упражнения,
которое, по позднейшим данным, служит фактором ненаследственной
изменчивости, обобщение Дарвина сохраняет силу и поныне, а его основные
законы жизни сводятся к двум ещё более общим. Это прежде всего
способность живого ассимилировать полученные извне вещества, т.е.
перестраивать их, уподобляя собственным материальным структурам, и за
счёт этого многократно воспроизводить их (репродуцировать). При этом,
если исходная структура случайно изменилась, то она продолжает
воспроизводиться в новом виде. Способность к избыточному
самовоспроизведению лежит в основе роста клетки, размножения клеток и
организмов и, следовательно, – прогрессии размножения (основное условие
для естественного отбора), а также в основе наследственности и
наследственной изменчивости.
Советский биохимик В.А. Энгельгардт рассматривает воспроизведение себе
подобного как фундаментальное свойство живого, которое ныне получает
интерпретацию в терминах химических понятий на подлинно молекулярном
уровне. Другая особенность живого заключается в огромном многообразии
свойств, приобретаемых благодаря изменчивости материальными структурами
живых объектов. Каждое из этих двух фундаментальных свойств связано в
основном с функцией одного из двух биополимеров. “Запись” наследственных
свойств, т.е. кодирование признаков организма, необходимое для
воспроизведения, осуществляется с помощью ДНК и РНК, хотя в самом
процессе репродукции непременно принимают участие белки-ферменты. Т.о.,
живой является не отдельная молекула ДНК, белка или РНК, а их система в
целом. Реализация многообразной информации о свойствах организма
осуществляется путём синтеза согласно генетическому коду различных
белков (ферментных, структурных и т.д.), которые благодаря своему
разнообразию и структурной пластичности обусловливают развитие самых
различных физических и химических приспособлений живых организмов. На
этом фундаменте в процессе эволюции возникли непревзойдённые по своему
совершенству живые управляющие системы.
Т. о., жизнь характеризуется высокоупорядоченными материальными
структурами, содержащими два типа биополимеров (белок и ДНК или РНК),
которые составляют живую систему, способную в целом к
самовоспроизведения по принципу матричного синтеза. Характерная
особенность химического состава известных нам форм жизни – асимметрия
оптически активных веществ, представленных в живых объектах
левовращающими или правовращающими формами.
Жизнь возможна лишь при определённых физических и химических условиях
(температура, присутствие воды, ряда солей и т.д.). Однако прекращение
жизненных процессов, например, при высушивании семян или глубоком
замораживании мелких организмов, не ведёт к потере жизнеспособности.
Если сохраняется неповрежденной структура, она при возвращении к
нормальным условиям обеспечивает восстановление жизненных процессов.
Жизнь качественно превосходит другие формы существования материи в
отношении многообразия и сложности химических компонентов и динамики
протекающих в живом превращений. Живые системы характеризуются гораздо
более высоким уровнем упорядоченности структурной и функциональной, в
пространстве и во времени. Структурная компактность и энергетическую
экономичность живого – результат высочайшей упорядоченности на
молекулярном уровне. “Именно в способности живого создавать порядок из
хаотического теплового движения молекул, – пишет Энгельгардт, – состоит
наиболее глубокое, коренное отличие живого от неживого. Тенденция к
упорядочению, к созданию порядка из хаоса есть не что иное, как
противодействие возрастанию энтропии”. Живые системы обмениваются с
окружающей средой энергией, веществом и информацией, т.е. являются
открытыми системами. При этом, в отличие от неживых систем, в них не
происходит выравнивания энергетических разностей и перестройки структур
в сторону более вероятных форм, а наблюдается обратное.:
восстанавливаются разности энергетических потенциалов, химического
состава и т.д., т.е. непрерывно происходит работа “против равновесия”
(Э. Бауэр). На этом основаны ошибочные утверждения, что живые системы
якобы не подчиняются второму закону термодинамики. Однако местное
снижение энтропии в живых системах возможно только за счёт повышения
энтропии в окружающей среде, так что в целом процесс повышения энтропии
продолжается, что вполне согласуется с требованиями второго закона
термодинамики. По образному выражению австрийского физика Э. Шрёдингера,
живые организмы как бы питаются отрицательной энтропией (негэнтропией),
извлекая её из окружающей среды и увеличивая этим возрастание
положительной энтропии в ней.
2. Свойства (признаки) живых систем
Итак, общими, характерными для всего живого свойствами и их отличиями от
похожих процессов, протекающих в неживой природе, являются:
1) единство химического состава,
2) обмен веществ,
3) самовоспроизведение (репродукция),
4) наследственность,
5) изменчивость,
6) рост и развитие,
7) раздражимость,
8) дискретность,
9) ритмичность,
10) относительная энергозависимость,
11) гомеостаз.
1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же
химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение
различных элементов в живом и неживом неодинаково. Элементарный состав
неживой природы наряду с кислородом представлен в основном кремнием,
железом, загнием, алюминием и т.д. В живых организмах 98% химического
состава приходится на четыре элемента – углерод, кислород, азот и
водород.
2. Обмен веществ. Все живые организмы способны к обмену веществ с
окружающей средой, поглощая из нее элементы, необходимые для питания, и
выделяя продукты жизнедеятельности. При небиологическом круговороте
веществ они просто переносятся с одного места на другое или изменяется
их агрегатное состояние, тогда как у живых организмов обмен имеет
качественно иной уровень, включая процессы синтеза и распада. Путем ряда
сложных химических превращений вещества, поглощенные из окружающей
среды, трансформируются в вещества живого организма, из которых строится
их тело. Такие процессы называются ассимиляцией, или пластическим
обменом. Процессы, обратные ассимиляции, в результате которых сложные
органические соединения распадаются на простые, получили название
диссимиляции. При таком распаде веществ утрачивается их сходство с
веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакций
биосинтеза, вследствие чего диссимиляцию называют еще энергетическим
обменом. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и
строения всех частей организма и как следствие – постоянство их
функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
3. Самовоспроизведение (репродукция). Самовоспроизведение, репродукция,
или размножение, – это свойство организмов воспроизводить себе подобных;
этот процесс осуществляется практически на всех уровнях организации
живой материи. Благодаря репродукции не только целые организмы, но и
клетки, органеллы клеток (митохондрии, пластиды и др.) после деления
сходны со своими предшественниками. Из одной молекулы ДНК –
дезоксирибонуклеиновой кислоты – при ее удвоении образуются две дочерние
молекулы, полностью повторяющие исходную. В основе самовоспроизведения
лежат реакции матричного синтеза, то есть образования структур на основе
информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК.
4. Наследственность заключается в способности организмов передавать свои
признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение.
Наследственность обусловлена стабильностью, основанной на постоянстве
строения молекул ДНК.
5. Изменчивость – свойство, как бы противоположное наследственности, но
вместе с тем тесно связанное с ней, так как при этом изменяются
наследственные задатки – гены, определяющие развитие тех или иных
признаков. Иными словами, изменчивость – это способность организмов
приобретать новые признаки и свойства, в основе которой лежат изменения
биологических матриц. Изменчивость создает разнообразный материал для
естественного отбора, то есть отбора наиболее приспособленных особей к
конкретным условиям существования в природе, что, в свою очередь,
приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
6. Рост и развитие. Под развитием понимают необратимое направленное
закономерное изменение состава или структуры объектов живой и неживой
природы. Развитие живой формы существования материи представлено
индивидуальным развитием, или онтогенезом, и историческим развитием, или
филогенезом. В процессе развития возникает специфическая структурная
организация индивида, а увеличение его биомассы обусловлено репродукцией
макромолекул, элементарных структур клеток и самих клеток. Филогенез,
или эволюция, – это необратимое и направленное развитие живой природы,
сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным (или
регрессивным) усложнением (или упрощением) жизни. Результатом эволюции
является все многообразие живых организмов на земле.
7. Раздражимость. Любой организм неразрывно связан с окружающей средой:
извлекает из нее питательные вещества, подвергается воздействию
неблагоприятных факторов среды, вступает во взаимодействие с другими
организациями и т.д. В процессе эволюции у живых организмов выработалось
и закрепилось свойство избирательно реагировать на внешние воздействия.
Это свойство носит название раздражимости. Всякое изменение окружающих
организм условий среды представляет собой по отношению к нему
раздражение, а его реакция на внешние раздражители служит показателем
его чувствительности и проявлением раздражимости. Реакция многоклеточных
животных на раздражение осуществляется через посредство нервной системы
и называется рефлексом.
8. Дискретность. Само слово “дискретность” означает прерывистость,
разделенность и характеризует свойство жизни проявляться в виде
дискретных форм. Отдельный организм или иная биологическая система (вид,
биоценоз и др.) состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных
или отграниченных в пространстве, но, тем не менее тесно связанных и
взаимодействующих между собой частей, образующих
структурно-функциональное единство. Любой вид организмов включает
отдельные особи. Тело высокоорганизованной особи образует
пространственно отграниченные особи, которые, в свою очередь, состоят из
отдельных клеток. Энергетический аппарат клетки представлен отдельными
митохондриями, аппарат синтеза белка – рибосомами и т.д. вплоть до
макромолекул. Свойство дискретности организма является основой его
структурной упорядоченности, возможности постоянного самообновления с
заменой структурных элементов (молекул, ферментов, органоидов клетки и
целых клеток) без прекращения выполняемой функции. Дискретность вида
предопределяет возможность его эволюции путем гибели или устранения от
размножения неприспособленных особей и сохранение индивидов с полезными
для выживания признаками.
9. Ритмичность. Под ритмом (от греч. “ритмос” – теку) понимается
повторение одного и того же события либо состояния через строго
определенные отрезки времени. В физике периодические процессы выражаются
в герцах (Гц). Гц – частота периодического процесса, при которой за
время 1 с происходит один цикл периодического процесса. Наименьший
промежуток времени, через который система, совершающая колебания, снова
возвращается в то же состояние, в котором она находилась в начальный
момент, называется периодом колебаний. В биологии под ритмичностью
понимают периодические изменения интенсивности физиологических функций с
различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и
столетия). Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у
человека; сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих
(суслики, ежи, медведи) и многие другие. Ритмичность направлена на
согласование функций организма с окружающей средой, то есть на
приспособление к постоянно меняющимся условиям существования.
10. Относительная энергозависимость. Живые тела представляют “открытые”
системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии
и материи в виде пищи из окружающей среды. Живые организмы в отличие от
объектов неживой природы отграничены от окружающей среды оболочками
(наружная клеточная мембрана у одноклеточных, покровная ткань у
многоклеточных). Эти оболочки затрудняют обмен веществ между организмом
и внешней средой, сводят к минимуму потери веществ и поддерживают
пространственное единство системы. Таким образом, живые организмы резко
отличаются от объектов физики и химии – неживых систем – своей
исключительной сложностью и высокой структурной и функциональной
упорядоченностью. Эти отличия придают жизни качественно новые свойства.
Живое представляет собой особую ступень развития материи.
11. Гомеостаз (саморегуляция) – совокупность приспособительных реакций
организма, направленных на сохранение динамического состояния его
внутренней среды (температуры тела, кровяного давления и др.). В его
основе лежит принцип отрицательной обратной связи. Именно эта
способность живых систем сохранять стационарное состояние в условиях
непрерывно меняющейся среды и обусловливает их выживание.
Заключение
Жизнь, высшая по сравнению с физической и химической форма существования
материи, закономерно возникающая при определённых условиях в процессе её
развития. Живые объекты отличаются от неживых обменом веществ –
непременным условием жизни, способностью к размножению, росту, активной
регуляции своего состава и функций, к различным формам движения,
раздражимостью, приспособляемостью к среде и т.д.
Особенность живого заключается в огромном многообразии свойств,
приобретаемых благодаря изменчивости материальными структурами живых
объектов.
Живые системы характеризуются гораздо более высоким уровнем
упорядоченности структурной и функциональной, в пространстве и во
времени.
Живые системы обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и
информацией, т.е. являются открытыми системами. При этом, в отличие от
неживых систем, в них не происходит выравнивания энергетических
разностей и перестройки структур в сторону более вероятных форм, а
наблюдается обратное.: восстанавливаются разности энергетических
потенциалов, химического состава и т.д., т.е. непрерывно происходит
работа “против равновесия”.
Таким образом, жизнь качественно превосходит другие формы существования
материи в отношении многообразия и сложности химических компонентов и
динамики протекающих в живом превращений.
Список использованных источников:
1. Горбачев В.В. Концепции современного естествознания. – М.: Оникс 21
век, 2003.
2. Макаров В.Н. Концепции современного естествознания. – М.: МОДЭК,
2008.
3. Михайловский В.Н. Концепции современного естествознания. – СПб.:
Знание, 2004.
4. Энгельгардт В. Проблема жизни в современном естествознании. //
“Коммунист”, 1969, № 3, с.85.
5. Жизнь. – http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/040/263.htm
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
