1. Vida: diferencias generales sistemas vivos de los no vivos. 3
2. Propiedades (signos) de los sistemas vivos. 6
Conclusión. 12
Lista de fuentes utilizadas: 13
Introducción
El problema del origen de la vida ha adquirido hoy una fascinación irresistible para toda la humanidad. Ella no sólo atrae mucha atención científicos diferentes paises y especialidades, pero interesa en general a todos los pueblos del mundo.
Actualmente se acepta generalmente que el surgimiento de la vida en la Tierra fue un proceso natural, bastante susceptible a investigación científica. Este proceso se basó en la evolución de los compuestos de carbono, que tuvo lugar en el Universo mucho antes de la aparición del nuestro. sistema solar y solo continuó durante la formación del planeta Tierra, durante la formación de su corteza, hidrosfera y atmósfera.
Desde el origen de la vida, la naturaleza ha estado en continuo desarrollo. El proceso de evolución se ha prolongado durante cientos de millones de años y su resultado es una diversidad de formas de vida que, en muchos sentidos, aún no ha sido completamente descrita y clasificada.
La cuestión del origen de la vida es difícil de estudiar porque cuando la ciencia aborda los problemas del desarrollo como la creación de algo cualitativamente nuevo, se encuentra al límite de sus capacidades como rama de la cultura basada en la evidencia y la verificación experimental de afirmaciones. .
Hoy en día, los científicos no pueden reproducir el proceso del origen de la vida con la misma precisión que hace varios miles de millones de años. Incluso el experimento más cuidadosamente organizado será sólo un experimento modelo, desprovisto de una serie de factores que acompañaron la aparición de la vida en la Tierra. La dificultad radica en la imposibilidad de realizar un experimento directo sobre el origen de la vida (la singularidad de este proceso impide utilizar el método científico básico).
La cuestión del origen de la vida es interesante no sólo en sí misma, sino también por su estrecha conexión con el problema de distinguir lo vivo de lo no vivo.
1. Vida: diferencias generales entre sistemas vivos y no vivos
La vida, superior a las formas físicas y químicas de existencia de la materia, surge naturalmente bajo ciertas condiciones en el proceso de su desarrollo. Los objetos vivos se diferencian de los no vivos en el metabolismo: una condición indispensable para la vida, la capacidad de reproducirse, crecer, regular activamente su composición y funciones, para diversas formas movimiento, irritabilidad, adaptabilidad al medio, etc. Sin embargo, una distinción estrictamente científica entre objetos vivos y no vivos tropieza con ciertas dificultades. Así, todavía no hay consenso sobre si los virus que fuera de las células del organismo huésped no poseen ninguno de los atributos de la vida pueden considerarse vivos: están ausentes en la partícula viral en este momento. Procesos metabólicos, ella no es capaz de reproducirse, etc. La especificidad de los objetos vivos y los procesos vitales se puede caracterizar tanto en términos de su estructura material como de las funciones más importantes que subyacen a todas las manifestaciones de la vida. La definición más precisa de vida, que abarca simultáneamente ambos enfoques del problema, la dio F. Engels hace unos 100 años: “La vida es una forma de existencia de los cuerpos proteicos, y esta forma de existencia consiste esencialmente en el yo constante -renovación de productos químicos componentes estos cuerpos." El término "proteína" aún no estaba definido con mucha precisión y generalmente se refería al protoplasma en su conjunto.
Todos los objetos actualmente conocidos que tienen indudables atributos de vida contienen dos tipos principales de biopolímeros: proteínas y ácidos nucleicos (ADN y ARN). Consciente de lo incompleto de su definición, Engels escribió: “Nuestra definición de vida, por supuesto, es muy insuficiente, ya que está lejos de cubrir todos los fenómenos de la vida, sino que, por el contrario, se limita a los más generales y simples. entre ellos... Para obtener una idea verdaderamente completa sobre la vida, tendríamos que rastrear todas las formas de su manifestación, desde la más baja hasta la más alta."
Charles Darwin, en las últimas líneas de "El origen de las especies", escribe sobre las leyes básicas que, en su opinión, subyacen al surgimiento de todas las formas de vida: "Estas leyes, en el sentido más amplio, son Crecimiento y Reproducción, Herencia , que surge casi necesariamente de la reproducción, Variabilidad, dependiendo de la acción directa o indirecta de las condiciones de vida y del ejercicio y falta de ejercicio, la progresión de la reproducción es tan alta que conduce a la Lucha por la vida y su consecuencia - La Selección Natural. .” Dejando de lado el papel del ejercicio físico, que, según datos posteriores, sirve como factor de variabilidad no hereditaria, la generalización de Darwin sigue siendo válida hasta el día de hoy, y sus leyes básicas de la vida se reducen a dos aún más generales. Esta es, ante todo, la capacidad de los seres vivos para asimilar sustancias recibidas del exterior, es decir. reconstruirlos, asemejándolos a sus propias estructuras materiales, y por ello reproducirlos (reproducirlos) repetidamente. Además, si la estructura original ha cambiado accidentalmente, continúa reproduciéndose en una nueva forma. La capacidad de autorreproducción excesiva subyace al crecimiento celular, la reproducción de células y organismos y, en consecuencia, la progresión de la reproducción (la condición principal para seleccion natural), así como las bases de la herencia y la variabilidad hereditaria.
El bioquímico soviético V.A. Engelhardt considera la reproducción de la propia especie como una propiedad fundamental de los seres vivos, que ahora se interpreta en términos de conceptos químicos a un nivel verdaderamente molecular. Otra característica de los seres vivos es la enorme variedad de propiedades adquiridas debido a la variabilidad en las estructuras materiales de los objetos vivos. Cada una de estas dos propiedades fundamentales está asociada principalmente con la función de uno de los dos biopolímeros. "Registro" de propiedades hereditarias, es decir. La codificación de las características de un organismo, necesarias para la reproducción, se realiza mediante ADN y ARN, aunque las proteínas enzimáticas ciertamente participan en el propio proceso de reproducción. Por tanto, no es una sola molécula de ADN, proteína o ARN la que está viva, sino su sistema en su conjunto. La implementación de información diversa sobre las propiedades de un organismo se realiza mediante la síntesis, según el código genético, de diversas proteínas (enzimáticas, estructurales, etc.), que por su diversidad y plasticidad estructural determinan el desarrollo de una amplia variedad de adaptaciones físicas y químicas de los organismos vivos. Sobre esta base, en el proceso de evolución, surgieron sistemas de control vivientes, insuperables en su perfección.
Así, la vida se caracteriza por estructuras materiales altamente ordenadas que contienen dos tipos de biopolímeros (proteínas y ADN o ARN) que forman sistema vivo, generalmente capaz de autorreproducirse según el principio de síntesis matricial. Característica composición química Formas de vida que conocemos: asimetría óptica. sustancias activas, representado en objetos vivos por formas zurdas o diestras.
La vida sólo es posible bajo ciertas condiciones físicas y condiciones quimicas(temperatura, presencia de agua, número de sales, etc.). Sin embargo, la interrupción de los procesos vitales, por ejemplo al secar semillas o congelar organismos pequeños, no conduce a la pérdida de viabilidad. Si la estructura permanece intacta, al regresar a condiciones normales asegura la restauración de los procesos vitales.
La vida es cualitativamente superior a otras formas de existencia de la materia en términos de diversidad y complejidad. componentes químicos y la dinámica de las transformaciones que ocurren en los seres vivos. Los sistemas vivos se caracterizan por mucho más nivel alto orden, estructural y funcional, en el espacio y el tiempo. La compacidad estructural y la eficiencia energética de los seres vivos son el resultado del más alto nivel a nivel molecular. "Está en la capacidad de los vivos crear orden a partir del caos. movimiento térmico Las moléculas”, escribe Engelhardt, “es la diferencia más profunda y fundamental entre los seres vivos y los no vivos. La tendencia a ordenar, a crear orden a partir del caos, no es más que una forma de contrarrestar el aumento de la entropía." Los sistemas vivos intercambian energía, materia e información con el medio ambiente, es decir, son sistemas abiertos. Al mismo tiempo, a diferencia de sistemas no vivos, en ellos no hay igualación de diferencias de energía y reestructuración de estructuras hacia formas más probables, sino que se observa todo lo contrario: se restablecen diferencias en potenciales energéticos, composición química, etc., es decir. el trabajo ocurre continuamente “contra el equilibrio” (E. Bauer). Ésta es la base de afirmaciones erróneas de que los sistemas vivos supuestamente no obedecen la segunda ley de la termodinámica. Sin embargo, una disminución local de la entropía en los sistemas vivos sólo es posible debido a un aumento de la entropía en el medio ambiente, por lo que en general continúa el proceso de aumento de la entropía, lo cual es bastante consistente con los requisitos de la segunda ley de la termodinámica. Según la expresión figurativa del físico austriaco E. Schrödinger, los organismos vivos parecen alimentarse de entropía negativa (negentropía), extrayéndola del medio ambiente y aumentando así el aumento de entropía positiva en él.
2. Propiedades (signos) de los sistemas vivos.
Entonces, las propiedades generales características de todos los seres vivos y sus diferencias con procesos similares que ocurren en la naturaleza inanimada son:
1) unidad de composición química,
2) metabolismo,
3) autorreproducción (reproducción),
4) herencia,
5) variabilidad,
6) crecimiento y desarrollo,
7) irritabilidad,
8) discreción,
9) ritmo,
10) dependencia energética relativa,
11) homeostasis.
1. Unidad de composición química. Los organismos vivos contienen los mismos elementos químicos que los objetos inanimados. Sin embargo, la proporción de diversos elementos en los seres vivos y no vivos no es la misma. La composición elemental de la naturaleza inanimada, junto con el oxígeno, está representada principalmente por silicio, hierro, hierro, aluminio, etc. En los organismos vivos, el 98% de la composición química se compone de cuatro elementos: carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno.
2. Metabolismo. Todos los organismos vivos son capaces de metabolizarse con el medio ambiente, absorbiendo de él los elementos necesarios para la nutrición y excretando productos de desecho. Con la circulación no biológica de sustancias, simplemente se transfieren de un lugar a otro o cambia su estado de agregación, mientras que en los organismos vivos el intercambio tiene un nivel cualitativamente diferente, incluidos los procesos de síntesis y descomposición. A través de una serie de complejas transformaciones químicas, las sustancias absorbidas del medio ambiente se transforman en sustancias de un organismo vivo, a partir de las cuales se construye su cuerpo. Estos procesos se denominan asimilación o intercambio plástico. Los procesos que invierten la asimilación, como resultado de los cuales los compuestos orgánicos complejos se descomponen en otros más simples, se denominan disimilación. Con esta descomposición de sustancias se pierde su similitud con las sustancias del organismo y se libera la energía necesaria para las reacciones de biosíntesis, por lo que la disimilación también se denomina metabolismo energético. El metabolismo asegura la constancia de la composición química y la estructura de todas las partes del cuerpo y, como resultado, la constancia de su funcionamiento en condiciones ambientales en continuo cambio.
3. Autoreproducción (reproducción). La autorreproducción, reproducción o reproducción es propiedad de los organismos para reproducir los de su propia especie; este proceso se lleva a cabo en casi todos los niveles de organización de la materia viva. Gracias a la reproducción, no sólo los organismos completos, sino también las células, los orgánulos celulares (mitocondrias, plastidios, etc.) después de la división son similares a sus predecesores. A partir de una molécula de ADN, el ácido desoxirribonucleico, cuando se duplica, se forman dos moléculas hijas que repiten completamente la original. La autorreproducción se basa en reacciones de síntesis de matrices, es decir, la formación de estructuras a partir de la información contenida en la secuencia de nucleótidos del ADN.
4. La herencia es la capacidad de los organismos de transmitir sus características, propiedades y características de desarrollo de generación en generación. La herencia se debe a la estabilidad, basada en la constancia de la estructura de las moléculas de ADN.
5. La variabilidad es una propiedad que parece ser lo opuesto a la herencia, pero al mismo tiempo está estrechamente relacionada con ella, ya que cambia las inclinaciones hereditarias, genes que determinan el desarrollo de determinadas características. En otras palabras, la variabilidad es la capacidad de los organismos de adquirir nuevas características y propiedades, que se basa en cambios en las matrices biológicas. La variabilidad crea una variedad de material para la selección natural, es decir, la selección de los individuos más adaptados a condiciones específicas de existencia en la naturaleza, lo que, a su vez, conduce al surgimiento de nuevas formas de vida, nuevas especies de organismos.
6. Crecimiento y desarrollo. Se entiende por desarrollo un cambio natural, dirigido e irreversible en la composición o estructura de los objetos de naturaleza viva e inanimada. El desarrollo de una forma viva de existencia de la materia está representado por el desarrollo individual, u ontogénesis, y desarrollo historico m, o filogenia. En el proceso de desarrollo surge una organización estructural específica del individuo, y el aumento de su biomasa se debe a la reproducción de macromoléculas, estructuras elementales de las células y las propias células. La filogénesis, o evolución, es el desarrollo irreversible y dirigido de la naturaleza viva, acompañado de la formación de nuevas especies y la complicación (o simplificación) progresiva (o regresiva) de la vida. El resultado de la evolución es toda la diversidad de organismos vivos en la tierra.
7. Irritabilidad. Cualquier organismo está indisolublemente ligado al medio ambiente: extrae de él nutrientes, expuesto a factores desfavorables entorno, interactúa con otras organizaciones, etc. En el proceso de evolución, los organismos vivos han desarrollado y consolidado la capacidad de responder selectivamente a Influencias externas. Esta propiedad se llama irritabilidad. Cualquier cambio en las condiciones ambientales que rodean a un organismo representa una irritación en relación con él, y su reacción a estímulos externos sirve como indicador de su sensibilidad y manifestación de irritabilidad. La reacción de los animales multicelulares a la irritación se lleva a cabo a través de sistema nervioso y se llama reflejo.
8. Discreción. La palabra "discreción" en sí misma significa discontinuidad, separación y caracteriza la propiedad de la vida de manifestarse en formas discretas. Organismo individual u otro sistema biológico(especies, biocenosis, etc.) consta de separados aislados, es decir, aislados o delimitados en el espacio, pero sin embargo estrechamente conectados e interactuando entre sí, formando una unidad estructural y funcional. Cualquier tipo de organismo incluye individuos individuales. El cuerpo de un individuo altamente organizado forma individuos delimitados espacialmente que, a su vez, constan de células individuales. El aparato energético de la célula está representado por mitocondrias individuales, el aparato de síntesis de proteínas está representado por ribosomas, etc. hasta las macromoléculas. La propiedad de discreción de un organismo es la base de su orden estructural, la posibilidad de una constante autorrenovación con reemplazo. elementos estructurales(moléculas, enzimas, orgánulos celulares y células enteras) sin cese de la función realizada. La discreción de una especie predetermina la posibilidad de su evolución mediante la muerte o eliminación de la reproducción de individuos no adaptados y la preservación de individuos con rasgos útiles para la supervivencia.
9. Ritmo. Se entiende por ritmo (del griego "rhythmos" - flujo) la repetición de un mismo evento o estado a lo largo de períodos de tiempo estrictamente definidos. En física, los procesos periódicos se expresan en hercios (Hz). Hz es la frecuencia del proceso periódico a la que ocurre un ciclo del proceso periódico en 1 s. El período de tiempo más corto durante el cual un sistema en oscilación vuelve nuevamente al mismo estado en el que se encontraba en el momento inicial se llama período de oscilación. En biología, la ritmicidad se entiende como cambios periódicos de intensidad. funciones fisiológicas con diferentes períodos de oscilación (desde unos pocos segundos hasta un año y un siglo). Los ritmos circadianos del sueño y la vigilia en los seres humanos son bien conocidos; Ritmos estacionales de actividad e hibernación en algunos mamíferos (ardillas terrestres, erizos, osos) y muchos otros. El ritmo tiene como objetivo coordinar las funciones del cuerpo con el medio ambiente, es decir, adaptarse a condiciones de existencia en constante cambio.
10. Dependencia energética relativa. Los cuerpos vivos son sistemas “abiertos”, estables sólo si tienen acceso continuo a energía y materia en forma de alimento del medio ambiente. Los organismos vivos, a diferencia de los objetos de naturaleza inanimada, están delimitados del medio ambiente por membranas (membrana celular externa en organismos unicelulares, tejido tegumentario en organismos multicelulares). Estas membranas impiden el intercambio de sustancias entre el cuerpo y ambiente externo, minimizar la pérdida de sustancias y mantener la unidad espacial del sistema. Por tanto, los organismos vivos se diferencian marcadamente de los objetos de la física y la química (los sistemas no vivos) por su excepcional complejidad y su alto orden estructural y funcional. Estas diferencias dan a la vida propiedades cualitativamente nuevas. Los seres vivos representan una etapa especial en el desarrollo de la materia.
11. Homeostasis (autorregulación) - totalidad reacciones adaptativas organismo, destinado a mantener el estado dinámico de su ambiente interno(temperatura corporal, presión arterial y etc.). Se basa en el principio de retroalimentación negativa. Es esta capacidad de los sistemas vivos para preservar estado estable en un entorno en constante cambio y determina su supervivencia.
Conclusión
La vida, una forma superior de existencia de la materia en comparación con la física y la química, surge naturalmente bajo ciertas condiciones en el proceso de su desarrollo. Los objetos vivos se diferencian de los no vivos en el metabolismo: una condición indispensable para la vida, la capacidad de reproducirse, crecer, regular activamente su composición y funciones, diversas formas de movimiento, irritabilidad, adaptabilidad al medio ambiente, etc.
La peculiaridad de los seres vivos radica en la enorme variedad de propiedades adquiridas debido a la variabilidad de las estructuras materiales de los objetos vivos.
Los sistemas vivos se caracterizan por un nivel mucho más alto de orden, estructural y funcional, en el espacio y el tiempo.
Los sistemas vivos intercambian energía, materia e información con el medio ambiente, es decir. Son sistemas abiertos. Al mismo tiempo, a diferencia de los sistemas inanimados, en ellos no hay igualación de diferencias de energía y reestructuración de estructuras hacia formas más probables, sino que se observa lo contrario: se restablecen diferencias en potenciales energéticos, composición química, etc., es decir. El trabajo se realiza constantemente “contra el equilibrio”.
Por tanto, la vida es cualitativamente superior a otras formas de existencia de la materia en términos de diversidad y complejidad de los componentes químicos y la dinámica de las transformaciones que ocurren en los seres vivos.
1. Gorbachov V.V. Conceptos ciencia natural moderna. - M.: Ónix siglo XXI, 2003.
2. Makarov V.N. Conceptos de las ciencias naturales modernas. - M.: MODEK, 2008.
3. Mijailovski V.N. Conceptos de las ciencias naturales modernas. - San Petersburgo: Conocimiento, 2004.
4. Engelhardt V. El problema de la vida en las ciencias naturales modernas. // "Comunista", 1969, núm. 3, página 85.
Universidad Estatal de Orël
Facultad de Economía y Gestión
Resumen sobre la disciplina:
"Conceptos de las ciencias naturales modernas"
sobre el tema: "El problema de la esencia de los seres vivos y sus diferencias con la naturaleza inanimada".
Orel-2004
La esencia de los seres vivos, sus principales características.4
Diferencia entre vivo y no vivo.7
La versatilidad de los vivos.7
Criterios para los sistemas vivos.9
Evolución de las formas de vida.17
. 20
El comienzo de la vida en la Tierra.22
La base material de la vida.23
Organizaciones de los sistemas vivos.25
Desarrollo del concepto moderno de unidad bioquímica de todos los seres vivos.28
Referencias.31
Los primeros seres vivos aparecieron en nuestro planeta hace unos 3 mil millones de años. A partir de estos formas tempranas Surgieron innumerables especies de organismos vivos que, habiendo aparecido, florecieron durante períodos de tiempo más o menos largos y luego se extinguieron. Los organismos modernos evolucionaron a partir de formas preexistentes, formando los cuatro reinos de la naturaleza viva: más de 1,5 millones de especies de animales, 500 mil especies de plantas, cantidad considerable una variedad de hongos, así como muchos organismos procarióticos.
El mundo de los seres vivos, incluidos los humanos, está representado por sistemas biológicos de diferentes organizaciones estructurales y diferentes niveles de subordinación o coherencia. Por el curso de botánica y zoología se sabe que todos los organismos vivos están formados por células. Una célula, por ejemplo, puede ser un organismo separado o parte de una planta o animal multicelular. Puede tener una estructura bastante simple, como una bacteriana, pero también puede ser mucho más compleja, como las células de animales unicelulares: los protozoos. Cómo célula bacteriana, y la célula protozoaria es organismo completo, capaz de realizar todas las funciones necesarias para garantizar la vida. Pero las células que forman un organismo multicelular están especializadas, es decir. solo pueden realizar una función y no pueden existir de forma independiente fuera del cuerpo. En los organismos multicelulares, la interconexión e interdependencia de muchas células conduce a la creación de una nueva cualidad que no es equivalente a su simple suma. Los elementos del cuerpo (células, tejidos y órganos) en conjunto aún no constituyen un organismo completo. Sólo su combinación en el orden históricamente establecido en el proceso de evolución, su interacción, forma un organismo integral, que se caracteriza por ciertas propiedades.
La esencia de los seres vivos, sus principales características.
Intuitivamente, todos entendemos qué está vivo y qué está muerto. Sin embargo, al intentar determinar la esencia de los seres vivos, surgen dificultades. Así, uno de los autores propuso la siguiente definición “profunda”: un organismo vivo es un cuerpo compuesto de objetos vivos; cuerpo inanimado: un compuesto de objetos inanimados.
Pero además de estas definiciones obviamente carentes de sentido, que son, de hecho, una tautología, también hay otras, más significativas. Sin embargo, también resultan incompletos y, por tanto, vulnerables. Es ampliamente conocida, por ejemplo, la definición de F. Engels de que la vida es una forma de existencia de cuerpos proteicos, cuyo punto esencial es el intercambio constante de sustancias con la naturaleza externa que los rodea. Pero aún ratón vivo y una vela encendida, desde un punto de vista fisicoquímico, se encuentran en el mismo estado de metabolismo que el entorno externo, consumiendo oxígeno y liberando por igual dióxido de carbono, pero en un caso, como resultado de la respiración, y en el otro, durante el proceso de combustión. Este sencillo ejemplo muestra que los objetos muertos también pueden intercambiar sustancias con el medio ambiente. Por tanto, el metabolismo es un criterio necesario pero insuficiente para determinar la vida, al igual que la presencia de proteínas.
De todo lo dicho se puede concluir que es muy difícil dar una definición exacta de vida. Y la gente lo entendió hace mucho tiempo. Así, el filósofo ilustrado francés D. Diderot escribió: “Puedo entender lo que es un agregado, un tejido formado por diminutos cuerpos sensibles, ¡pero un organismo vivo!... Pero el todo, el sistema, que es organismo único¡Un individuo consciente de sí mismo como un todo está más allá de mi comprensión! ¡No entiendo, no puedo entender qué es!
La biología moderna, al describir los seres vivos, sigue el camino de enumerar las propiedades básicas de los organismos vivos. Se destaca que sólo la totalidad de estas propiedades puede dar una idea de las particularidades de la vida.
Las propiedades de los seres vivos suelen incluir las siguientes:
¨ Los organismos vivos se caracterizan por una estructura compleja y ordenada. Su nivel de organización es mucho mayor que en los sistemas no vivos.
¨ Los organismos vivos reciben energía del medio ambiente y la utilizan para mantener su alto orden. La mayoría de Los organismos utilizan directa o indirectamente la energía solar.
¨ Los organismos vivos responden activamente a ambiente. Si empujas una piedra, se mueve pasivamente de su lugar. Si empujas a un animal, este reaccionará activamente: huirá, atacará o cambiará de forma. Capacidad de responder a estímulos externos - propiedad universal todos los seres vivos, tanto plantas como animales.
¨ Los organismos vivos no sólo cambian, sino que también se vuelven más complejos. Es así como una planta o un animal desarrolla nuevas ramas o nuevos órganos que difieren en su composición química de las estructuras que les dieron origen.
¨ Todos los seres vivos se reproducen. Esta capacidad de reproducirse es quizás la capacidad más sorprendente de los organismos vivos. Además, los descendientes son similares y al mismo tiempo algo diferentes de sus padres. Esto revela la acción de los mecanismos de herencia y variabilidad que determinan la evolución de todas las especies de la naturaleza viva.
¨ La similitud de la descendencia con sus padres se debe a otra característica notable de los organismos vivos: transmitir a sus descendientes la información contenida en ellos, necesaria para la vida, el desarrollo y la reproducción. Esta información está contenida en genes, unidades de herencia, las estructuras intracelulares más pequeñas. El material genético determina la dirección del desarrollo del organismo. Por eso los hijos se parecen a sus padres. Sin embargo, esta información se ve algo modificada y distorsionada durante el proceso de transmisión. En este sentido, los descendientes no sólo son similares a sus padres, sino también diferentes de ellos.
¨ Los organismos vivos están bien adaptados a su entorno y corresponden a su forma de vida. La estructura de un topo, pez, rana, lombriz corresponde plenamente a las condiciones en las que viven.
Generalizando y simplificando un poco lo dicho sobre las particularidades de los seres vivos, se puede observar que todos los organismos vivos comen, respiran, crecen, se reproducen y se propagan en la naturaleza, y cuerpos inanimados No comen, no respiran, no crecen, no se reproducen.
De la combinación de estas características se desprende la siguiente definición generalizada de la esencia de los seres vivos: la vida es una forma de existencia de sistemas complejos y abiertos capaces de autoorganizarse y autorreproducirse. Las sustancias funcionales más importantes de estos sistemas son las proteínas y los ácidos nucleicos. .
Y finalmente, aún más definición corta La vida fue propuesta por el físico estadounidense F. Tipler en su sensacional libro “Física de la inmortalidad”. “No queremos”, escribe, “vincular la definición de vida a una molécula de ácido nucleico, porque uno puede imaginar la existencia de vida que no se ajuste a esta definición. Si vienes a nosotros astronave Si aparece un ser extraterrestre cuya base química no es el ácido nucleico, igualmente querremos reconocerlo como vivo”. La vida, según Tipler, es sólo información clase especial: “Defino la vida como un tipo de información codificada que se preserva por selección natural” . Pero si esto es así, entonces la información de vida es eterna, infinita e inmortal. Y aunque no todo el mundo está de acuerdo con esta definición, su indudable valor radica en el intento de resaltar de todos los criterios de la vida la capacidad de los organismos vivos para conservar y transmitir información como el principal.
Considerando que la categoría de vida sigue siendo discutible, el análisis de sus características debe complementarse con la consideración de la estructura de los seres vivos, sus elementos constitutivos y sus partes.
Diferencia entre vivo y no vivo.
Existen varias diferencias fundamentales en términos materiales, estructurales y funcionales. En términos materiales, los seres vivos incluyen necesariamente compuestos orgánicos macromoleculares altamente ordenados llamados biopolímeros: proteínas y ácidos nucleicos (ADN y ARN). Estructuralmente, los seres vivos se diferencian de los no vivos en su estructura celular. Funcionalmente, los cuerpos vivos se caracterizan por la autorreproducción. La estabilidad y la reproducción también existen en los sistemas no vivos. Pero en los cuerpos vivos hay un proceso de autorreproducción. No es algo que los reproduzca, sino ellos mismos. Este es un momento fundamentalmente nuevo.
Además, los cuerpos vivos se diferencian de los no vivos por la presencia de metabolismo, la capacidad de crecer y desarrollarse, la regulación activa de su composición y funciones, la capacidad de moverse, irritabilidad, adaptabilidad al medio ambiente, etc. Una propiedad integral de los seres vivos es la actividad, la actividad. “Todos los seres vivos deben actuar o perecer. El ratón debe estar en movimiento constante"Un pájaro debe volar, un pez debe nadar e incluso una planta debe crecer".
La versatilidad de los seres vivos.
Las estructuras prebiológicas, que son macromoléculas orgánicas gigantes, son el límite evolución química sustancias. El siguiente y fundamentalmente diferente nivel de complejidad en la organización de la materia en comparación con el nivel atómico-molecular es la materia viva, Naturaleza viva, La vida en todas sus formas es un objeto de la biología, por lo tanto, teniendo en cuenta todos los seres vivos, podemos hablar del nivel biológico de organización de la materia.
La naturaleza viva (en resumen, la vida) es una forma de organización de la materia a nivel del macrocosmos, que se diferencia marcadamente de otras formas en muchos aspectos. Cada uno de estos signos puede servir para distinguir entre naturaleza viva e inanimada y, en consecuencia, la base para determinar qué es la vida. Todos estos signos son significativos. Ninguno de ellos puede ser descuidado.
En primer lugar, cualquier objeto vivo es un sistema: un conjunto de elementos que interactúan y que tiene propiedades que están ausentes en los elementos que forman este objeto. Para el análisis posterior de los vivos utilizaremos la definición de vida dada por el académico M.V. Wolkenstein: “La vida es una forma de existencia de sistemas macroscópicos, heterogéneos, abiertos y de alto desequilibrio, capaces de autoorganizarse y autorreproducirse”. Consideremos las disposiciones individuales de esta formulación.
La naturaleza microscópica de un ser vivo significa que cualquier organismo vivo, comenzando por una bacteria o su subsistema que funciona de forma independiente, debe contener Número grandeátomos. De lo contrario, las fluctuaciones destruirían el orden necesario para la vida.
Heterogeneidad significa que un organismo está formado por muchas sustancias diferentes.
La apertura de un sistema vivo se manifiesta en el intercambio continuo de energía y materia con el medio ambiente. La autoorganización sólo es posible en sistemas abiertos y con alto desequilibrio.
Además de los señalados características clave Los sistemas vivos deberían señalar otras propiedades importantes de los organismos vivos.
La similitud de la composición química de todos los organismos vivos. La composición elemental de los seres vivos está determinada principalmente por seis elementos: oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, azufre y fósforo. Además, los sistemas vivos contienen un conjunto de biopolímeros complejos que no son típicos de los sistemas no vivos (proteínas, ácidos nucleicos, enzimas, etc.)
Los sistemas vivos existen por un tiempo finito. Se conserva la propiedad de la autorreproducción. especies biológicas. La finitud de los sistemas vivos crea condiciones para su reemplazo y mejora.
La propiedad de todos los seres vivos, la irritabilidad, se manifiesta en forma de reacción del sistema vivo a la información y a las influencias externas.
Un sistema vivo es discreto: consta de elementos individuales (discretos) que interactúan entre sí. Cada uno de ellos es también un sistema vivo. Junto con la discreción, un sistema vivo se caracteriza por la propiedad de integridad: todos sus elementos funcionan únicamente gracias al funcionamiento de todo el sistema en su conjunto.
Criterios para los sistemas vivos.
Consideremos con más detalle los criterios que distinguen los sistemas vivos de los objetos de naturaleza inanimada y las principales características de los procesos de vida que distinguen la materia viva V forma especial existencia de la materia.
Características de la composición química. . Los organismos vivos contienen los mismos elementos químicos que los objetos inanimados. Sin embargo, la proporción de diversos elementos en los seres vivos y no vivos no es la misma. La composición elemental de la naturaleza inanimada, junto con el oxígeno, está representada principalmente por silicio, hierro, magnesio, aluminio, etc. En los organismos vivos, el 98% de la composición química se compone de cuatro elementos: carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno. Sin embargo, en los cuerpos vivos estos elementos participan en la formación de moléculas orgánicas complejas, cuya distribución en la naturaleza inanimada es fundamentalmente diferente en cantidad, tanto en cantidad como en esencia. La gran mayoría de las moléculas orgánicas del medio ambiente son productos de desecho de los organismos. La materia viva contiene varios grupos principales de moléculas orgánicas, caracterizadas por ciertas funciones específicas y la mayoría de ellas son polímeros regulares. En primer lugar, se trata de ácidos nucleicos: ADN y ARN, cuyas propiedades garantizan los fenómenos de herencia y variabilidad, así como la autorreproducción. En segundo lugar, estas son proteínas, las principales componentes estructurales membranas biológicas Y paredes celulares, las principales fuentes de energía necesarias para sustentar los procesos vitales. Y, por último, un enorme grupo de diversas llamadas “pequeñas moléculas” que participan en numerosos y variados procesos metabólicos en los organismos vivos.
Metabolismo.Todos los organismos vivos son capaces de metabolizarse con el medio ambiente, absorbiendo de él sustancias necesarias para la nutrición y excretando productos de desecho.
En la naturaleza inanimada también hay intercambio de sustancias, pero en el ciclo no biológico de las sustancias simplemente se transfieren de un lugar a otro o cambia su estado de agregación: por ejemplo, el lavado del suelo, la transformación del agua en vapor. o hielo.
A diferencia de Procesos metabólicos en la naturaleza inanimada, los organismos vivos tienen un nivel cualitativamente diferente. En el ciclo de las sustancias orgánicas, los procesos más importantes fueron la transformación de sustancias: los procesos de síntesis y descomposición.
Los organismos vivos absorben del medio ambiente. varias sustancias. Debido a una serie de transformaciones químicas complejas, las sustancias del medio ambiente se asemejan a las sustancias de un organismo vivo y su cuerpo se construye a partir de ellas. Estos procesos se llaman asimilación o intercambio plástico.
El otro lado del metabolismo son los procesos de disimilación, como resultado de los cuales los compuestos orgánicos complejos se descomponen en otros simples, mientras se pierde su similitud con las sustancias corporales y se libera la energía necesaria para las reacciones de biosíntesis. Por tanto, la disimilación se llama metabolismo energético.
El metabolismo asegura la homeostasis del cuerpo, es decir. la invariabilidad de la composición química y la estructura de todas las partes del cuerpo y, como resultado, la constancia de su funcionamiento en condiciones ambientales en continuo cambio.
Un principio único de organización estructural . Todos los organismos vivos, pase lo que pase. grupo sistemático no se relacionaban con estructura celular. La célula, como se mencionó anteriormente, es una única unidad estructural y funcional, así como una unidad de desarrollo de todos los habitantes de la Tierra.
Reproducción. A nivel de organismo, la autorreproducción o reproducción se manifiesta en forma de reproducción asexual o sexual de los individuos. Cuando los organismos vivos se reproducen, las crías suelen parecerse a sus padres: los gatos crían gatitos, los perros crían cachorros. De las semillas del álamo vuelve a crecer el álamo. La división de un organismo unicelular, una ameba, conduce a la formación de dos amebas, completamente similares a la célula madre.
Por tanto, la reproducción es la capacidad de los organismos de producir los de su propia especie.
Gracias a la reproducción, no sólo los organismos completos, sino también las células, los orgánulos celulares (mitocondrias, plastidios, etc.) después de la división son similares a sus predecesores. A partir de una molécula de ADN, cuando se duplica, se forman dos moléculas hijas, repitiendo completamente la original.
La autorreproducción se basa en reacciones de síntesis de matrices, es decir. la formación de nuevas moléculas y estructuras basadas en la información contenida en la secuencia de nucleótidos del ADN. En consecuencia, la autorreproducción es una de las principales propiedades de los seres vivos, estrechamente relacionada con el fenómeno de la herencia.
Herencia . La herencia es la capacidad de los organismos de transmitir sus características, propiedades y características de desarrollo de generación en generación. Un signo es cualquier característica estructural en varios niveles de organización de la materia viva, y las propiedades significan características funcionales, que se basan en estructuras específicas. La herencia está determinada por la organización específica de la sustancia genética (aparato genético): el código genético. Se entiende por código genético una organización de moléculas de ADN en la que la secuencia de nucleótidos que contiene determina el orden de los aminoácidos en una molécula de proteína. El fenómeno de la herencia está garantizado por la estabilidad de las moléculas de ADN y su reproducción. Estructura química(reduplicación) con alta precisión. La herencia asegura la continuidad material (flujo de información) entre organismos en una serie de generaciones.
VariabilidadEsta propiedad es, por así decirlo, lo opuesto a la herencia, pero al mismo tiempo está estrechamente relacionada con ella, ya que cambia las inclinaciones hereditarias, genes que determinan el desarrollo de ciertas características. Si la reproducción de matrices (moléculas de ADN) siempre se produjera con absoluta precisión, entonces durante la reproducción de los organismos solo habría continuidad de los caracteres previamente existentes y la adaptación de las especies a las condiciones ambientales cambiantes sería imposible. En consecuencia, la variabilidad es la capacidad de los organismos de adquirir nuevas características y propiedades, que se basa en cambios en las matrices biológicas.
La variabilidad crea material diverso para la selección natural, es decir selección de los individuos más adaptados a condiciones de vida específicas en condiciones naturales, lo que a su vez conduce al surgimiento de nuevas formas de vida, nuevas especies de organismos.
Crecimiento y desarrollo. La capacidad de desarrollarse es una propiedad universal de la materia. El desarrollo se entiende como un cambio natural, dirigido e irreversible en los objetos de naturaleza viva e inanimada. Como resultado del desarrollo, surge un nuevo estado cualitativo del objeto, como resultado de lo cual cambia su composición y estructura. El desarrollo de una forma viva de existencia de la materia está representado por el desarrollo individual, u ontogénesis, y el desarrollo histórico, o filogénesis.
A lo largo de la ontogénesis, las propiedades individuales de los organismos aparecen de forma gradual y secuencial. Esto se basa en la implementación gradual de programas de herencia. El desarrollo va acompañado de crecimiento. Independientemente del método de reproducción, todos los individuos hijos formados a partir de un cigoto o espora, brote o célula, heredan solo información genética, es decir, oportunidad de mostrar ciertos signos. En el proceso de desarrollo surge una organización estructural específica del individuo, y el aumento de su masa se debe a la reproducción de macromoléculas, estructuras elementales de las células y las propias células.
La filogénesis, o evolución, es el desarrollo irreversible y dirigido de la naturaleza viva, acompañado de la formación de nuevas especies y la progresiva complicación de la vida. El resultado de la evolución es toda la diversidad de organismos vivos en la Tierra.
Irritabilidad. Cualquier organismo está indisolublemente ligado al medio ambiente: extrae nutrientes de él, está expuesto a factores ambientales desfavorables, interactúa con otros organismos, etc. En el proceso de evolución, los organismos vivos han desarrollado y consolidado la capacidad de responder selectivamente a influencias externas. Esta propiedad se llama irritabilidad. Cualquier cambio en las condiciones ambientales que rodean a un organismo representa una irritación en relación con él, y su reacción a estímulos externos sirve como indicador de su sensibilidad y manifestación de irritabilidad.
La reacción de los animales multicelulares a la irritabilidad se lleva a cabo a través del sistema nervioso y se llama reflejo.
Los organismos que no tienen sistema nervioso, como los protozoos o las plantas, también carecen de reflejos. Sus reacciones, expresadas en un cambio en la naturaleza del movimiento o crecimiento, suelen denominarse taxis o tropismos, añadiendo a su designación el nombre del estímulo. Por ejemplo, la fototaxis es un movimiento hacia la luz; quimiotaxis: movimiento de un organismo en relación con la concentración. sustancias químicas. Cada tipo de taxis puede ser positivo o negativo, dependiendo de si la irritabilidad tiene un efecto atractivo o repulsivo en el cuerpo.
El tropismo se refiere a un cierto patrón de crecimiento que es característico de las plantas. Entonces, el heliotropismo (del griego “ helios "- Sol) significa el crecimiento de las partes terrestres de las plantas (tallos, hojas) hacia el Sol, y geotropismo (del griego " geo " - Tierra) - el crecimiento de partes subterráneas (raíces) hacia el centro de la Tierra.
Las plantas también se caracterizan por cosas desagradables: movimientos de partes del organismo vegetal, por ejemplo, el movimiento de las hojas durante las horas del día, dependiendo de la posición del Sol en el cielo, la apertura y cierre de la corola de una flor, etc.
Discreción. La palabra discreción en sí misma proviene del latín “ discreto ", que significa intermitente, dividido. La discreción es una propiedad universal de la materia. Así, por el curso de física y química general se sabe que cada átomo está formado por partículas elementales, que los átomos forman una molécula. Las moléculas de lámina están incluidas en la composición. compuestos complejos o cristales, etc.
La vida en la Tierra también aparece en formas discretas. Esto significa que organismo separado u otro sistema biológico (especie, biocenosis, etc.) está formado por individuos aislados, es decir. Partes aisladas o delimitadas en el espacio, pero sin embargo estrechamente conectadas e interactuantes, formando una unidad estructural y funcional. Por ejemplo, cualquier especie de organismo incluye individuos individuales. El cuerpo de un individuo altamente organizado forma órganos espacialmente delimitados que, a su vez, constan de células individuales. El aparato energético de la célula está representado por mitocondrias individuales, el aparato de síntesis de proteínas está representado por ribosomas, etc. hasta macromoléculas, cada una de las cuales puede realizar su función sólo cuando está espacialmente aislada de las demás. La estructura discreta de un organismo es la base de su orden estructural. Crea la posibilidad de una autorrenovación constante al reemplazar elementos estructurales "desgastados" (moléculas, enzimas, orgánulos celulares, células enteras) sin detener la función que se está realizando. La discreción de una especie predetermina la posibilidad de su evolución mediante la muerte o eliminación de individuos con rasgos útiles para la supervivencia.
Autorregulación.Esta es la capacidad de los organismos vivos que viven en condiciones ambientales en continuo cambio para mantener la constancia de su composición química y la intensidad del flujo. procesos fisiológicos– homeostasis. Al mismo tiempo, la falta de ingesta de nutrientes moviliza los recursos internos del cuerpo y el exceso provoca el almacenamiento de estas sustancias. Reacciones similares se están implementando En maneras diferentes gracias a la actividad de los sistemas reguladores: nervioso, endocrino y algunos otros. Una señal para activar un sistema regulador particular puede ser un cambio en la concentración de una sustancia o el estado de un sistema.
Ritmo. Los cambios periódicos en el medio ambiente tienen un profundo impacto en la vida silvestre y en los propios ritmos de los organismos vivos.
El ritmo es, en bosquejo general, repetición del mismo evento o reproducción del mismo estado a intervalos regulares. En biología, se entiende por ritmicidad los cambios periódicos en la intensidad de las funciones fisiológicas y los procesos formativos con diferentes períodos de oscilación (desde unos pocos segundos hasta un año y un siglo). Los ritmos circadianos del sueño y la vigilia en los seres humanos son bien conocidos; Ritmos estacionales de actividad e hibernación en algunos mamíferos (ardillas terrestres, erizos, osos) y muchos otros.
El ritmo tiene como objetivo coordinar las funciones del cuerpo con el medio ambiente, es decir. adaptarse a condiciones de existencia que cambian periódicamente.
Dependencia energética. Los cuerpos vivos son sistemas que están "abiertos" a la energía. Este concepto está tomado de la física. Por sistemas "abiertos" nos referimos a dinámicos, es decir. Sistemas que no están en reposo, estables sólo bajo la condición de acceso continuo a energía y materia desde el exterior. Por tanto, los organismos vivos existen mientras reciben energía y materia en forma de alimento del medio ambiente. Cabe señalar que los organismos vivos, a diferencia de los objetos de naturaleza inanimada, están delimitados del medio ambiente por membranas (membrana celular externa en organismos unicelulares, tejido tegumentario en organismos multicelulares). Estas membranas complican el intercambio de sustancias entre el cuerpo y el medio ambiente, minimizan la pérdida de materia y mantienen la unidad espacial del sistema.
Por tanto, los organismos vivos se diferencian marcadamente de los objetos de la física y la química (los sistemas no vivos) por su excepcional complejidad y su alto orden estructural y funcional. Estas diferencias dan a la vida propiedades cualitativamente nuevas. Los seres vivos representan una etapa especial en el desarrollo de la materia.
Numerosas definiciones de la esencia de la vida se pueden reducir a dos principales. Según el primero, la vida está determinada por el sustrato, el portador de sus propiedades, por ejemplo, la proteína. El segundo grupo de definiciones opera con un conjunto de procesos físicos y químicos específicos característicos de los sistemas vivos. Definición clásica F. Engels: “La vida es una forma de existencia de los cuerpos proteicos, cuyo punto esencial es el intercambio constante de sustancias con la naturaleza que los rodea, y con el cese de este metabolismo cesa también la vida, lo que conduce a la descomposición de proteína”- sólo puede clasificarse formalmente en la primera categoría, ya que Engels no se refería a las proteínas en sí mismas, sino a las estructuras que contienen proteínas. Por otro lado, el metabolismo tampoco puede servir como único criterio de vida, y él mismo debe explicarse a través de la vida.
En el muy vista general La vida se puede definir como el mantenimiento activo y la autorreproducción de una estructura específica, con el gasto de energía recibida del exterior.
Evolución de las formas de vida.
Las células sin núcleo pero con hebras de ADN se parecen a las bacterias modernas y a las algas verdiazules. La edad de estos organismos más antiguos es de unos 3 mil millones de años.
Sus propiedades:
1. movilidad;
2. nutrición y capacidad para almacenar alimentos y energía;
3. protección contra influencias no deseadas;
4. reproducción;
5. irritabilidad;
6. adaptación a condiciones externas cambiantes;
7. capacidad de crecer.
En la siguiente etapa (hace aproximadamente 2 mil millones de años), aparece un núcleo en la célula. Organismos unicelulares con núcleo se llaman protozoos. Hay entre 25 y 30 mil especies. Las más simples son las amebas. Los ciliados también tienen cilios. El núcleo de los protozoos está rodeado por una capa de doble membrana con poros y contiene cromosomas y nucléolos. Los protozoos fósiles (radiolarios y foraminíferos) son la parte principal de las rocas sedimentarias. Muchos protozoos tienen sistemas motores complejos.
Hace aproximadamente mil millones de años surgió la primera organismos multicelulares, y se produjo una elección de actividad vegetal: la fotosíntesis, la creación de materia orgánica a partir de dióxido de carbono y agua utilizando la energía solar capturada por la clorofila. El producto de la fotosíntesis es el oxígeno de la atmósfera.
La aparición y expansión de la vegetación provocó un cambio radical en la composición de la atmósfera, que inicialmente tenía muy poco oxígeno libre. Las plantas que asimilan carbono del dióxido de carbono crearon una atmósfera que contiene oxígeno libre, que no solo es un agente químico activo, sino también una fuente de ozono, que bloquea el paso de los rayos ultravioleta cortos a la superficie de la Tierra.
A lo largo de los siglos, los restos acumulados de plantas formadas en la corteza terrestre enormes reservas de energía compuestos orgánicos(carbón, turba) y el desarrollo de la vida en el Océano Mundial condujo a la creación de rocas sedimentarias formadas por esqueletos y otros restos de organismos marinos.
Las propiedades importantes de los sistemas vivos incluyen:
1. Compacidad. En 5*10 -15 gr. El ADN contenido en un óvulo de ballena fecundado contiene información de la gran mayoría de las características de un animal que pesa 5 * 10 7 gramos. (la masa aumenta en 22 órdenes de magnitud).
2. La capacidad de crear orden a partir del caótico movimiento térmico de las moléculas y así contrarrestar el aumento de entropía. Los seres vivos consumen entropía negativa y actúan en contra del equilibrio térmico, aunque aumentan la entropía del medio ambiente. Cuanto más compleja es una sustancia viva, más energía oculta y entropía contiene.
3. Intercambio de materia, energía e información con el medio ambiente. Los seres vivos son capaces de asimilar sustancias recibidas del exterior, es decir, reconstruirlos, asimilarlos a sus propias estructuras materiales y así reproducirlos muchas veces.
4. Los circuitos de retroalimentación formados durante las reacciones autocatalíticas desempeñan un papel importante en las funciones metabólicas. “Mientras que en el mundo inorgánico la retroalimentación entre las “consecuencias” (productos finales) de reacciones no lineales y las “causas” que las originaron es relativamente rara, en los sistemas vivos la retroalimentación (como lo establece la biología molecular), por el contrario, es la regla y no la excepción" Autocatálisis, catálisis cruzada y autoinhibición (proceso opuesto a la catálisis, si está presente) esta sustancia, no se forma durante la reacción) tiene lugar en los sistemas vivos. Para crear nuevas estructuras se necesita retroalimentación positiva, y para una existencia sostenible, se necesita retroalimentación negativa.
5. La vida es cualitativamente superior a otras formas de existencia de la materia en términos de la diversidad y complejidad de los componentes químicos y la dinámica de las transformaciones de la vida. Los sistemas vivos se caracterizan por un nivel mucho mayor de orden y asimetría en el espacio y el tiempo. La compacidad estructural y la eficiencia energética de los seres vivos son el resultado del más alto nivel a nivel molecular.
6. En la autoorganización de los sistemas no vivos, las moléculas son simples, pero los mecanismos de reacción son complejos; En la autoorganización de los sistemas vivos, por el contrario, los esquemas de reacción son simples, pero las moléculas son complejas.
7. Los sistemas vivos tienen un pasado, los sistemas no vivos no. “Las estructuras integrales de la física atómica constan de un cierto número de células elementales, núcleo atómico y electrones y no muestran ningún cambio en el tiempo, a menos que experimenten perturbaciones del exterior. En caso de tal perturbación externa, ellos, sin embargo, reaccionan de alguna manera, pero si la violación no fue demasiado grande, después de que cesa, regresan a su posición original. Pero los organismos no son formaciones estáticas. La antigua comparación de un ser vivo con una llama sugiere que los organismos vivos, como una llama, son una forma a través de la cual la materia, en cierto sentido, pasa como un flujo”.
8. La vida de un organismo depende de dos factores: la herencia, determinada por el aparato genético, y la variabilidad, que depende de las condiciones ambientales y la reacción del individuo a ellas. Es interesante que ahora la vida en la Tierra no haya podido surgir debido a la atmósfera de oxígeno y la oposición de otros organismos. Una vez nacida, la vida está en constante proceso de evolución.
9. La capacidad de autorreproducción excesiva. "El progreso de la reproducción es tan alto que conduce a la lucha por la vida y su consecuencia: la selección natural".
¿Cómo funciona la energía de todos los seres vivos?
Todas las funciones de los sistemas vivos que requieren el gasto de energía deben ser proporcionadas por algunas fuentes externas. Son sustancias orgánicas que contienen energía química almacenada. Algunos organismos sintetizan estas sustancias internamente a partir de sustancias inorgánicas. Por ejemplo, del dióxido de carbono y el agua bajo la influencia. luz de sol(este proceso se llama fotosíntesis) o en proceso de oxidación (quimiosíntesis en algunas bacterias). Estos organismos se llaman autótrofos. La mayoría de los autótrofos son plantas verdes que realizan la fotosíntesis. Otra parte de los organismos (por ejemplo, todos los animales y los humanos), llamados heterótrofos, se han adaptado para consumir energía a partir de sustancias orgánicas preparadas sintetizadas por autótrofos.
Las sustancias orgánicas nutritivas absorbidas por los heterótrofos tienen mayor orden (menor entropía) que los productos metabólicos excretados. Los organismos heterótrofos transfieren orden (neentropía) del entorno externo a sí mismos. Para los autótrofos, el mismo objetivo se logra realizando trabajo interno debido a la energía de la radiación electromagnética del sol.
Así, la finalidad del metabolismo, es decir, el intercambio de sustancias de un sistema vivo con el entorno externo, es mantener un cierto nivel de organización de este sistema y sus partes. Este objetivo se logra mediante la selección del exterior de sustancias y energía que proporcionan la síntesis química. necesario para el cuerpo conexiones, así como la eliminación del sistema vivo de todo lo que no pueda ser utilizado por él. El metabolismo es necesario para contrarrestar el aumento de entropía provocado por procesos irreversibles en un sistema vivo.
Existe una conexión alimentaria (trófica) entre dos tipos de organismos: autótrofos y heterótrofos. Los sistemas vivos forman cadenas alimentarias: la energía acumulada durante la fotosíntesis por las plantas se transfiere a través de los herbívoros a los depredadores; El último eslabón de la cadena alimentaria son los microbios que procesan las sustancias de los organismos muertos para convertirlas en sustancias inorgánicas. Posteriormente, estas moléculas pueden volver a participar en la formación de sistemas vivos. Como resultado, se formó una circulación global de sustancias en la biosfera, que está determinada por los llamados ciclos biogeoquímicos. Los principales son los ciclos de circulación en la biosfera del agua, así como los elementos que componen los sistemas vivos.
La fuente principal del flujo de energía que atraviesa todas las cadenas alimentarias de la biosfera es la energía de la radiación electromagnética solar que incide sobre la superficie de la Tierra en el rango visible (luz). La transformación final en las cadenas alimentarias es la liberación de energía en forma de calor cuando los microbios procesan los residuos orgánicos. Toda la energía liberada durante el proceso de vida en la biosfera regresa desde la superficie de la Tierra al espacio mundial, principalmente en forma de rango infrarrojo electromagnético.
En el balance energético global, es de fundamental importancia que la entropía de la radiación de onda corta que llega a la Tierra sea menor que la entropía radiación de onda larga, reemitido por nuestro planeta. Debido a esta diferencia de entropía negativa, es posible la formación y mantenimiento de estructuras ordenadas en la superficie terrestre (como ocurre en muchos otros sistemas naturales). Toda la biosfera de la Tierra es un sistema altamente organizado, cuyo orden se mantiene debido a un equilibrio de entropía negativo.
El comienzo de la vida en la Tierra.
El comienzo de la vida en la Tierra es la aparición de ácidos nucleicos capaces de reproducir proteínas. La transición de sustancias orgánicas complejas a organismos vivos simples aún no está clara. Teoría evolución bioquímica ofrece sólo un esquema general. De acuerdo con esto, las moléculas de hidrocarburos complejos podrían alinearse en el límite entre los coacervados, coágulos de sustancias orgánicas, lo que condujo a la formación de un primitivo. membrana celular, proporcionando estabilidad a los coacervados. Como resultado de la inclusión de una molécula capaz de autorreproducirse en el coacervado, se forma un célula primitiva, capaz de crecer.
Lo más difícil para esta hipótesis es explicar la capacidad de los sistemas vivos para reproducirse, es decir. la transición misma de sistemas complejos no vivos a organismos vivos simples. Sin duda, nuevos conocimientos se incorporarán a los modelos sobre el origen de la vida y serán más válidos. Pero, repitamos, cuanto más se diferencia cualitativamente lo nuevo de lo viejo, más difícil resulta explicar su aparición. Por eso hablamos aquí de modelos e hipótesis, y no de teorías.
De todos modos, próximo paso en la organización de los seres vivos debería haber habido la formación de membranas que separaran las mezclas de sustancias orgánicas del medio ambiente. Con su apariencia, se obtiene una célula, una "unidad de vida", la diferencia estructural más importante entre seres vivos y no vivos. Todos los procesos básicos que determinan el comportamiento de un organismo vivo tienen lugar en las células. Miles reacciones químicas ocurren simultáneamente para que la célula pueda obtener los nutrientes necesarios, sintetizar biomoléculas especiales y eliminar los desechos. Las enzimas son de gran importancia para los procesos biológicos en las células. A menudo están muy especializados y sólo pueden influir en una reacción. El principio de su acción es que las moléculas de otras sustancias tienden a unirse a los sitios activos de la molécula de enzima. Esto aumenta la probabilidad de que colisionen y, en consecuencia, la velocidad de la reacción química.
La síntesis de proteínas ocurre en el citoplasma de la célula. Casi todas las células humanas sintetizan más de 10.000 proteínas diferentes. El tamaño de las células va desde un micrómetro hasta más de un metro (al menos). células nerviosas, tener procesos). Se pueden diferenciar células (nervio, músculo, etc.). La mayoría de ellos tienen capacidad de recuperarse, pero algunos, por ejemplo los nerviosos, no lo hacen o casi no lo hacen.
La base material de la vida.
El siglo XX propició la creación de los primeros modelos científicos del origen de la vida. En 1924, en el libro "El origen de la vida" de Alexander Ivanovich Oparin, se formuló por primera vez un concepto de ciencia natural según el cual el surgimiento de la vida es el resultado de una larga evolución en la Tierra, primero química y luego bioquímica. Este concepto ha recibido el mayor reconocimiento en la comunidad científica.
Puedes elegir próximos pasos sistemas vivos, empezando por los más simples y siguiendo luego un camino de complejidad gradual. En términos materiales, la formación de vida requiere, en primer lugar, carbono. La vida en la Tierra se basa en este elemento, aunque en principio se puede suponer la existencia de vida a base de silicio. Puede que exista una “civilización del silicio” en algún lugar del Universo, pero en la Tierra la base de la vida es el carbono.
¿Cuál es la razón para esto? Los átomos de carbono se producen en las profundidades de las grandes estrellas en las cantidades necesarias para la formación de la vida. El carbono es capaz de crear una variedad de (varias decenas de millones), estructuras móviles, de baja conductividad eléctrica, gelatinosas, saturadas de agua y en forma de cadenas largas y retorcidas. Los compuestos de carbono con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y hierro tienen notables propiedades catalíticas, constructivas, energéticas, informativas y de otro tipo.
El oxígeno, el hidrógeno y el nitrógeno, junto con el carbono, pueden considerarse los “elementos básicos” de la vida. La celda consta de 7% de oxígeno, 17% de carbono, 10% de hidrógeno y 3% de nitrógeno. Todos los bloques de construcción vivos se encuentran entre los más estables y extendidos del Universo. elementos químicos. Se conectan fácilmente entre sí, reaccionan y tienen un peso atómico bajo. Sus compuestos son fácilmente solubles en agua.
Según datos de radioastronomía, las sustancias orgánicas surgieron no sólo antes del surgimiento de la vida, sino también antes de la formación de nuestro planeta. Por eso, materia orgánica de origen abiogénico ya estaban presentes en la Tierra durante su formación.
Cuando la Tierra se formó a partir de polvo cósmico (partículas de hierro y silicatos, sustancias que incluyen el silicio) y gas, es muy probable que los gases se condensaran en las partes exteriores del Sistema Solar. También se podrían sintetizar compuestos orgánicos en la superficie de los granos de polvo.
Los estudios químicos y paleontológicos de los depósitos precámbricos más antiguos y, sobre todo, numerosos experimentos con modelos que reproducen las condiciones que prevalecían en la superficie de la Tierra primitiva permiten comprender cómo, en estas condiciones, se produjo la formación de sustancias orgánicas cada vez más complejas.
La vida sólo es posible bajo determinadas condiciones físicas y químicas (temperatura, presencia de agua, sales, etc.). La interrupción de los procesos vitales, por ejemplo al secar semillas o congelar organismos pequeños, no conduce a una pérdida de su viabilidad. Si la estructura permanece intacta, asegura la restauración de los procesos vitales al volver a las condiciones normales.
Además, para el surgimiento de la vida se necesitan ciertos rangos de temperatura, humedad, presión, niveles de radiación, una determinada dirección del desarrollo del Universo y el tiempo. La separación mutua de las galaxias conduce al hecho de que su radiación electromagnética llega a nosotros más debilitada. Si las galaxias se acercaran más, la densidad de radiación en el Universo sería tan grande que la vida no podría existir. El carbono se sintetizó en estrellas gigantes hace varios miles de millones de años y si la edad del Universo fuera menor, la vida tampoco habría podido surgir. Los planetas deben tener una determinada masa para poder mantener una atmósfera.
Organizaciones de los sistemas vivos.
Desde el origen de la vida, la naturaleza orgánica ha estado en continuo desarrollo. El proceso de evolución se ha prolongado durante cientos de millones de años y su resultado es una diversidad de formas de vida que, en muchos sentidos, no han sido completamente descritas ni clasificadas.
La vida en la Tierra está representada por criaturas nucleares y prenucleares, unicelulares y multicelulares; Los multicelulares, a su vez, están representados por hongos, plantas y animales. Cada uno de estos reinos está unido por varios tipos, clases, órdenes, familias, géneros, especies, poblaciones e individuos.
Las primeras ideas sobre los sistemas y niveles de organización de los sistemas vivos se tomaron prestadas de la experiencia del estudio de la naturaleza viva. El siguiente paso teórico para comprender la esencia de los problemas está inevitablemente asociado con el análisis del propio sistema vivo, su división en subsistemas y elementos individuales, el estudio de la estructura del sistema y la identificación de varios niveles estructurales de organización de los sistemas vivos.
Se pueden distinguir varios niveles diferentes de organización de los seres vivos: molecular, celular, tisular, orgánico, ontogenético, población, especie, biogeocéntrico, biosfera. Los niveles enumerados están resaltados para facilitar el estudio.
Al estudiar el nivel genético molecular, aparentemente, la mayor claridad se ha logrado en la definición de conceptos básicos, así como en la identificación de estructuras y fenómenos elementales. El desarrollo de la teoría cromosómica de la herencia, el análisis del proceso de mutación y el estudio de la estructura de los cromosomas, fagos y virus revelaron las principales características de la organización de las estructuras genéticas elementales y los fenómenos relacionados.
La idea de los niveles estructurales de una organización se formó bajo la influencia del descubrimiento. teoría celular estructuras de los cuerpos vivos. A mediados del siglo XIX. la célula era considerada como la última unidad de materia viva, como el átomo de los cuerpos inorgánicos. L. Pasteur expresó la idea de que la propiedad más importante de toda la materia viva existe una asimetría molecular, similar a la asimetría de izquierda a derecha. mano derecha. A partir de esta analogía, en ciencia moderna esta propiedad se llamó quiralidad molecular (del griego cheir - "mano").
Junto con el estudio de la estructura de las proteínas, durante los últimos 50 años se han estudiado intensamente los mecanismos de herencia y reproducción de los sistemas vivos.
Esta cuestión ha surgido especialmente entre los biólogos en relación con la definición de la frontera entre los seres vivos y los no vivos. Una distinción estrictamente científica entre seres vivos y no vivos tropieza con ciertas dificultades. Hay, por así decirlo, formas de transición de la no vida a la vida. Mucha controversia ha surgido en torno a la naturaleza de los virus, que tienen la capacidad de autorreplicarse, pero no tienen la capacidad de realizar procesos que solemos atribuir a los sistemas vivos: intercambiar materia, responder a estímulos externos, crecer, etc.
Los virus fuera de las células de otro organismo no poseen ninguno de los atributos de un ser vivo. Tienen un aparato hereditario, pero carecen de las enzimas básicas necesarias para el metabolismo y, por lo tanto, pueden crecer y multiplicarse sólo penetrando en las células del organismo huésped y utilizando sus sistemas enzimáticos. Obviamente, si consideramos que el metabolismo es la propiedad definitoria de los seres vivos, entonces los virus no pueden llamarse organismos vivos, pero si la reproducibilidad se considera una propiedad de este tipo, entonces deberían clasificarse como organismos vivos. Dependiendo de qué característica consideremos más importante, clasificamos a los virus como sistemas vivos o no. Por extraño que parezca, todavía no existe una definición del concepto de “vida, vivir” que satisfaga a todos.
Ir a nivel molecular La investigación ha cambiado en gran medida la comprensión del mecanismo de variabilidad. Según el punto de vista dominante, la principal fuente de cambio y posterior selección son las mutaciones que ocurren a nivel genético molecular. Sin embargo, además de la transferencia de propiedades de un organismo a otro, existen otros mecanismos de variabilidad, el más importante de los cuales son las “recombinaciones genéticas”. En algunos casos, denominados “clásicos”, no conducen a un aumento de la información genética, que se observa principalmente en organismos superiores. En otros casos, "no clásicos", la recombinación va acompañada de un aumento de información en el genoma de la célula. En este caso, fragmentos del cromosoma de la célula donante pueden incluirse en el cromosoma de la célula receptora, o pueden permanecer en un estado latente y oculto, pero bajo la influencia. factores externos se activan y por lo tanto pueden conectarse con la célula receptora.
Investigaciones adicionales sobre formas "no clásicas" de recombinación genética llevaron al descubrimiento de una serie de elementos genéticos transferibles o "migratorios". Los más importantes son los elementos genéticos autónomos llamados plásmidos, que sirven como portadores activos de información genética. Con base en estos resultados, algunos científicos han sugerido que los elementos genéticos "migratorios" causan cambios más significativos en los genomas celulares que las mutaciones.
Todo esto no podía evitar plantear la pregunta: ¿funciona la selección natural a nivel genético molecular?
La aparición de la “teoría de la mutación neutral” agravó aún más la situación, ya que demuestra que los cambios en las funciones del aparato de síntesis de proteínas son el resultado de mutaciones neutrales y aleatorias que no afectan la evolución. Aunque esta conclusión no es generalmente aceptada, es bien sabido que la acción de la selección natural se manifiesta a nivel del fenotipo, es decir, de un organismo vivo completo, y esto se asocia con un mayor nivel de investigación.
Desarrollo del concepto moderno de unidad bioquímica de todos los seres vivos.
Si bien en biología no existían métodos de investigación física y química ni conceptos teóricos claros, la esencia de los seres vivos se reducía a la presencia de una cierta "fuerza misteriosa", gracias a la cual todos los seres vivos se desarrollan y se reproducen. Este enfoque para comprender los seres vivos se llama vitalismo. El vitalismo llevó a los investigadores por el camino equivocado y no contribuyó a comprender los principios del funcionamiento de los organismos vivos. Estos principios fueron revelados a lo largo del camino. estudio detallado Procesos de intercambio de materia, energía e información en sistemas vivos de diferentes niveles de organización, desde la célula hasta la biosfera.
La profundización del conocimiento moderno sobre el origen de la vida conduce al surgimiento de diversas teorías de la evolución prebiológica. Existen varios puntos de vista sobre la naturaleza misma de la formación de la vida en la Tierra.
La primera es ésta: la vida surgió en la Tierra a partir de formas no vivas (minerales).
Por eso:
A)La vida es un vector dirigido de evolución desde lo no vivo a lo vivo;
b)La línea entre lo vivo y lo no vivo es muy clara, y la vida misma es extremadamente inestable y en cualquier momento puede regresar al reino de lo no vivo;
V)¡Vivir de lo no vivo es un acontecimiento casi increíble! Sobre todo teniendo en cuenta que no se han encontrado señales de vida en planetas cercanos.
La segunda premisa: la vida se desarrolló en la Tierra. Esto significa que:
A)La vida es un producto del Cosmos, y la Tierra sólo ha proporcionado las condiciones necesarias para su desarrollo (en espacio exterior En órbita entre Marte y Júpiter hay un cinturón de asteroides, desde donde caen a nuestra Tierra algunos tipos de meteoritos (¡condritas!); concentraciones de carbono de origen inorgánico, a partir de las cuales es posible la síntesis del principio fundamental de la vida: los aminoácidos. ;
b)La base pre-vida es una formación muy estable, ya que puede superar enormes distancias en el espacio;
V)La esencia del principio Pasteur-Redi (vivir sólo de vivir);
GRAMO)La vida no es un acontecimiento tan raro en el Universo.
Según la hipótesis del astrofísico inglés James Jeans (1877-1946), se supone que la vida es moho que aparece en la superficie cuerpos celestiales. Esta afirmación paradójica fue la explicación más natural del origen de la vida.
Analizando el fenómeno de la materia viva, podemos concluir que previene la degeneración de la materia en el Universo, ya que parte de su estado carente de estructura se convierte en estructural, reduciendo la entropía del sistema. La fotosíntesis es un ejemplo perfecto de esto.
La transición de no vivo a vivo se realizó después de que surgieron y se desarrollaron los rudimentos de dos sistemas vitales fundamentales sobre la base de estructuras prebiológicas anteriores: el sistema metabólico (metabolismo) y el sistema de reproducción de una célula viva. Todavía no es posible decir exactamente cómo se produjo este desarrollo. En la naturaleza moderna observamos el resultado final del salto cualitativo que condujo a la formación de la célula viva y al posterior proceso de evolución biológica.
El estudio de estos sistemas arrojó el resultado asociado más importante: se formó uno fundamental para toda la ciencia natural de la naturaleza viva, independientemente del nivel de organización de sus estructuras constituyentes. Esta idea, que surgió en el siglo XIX, tomó forma en la década de 1920 como un concepto completo de la unidad bioquímica de los seres vivos, gracias a los trabajos de los microbiólogos holandeses A. Kluyver y G. Doncker. Hasta la fecha, este concepto ha sido fundamentado por los resultados de estudios exhaustivos que demuestran de manera integral la unidad de todos los seres vivos en las propiedades más fundamentales: la similitud de la composición química, la quiralidad de los seres vivos, el papel universal del trifosfato de adenosina (ATP) como una batería y portador de energía almacenada biológicamente; versatilidad codigo genetico y etc.
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El artículo explica la relevancia de establecer conexiones entre los componentes de la naturaleza viva e inanimada para la práctica de la enseñanza de la asignatura " El mundo"En la escuela primaria se revela la importancia de esta actividad en la formación de la conciencia ambiental. niños de primaria, se presenta una metodología para revelar y establecer conexiones entre los componentes de la naturaleza en el curso de la enseñanza a estudiantes de primaria.
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Maglinova B.B.
Estableciendo conexiones y relaciones fenomenos naturales como un medio para formar puntos de vista sobre la unidad de la naturaleza en el proceso de estudiar el curso "El mundo que nos rodea"
Establecimiento de conexiones e interconexiones de fenómenos naturales como medio de formación de opiniones sobre la uniformidad de la naturaleza en el curso de "El mundo que nos rodea"
Palabras clave: conexiones, relaciones, cosmovisión, visión científica, naturaleza viva, naturaleza inanimada, unidad de la naturaleza.
Palabras clave: conexiones, interconexiones, visión del mundo, visión científica, naturaleza animada, naturaleza inanimada, uniformidad de la naturaleza.
Resumen: el artículo explica la relevancia de establecer conexiones entre los componentes de la naturaleza viva e inanimada para la práctica de la enseñanza de la asignatura “El mundo que nos rodea” en la escuela primaria, revela la importancia de esta actividad en la formación de la conciencia ecológica de los más pequeños. escolares, presenta una metodología para revelar y establecer conexiones entre los componentes de la naturaleza en el curso de la enseñanza a los estudiantes de la escuela primaria.
Resumen: El artículo explica la actualidad del establecimiento de conexiones entre los componentes de la naturaleza animada e inanimada para la enseñanza de la asignatura “El mundo que nos rodea” en la escuela primaria. Revela la importancia de esta actividad en la formación de la conciencia ambiental de los niños de la escuela primaria y describe métodos para revelar y establecer las conexiones entre los componentes de la naturaleza en el curso de enseñanza de los niños de la escuela primaria.
Descubrir y establecer conexiones entre los componentes de la naturaleza animada y inanimada es relevante para la práctica de la enseñanza de la asignatura escolar "El mundo que nos rodea", ya que nos permite revelar la importancia de la influencia de todos los componentes de la naturaleza en el trabajo de las personas relacionado con el uso de la naturaleza y, en consecuencia, el cultivo de una actitud solidaria hacia ella. En el proceso de implementación de esta idea, se crean grandes oportunidades. enfoque integrado para enseñar a los escolares más jóvenes. Se sabe que un maestro, mientras enseña, educa y desarrolla a los niños.
En este artículo nos detendremos en algunas de las posibilidades de la educación educativa y del desarrollo en el proceso de estudiar el curso "El mundo que nos rodea" en la escuela primaria, daremos ejemplos de cómo establecer conexiones en la naturaleza, en el proceso de identificar cuál es el mayoría condiciones favorables para el desarrollo del pensamiento de los niños.
En general, el curso "El mundo que nos rodea" estudia la naturaleza, a quien K.D. Ushinsky llamó un gran educador. Según K.D. Ushinsky, “despertar en los niños un sentido vivo de la naturaleza significa despertar una de las influencias más beneficiosas y nutritivas del alma” (1).
La invaluable importancia del tema "El mundo que nos rodea" es que forma la base de la cosmovisión del niño y también brinda amplias oportunidades para el desarrollo de su personalidad. Al estudiar este curso, los niños de primaria adquieren conocimientos científicos, ya que se desarrollan de acuerdo con el principio didáctico de la ciencia e inculcan en los niños visiones científicas sobre la naturaleza, que constituyen los elementos de una cosmovisión científica. Esta visión del mundo se basa en materialismo dialéctico, reconociendo la primacía del mundo material, su unidad y variabilidad. Los estudiantes llegan a la conclusión de que este mundo realmente existe, se desarrolla y puede ser conocido.
Al realizar tareas especiales, los niños de primaria observan objetos y fenómenos de la naturaleza, acumulan en su mente un cierto acervo de ideas específicas sobre la naturaleza y exploran los objetos naturales con los sentidos. Así, a través de la observación, el niño se convence de la unidad y diversidad de la naturaleza. En el curso de observaciones específicas, establece conexiones y, en algunos casos, relaciones entre diversos elementos naturales. Por ejemplo, al observar la llegada de los pájaros, un niño puede establecer conexiones complejas: la llegada de las aves en primavera depende de la temperatura del aire, el deshielo, la apertura de los embalses y la aparición de insectos. Resulta obvio que hasta que aparezcan los insectos, los pájaros no vendrán; No se puede esperar la llegada de las aves acuáticas hasta que se abran los embalses. El derretimiento de la nieve, la apertura de los ríos y la aparición de insectos están asociados al aumento de la temperatura del aire. Un niño puede establecer muchas de esas conexiones. Al observar, observa que todo en la naturaleza cambia, que estos cambios ocurren no solo en el tiempo, sino también en el espacio. Esto le da al estudiante una base para sacar conclusiones independientes sobre la unidad de la naturaleza. Por supuesto, esto no es suficiente para formar fuertes convicciones dialéctico-materialistas, pero sí son suficientes para sentar los elementos puntos de vista científicos sobre la naturaleza.
Incluso A. Ya. Gerd, al desarrollar la asignatura "Ciencias naturales" para los grados inferiores de la escuela, prestó atención al establecimiento de conexiones e interconexiones de los fenómenos naturales, a la lógica de la construcción de la asignatura. En su obra “Lecciones temáticas” escribió: “El propósito de las lecciones temáticas en una escuela pública, además del desarrollo de diversos aspectos de la mente, es brindar a los estudiantes, cuando se gradúen, ideas correctas y posiblemente integrales sobre el medio ambiente, sobre la Tierra y sobre las criaturas que viven en ella” (2). De la declaración anterior se desprende claramente que A.Ya. Gerd dio por sentado los problemas del desarrollo de los estudiantes en el proceso de revelar el concepto de naturaleza como un todo único, manifestado en la diversidad. Por eso A.Ya. Gerd declaró: “Individuo Ciencias Naturales: zoología, botánica, mineralogía, física - no deberían tener lugar en la escuela pública: sólo hay lugar para una ciencia inseparable: la del mundo orgánico e inorgánico que nos rodea. El estudio del mundo inorgánico debe preceder al estudio del mundo orgánico” (2).
Formar la visión de los jóvenes escolares sobre la unidad de la naturaleza, Escuela primaria está diseñado para sentar las bases no sólo para la educación en ciencias naturales, sino también para preparar a representantes de varios grupos étnicos para la vida en un entorno multicultural en un estado multinacional. En escenario moderno Los sistemas educativos regionales brindan a sus graduados una educación en ciencias naturales, que contribuye a su preparación para la vida en las condiciones del estado federal y la civilización moderna, a través de la familiarización con el mundo, el ruso y cultura étnica(6). Una de las áreas de este trabajo, en nuestra opinión, es la connotación etnocultural de la educación.
Los puntos de partida y las ideas principales de la connotación etnocultural de la educación en ciencias naturales se pueden definir de la siguiente manera: la formación de puntos de vista sobre la unidad de la naturaleza, teniendo en cuenta las características etnopsicológicas, puntos de vista filosóficos y tradiciones pedagógicas del pueblo; familiarización con los valores humanos universales; formación según el principio - “de cerca a lejos, desde el umbral nativo - hacia el mundo del conocimiento universal”; introducción al conocimiento de las ciencias naturales, teniendo en cuenta los fundamentos tradicionales de la vida de la etnia; variabilidad dependiendo de peculiaridades locales, capacidades y necesidades de los estudiantes y sus padres (según A.B. Pankin).
El componente etnocultural del contenido del proceso educativo incluye toda la riqueza de la etnocultura, el sistema de soporte de la vida, las tradiciones, los estereotipos de comportamiento, las metas y valores espirituales, llenos de nuevos contenidos modernos, asegurando la conciliación de los valores tradicionales con los universales. valores estandarizados introducidos tecnologías modernas (5).
Nos parecen sumamente interesantes los estudios de Z.A. Klepinina sobre las conexiones e interrelaciones en la naturaleza, fundamentados en el programa del autor "Naturaleza y personas". De acuerdo con este programa, en 1er grado se estudia la naturaleza circundante, se lleva a cabo un estudio integral de los cambios estacionales en la naturaleza viva e inanimada. El eslabón principal de todo el trabajo del maestro es establecer los signos de las estaciones. Su establecimiento comienza con la naturaleza inanimada. La secuencia de este trabajo se puede representar en forma de diagrama.
Relaciones causa-efecto
Al establecer los signos de las estaciones.
Esquema 1.
La posición del sol del mediodía en el cielo, que determina la duración del día y de la noche, es el primer eslabón para establecer conexiones. En el curso de sus observaciones del sol, el estudiante debe asegurarse de que la altura del sol al mediodía varía con las estaciones. Así, la altura del sol del mediodía y la duración del día son uno de los signos más importantes de las estaciones. De estas señales dependen otros elementos de la naturaleza y, sobre todo, el clima. Muy a menudo, los estudiantes clases primarias El clima se caracteriza por un elemento: cálido - helado, ventoso - tranquilo, despejado - nublado, con precipitaciones - sin precipitaciones. En conjunto, todos estos elementos forman el clima. La tarea del profesor es establecer conexiones entre sus elementos individuales al observar el clima.
El elemento más importante del clima es la temperatura del aire. Depende de la altura del sol y de la duración del día. Entonces, el segundo vínculo que aprende el estudiante es la dependencia de la temperatura del aire de la altura del sol y la duración del día.
El tercer vínculo en el establecimiento de conexiones naturales es la dependencia de la precipitación de la nubosidad. Así, en el proceso de observación, los niños descubren que en otoño el cielo suele estar cubierto de nubes, hay lluvias prolongadas y continuas, a diferencia de las fuertes y breves lluvias del verano. Las temperaturas más bajas en otoño provocan niebla. Las nieblas, las heladas y las heladas se pueden incluir como signos de la temporada de otoño.
A medida que la temperatura del aire desciende por debajo de cero grados, la superficie del suelo se congela y se forma hielo en los cuerpos de agua. Este es el cuarto vínculo para establecer conexiones en la naturaleza inanimada.
Después de establecer dependencias en la naturaleza inanimada, es recomendable trabajar para identificar las conexiones entre la naturaleza animada y la naturaleza inanimada. En etapa inicial Al aprender, es importante identificar la dependencia de los cambios en la vegetación del grado de iluminación de un área determinada por el sol y la temperatura del aire. Las observaciones de la vida de las plantas a lo largo del año permiten a los niños concluir que con una disminución de la luz solar y una caída de la temperatura del aire, las hojas de los árboles y arbustos comienzan a cambiar de color, sus pecíolos se secan y se rompen cuando sopla el viento. Así comienza la caída de las hojas, uno de los fenómenos otoñales más notables en la naturaleza. Los cambios en el color de las hojas y su caída son uno de los signos más importantes de la temporada de otoño.
Usando el ejemplo del mundo animal, es decir. Al preparar a los animales para los cambios en la naturaleza viva e inanimada, se establecen conexiones más complejas. Veamos esto usando el ejemplo de cómo los pájaros y los animales se preparan para el invierno. Los animales y las aves deben adaptarse a las condiciones cambiantes de los alimentos, las temperaturas más frías y la capa de nieve. Al identificar las conexiones, anteponemos la causa determinante: un cambio en las condiciones nutricionales.
Dependencia de los cambios en la vida animal en otoño.
de cambios en la naturaleza inanimada
Esquema 2.
El trabajo para identificar conexiones y relaciones continúa en los grados 3 y 4.
Los ejemplos de conexión e interconexión que hemos considerado, integrados en el curso de estudio del tema “El mundo que nos rodea”, representan los medios más importantes desarrollo del pensamiento de los estudiantes. Todo el proceso de pensar en la identificación de conexiones se expresa en generalizaciones, cuyo grado se vuelve gradualmente más complejo a medida que se involucran nuevos conceptos. La etapa inicial de generalizaciones se manifiesta en la cognición sensorial: de sensaciones a percepciones, de percepciones a ideas. La etapa sensorial de la cognición tiene importante en la enseñanza de los escolares de primaria, siendo la base para la formación de conceptos, juicios y conclusiones. Esta posición se expresa en la declaración de K.D. Ushinsky: “La lógica de la naturaleza es la lógica más accesible para los niños: visual, innegable. Cada nuevo tema permite ejercitar la mente con comparaciones, introducir nuevos conceptos en el ámbito de los ya adquiridos, agrupar los géneros estudiados bajo una misma especie” (1).
Literatura:
- Ushinsky K.D. op. M., 1949, volumen 5, pág. 252.
- Gerd A.Ya. Obras pedagógicas seleccionadas. M., 1953, pág.83.
- Gerd A.Ya. Obras pedagógicas seleccionadas. M., 1953, pág.90.
- Pankin A. B. Formación de la personalidad etnocultural: libro de texto. manual para estudiantes universitarios / A.B. Pankin. – M.: Osa Mayor LLC, 2004. – 272 p.
- Ushinsky K.D. Favorito soch., M., 1968, p.207
- Tsuryumov S.V. Connotación etnocultural de la educación complementaria para niños / Educación adicional Los niños como factor de desarrollo. Instituciones educacionales diferentes tipos: materiales de la conferencia por correspondencia científica y práctica de toda Rusia / ed. AV. Zolotarev. - Yaroslavl: Editorial YAGPU, 2008. - P. 137-140.
Durante mucho tiempo, las ciencias de la naturaleza viva y la inanimada se desarrollaron por separado; la interpenetración de estas áreas del conocimiento se produjo con dificultad.
A. Humboldt, C. Lyell, V.V. Dokuchaev y V.I. Vernadsky demostró que los componentes vivos y no vivos (inertes) de la Tierra están interconectados y forman un solo sistema. Llamó a la totalidad de los organismos vivos del planeta materia viva de la biosfera.
Un sistema es un todo que consta de partes (componentes) que están interconectadas y se influyen entre sí. Los principales componentes del mundo circundante son la naturaleza viva e inanimada. Existen numerosas relaciones entre la naturaleza viva y la inanimada.
Por ejemplo, todos los organismos vivos (representantes de la naturaleza viva) necesitan agua (un componente de la naturaleza inanimada); sin agua la vida es imposible. Al mismo tiempo, la rica vegetación de los bosques retiene la humedad del suelo y humedece el aire. Después de la deforestación, la cantidad de agua en el suelo disminuye, los ríos se vuelven poco profundos y el clima se vuelve más seco.
La naturaleza viva y la inanimada también son sistemas complejos. El sistema de la naturaleza viva incluye organismos vivos: plantas, animales, hongos, bacterias, entre los cuales existen relaciones. Por ejemplo, las plantas sirven de alimento a los herbívoros. Después de morir, los restos de plantas y animales caen al suelo, donde los hongos y bacterias del suelo los descomponen en minerales, es decir, en minerales. Sustancias muy simples de las que se alimentan las plantas.
La naturaleza viva es un conjunto de organismos. Dividido en cinco reinos: bacterias, hongos, plantas y animales. La vida silvestre está organizada en ecosistemas que conforman la biosfera. El principal atributo de la materia viva es la información genética, manifestada en replicación y mutación.
El interés del hombre por comprender la naturaleza viva surgió hace mucho tiempo, allá por la época primitiva, y estaba íntimamente relacionado con sus necesidades más importantes: alimentación, medicinas, vestido, vivienda, etc. Sin embargo, solo en las primeras civilizaciones antiguas la gente comenzó a estudiar de manera decidida y sistemática los organismos vivos y a compilar listas de animales y plantas que habitan en diferentes regiones de la tierra. La ciencia que estudia la naturaleza viva se llama biología. Actualmente, la biología es todo un complejo de ciencias sobre la naturaleza viva. Es más, hay varias clasificaciones este último. Por ejemplo, según los objetos de estudio, las ciencias biológicas se dividen en virología, bacteriología, botánica, zoología y antropología.
Según el nivel de organización de los objetos vivos, se distinguen las siguientes ciencias:
Anatomía dedicada al estudio. estructura macroscópica animales;
Histología, que estudia la estructura de los tejidos;
Citología, el estudio de las células que forman todos los organismos vivos.
Según las propiedades o manifestaciones de los seres vivos, la biología incluye:
La morfología es la ciencia de la estructura o estructura de los organismos vivos;
Fisiología, que estudia su funcionamiento;
Biología molecular, que estudia la microestructura de células y tejidos vivos;
Ecología, que examina el modo de vida de las plantas y los animales y su relación con el medio ambiente;
Genética, que estudia las leyes de herencia y variabilidad de los organismos vivos.
Todas estas clasificaciones son hasta cierto punto condicionales y relativas y se cruzan entre sí en varios puntos. Esta diversidad del complejo de las ciencias biológicas se debe en gran medida a la extraordinaria diversidad del mundo viviente.
Hasta la fecha, los científicos han descubierto y descrito más de un millón de especies animales, alrededor de medio millón de especies vegetales, varios cientos de miles de especies de hongos y más de tres mil especies de bacterias. Además, el mundo de la naturaleza viva no ha sido explorado en su totalidad. Se estima que el número de especies vivas que aún no han sido descritas es de al menos un millón. Además, gran cantidad Las especies de organismos vivos se han extinguido hace mucho tiempo. Según datos científicos modernos, durante todo el período de desarrollo de la vida en la Tierra, ha habido una cantidad colosal de varios tipos seres vivos: aproximadamente quinientos millones.
Está claro que la naturaleza viva representa un nivel cualitativamente nuevo y superior de organización de la materia, o una ronda de evolución mundial que se ha elevado a una altura extraordinaria en comparación con el nivel de la naturaleza inanimada. ¿Cuál es una diferencia tan radical entre la naturaleza viva y la naturaleza inanimada? Intuitivamente, todos comprenden lo que está vivo y lo que no está vivo. Sin embargo, al intentar determinar la esencia de los seres vivos, surgen dificultades. Resulta que responder a la pregunta de qué es la vida es bastante difícil.
Por ejemplo, es ampliamente conocida la definición propuesta por el filósofo alemán del siglo XIX. Friedrich Engels, según quien la vida es una forma de existencia de cuerpos proteicos, característica importante que es un intercambio constante de sustancias con la naturaleza externa que las rodea. Sin embargo, un ratón vivo, por ejemplo, y una vela encendida, desde un punto de vista fisicoquímico, se encuentran en el mismo estado de metabolismo que el entorno externo, consumiendo oxígeno y liberando dióxido de carbono por igual, pero en un caso como resultado de la respiración. , y en el otro como resultado del proceso de combustión. Este ejemplo muestra que los objetos inanimados también pueden intercambiar sustancias con el medio ambiente; aquellos. El metabolismo es, aunque necesario, pero no un criterio suficiente para determinar la vida. Lo mismo puede decirse de la naturaleza proteica de los objetos vivos.
Por tanto, es imposible señalar sólo un rasgo principal o fundamental por el que se distinguen los objetos de naturaleza animada e inanimada. Es por eso biología moderna Al definir y describir los seres vivos, se parte de la necesidad de enumerar varias propiedades fundamentales de los organismos vivos. Se destaca que sólo la totalidad de estas propiedades puede dar una idea de las particularidades de la vida. Dichas propiedades o características incluyen las siguientes:
Los organismos vivos se caracterizan por una estructura mucho más compleja que los cuerpos no vivos.
Cualquier organismo recibe energía del medio ambiente para mantener sus funciones vitales. La mayoría de los organismos utilizan directa o indirectamente la energía solar.
Los organismos vivos responden activamente a su entorno. Si, por ejemplo, empujas una piedra, esta se moverá pasivamente, pero si empujas a un animal, reaccionará activamente: huirá, atacará, cambiará de forma, etc. La capacidad de responder a estímulos externos es una propiedad universal de los seres vivos, tanto plantas como animales.
Los organismos vivos no sólo pueden cambiar, sino que también se vuelven más complejos. Entonces, por ejemplo, una planta tiene nuevas ramas y un animal tiene nuevos órganos que difieren significativamente en su apariencia, y por diseño de quienes los dieron a luz.
Todos los seres vivos se reproducen. Además, la descendencia es similar a sus padres y, al mismo tiempo, diferente de ellos en algún aspecto.
La similitud de la descendencia con sus padres se debe a otra característica importante de los organismos vivos: la capacidad de transmitir a sus descendientes la información hereditaria contenida en ellos, que está contenida en los genes (del griego genos - origen), los más pequeños y muy Partículas complejamente triplicadas ubicadas en los núcleos de las células de los organismos vivos. El material genético dirige el desarrollo de un organismo. Por eso los hijos se parecen a sus padres. Sin embargo, la información hereditaria durante la vida del organismo, así como durante la transmisión, está algo distorsionada o modificada. En este sentido, los descendientes no sólo son similares a sus padres, sino también diferentes de ellos.
Los organismos vivos están bien adaptados a su entorno. La estructura de un pájaro, un pez, una rana o una lombriz de tierra es totalmente coherente con las condiciones en las que viven. Esto no se puede decir de los cuerpos inanimados: a una piedra, por ejemplo, "no le importa" dónde esté: puede yacer en el fondo de un río, rodar por el campo o volar alrededor de la Tierra como su Satélite natural. Sin embargo, si obligamos, por ejemplo, a un pájaro a vivir en las profundidades de un río y a un pez a vivir en el bosque, entonces estos seres vivos, por supuesto, morirán. En pocas palabras, las principales diferencias entre los seres vivos y los no vivos son que todos los organismos vivos comen, respiran, crecen y se reproducen, mientras que los cuerpos no vivos no comen, respiran, crecen ni se reproducen.
En la naturaleza viva también se pueden distinguir los principales niveles estructurales o etapas de complejidad. El primero de ellos es el nivel molecular, que representa objetos vivos extremadamente pequeños, es decir, moléculas de ADN que contienen información hereditaria de los organismos vivos. El siguiente nivel es celular, seguido por órgano-tejido y niveles orgánicos. Luego vienen los niveles de población-especies y biogeocenóticos o de ecosistemas. La biogeocenosis (ecosistema) es una sección de la Tierra con todos los organismos vivos que la habitan y su hábitat inanimado; en otras palabras, con todos los componentes de su naturaleza viva e inanimada constitutiva. Ejemplos de biogeocenosis o ecosistemas pueden ser un bosque, un lago, un campo, etc. El último paso en la jerarquía de niveles de organización del mundo viviente es la biosfera, que representa la totalidad de los organismos vivos de la Tierra junto con su entorno natural.
Las moléculas que forman los organismos vivos obedecen todas las leyes conocidas de la química, pero, además, interactúan entre sí de acuerdo con otro sistema de principios, que se puede dar nombre común- lógica molecular del estado de vida. Estos principios no siempre representan leyes o fuerzas físicas nuevas y hasta ahora desconocidas. Deberían ser vistos más bien como sistema especial patrones que caracterizan la naturaleza, funciones e interacción de biomoléculas, es decir, aquellas moléculas que forman parte de organismos vivos.
Todos los organismos vivos contienen macromoléculas orgánicas construidas según un plan general. La mayoría de los componentes químicos de los organismos vivos son compuestos orgánicos, es decir, compuestos de carbono en los que los átomos de carbono están unidos covalentemente a otros átomos de carbono, así como a átomos de hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La materia viva está formada por una gran variedad de compuestos orgánicos, muchos de los cuales son moléculas inusualmente grandes y complejas. Incluso las células bacterianas más simples y pequeñas contienen una gran cantidad de moléculas orgánicas diferentes. Por ejemplo, en una célula bacteriana. Escherichia coli(E. coli común) hay alrededor de 5000 diferentes tipos compuestos orgánicos, incluidas 3.000 proteínas diferentes y 1.000 tipos diferentes de ácidos nucleicos.
Las proteínas y los ácidos nucleicos son moléculas (macromoléculas) muy grandes y complejas; sólo se conoce la estructura exacta de unas pocas de ellas. En el cuerpo humano, mucho más complejo, hay alrededor de 5.000.000 de tipos de moléculas de proteínas. De hecho, cada especie de organismo vivo contiene su propio conjunto de proteínas y ácidos nucleicos, y casi todos ellos se distinguen claramente de las proteínas y ácidos nucleicos que pertenecen a otra especie. Dado que hay alrededor de 10 millones de especies de organismos vivos, es fácil calcular que todas estas especies tomadas en conjunto deben contener, como mínimo, 1011 proteínas diferentes y casi la misma cantidad de ácidos nucleicos diferentes. Sin embargo, paradójicamente, la enorme diversidad de moléculas orgánicas en los organismos vivos se reduce a una imagen bastante simple. Esto se debe a que todas las macromoléculas de una célula están compuestas por varios tipos de moléculas simples y pequeñas que se utilizan como bloques de construcción y que están unidas en largas cadenas que contienen desde 50 hasta muchos miles de unidades.
Las moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN) largas, en forma de cadenas, están formadas por solo cuatro tipos de componentes básicos, los desoxirribonucleótidos, dispuestos en una secuencia específica. Las proteínas son cadenas que constan de 20 aminoácidos diferentes unidos covalentemente entre sí: compuestos orgánicos de bajo peso molecular con una estructura conocida. Estos aminoácidos pueden ordenarse en secuencias muy diferentes y formar una enorme variedad de proteínas, al igual que las 33 letras del alfabeto dispuestas en en un cierto orden, constituyen un número casi ilimitado de palabras, frases e incluso libros. Además, los cuatro nucleótidos a partir de los cuales se construyen todos los ácidos nucleicos y los 20 aminoácidos a partir de los cuales se construyen todas las proteínas son los mismos en todos los organismos, incluidos animales, plantas y microorganismos. Este hecho sugiere fuertemente que todos los organismos vivos descienden de un ancestro común.
Las moléculas simples a partir de las cuales se construyen todas las macromoléculas se caracterizan por otra característica notable. Consiste en que cada uno de ellos realiza varias funciones a la vez en la célula. Varios aminoácidos sirven no sólo como componentes básicos de las proteínas, sino también como precursores de hormonas, alcaloides, pigmentos y muchas otras biomoléculas. Los nucleótidos se utilizan no sólo como componentes básicos de los ácidos nucleicos, sino también como coenzimas y portadores de energía. En los organismos vivos no suele haber compuestos que no realicen alguna función, aunque aún desconocemos las funciones de algunas biomoléculas. Basándonos en todas estas consideraciones, podemos formular una serie de principios de la lógica molecular de los seres vivos: la estructura de las macromoléculas biológicas es esencialmente simple. Todos los organismos vivos están formados por las mismas moléculas utilizadas como componentes básicos, lo que indica su origen a partir de un ancestro común. La identidad de los organismos de cada especie se conserva gracias a la presencia de un conjunto único de ácidos nucleicos y proteínas. Todas las biomoléculas realizan funciones específicas en las células.