Gamtos reiškinių ryšių ir tarpusavio ryšių nustatymas kaip priemonė formuoti požiūrį į gamtos vienovę studijuojant kursą „Pasaulis aplink. Laukinės gamtos komponentai

1. Gyvenimas: bendrų skirtumų gyvos sistemos iš negyvų. 3

2. Gyvųjų sistemų savybės (ypatumai) .. 6

Išvada. 12

Naudotų šaltinių sąrašas: 13

Įvadas

Gyvybės kilmės problema dabar įgijo nenugalimą žavesį visai žmonijai. Ji ne tik traukia atidus dėmesys mokslininkai skirtingos salys ir specialybės, bet apskritai domina visus pasaulio žmones.

Dabar visuotinai pripažįstama, kad gyvybės atsiradimas Žemėje buvo natūralus procesas, gana tinkamas moksliniai tyrimai. Šis procesas buvo pagrįstas anglies junginių evoliucija, kuri vyko Visatoje dar gerokai prieš mūsų atsiradimą. saulės sistema ir tęsėsi tik besiformuojant Žemės planetai – formuojantis jos plutai, hidrosferai ir atmosferai.

Nuo pat gyvavimo pradžios gamta nuolat vystėsi. Evoliucijos procesas vyksta šimtus milijonų metų, o jo rezultatas – gyvybės formų įvairovė, kuri daugeliu atžvilgių dar nėra iki galo aprašyta ir suklasifikuota.

Gyvybės kilmės klausimas yra sunkiai tiriamas, nes kai mokslas prie vystymosi problemų artėja kaip į kokybiškai naujos kūrimą, jis atsiduria ties savo, kaip kultūros šakos, paremtos įrodymais ir eksperimentiniu patikrinimu, galimybių ribose. pareiškimus.

Šiandien mokslininkai nesugeba atkurti gyvybės atsiradimo proceso tokiu pačiu tikslumu, kaip buvo prieš kelis milijardus metų. Net ir kruopščiausiai surengtas eksperimentas bus tik pavyzdinis eksperimentas, kuriame nėra daugybės veiksnių, lydėjusių gyvybės atsiradimą Žemėje. Sunkumas kyla dėl to, kad neįmanoma atlikti tiesioginio gyvybės atsiradimo eksperimento (šio proceso unikalumas neleidžia naudoti pagrindinio mokslinio metodo).

Gyvybės kilmės klausimas įdomus ne tik pats savaime, bet ir glaudžiai susijęs su gyvo ir negyvojo atskyrimo problema.

1. Gyvenimas: bendrieji skirtumai tarp gyvųjų ir negyvų sistemų

Gyvybė, aukštesnė už fizines ir chemines materijos egzistavimo formas, natūraliai atsirandanti tam tikromis sąlygomis jos vystymosi procese. Gyvi objektai nuo negyvų skiriasi medžiagų apykaita – nepakeičiama gyvybės sąlyga, gebėjimas daugintis, augti, aktyviai reguliuoti savo sudėtį ir funkcijas, įvairių formų judėjimas, dirglumas, prisitaikymas prie aplinkos ir kt. Tačiau griežtai moksliškai atskiriant gyvus ir negyvus objektus kyla tam tikrų sunkumų. Taigi, vis dar nėra vieningos nuomonės, ar galima laikyti gyvus virusus, kurie už šeimininko ląstelių ribų neturi jokių gyvo organizmo požymių: tuo metu viruso dalelėje virusų nėra. medžiagų apykaitos procesai, jis negali daugintis ir pan. Gyvų objektų ir gyvybės procesų specifiką galima apibūdinti tiek pagal jų materialinę sandarą, tiek pagal svarbiausias funkcijas, kuriomis grindžiamos visos gyvybės apraiškos. Tiksliausią gyvybės apibrėžimą, apimantį abu šiuos problemos sprendimo būdus vienu metu, F. Engelsas pateikė maždaug prieš 100 metų: „Gyvenimas yra baltyminių kūnų egzistavimo būdas, ir šis egzistavimo būdas iš esmės susideda iš nuolatinis cheminių medžiagų savaiminis atsinaujinimas sudedamosios dalysšie kūnai". Terminas „baltymas" dar nebuvo gana tiksliai apibrėžtas ir dažniausiai buvo priskiriamas visai protoplazmai.

Visuose šiuo metu žinomuose objektuose, kurie turi neabejotinų gyvos būtybės savybių, yra du pagrindiniai biopolimerų tipai: baltymai ir nukleorūgštys (DNR ir RNR). Suprasdamas savo apibrėžimo neišsamumą, Engelsas rašė: „Mūsų gyvenimo apibrėžimas, žinoma, yra labai nepakankamas, nes jis toli gražu neapima visų gyvenimo reiškinių, o, priešingai, apsiriboja pačiais bendriausiais ir paprasčiausiais. juos... Norėdami susidaryti tikrai išsamų supratimą apie gyvenimą, turėtume atsekti visas jo pasireiškimo formas – nuo ​​žemiausio iki aukščiausio.

Charlesas Darwinas paskutinėse „Rūšių kilmės“ eilutėse rašo apie pagrindinius dėsnius, kurie, jo nuomone, yra visų gyvybės formų atsiradimo pagrindas: „Šie dėsniai plačiąja prasme yra augimas ir dauginimasis, paveldimumas, beveik. Būtinai kylantis iš dauginimosi, kintamumas, priklausantis nuo tiesioginio ar netiesioginio gyvenimo sąlygų poveikio ir nuo pratimų bei nesportavimo, reprodukcijos progresas toks didelis, kad veda į kovą už gyvybę ir jos pasekmes, natūralią atranką... . Atmetus mankštos vaidmenį, kuris, remiantis vėlesniais duomenimis, tarnauja kaip nepaveldimo kintamumo veiksnys, Darvino apibendrinimas išlieka galiojantis iki šiol, o pagrindiniai jo gyvenimo dėsniai redukuojami iki dviejų dar bendresnių. Tai, visų pirma, gyvo daikto gebėjimas pasisavinti iš išorės gaunamas medžiagas, t.y. juos atstatyti, lygindami su savo materialiomis struktūromis ir dėl to pakartotinai atgaminti (atgaminti). Tuo pačiu metu, jei pradinė struktūra netyčia pasikeitė, ji ir toliau atkuriama nauja forma. Gebėjimas pernelyg daugintis yra ląstelių augimo, ląstelių ir organizmų dauginimosi, taigi ir dauginimosi progresavimo pagrindas (pagrindinė sąlyga natūrali atranka), taip pat paveldimumo ir paveldimo kintamumo pagrindu.

Sovietų biochemikas V.A. Engelhardtas savo rūšies dauginimąsi laiko pagrindine gyvųjų savybe, kuri dabar aiškinama cheminėmis sąvokomis tikrai molekuliniu lygmeniu. Kitas gyvenimo bruožas – didžiulė savybių įvairovė, įgyta dėl gyvų daiktų materialinių struktūrų kintamumo. Kiekviena iš šių dviejų pagrindinių savybių daugiausia yra susijusi su vieno iš dviejų biopolimerų funkcija. Paveldimų savybių „įrašas“, t.y. reprodukcijai būtinų organizmo savybių kodavimas atliekamas DNR ir RNR pagalba, nors dauginimosi procese tikrai dalyvauja fermentiniai baltymai. Taigi gyvybė yra ne viena DNR, baltymo ar RNR molekulė, o jų sistema kaip visuma. Įvairios informacijos apie organizmo savybes įgyvendinimas vykdomas pagal genetinį kodą sintetinant įvairius baltymus (fermentinius, struktūrinius ir kt.), kurie dėl savo įvairovės ir struktūrinio plastiškumo lemia pačių įvairiausių organizmo vystymąsi. fizinės ir cheminės gyvų organizmų adaptacijos. Ant šio pagrindo evoliucijos procese atsirado savo tobulumu nepralenkiamos gyvos valdymo sistemos.

Taigi gyvybei būdingos labai tvarkingos medžiagų struktūros, susidedančios iš dviejų tipų biopolimerų (baltymų ir DNR arba RNR). gyvoji sistema, kuris paprastai gali savarankiškai daugintis pagal matricos sintezės principą. Funkcija cheminė sudėtis mums žinomos gyvybės formos – optinė asimetrija veikliosios medžiagos, gyvuose daiktuose vaizduojamas kairiarankių arba dešiniarankių formomis.

Gyvenimas įmanomas tik esant tam tikroms fizinėms ir cheminės sąlygos(temperatūra, vandens buvimas, keletas druskų ir kt.). Tačiau gyvybės procesų sustabdymas, pavyzdžiui, džiovinant sėklas ar giliai užšaldant mažus organizmus, nepraranda gyvybingumo. Jei struktūra išsaugoma nepažeista, ji grįš normaliomis sąlygomis užtikrina gyvybinių procesų atstatymą.

Gyvybė savo įvairove ir sudėtingumu yra pranašesnė už kitas materijos egzistavimo formas. cheminiai komponentai ir gyvuose daiktuose vykstančių transformacijų dinamika. Gyvosios sistemos pasižymi daug daugiau aukštas lygis tvarkingumas struktūrinis ir funkcinis, erdvėje ir laike. Gyvų daiktų struktūrinis kompaktiškumas ir energetinis efektyvumas yra aukščiausios tvarkos molekuliniu lygmeniu rezultatas. „Būtent gyvųjų gebėjime sukurti tvarką iš chaotiškumo terminis judėjimas molekulės, – rašo Engelhardtas, – yra giliausias, esminis skirtumas tarp gyvo ir negyvojo. Polinkis į tvarką, iš chaoso kurti tvarką yra ne kas kita, kaip priešprieša entropijos didėjimui.“ Gyvos sistemos keičiasi energija, medžiaga ir informacija su aplinka, t.y. atviros sistemos. Tuo pačiu metu, priešingai nei negyvosios sistemos, juose nevyksta energetinių skirtumų išlyginimas ir struktūrų persitvarkymas į labiau tikėtinas formas, o pastebima priešingai: atkuriami energetinių potencialų skirtumai, cheminė sudėtis ir kt., t.y. nuolatinis darbas vyksta „prieš pusiausvyrą“ (E. Baueris). Tai yra pagrindas klaidingiems teiginiams, kad gyvos sistemos tariamai nepaklūsta antrajam termodinamikos dėsniui. Tačiau vietinis entropijos sumažėjimas gyvose sistemose įmanomas tik dėl entropijos padidėjimo aplinkoje, todėl apskritai entropijos didėjimo procesas tęsiasi, o tai visiškai atitinka antrojo termodinamikos dėsnio reikalavimus. Pagal vaizdingą austrų fiziko E. Schrödingerio išsireiškimą, gyvi organizmai tarsi maitinasi neigiama entropija (negentropija), išgaudami ją iš aplinkos ir taip didindami teigiamos entropijos padidėjimą joje.

2. Gyvųjų sistemų savybės (ypatumai).

Taigi, bendros visiems gyviems daiktams būdingos savybės ir jų skirtumai nuo panašių procesų, vykstančių negyvojoje gamtoje, yra:

1) cheminės sudėties vienovę,

2) medžiagų apykaita,

3) savaiminis dauginimasis (atgaminimas),

4) paveldimumas,

5) kintamumas,

6) augimas ir vystymasis,

7) dirglumas,

8) diskretiškumas,

9) ritmas,

10) santykinė energijos priklausomybė,

11) homeostazė.

1. Cheminės sudėties vienovė. Gyvų organizmų sudėtis apima tuos pačius cheminius elementus kaip ir negyvosios gamtos objektuose. Tačiau įvairių elementų santykis gyvajame ir negyvajame nėra vienodas. Negyvosios gamtos elementinę sudėtį kartu su deguonimi daugiausia sudaro silicis, geležis, skilimas, aliuminis ir kt. Gyvuose organizmuose 98% cheminės sudėties patenka į keturis elementus - anglį, deguonį, azotą ir vandenilį.

2. Metabolizmas. Visi gyvi organizmai geba keistis medžiagomis su aplinka, pasisavinti iš jos mitybai reikalingus elementus ir išskirti atliekas. Nebiologinėje medžiagų cirkuliacijoje jos tiesiog pernešamos iš vienos vietos į kitą arba pasikeičia jų agregacijos būsena, o gyvuose organizmuose apykaita turi kokybiškai skirtingą lygį, įskaitant sintezės ir skilimo procesus. Per daugybę sudėtingų cheminių virsmų iš aplinkos absorbuotos medžiagos paverčiamos gyvo organizmo medžiagomis, iš kurių susidaro jų kūnas. Tokie procesai vadinami asimiliacija arba plastine mainais. Atvirkštinės asimiliacijos procesai, dėl kurių sudėtingi organiniai junginiai skyla į paprastus, vadinami disimiliacija. Taip skaidant medžiagas prarandamas jų panašumas į organizmo medžiagas ir išsiskiria biosintezės reakcijoms reikalinga energija, dėl ko disimiliacija dar vadinama energijos apykaita. Metabolizmas užtikrina visų kūno dalių cheminės sudėties ir struktūros pastovumą ir dėl to jų veikimo pastovumą nuolat kintančiomis aplinkos sąlygomis.

3. Savęs dauginimasis (reprodukcija). Savarankiškas dauginimasis, dauginimasis arba dauginimasis yra organizmų savybė daugintis savo rūšims; šis procesas vyksta praktiškai visuose gyvosios medžiagos organizavimo lygiuose. Dauginimosi dėka ne tik sveiki organizmai, bet ir ląstelės, ląstelių organelės (mitochondrijos, plastidės ir kt.) po dalijimosi yra panašūs į savo pirmtakus. Iš vienos DNR molekulės – dezoksiribonukleino rūgšties – ją padvigubėjus, susidaro dvi dukterinės molekulės, kurios visiškai atkartoja pirminę. Savęs dauginimasis grindžiamas matricos sintezės reakcijomis, tai yra struktūrų formavimu remiantis informacija, esančia DNR nukleotidų sekoje.

4. Paveldimumas slypi organizmų gebėjime perduoti savo savybes, savybes ir vystymosi ypatumus iš kartos į kartą. Paveldimumas atsiranda dėl stabilumo, paremto DNR molekulių struktūros pastovumu.

5. Kintamumas – savybė, tarsi priešinga paveldimumui, bet kartu su juo glaudžiai susijusi, kadangi dėl to keičiasi paveldimi polinkiai – genai, lemiantys tam tikrų požymių išsivystymą. Kitaip tariant, kintamumas – tai organizmų gebėjimas įgyti naujų savybių ir savybių, pagrįstas biologinių matricų pokyčiais. Kintamumas sukuria įvairią medžiagą natūraliai atrankai, tai yra labiausiai prie konkrečių egzistavimo gamtoje sąlygų prisitaikiusių individų atrankos, o tai savo ruožtu lemia naujų gyvybės formų, naujų organizmų tipų atsiradimą.

6. Augimas ir vystymasis. Vystymasis suprantamas kaip negrįžtamas kryptingas reguliarus gyvosios ir negyvosios gamtos objektų sudėties ar struktūros pasikeitimas. Gyvosios materijos egzistavimo formos vystymąsi reprezentuoja individualus vystymasis, arba ontogenezė, ir istorinė raida m, arba filogenezė. Vystymosi procese atsiranda specifinė individo struktūrinė organizacija, o jo biomasė didėja dėl makromolekulių, elementariųjų ląstelių struktūrų ir pačių ląstelių dauginimosi. Filogenija, arba evoliucija, yra negrįžtamas ir kryptingas laukinės gamtos vystymasis, lydimas naujų rūšių formavimosi ir progresuojančios (arba regresuojančios) gyvybės komplikacijos (arba supaprastėjimo). Evoliucijos rezultatas – gyvų organizmų įvairovė žemėje.

7. Irzlumas. Bet kuris organizmas yra neatsiejamai susijęs su aplinka: jis iš jos išgaunamas maistinių medžiagų, veikiami neigiami veiksniai aplinką, bendrauja su kitomis organizacijomis ir kt. Evoliucijos procese gyvi organizmai sukūrė ir įtvirtino gebėjimą selektyviai reaguoti į išorinių poveikių. Ši savybė vadinama dirglumu. Bet koks organizmą supančių aplinkos sąlygų pasikeitimas yra jo atžvilgiu dirginimas, o jo reakcija į išorinius dirgiklius yra jautrumo rodiklis ir dirglumo pasireiškimas. Daugialąsčių gyvūnų reakcija į dirginimą vyksta per nervų sistema ir vadinamas refleksu.

8. Diskretiškumas. Pats žodis „diskretiškumas“ reiškia nenuoseklumą, atskirtį ir apibūdina gyvybės savybę pasireikšti atskirų formų pavidalu. individualus organizmas ar kt biologinė sistema(rūšis, biocenozė ir kt.) susideda iš atskirų izoliuotų, tai yra izoliuotų arba atribotų erdvėje, tačiau vis dėlto glaudžiai susijusių ir sąveikaujančių viena su kita, sudarydamos struktūrinę ir funkcinę vienybę. Bet kokios rūšies organizmai apima atskirus individus. Labai organizuoto individo kūnas sudaro erdviškai atskirtus individus, kurie savo ruožtu susideda iš atskirų ląstelių. Ląstelės energetinį aparatą reprezentuoja atskiros mitochondrijos, baltymų sintezės aparatą – ribosomos ir kt. iki makromolekulių. Organizmo diskretiškumo savybė yra jo struktūrinės tvarkos pagrindas, galimybė nuolat atsinaujinti jį pakeičiant. konstrukciniai elementai(molekulių, fermentų, ląstelių organelių ir ištisų ląstelių) nenutrūkus atliekamos funkcijos. Rūšies diskretiškumas nulemia jos evoliucijos galimybę mirštant arba pašalinant neprisitaikiusius individus iš dauginimosi ir išsaugant individus, turinčius išlikimui naudingų savybių.

9. Ritmas. Ritmas (iš graikų kalbos „ritmos“ – srautas) suprantamas kaip to paties įvykio ar būsenos pasikartojimas per griežtai apibrėžtus laiko periodus. Fizikoje periodiniai procesai išreiškiami hercais (Hz). Hz – periodinio proceso dažnis, kai vienas periodinio proceso ciklas įvyksta per 1 s. Mažiausias laiko tarpas, po kurio svyruojanti sistema vėl grįžta į tą pačią būseną, kurioje buvo pradiniu momentu, vadinamas svyravimo periodu. Biologijoje ritmas suprantamas kaip periodiniai intensyvumo pokyčiai. fiziologines funkcijas su skirtingais svyravimų periodais (nuo kelių sekundžių iki metų ir šimtmečio). Kasdieniai žmonių miego ir būdravimo ritmai yra gerai žinomi; kai kurių žinduolių (gruntų, ežių, lokių) ir daugelio kitų sezoniniai veiklos ir žiemos miego ritmai. Ritmu siekiama derinti kūno funkcijas su aplinka, tai yra prisitaikyti prie nuolat kintančių egzistavimo sąlygų.

10. Santykinė energetinė priklausomybė. Gyvi kūnai yra „atviros“ sistemos, kurios yra stabilios tik tada, kai energija ir medžiaga maisto pavidalu iš aplinkos jiems yra nuolat prieinami. Gyvuosius organizmus, skirtingai nei negyvosios gamtos objektus, nuo aplinkos riboja apvalkalai (vienaląsčių organizmų išorinė ląstelės membrana, daugialąsčių organizmų – vientisas audinys). Šios membranos trukdo medžiagų apykaitai tarp kūno ir išorinė aplinka, sumažinti medžiagų praradimą ir išlaikyti sistemos erdvinę vienovę. Taigi gyvi organizmai savo išskirtiniu sudėtingumu ir aukšta struktūrine bei funkcine tvarka smarkiai skiriasi nuo fizikos ir chemijos objektų – negyvų sistemų. Šie skirtumai suteikia gyvenimui kokybiškai naujų savybių. Gyvieji yra ypatingas materijos vystymosi etapas.

11. Homeostazė (savireguliacija) - rinkinys adaptyvios reakcijos organizmas, kurio tikslas yra išlaikyti dinamišką jo būklę vidinė aplinka(kūno temperatūra, kraujo spaudimas ir pan.). Jis pagrįstas neigiamo grįžtamojo ryšio principu. Būtent šį gyvųjų sistemų gebėjimą išlaikyti pastovi būsena nuolat kintančioje aplinkoje ir lemia jų išlikimą.

Išvada

Gyvybė, aukštesnė už fizinę ir cheminę materijos egzistavimo formą, natūraliai atsirandanti tam tikromis sąlygomis jos vystymosi procese. Gyvi objektai nuo negyvųjų skiriasi medžiagų apykaita – nepakeičiama gyvybės sąlyga, gebėjimu daugintis, augti, aktyviai reguliuoti savo sudėtį ir funkcijas, įvairioms judėjimo formoms, dirglumu, prisitaikymu prie aplinkos ir kt.

Gyvybės ypatumas slypi didžiulėje savybių įvairovėje, įgytoje dėl gyvų daiktų materialinių struktūrų kintamumo.

Gyvoms sistemoms būdinga daug aukštesnė struktūrinė ir funkcinė tvarka erdvėje ir laike.

Gyvos sistemos keičiasi energija, medžiaga ir informacija su aplinka, t.y. yra atviros sistemos. Tuo pačiu, skirtingai nei negyvose sistemose, jose nevyksta energetinių skirtumų išlyginimas ir struktūrų persitvarkymas link labiau tikėtinų formų, o pastebima priešingai: atkuriami energetinių potencialų skirtumai, cheminė sudėtis ir kt., t.y. vyksta nuolatinis darbas „prieš pusiausvyrą“.

Taigi gyvybė yra kokybiškai pranašesnė už kitas materijos egzistavimo formas cheminių komponentų įvairove ir sudėtingumu bei gyvuose daiktuose vykstančių transformacijų dinamika.

1. Gorbačiovas V.V. Sąvokos šiuolaikinis gamtos mokslas. - M.: Oniksas XXI amžius, 2003 m.

2. Makarovas V.N. Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos. - M.: MODEK, 2008 m.

3. Michailovskis V.N. Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos. – Sankt Peterburgas: žinios, 2004 m.

4. Engelhardt V. Gyvybės problema šiuolaikiniame moksle. // "Komunistas", 1969, Nr.3, p.85.

Orelio valstijos universitetas

Ekonomikos ir vadybos fakultetas
Santrauka pagal discipliną:

„Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos“

tema: „Gyvojo esmės ir jos skirtumo nuo negyvosios gamtos problema“.
Erelis-2004

Gyvybės esmė, pagrindiniai jos bruožai.4

Skirtumas tarp gyvo ir negyvojo.7

Gyvenimo įvairiapusiškumas.7

Gyvųjų sistemų kriterijai.9

Gyvybės formų evoliucija.17

. 20

Gyvybės Žemėje pradžia.22

Materialinis gyvenimo pagrindas.23

Gyvenimo sistemų organizavimas.25

Šiuolaikinės visų gyvų būtybių biocheminės vienovės sampratos sukūrimas.28

Literatūra.31

Pirmosios gyvos būtybės mūsų planetoje pasirodė maždaug prieš 3 milijardus metų. Iš šių ankstyvosios formos Atsirado nesuskaičiuojama daugybė gyvų organizmų rūšių, kurios, atsiradusios, daugmaž ilgai klestėjo, o paskui išmirė. Šiuolaikiniai organizmai taip pat atsirado iš jau egzistuojančių formų, sudarančių keturias laukinės gamtos karalystes: daugiau nei 1,5 milijono gyvūnų rūšių, 500 tūkstančių augalų rūšių, reikšminga sumaįvairių grybų, taip pat daug prokariotinių organizmų.

Gyvų būtybių, tarp jų ir žmonių, pasauliui atstovauja skirtingos struktūrinės organizacijos ir skirtingų pavaldumo, arba nuoseklumo, lygių biologinės sistemos. Iš botanikos ir zoologijos kursų žinoma, kad visi gyvi organizmai susideda iš ląstelių. Pavyzdžiui, ląstelė gali būti ir atskiras organizmas, ir daugialąsčio augalo ar gyvūno dalis. Jis gali būti gana paprastai išdėstytas, kaip bakterinis, bet ir daug sudėtingesnis, kaip vienaląsčių gyvūnų - pirmuonių - ląstelės. Kaip bakterinė ląstelė, taigi pirmuonių ląstelė yra viso organizmo galintis atlikti visas gyvybei užtikrinti būtinas funkcijas. Bet ląstelės, sudarančios daugialąstį organizmą, yra specializuotos, t.y. gali atlikti tik vieną funkciją ir negali savarankiškai egzistuoti už kūno ribų. Daugialąsčiuose organizmuose daugelio ląstelių tarpusavio ryšys ir tarpusavio priklausomybė sukuria naują kokybę, kuri nėra lygi jų paprastajai sumai. Kūno elementai – ląstelės, audiniai ir organai – iš viso dar neatstovauja holistiniam organizmui. Tik jų susijungimas evoliucijos procese istoriškai nusistovėjusia tvarka, jų sąveika sudaro vientisą organizmą, turintį tam tikrų savybių.

Gyvybės esmė, pagrindiniai jo bruožai.

Intuityviai visi suprantame, kas gyva, o kas mirusi. Tačiau bandant nustatyti gyvenimo esmę, iškyla sunkumų. Taigi vienas iš autorių pasiūlė tokį „gilų“ apibrėžimą: gyvas organizmas yra kūnas, sudarytas iš gyvų objektų; negyvas kūnas – negyvų objektų terminas.

Tačiau be panašių, akivaizdžiai beprasmių apibrėžimų, kurie iš tikrųjų yra tautologija, yra ir kitų, prasmingesnių. Tačiau jie taip pat pasirodo esą neišsamūs ir todėl pažeidžiami. Plačiai žinomas, pavyzdžiui, F. Engelso pateiktas apibrėžimas, kad gyvybė yra baltyminių kūnų egzistavimo būdas, kurio esminis taškas – nuolatinis medžiagų apykaita su juos supančia išorine gamta. Bet vis tiek gyva pelė o deganti žvakė fizikiniu ir cheminiu požiūriu yra toje pačioje metabolizmo būsenoje su išorine aplinka, vienodai suvartoja deguonį ir išskiria anglies dioksidas, bet vienu atveju – dėl kvėpavimo, o kitu – degimo procese. Šis paprastas pavyzdys rodo, kad net negyvi objektai gali keistis medžiagomis su aplinka. Taigi, medžiagų apykaita yra būtinas, bet nepakankamas kriterijus lemiantis gyvybę, kaip ir baltymų buvimas.

Iš viso to, kas pasakyta, galime daryti išvadą, kad labai sunku tiksliai apibrėžti gyvenimą. Ir žmonės tai žinojo labai seniai. Taigi prancūzų filosofas pedagogas D. Diderot rašė: „Suprantu, kas yra agregatas, audinys, susidedantis iš mažyčių jautrių kūnelių, bet gyvas organizmas!... Bet visuma, sistema, kuri yra vienas organizmas, individas, kuris suvokia save kaip visumą, man nesuprantamas! Aš nesuprantu, nesuprantu, kas tai yra!

Šiuolaikinė biologija, apibūdindama gyvuosius, eina pagrindinių gyvų organizmų savybių sąrašo keliu. Kartu pabrėžiama, kad tik šių savybių visuma gali susidaryti supratimą apie gyvenimo specifiką.

Gyvų daiktų savybės paprastai apima:

¨ Gyviems organizmams būdinga sudėtinga, tvarkinga struktūra. Jų organizuotumo lygis yra daug aukštesnis nei negyvose sistemose.

¨ Gyvi organizmai energiją gauna iš aplinkos, naudodami ją aukštai tvarkingai palaikyti. Dauguma organizmai tiesiogiai ar netiesiogiai naudoja saulės energiją.

¨ Gyvi organizmai aktyviai reaguoja į aplinką. Jei stumiate akmenį, jis pasyviai juda iš savo vietos. Jei gyvūną pastūmėsite, jis aktyviai reaguos: pabėgs, puls ar pakeis formą. Gebėjimas reaguoti į išorinius dirgiklius bendroji nuosavybė visos gyvos būtybės – ir augalai, ir gyvūnai.

¨ Gyvi organizmai ne tik keičiasi, bet ir tampa sudėtingesni. Taigi augale ar gyvūne atsiranda naujų šakų ar naujų organų, kurie savo chemine sudėtimi skiriasi nuo juos sukėlusių struktūrų.

¨ Visi gyvi daiktai dauginasi. Šis gebėjimas daugintis yra bene nuostabiausias gyvų organizmų gebėjimas. Be to, palikuonys yra ir panašūs, ir tuo pačiu šiek tiek skiriasi nuo savo tėvų. Tai pasireiškia paveldimumo ir kintamumo mechanizmų veikimu, kurie lemia visų rūšių gyvosios gamtos evoliuciją.

¨ Palikuonių panašumą su tėvais nulemia dar viena nepaprasta gyvų organizmų savybė – perduoti palikuonims juose įdėtą informaciją, reikalingą gyvybei, vystymuisi ir dauginimuisi. Ši informacija yra genuose – paveldimumo vienetuose, mažiausiose tarpląstelinėse struktūrose. Genetinė medžiaga lemia organizmo vystymosi kryptį. Štai kodėl atžalos yra panašios į tėvus. Tačiau ši informacija perdavimo procese yra kiek modifikuota, iškraipoma. Šiuo atžvilgiu palikuonys ne tik panašūs į savo tėvus, bet ir skiriasi nuo jų.

¨ Gyvi organizmai yra gerai prisitaikę prie aplinkos ir atitinka savo gyvenimo būdą. Kurmio, žuvies, varlės struktūra, sliekas visiškai atitinka sąlygas, kuriomis jie gyvena.

Apibendrinant ir kiek supaprastinant tai, kas pasakyta apie gyvybės specifiką, galima pastebėti, kad gamtoje maitinasi, kvėpuoja, auga, dauginasi ir plinta visi gyvi organizmai, negyvi kūnai nevalgyk, nekvėpuok, neaugink, nesidaugink.

Iš šių požymių visumos išplaukia toks apibendrintas gyvų būtybių esmės apibrėžimas: gyvybė yra sudėtingų, atvirų sistemų, galinčių savarankiškai organizuotis ir daugintis, egzistavimo forma. Svarbiausios šių sistemų funkcinės medžiagos yra baltymai ir nukleorūgštys. .

Ir galiausiai, dar daugiau trumpas apibrėžimas gyvybę pasiūlė amerikiečių fizikas F. Tipleris sensacingoje knygoje „Nemirtingumo fizika“. „Mes nenorime, rašo jis, susieti gyvybės apibrėžimą su nukleorūgšties molekule, nes galima įsivaizduoti gyvybės egzistavimą, kuris neatitinka šio apibrėžimo. Jei pas mus erdvėlaivis Jeigu atsiranda nežemiška būtybė, kurios cheminis pagrindas nėra nukleino rūgštis, tai vis tiek norime ją pripažinti gyva. Gyvenimas, anot Tiplerio, yra tik informacija ypatinga rūšis: "Aš apibrėžiu gyvybę kaip tam tikrą užkoduotą informaciją, kurią išsaugo natūrali atranka" . Bet jei taip yra, tada informacija apie gyvenimą yra amžina, begalinė ir nemirtinga. Ir nors ne visi sutinka su šiuo apibrėžimu, jo neabejotina vertė slypi bandyme iš visų gyvybės kriterijų išskirti kaip pagrindinį – gyvų organizmų gebėjimą kaupti ir perduoti informaciją.

Atsižvelgiant į nuolatinį gyvybės kategorijos ginčytinumą, jos ypatybių analizė turėtų būti papildyta gyvųjų sandaros, jos sudedamųjų dalių, dalių svarstymu.

Skirtumas tarp gyvo ir negyvojo.

Yra keletas esminių medžiagų, struktūrinių ir funkcinių skirtumų. Materialiu požiūriu į gyvųjų sudėtį būtinai įeina labai tvarkingi stambiamolekuliniai organiniai junginiai, vadinami biopolimerais – baltymai ir nukleorūgštys (DNR ir RNR). Struktūriškai gyvi daiktai skiriasi nuo negyvųjų savo ląstelių struktūra. Funkciniu požiūriu gyviems kūnams būdingas jų pačių dauginimasis. Stabilumas ir dauginimasis egzistuoja ir negyvose sistemose. Tačiau gyvuose kūnuose vyksta savęs dauginimosi procesas. Juos atgamina ne kažkas, o jie patys. Tai iš esmės naujas momentas.

Taip pat gyvi kūnai nuo negyvų skiriasi medžiagų apykaitos buvimu, gebėjimu augti ir vystytis, aktyviu savo sudėties ir funkcijų reguliavimu, gebėjimu judėti, dirglumu, prisitaikymu prie aplinkos ir kt. Neatsiejama gyvųjų savybė yra veikla, veikla. „Visos gyvos būtybės turi arba veikti, arba žūti. Pelė turi būti viduje nuolatiniame judėjime, paukštis skraidyti, žuvis plaukti ir net augalas turi augti.

Gyvenimo universalumas.

Prebiologinės struktūros, kurios yra milžiniškos organinės makromolekulės, yra riba cheminė evoliucija medžiagų. Kitas ir iš esmės skirtingas materijos organizavimo sudėtingumo lygis, palyginti su atominiu-molekuliniu lygiu, yra gyvoji medžiaga, Gyva gamta, Gyvybė visomis savo formomis yra biologijos objektas, todėl, turint galvoje viską, kas gyva, galima kalbėti apie biologinį materijos organizavimo lygį.

Gyvoji gamta (trumpai – gyvybė) yra materijos organizavimo forma makrokosmoso lygmenyje, kuri vienu metu labai skiriasi nuo kitų formų. Kiekvienas iš šių ženklų gali padėti atskirti gyvąją ir negyvąją gamtą ir, atitinkamai, būti pagrindu nustatant, kas yra gyvenimas. Visos šios savybės yra reikšmingos. Nė vieno iš jų negalima pamiršti.

Visų pirma, bet koks gyvas objektas yra sistema – sąveikaujančių elementų rinkinys, turintis savybių, kurių nėra elementuose, sudarančius šį objektą. Tolesnei gyvųjų analizei naudosime akademiko M.V. pateiktą gyvenimo apibrėžimą. Wolkensteinas: „Gyvybė yra makroskopinių nevienalyčių atvirų labai nepusiausvyros sistemų, galinčių savarankiškai organizuotis ir daugintis, egzistavimo forma.“ Panagrinėkime atskiras šios formuluotės nuostatas.

Gyvosios medžiagos mikroskopiškumas reiškia, kad bet kuriame gyvame organizme, pradedant bakterija ar jos savarankiškai veikiančia posisteme, turi būti didelis skaičius atomai. Priešingu atveju gyvybei būtiną tvarką sunaikintų svyravimai.

Heterogeniškumas reiškia, kad organizmas susideda iš daugybės skirtingų medžiagų.

Gyvos sistemos atvirumas pasireiškia nuolatiniais energijos ir materijos mainais su aplinka. Savęs organizavimas įmanomas tik atvirose labai nepusiausvyros sistemose.

Be pažymėtų Pagrindiniai bruožai gyvų sistemų, reikėtų atkreipti dėmesį į kitas svarbias gyvų organizmų savybes.

Visų gyvų organizmų cheminės sudėties panašumas. Gyvų daiktų elementinę sudėtį daugiausia lemia šeši elementai: deguonis, anglis, vandenilis, azotas, siera, fosforas. Be to, gyvose sistemose yra kompleksinių biopolimerų, kurie nėra būdingi negyvoms sistemoms (baltymai, nukleorūgštys, fermentai ir kt.)

Gyvos sistemos egzistuoja ribotą laiką. Išgelbsti savaime besidauginantis turtas rūšių. Gyvųjų sistemų ribotumas sudaro sąlygas jas pakeisti ir tobulinti.

Visų gyvų daiktų savybė – dirglumas – pasireiškia gyvos sistemos reakcijos į informaciją, išorinio poveikio forma.

Gyva sistema turi diskretiškumo – ji susideda iš atskirų (diskrečių) elementų, sąveikaujančių tarpusavyje. Kiekvienas iš jų taip pat yra gyva sistema. Kartu su diskretiškumu gyva sistema turi vientisumo savybę – visi jos elementai funkcionuoja tik dėl visos sistemos funkcionavimo kaip visumos.

Gyvųjų sistemų kriterijai.

Išsamiau apsvarstykite kriterijus, skiriančius gyvas sistemas nuo negyvosios gamtos objektų, ir pagrindines gyvybės procesų charakteristikas, išskiriančias gyva materija V speciali forma materijos egzistavimą.

Cheminės sudėties ypatybės . Gyvų organizmų sudėtis apima tuos pačius cheminius elementus kaip ir negyvosios gamtos objektuose. Tačiau įvairių elementų santykis gyvajame ir negyvajame nėra vienodas. Negyvosios gamtos elementinę sudėtį kartu su deguonimi daugiausia sudaro silicis, geležis, magnis, aliuminis ir kt. Gyvuose organizmuose 98% cheminės sudėties sudaro keturi elementai - anglis, deguonis, azotas ir vandenilis. Tačiau gyvuose kūnuose šie elementai dalyvauja formuojant sudėtingas organines molekules, kurių pasiskirstymas negyvojoje gamtoje iš esmės skiriasi tiek kiekybe, tiek savo esme. Didžioji dauguma aplinkoje esančių organinių molekulių yra organizmų atliekos. Gyvoje medžiagoje yra keletas pagrindinių organinių molekulių grupių, kurioms būdingos tam tikros specifinės funkcijos ir kurių didžioji dalis yra įprasti polimerai. Pirma, tai yra nukleorūgštys - DNR ir RNR, kurių savybės suteikia paveldimumo ir kintamumo reiškinius, taip pat savaiminį dauginimąsi. Antra, tai yra baltymai – pagrindiniai konstrukciniai komponentai biologinės membranos Ir ląstelių sienelės, pagrindiniai energijos šaltiniai, būtini gyvybiniams procesams užtikrinti. Ir galiausiai, didžiulė grupė įvairių vadinamųjų „mažųjų molekulių“, dalyvaujančių daugybėje ir įvairiuose gyvų organizmų medžiagų apykaitos procesuose.

Metabolizmas.Visi gyvi organizmai geba keistis medžiagomis su aplinka, pasisavinti iš jos mitybai reikalingas medžiagas ir išskirti atliekas.

Negyvoje gamtoje vyksta ir medžiagų mainai, tačiau nebiologiniame medžiagų cikle jos tiesiog pernešamos iš vienos vietos į kitą arba pasikeičia jų agregacijos būsena: pavyzdžiui, išplaunamas dirvožemis, vanduo virsta garai ar ledas.

Skirtingai nei medžiagų apykaitos procesai negyvoje gamtoje, gyvuose organizmuose, ori turi kokybiškai skirtingą lygį.Organinių medžiagų cikle reikšmingiausi tapo medžiagų virsmo procesai, sintezės ir irimo procesai.

Gyvi organizmai sugeria iš aplinkos įvairių medžiagų. Dėl daugybės sudėtingų cheminių virsmų medžiagos iš aplinkos prilyginamos gyvo organizmo medžiagoms, o iš jų susidaro jo kūnas. Šie procesai vadinami asimiliacija arba plastine mainais.

Kita metabolizmo pusė – disimiliacijos procesai, kurių metu sudėtingi organiniai junginiai skyla į paprastus, o jų panašumas su organizmo medžiagomis prarandamas ir išsiskiria biosintezės reakcijoms reikalinga energija. Todėl disimiliacija vadinama energijos mainais.

Metabolizmas užtikrina organizmo homeostazę, t.y. visų kūno dalių cheminės sudėties ir struktūros nekintamumas ir dėl to jų veikimo pastovumas nuolat kintančiomis aplinkos sąlygomis.

Vienintelis struktūrinio organizavimo principas . Visi gyvi organizmai, nesvarbu sisteminė grupė jie nei priklausė, ir turi ląstelių struktūra. Ląstelė, kaip jau minėta aukščiau, yra vienas struktūrinis ir funkcinis vienetas, taip pat vystymosi vienetas visiems Žemės gyventojams.

Reprodukcija. Organizmo lygmeniu savaiminis dauginimasis arba dauginimasis pasireiškia nelytinio ar seksualinio individų dauginimosi forma. Kai gyvi organizmai dauginasi, palikuonys dažniausiai primena savo tėvus: katės dauginasi kačiukus, šunys – šuniukus. Iš tuopos sėklų tuopos vėl išauga. Dalijantis vienaląsčiui organizmui – amebai – susidaro dvi amebos, visiškai panašios į motininę ląstelę.

Taigi dauginimasis yra organizmų savybė gaminti savo rūšį.

Dauginimosi dėka ne tik sveiki organizmai, bet ir ląstelės, ląstelių organelės (mitochondrijos, plastidės ir kt.) po dalijimosi yra panašūs į savo pirmtakus. Iš vienos DNR molekulės, ją padvigubėjus, susidaro dvi dukterinės molekulės, visiškai pakartojančios pirminę.

Savęs dauginimasis grindžiamas matricos sintezės reakcijomis, t.y. naujų molekulių ir struktūrų susidarymas remiantis informacija, esančia DNR nukleotidų sekoje. Vadinasi, savęs dauginimasis yra viena iš pagrindinių gyvojo savybių, glaudžiai susijusi su paveldimumo reiškiniu.

Paveldimumas . Paveldimumas – tai organizmų gebėjimas perduoti savo savybes, savybes ir vystymosi ypatumus iš kartos į kartą. Ženklas yra bet koks struktūros požymis įvairiuose gyvosios medžiagos organizavimo lygiuose, o savybės suprantamos kaip funkcinės savybės, kurios yra pagrįstos konkrečiomis struktūromis. Paveldimumas atsiranda dėl specifinės genetinės medžiagos (genetinio aparato) organizavimo – genetinio kodo. Genetinis kodas yra tokia DNR molekulių organizacija, kurioje nukleotidų seka jame lemia aminorūgščių eiliškumą baltymo molekulėje. Paveldimumo fenomeną užtikrina DNR molekulių stabilumas ir jos dauginimasis cheminė struktūra(redubliavimas) dideliu tikslumu. Paveldimumas užtikrina materialų tęstinumą (informacijos srautą) tarp organizmų ir kartų eilėje.

KintamumasŠi savybė yra tarsi priešinga paveldimumui, bet kartu su ja glaudžiai susijusi, nes šiuo atveju keičiasi paveldimi polinkiai – genai, lemiantys tam tikrų savybių išsivystymą. Jei matricų – DNR molekulių – dauginimasis visada vyktų absoliučiu tikslumu, tai organizmų dauginimosi metu būtų paveldimi tik anksčiau buvę požymiai, o rūšių prisitaikymas prie kintančių aplinkos sąlygų būtų neįmanomas. Todėl kintamumas – tai organizmų gebėjimas įgyti naujų ypatybių ir savybių, pagrįstas biologinių matricų pokyčiais.

Variacija sukuria įvairią medžiagą natūraliai atrankai, t.y. atrinkti labiausiai prie konkrečių egzistavimo sąlygų prisitaikę individai gamtinės sąlygos, o tai savo ruožtu lemia naujų gyvybės formų, naujų organizmų tipų atsiradimą.

Augimas ir vystymasis. Gebėjimas vystytis yra universali materijos savybė. Vystymasis suprantamas kaip negrįžtama kryptinga dėsninga gyvosios ir negyvosios gamtos objektų kaita. Vystantis atsiranda nauja objekto kokybinė būsena, dėl kurios keičiasi jo sudėtis ir struktūra. Gyvosios materijos egzistavimo formos raidą reprezentuoja individualus vystymasis, arba ontogenezė, ir istorinė raida, arba filogenezė.

Ontogenezės metu pamažu ir nuosekliai pasireiškia individualios organizmų savybės. Tai pagrįsta laipsnišku paveldimų programų įgyvendinimu. Vystymąsi lydi augimas. Nepriklausomai nuo dauginimosi būdo, visi dukteriniai individai, susidarę iš vienos zigotos ar sporos, inksto ar ląstelės, paveldi tik genetinę informaciją, t.y. galimybė parodyti tam tikrus ženklus. Vystymosi procese atsiranda specifinė individo struktūrinė organizacija, o jos masė didėja dėl makromolekulių, elementariųjų ląstelių struktūrų ir pačių ląstelių dauginimosi.

Filogenija arba evoliucija – tai negrįžtamas ir kryptingas gyvosios gamtos vystymasis, lydimas naujų rūšių formavimosi ir progresuojančios gyvybės komplikacijos. Evoliucijos rezultatas – gyvų organizmų įvairovė Žemėje.

Irzlumas. Bet kuris organizmas yra neatsiejamai susijęs su aplinka: iš jos išgauna maistines medžiagas, yra veikiamas nepalankių aplinkos veiksnių, sąveikauja su kitais organizmais ir kt. Evoliucijos procese gyvi organizmai sukūrė ir įtvirtino gebėjimą selektyviai reaguoti į išorinį poveikį. Ši savybė vadinama dirglumu. Bet koks organizmą supančių aplinkos sąlygų pasikeitimas yra jo atžvilgiu dirginimas, o jo reakcija į išorinius dirgiklius yra jautrumo rodiklis ir dirglumo pasireiškimas.

Daugialąsčių gyvūnų reakcija į dirglumą vyksta per nervų sistemą ir vadinama refleksu.

Nervų sistemos neturintys organizmai, tokie kaip pirmuonys ar augalai, taip pat neturi refleksų. Jų reakcijos, išreiškiamos pasikeitus judėjimo ar augimo pobūdžiui, paprastai vadinamos taksisais arba tropizmais, prie jų pavadinimo pridedant stimulo pavadinimą. Pavyzdžiui, fototaksis yra judėjimas šviesos link; chemotaksė – organizmo judėjimas susikaupimo atžvilgiu cheminių medžiagų. Kiekviena taksi rūšis gali būti teigiama arba neigiama, priklausomai nuo to, ar dirglumas veikia organizmą patraukliai ar atstumiančiai.

Pagal tropizmus suprantame specifinį augimo pobūdį, būdingą augalams. Taigi, heliotropizmas (iš graikų kalbos. helios "- Saulė) reiškia antžeminių augalų dalių (stiebo, lapų) augimą link Saulės ir geotropizmą (iš graikų k. geo "- Žemė) - požeminių dalių (šaknų) augimas link Žemės centro.

Augalams taip pat būdinga nastija – augalo organizmo dalių judesiai, pavyzdžiui, lapų judėjimas šviesiu paros metu, priklausomai nuo Saulės padėties danguje, žiedo vainikėlio atsidarymas ir uždarymas ir kt. .

diskretiškumas. Pats žodis diskretiškumas kilęs iš lotynų kalbos diskretus “, o tai reiškia su pertrūkiais, padalintas. Diskretiškumas yra universali materijos savybė. Taigi iš fizikos ir bendrosios chemijos kurso žinoma, kad kiekvienas atomas susideda iš elementariųjų dalelių, kad atomai sudaro molekulę. Lakštų molekulės yra dalis sudėtingi ryšiai arba kristalai ir pan.

Gyvybė Žemėje taip pat pasireiškia atskiromis formomis. Tai reiškia kad individualus organizmas arba kita biologinė sistema (rūšis, biocenozė ir kt.) susideda iš atskirų izoliuotų, t.y. izoliuoti arba atriboti erdvėje, tačiau vis dėlto glaudžiai susiję ir sąveikaujantys vienas su kitu, sudarydami struktūrinę ir funkcinę vienybę. Pavyzdžiui, bet kokie organizmai apima atskirus individus. Labai organizuoto individo kūnas sudaro erdviškai atskirtus organus, kurie savo ruožtu susideda iš atskirų ląstelių. Ląstelės energetinį aparatą vaizduoja atskiros mitochondrijos, baltymų sintezės aparatą – ribosomos ir kt. iki makromolekulių, kurių kiekviena gali atlikti savo funkciją tik būdama erdviškai izoliuota nuo kitų. Kūno sandaros diskretiškumas yra jo struktūrinės tvarkos pagrindas. Sukuria galimybę nuolatiniam jo savaiminiam atsinaujinimui pakeičiant „nusidėvėjusius“ struktūrinius elementus (molekules, fermentus, ląstelių organelius, ištisas ląsteles), nesustabdant atliekamos funkcijos. Rūšies diskretiškumas nulemia jos evoliucijos galimybę mirus arba pašalinant individus, turinčius išlikimui naudingų savybių.

Autoreguliavimas.Tai gyvų organizmų, gyvenančių nuolat kintančiomis aplinkos sąlygomis, gebėjimas išlaikyti savo cheminės sudėties pastovumą ir tėkmės intensyvumą. fiziologiniai procesai- homeostazė. Tuo pačiu metu bet kokių maistinių medžiagų trūkumas mobilizuoja vidinius organizmo išteklius, o perteklius sukelia šių medžiagų kaupimąsi. Panašios reakcijos atliko Skirtingi keliai reguliuojančių sistemų – nervų, endokrininės ir kai kurių kitų – veiklos dėka. Vienos ar kitos reguliavimo sistemos įjungimo signalas gali būti medžiagos koncentracijos arba sistemos būsenos pasikeitimas.

Ritmas. Periodiniai aplinkos pokyčiai daro didelį poveikį laukinei gamtai ir gyvų organizmų ritmui.

Ritmas yra bendrais bruožais, to paties įvykio kartojimas arba tos pačios būsenos atkūrimas reguliariais intervalais. Biologijoje ritmas suprantamas kaip periodiški fiziologinių funkcijų ir formavimosi procesų intensyvumo kitimai su skirtingais svyravimų periodais (nuo kelių sekundžių iki metų ir šimtmečio). Kasdieniai žmonių miego ir būdravimo ritmai yra gerai žinomi; kai kurių žinduolių (gruntų, ežių, lokių) ir daugelio kitų sezoniniai veiklos ir žiemos miego ritmai.

Ritmu siekiama derinti organizmo funkcijas su aplinka, t.y. prisitaikyti prie kintančių egzistavimo sąlygų.

Energetinė priklausomybė. Gyvi kūnai yra „atviros“ sistemos energijai patekti. Ši sąvoka pasiskolinta iš fizikos. „Atviromis“ sistemomis suprantame dinamines, t.y. sistemos, kurios nėra ramybės būsenoje, yra stabilios tik tuo atveju, jei energija ir medžiaga iš išorės prie jų nuolat patenka. Taigi gyvi organizmai egzistuoja tol, kol iš aplinkos gauna energijos ir medžiagos maisto pavidalu. Pažymėtina, kad gyvus organizmus, skirtingai nei negyvos gamtos objektus, nuo aplinkos riboja apvalkalai (vienaląsčių organizmų išorinė ląstelės membrana, daugialąsčių organizmų – vientisas audinys). Šie apvalkalai trukdo medžiagų apykaitai tarp organizmo ir aplinkos, sumažina medžiagos praradimą ir palaiko sistemos erdvinę vienovę.

Taigi gyvi organizmai savo išskirtiniu sudėtingumu ir aukšta struktūrine funkcine tvarka smarkiai skiriasi nuo fizikos ir chemijos objektų – negyvų sistemų. Šie skirtumai suteikia gyvenimui kokybiškai naujų savybių. Gyvieji yra ypatingas materijos vystymosi etapas.

Daugybę gyvenimo esmės apibrėžimų galima suvesti į du pagrindinius. Pagal pirmąjį, gyvybę lemia substratas – jo savybių nešėjas, pavyzdžiui, baltymas. Antroji apibrėžimų grupė veikia su specifinių fizinių ir cheminių procesų, būdingų gyvoms sistemoms, visuma. Klasikinis apibrėžimas F. Engelsas: „Gyvenimas yra baltyminių kūnų egzistavimo būdas, kurio esminis taškas yra nuolatinis medžiagų apykaita su juos supančia gamta, o nutrūkus šiai medžiagų apykaitai, sustoja ir gyvybė, kuri veda į skilimą. baltymas“ – tik formaliai galima priskirti pirmajai kategorijai, nes Engelsas turėjo omenyje ne pačius baltymus, o struktūras, kuriose yra baltymo. Kita vertus, medžiagų apykaita taip pat negali būti vieninteliu gyvenimo kriterijumi, ir iš tikrųjų ją reikia paaiškinti per gyvenimą.

Pačioje bendras vaizdas gyvenimas gali būti apibrėžtas kaip aktyvus tam tikros struktūros palaikymas ir savaiminis atkūrimas, vykstantis iš išorės gaunamos energijos išeikvojimu.

Gyvybės formų evoliucija.

Ląstelės be branduolio, bet turinčios DNR grandines, primena šiandienines bakterijas ir melsvadumblius. Tokių seniausių organizmų amžius yra apie 3 milijardus metų.

Jų savybės:

1. mobilumas;

2. mityba ir gebėjimas kaupti maistą bei energiją;

3. apsauga nuo nepageidaujamo poveikio;

4. reprodukcija;

5. dirglumas;

6. prisitaikymas prie besikeičiančių išorinių sąlygų;

7. gebėjimas augti.

Kitame etape (maždaug prieš 2 milijardus metų) ląstelėje atsiranda branduolys. vienaląsčiai organizmai su branduoliu vadinami paprasčiausi. Jų yra 25-30 tūkst. Paprasčiausi iš jų yra ameba. Blakstienos turi ir blakstienas. Pirmuonių branduolį supa dviguba membrana su poromis, joje yra chromosomų ir branduolių. Fosiliniai pirmuonys – radiolariai ir foraminiferiai – yra pagrindinės nuosėdinių uolienų dalys. Daugelis pirmuonių turi sudėtingą judėjimo aparatą.

Maždaug prieš 1 milijardą metų – pirmasis daugialąsčiai organizmai, ir buvo galima rinktis augalų veiklą – fotosintezę – organinių medžiagų kūrimą iš anglies dioksido ir vandens, naudojant saulės energiją, kurią sugauna chlorofilas. Fotosintezės produktas yra atmosferoje esantis deguonis.

Augalijos atsiradimas ir plitimas iš esmės pakeitė atmosferos sudėtį, kurioje iš pradžių buvo labai mažai laisvo deguonies. Augalai, asimiliuojantys anglį iš anglies dioksido, sukūrė atmosferą, kurioje yra laisvo deguonies, kuris yra ne tik aktyvi cheminė medžiaga, bet ir ozono šaltinis, blokuojantis trumpų ultravioletinių spindulių kelią į Žemės paviršių.

Šimtmečius formavosi sukauptos augalų liekanos Žemės pluta didžiulės energijos atsargos organiniai junginiai(anglis, durpės), o gyvybės vystymasis vandenynuose paskatino nuosėdinių uolienų, sudarytų iš skeletų ir kitų jūros organizmų liekanų, susidarymą.

Svarbios gyvųjų sistemų savybės:

1. Kompaktiškumas. 5 * 10 -15 gr. Apvaisintame banginio kiaušinyje esančioje DNR yra informacijos apie daugumą gyvūno, sveriančio 5 * 10 7 gramus, savybių. (masė padidėja 22 dydžiais).

2. Gebėjimas sukurti tvarką iš chaotiško šiluminio molekulių judėjimo ir taip neutralizuoti entropijos padidėjimą. Gyvi daiktai sunaudoja neigiamą entropiją ir veikia prieš šiluminę pusiausvyrą, tačiau padidina aplinkos entropiją. Kuo sudėtingesnė gyvoji medžiaga, tuo daugiau paslėptos energijos ir entropijos ji turi.

3. Keitimasis medžiaga, energija ir informacija su aplinka. Gyva būtybė geba pasisavinti iš išorės gaunamas medžiagas, t.y. atstatyti juos, lyginant juos su jų pačių materialiomis struktūromis, ir taip pakartotinai jas atkurti.

4. Autokatalitinių reakcijų metu susidarančios grįžtamojo ryšio kilpos vaidina svarbų vaidmenį medžiagų apykaitos funkcijose. „Nors neorganiniame pasaulyje grįžtamasis ryšys tarp netiesinių reakcijų „pasekmių“ (galutinių produktų) ir jas sukeliančių „priežasčių“ yra gana retas, gyvose sistemose grįžtamasis ryšys (kaip nustatyta molekulinės biologijos), priešingai. , yra greičiau taisyklė nei išimtis. Autokatalizė, kryžminė katalizė ir automatinis slopinimas (katalizei priešingas procesas, jei yra duota medžiaga, jis nesusidaro reakcijos metu) vyksta gyvose sistemose. Norint sukurti naujas struktūras, reikalingas teigiamas grįžtamasis ryšys, tvariam egzistavimui – neigiamas grįžtamasis ryšys.

5. Gyvybė yra kokybiškai pranašesnė už kitas materijos egzistavimo formas cheminių komponentų įvairove ir sudėtingumu bei gyvos transformacijos dinamika. Gyvoms sistemoms būdingas daug didesnis tvarkos ir asimetrijos lygis erdvėje ir laike. Gyvų daiktų struktūrinis kompaktiškumas ir energetinis efektyvumas yra aukščiausios tvarkos molekuliniu lygmeniu rezultatas.

6. Negyvų sistemų saviorganizacijoje molekulės yra paprastos, o reakcijos mechanizmai sudėtingi; gyvų sistemų saviorganizacijoje, priešingai, reakcijos schemos yra paprastos, o molekulės – sudėtingos.

7. Gyvos sistemos turi praeitį, negyvos – ne. „Atominės fizikos vientisos struktūros susideda iš tam tikro skaičiaus elementariųjų ląstelių, atomo branduolys ir elektronų ir nerodo jokių pokyčių laike, nebent jie būtų trikdomi iš išorės. Esant tokiam išoriniam pažeidimui, jie, tiesa, kažkaip į tai reaguoja, bet jei pažeidimas nebuvo per didelis, jį sustabdžius grįžta į pradinę padėtį. Tačiau organizmai nėra statiški dariniai. Senovinis gyvos būtybės palyginimas su liepsna rodo, kad gyvi organizmai, kaip ir liepsna, yra forma, per kurią materija tam tikra prasme teka kaip srautas.

8. Organizmo gyvavimas priklauso nuo dviejų veiksnių – paveldimumo, nulemto genetinio aparato, ir kintamumo, priklausančio nuo aplinkos sąlygų ir individo reakcijos į jas. Įdomu tai, kad dabar gyvybė Žemėje negalėjo atsirasti dėl deguonies atmosferos ir kitų organizmų priešinimosi. Gimęs gyvenimas vyksta nuolatinės evoliucijos procese.

9. Gebėjimas per daug daugintis. „Reprodukcijos progresas toks didelis, kad veda į kovą už gyvybę ir jos pasekmę – natūralią atranką“.

Kas yra energijos šaltinis visoms gyvoms būtybėms?

Visos gyvųjų sistemų funkcijos, reikalaujančios energijos sąnaudų, turi būti aprūpinamos iš kai kurių išorinių šaltinių. Tai organinės medžiagos, kuriose kaupiama cheminė energija. Kai kurie organizmai šias medžiagas sintetina savyje iš neorganinių medžiagų. Pavyzdžiui, iš anglies dioksido ir vandens, veikiant saulės šviesa(toks procesas vadinamas fotosinteze) arba vykstantis oksidacijai (kai kurių bakterijų chemosintezė). Šie organizmai vadinami autotrofais. Dauguma autotrofų yra žali augalai, kurie vykdo fotosintezę. Kita dalis organizmų (pavyzdžiui, visi gyvūnai ir žmonės), vadinami heterotrofais, prisitaikė prie energijos suvartojimo iš paruoštų organinių medžiagų, kurias sintetina autotrofai.

Heterotrofų absorbuojamos maistinės organinės medžiagos turi didesnę tvarką (mažesnę entropiją) nei išskiriami medžiagų apykaitos produktai. Heterotrofiniai organizmai perkelia tvarką (ne entropiją) iš išorinės aplinkos į save. Autotrofams tas pats tikslas pasiekiamas atliekant vidinis darbas dėl saulės elektromagnetinės spinduliuotės energijos.

Taigi medžiagų apykaitos, tai yra gyvosios sistemos medžiagų mainų su išorine aplinka, tikslas yra išlaikyti tam tikrą šios sistemos ir jos dalių organizavimo lygį. Šis tikslas pasiekiamas iš išorės atrinkus medžiagas ir energiją, kurios užtikrina cheminę sintezę. būtinas organizmui ryšius, taip pat pašalinimą iš gyvosios sistemos visko, ko ji negali panaudoti. Metabolizmas yra būtinas norint neutralizuoti entropijos padidėjimą, kurį sukelia negrįžtami procesai gyvoje sistemoje.

Tarp dviejų organizmų tipų – auto- ir heterotrofų – yra maisto (trofinis) ryšys. Gyvos sistemos formuoja mitybos grandines: augalų fotosintezės metu sukaupta energija per žolėdžius perduodama plėšrūnams; paskutinė maisto grandinės grandis yra mikrobai, kurie perdirba negyvų organizmų medžiagą neorganinių medžiagų. Vėliau šios molekulės vėl gali dalyvauti formuojant gyvas sistemas. Dėl to biosferoje susiformavo pasaulinė medžiagų cirkuliacija, kurią lemia vadinamieji biogeocheminiai ciklai. Pagrindiniai iš jų yra cirkuliacijos ciklai vandens biosferoje, taip pat elementai, sudarantys gyvas sistemas.

Pagrindinis energijos srauto, einančio per visas biosferos maisto grandines, šaltinis yra saulės elektromagnetinės spinduliuotės energija, kuri patenka į Žemės paviršių matomame diapazone (šviesa). Galutinė transformacija maisto grandinėse yra energijos išskyrimas šilumos pavidalu mikrobams apdorojant organines liekanas. Visa energija, išsiskirianti vykstant gyvybinei veiklai biosferoje, Žemės paviršiumi grąžinama į pasaulio erdvę, daugiausia elektromagnetinio infraraudonųjų spindulių diapazono pavidalu.

Pasauliniame energijos balanse iš esmės svarbu, kad į Žemę patenkančios trumpųjų bangų spinduliuotės entropija būtų mažesnė už entropiją ilgųjų bangų spinduliuotė iš naujo spinduliuoja mūsų planeta. Dėl šio neigiamo entropijų skirtumo galimas tvarkingų struktūrų formavimasis ir palaikymas Žemės paviršiuje (kaip tai vyksta daugelyje kitų gamtinių sistemų). Visa Žemės biosfera yra labai organizuota sistema, kurios tvarkingumas išlaikomas dėl neigiamo entropijos balanso.

Gyvybės žemėje pradžia.

Gyvybės Žemėje pradžia yra nukleorūgščių, galinčių dauginti baltymus, atsiradimas. Perėjimas nuo sudėtingų organinių medžiagų prie paprastų gyvų organizmų vis dar neaiškus. teorija biocheminė evoliucija siūlo tik bendrą apibrėžimą. Pagal jį ant ribos tarp koacervatų – organinių medžiagų krešulių – galėjo išsirikiuoti sudėtingų angliavandenilių molekulės, dėl kurių susiformavo primityvus. ląstelės membrana suteikia koacervams stabilumo. Dėl to, kad į koacervatą įtraukta molekulė, galinti savarankiškai daugintis, primityvi ląstelė galintis augti.

Sunkiausia šiai hipotezei paaiškinti gyvų sistemų gebėjimą savaime daugintis, t.y. pats perėjimas nuo sudėtingų negyvų sistemų prie paprastų gyvų organizmų. Neabejotina, kad naujos žinios bus įtrauktos į gyvybės kilmės modelius ir labiau pasiteisins. Bet, kartojame, kuo kokybiškiau naujasis skiriasi nuo senojo, tuo sunkiau paaiškinti jo atsiradimą. Štai kodėl mes čia kalbame apie modelius ir hipotezes, o ne apie teorijas.

bet kokiu atveju Kitas žingsnis organizuojant gyvybę, turėjo susidaryti membranos, kurios atribojo organinių medžiagų mišinius nuo aplinkos. Su jų išvaizda gaunama ląstelė - „gyvybės vienetas“, pagrindinis struktūrinis skirtumas tarp gyvo ir negyvojo. Visi pagrindiniai procesai, lemiantys gyvo organizmo elgesį, vyksta ląstelėse. tūkstančiai cheminės reakcijos vyksta vienu metu, kad ląstelė galėtų gauti reikiamų maistinių medžiagų, susintetinti specialias biomolekules ir pašalinti atliekas. Fermentai turi didelę reikšmę biologiniams procesams ląstelėje. Jie dažnai yra labai specializuoti ir gali paveikti tik vieną reakciją. Jų veikimo principas yra tas, kad kitų medžiagų molekulės linkusios prisijungti prie aktyvių fermento molekulės vietų. Tai padidina jų susidūrimo tikimybę, taigi ir cheminės reakcijos greitį.

Baltymų sintezė vyksta ląstelės citoplazmoje. Beveik kiekviena žmogaus ląstelė sintetina daugiau nei 10 000 skirtingų baltymų. Ląstelių dydis – nuo ​​mikrometro iki daugiau nei vieno metro (col nervų ląstelės turintys procesus). Ląstelės gali būti diferencijuojamos (nervų, raumenų ir kt.). Dauguma jų turi galimybę atsigauti, tačiau kai kurie, pavyzdžiui, nervingi, neturi arba beveik neturi.

Materialus gyvenimo pagrindas.

XX amžiuje buvo sukurti pirmieji moksliniai gyvybės kilmės modeliai. 1924 m. Aleksandro Ivanovičiaus Oparino knygoje „Gyvybės kilmė“ pirmą kartą buvo suformuluota gamtos mokslų koncepcija, pagal kurią gyvybės atsiradimas yra ilgos evoliucijos Žemėje rezultatas – iš pradžių cheminė, vėliau biocheminė. Ši koncepcija sulaukė didžiausio pripažinimo mokslo bendruomenėje.

Galima atskirti Tolesni žingsniai gyvų sistemų, pradedant nuo paprasčiausių, o vėliau sekant laipsniško komplikavimo keliu. Materialiu požiūriu gyvybės formavimuisi visų pirma reikia anglies. Gyvybė Žemėje yra pagrįsta šiuo elementu, nors iš esmės galima manyti, kad gyvybė egzistuoja ir silicio pagrindu. Galbūt kažkur Visatoje yra „silicio civilizacija“, tačiau Žemėje anglis yra gyvybės pagrindas.

Kokia to priežastis? Anglies atomas susidaro didelių žvaigždžių gelmėse tiek, kiek reikia gyvybei formuotis. Anglis geba sukurti įvairias (kelias dešimtis milijonų), mobilias, mažo elektros laidumo, želatines, vandens prisotintas, ilgas susuktas grandines primenančias struktūras. Anglies junginiai su vandeniliu, deguonimi, azotu, fosforu, siera, geležimi pasižymi nepaprastomis katalizinėmis, statybinėmis, energetinėmis, informacinėmis ir kitomis savybėmis.

Deguonis, vandenilis ir azotas kartu su anglimi gali būti priskiriami gyvųjų „plytos“. Ląstelę sudaro 7% deguonies, 17% anglies, 10% vandenilio, 3% azoto. Visi gyvybės elementai priklauso stabiliausiems ir labiausiai paplitusiems Visatoje. cheminiai elementai. Jie lengvai derinami vienas su kitu, reaguoja ir turi mažą atominį svorį. Jų junginiai lengvai tirpsta vandenyje.

Remiantis radijo astronominiais duomenimis, organinės medžiagos atsirado ne tik prieš gyvybės atsiradimą, bet ir prieš susiformuojant mūsų planetai. Vadinasi, organinės medžiagos abiogeninės kilmės Žemėje buvo jau jos formavimosi metu.

Kai Žemė susidarė iš kosminių dulkių (geležies dalelių ir silikatų – medžiagų, kurių sudėtyje yra silicio) ir dujų, labai tikėtina, kad dujos galėjo kondensuotis išorinėse Saulės sistemos dalyse. Organiniai junginiai taip pat gali būti susintetinti ant dulkių grūdelių paviršiaus.

Cheminiai ir paleontologiniai ankstyviausių prekambro telkinių tyrimai ir ypač daug modelių eksperimentų, atkuriančių pirmykštės Žemės paviršiuje vyravusias sąlygas, leidžia suprasti, kaip tokiomis sąlygomis susidarė vis sudėtingesnės organinės medžiagos.

Gyvybė įmanoma tik esant tam tikroms fizinėms ir cheminėms sąlygoms (temperatūra, vandens, druskų ir kt.). Gyvybės procesų nutraukimas, pavyzdžiui, džiovinant sėklas ar giliai užšaldant mažus organizmus, nepraranda jų gyvybingumo. Jei konstrukcija išlaikoma nepažeista, ji užtikrina gyvybės procesų atkūrimą grįžus į normalias sąlygas.

Taip pat gyvybei atsirasti reikalingi tam tikri temperatūros, drėgmės, slėgio, radiacijos lygių diapazonai, tam tikra Visatos vystymosi kryptis ir laikas. Abipusis galaktikų pašalinimas lemia tai, kad jų elektromagnetinė spinduliuotė pas mus patenka labiau susilpnėjusi. Jei galaktikos artėtų, tada radiacijos tankis Visatoje būtų toks didelis, kad gyvybė negalėtų egzistuoti. Anglis buvo susintetinta milžiniškose žvaigždėse prieš kelis milijardus metų.Jei Visatos amžius būtų mažesnis, tai gyvybė irgi nebūtų galėjusi atsirasti. Planeta turi turėti tam tikrą masę, kad išlaikytų atmosferą.

Gyvųjų sistemų organizavimas.

Nuo pat gyvavimo pradžios organinė gamta nuolat vystėsi. Evoliucijos procesas vyksta šimtus milijonų metų, o jo rezultatas – gyvybės formų įvairovė, kuri daugeliu atžvilgių nebuvo iki galo aprašyta ir suklasifikuota.

Gyvybę Žemėje reprezentuoja branduolinės ir ikibranduolinės, vienaląstės ir daugialąstės būtybės; daugialąsčius, savo ruožtu, atstovauja grybai, augalai ir gyvūnai. Bet kurią iš šių karalysčių vienija įvairūs tipai, klasės, ordinai, šeimos, gentys, rūšys, populiacijos ir individai.

Pirmosios idėjos apie gyvųjų sistemų sistemas ir organizavimo lygius buvo pasiskolintos iš laukinės gamtos tyrimo patirties. Kitas, teorinis problemų esmės supratimo žingsnis neišvengiamai siejamas su tam tikros gyvosios sistemos analize, suskirstymu į atskirus posistemius ir elementus, sistemos struktūros tyrimu ir įvairių struktūrinių organizacinių lygių nustatymu. gyvosios sistemos.

Yra keli skirtingi gyvų būtybių organizavimo lygiai: molekulinis, ląstelinis, audinių, organų, ontogenetinis, populiacijos, rūšių, biogeocentrinis, biosferinis. Išvardinti lygiai yra paryškinti, kad būtų lengviau mokytis.

Tiriant molekulinį genetinį lygmenį, matyt, didžiausias aiškumas pasiektas apibrėžiant pagrindines sąvokas, taip pat nustatant elementariąsias struktūras ir reiškinius. Chromosomų paveldimumo teorijos kūrimas, mutacijų proceso analizė, chromosomų, fagų ir virusų sandaros tyrimas atskleidė pagrindinius elementariųjų genetinių struktūrų ir su jomis susijusių reiškinių organizavimo ypatumus.

Organizacijos struktūrinių lygių idėja susiformavo veikiant atradimui ląstelių teorija gyvų kūnų struktūros. XIX amžiaus viduryje. ląstelė buvo laikoma paskutiniu gyvos medžiagos vienetu, kaip ir neorganinių kūnų atomas. L. Pasteuras tai pasiūlė svarbiausias turtas visos gyvosios medžiagos yra molekulinė asimetrija, panaši į kairiosios ir dešinė ranka. Remiantis šia analogija, šiuolaikinis mokslasši savybė buvo vadinama molekuliniu chiralumu (iš graikų kalbos cheir – „ranka“).

Kartu su baltymų struktūros tyrimais pastaruosius 50 metų buvo intensyviai tiriami gyvųjų sistemų paveldimumo ir dauginimosi mechanizmai.

Ši problema tapo ypač aktuali biologams nustatant ribą tarp gyvo ir negyvojo. Griežtai mokslinis skirtumas tarp gyvo ir negyvojo susiduria su tam tikrais sunkumais. Egzistuoja tarsi pereinamosios formos iš negyvenimo į gyvenimą. Didelis ginčas kilo dėl virusų, kurie turi savybę daugintis, bet negali vykdyti procesų, kuriuos paprastai priskiriame gyvoms sistemoms: keistis medžiaga, reaguoti į išorinius dirgiklius, augti ir pan., prigimtį.

Virusai, esantys už kito organizmo ląstelių, neturi jokių gyvo organizmo savybių. Jie turi paveldimą aparatą, tačiau neturi pagrindinių medžiagų apykaitai reikalingų fermentų, todėl augti ir daugintis gali tik prasiskverbę į šeimininko organizmo ląsteles ir panaudodami jo fermentų sistemas. Akivaizdu, kad jei medžiagų apykaitą laikysime apibrėžiančia gyvo daikto savybe, tai virusai negali būti vadinami gyvais organizmais, tačiau jei tokia savybe laikomas atkuriamumas, tai jie turėtų būti priskirti gyviems kūnams. Priklausomai nuo to, kurią savybę laikome svarbiausia, mes klasifikuojame virusus gyvose sistemose ar ne. Kad ir kaip būtų keista, bet vis dar nėra visus tenkinančio „gyvenimo, gyvenimo“ sąvokos apibrėžimo.

Eiti į molekulinis lygis tyrimai iš esmės pakeitė kintamumo mechanizmo idėją. Pagal dominuojantį požiūrį, pagrindinis pokyčių ir vėlesnės atrankos šaltinis yra mutacijos, atsirandančios molekuliniame genetiniame lygmenyje. Tačiau, be savybių perkėlimo iš vieno organizmo į kitą, egzistuoja ir kiti kintamumo mechanizmai, iš kurių svarbiausi yra „genetinės rekombinacijos“. Kai kuriais atvejais, vadinami „klasikiniais“, jie nesukelia genetinės informacijos padidėjimo, kuris daugiausia stebimas aukštesni organizmai. Kitais, „neklasikiniais“ atvejais rekombinaciją lydi ląstelės genomo informacijos padidėjimas. Tokiu atveju donoro ląstelės chromosomos fragmentai gali būti įtraukti į recipiento ląstelės chromosomą arba gali likti latentinėje būsenoje, bet veikiami išoriniai veiksniai jie tampa aktyvūs ir todėl gali prisijungti su ląstele gavėja.

Tolesnis „neklasikinių“ genetinės rekombinacijos formų tyrimas leido atrasti daugybę nešiojamų arba „migruojančių“ genetinių elementų. Svarbiausi iš jų yra autonominiai genetiniai elementai, vadinami plazmidėmis, kurie tarnauja kaip aktyvūs genetinės informacijos nešėjai. Remdamiesi šiais rezultatais, kai kurie mokslininkai teigė, kad „migruojantys“ genetiniai elementai sukelia reikšmingesnius ląstelių genomų pokyčius nei mutacijos.

Visa tai negalėjo nekelti klausimo: ar natūrali atranka veikia molekuliniu genetiniu lygmeniu?

„Neutralių mutacijų teorijos“ atsiradimas dar labiau pablogino situaciją, nes įrodo, kad baltymų sintezės aparato funkcijų pokyčiai yra neutralių, atsitiktinių mutacijų, neturinčių įtakos evoliucijai, rezultatas. Nors tokia išvada nėra visuotinai priimta, tačiau gerai žinoma, kad natūralios atrankos veikimas pasireiškia fenotipo, tai yra gyvo viso organizmo, lygmeniu, ir tai jau siejama su aukštesnio lygio tyrimais.

Šiuolaikinės visų gyvų dalykų biocheminės vienybės koncepcijos sukūrimas.

Nors biologijoje nebuvo fizinių ir cheminių tyrimų metodų ir jokių aiškių teorinių sampratų, gyvybės esmė buvo sumažinta iki tam tikros „paslaptingos jėgos“, kurios dėka visi gyvi dalykai vystosi ir dauginasi. Toks požiūris į gyvųjų supratimą vadinamas vitalizmu. Vitalizmas nuvedė tyrėjus klaidingu keliu ir neprisidėjo prie gyvų organizmų veikimo principų suvokimo. Šie principai buvo atskleisti kelyje išsamus tyrimas medžiagų, energijos ir informacijos mainų procesai skirtingų organizavimo lygių gyvose sistemose – nuo ​​ląstelės iki biosferos.

Šiuolaikinių žinių apie gyvybės kilmę gilinimas lemia įvairių prebiologinės evoliucijos teorijų atsiradimą. Yra keletas požiūrių į patį gyvybės formavimosi Žemėje pobūdį.

Pirmasis yra toks: gyvybė Žemėje atsirado iš negyvų (mineralinių) formų.

Taigi:

A)Gyvybė yra nukreiptas evoliucijos vektorius nuo negyvojo iki gyvojo;

b)Riba tarp gyvo ir negyvojo labai aštri, o pati gyvybė itin nestabili ir bet kurią akimirką gali sugrįžti į negyvojo karalystę;

V)Gyventi iš negyvybės – beveik neįtikėtinas įvykis! Ypač kai pagalvoji, kad netoliese esančiose planetose gyvybės ženklų nerasta.

Antroji prielaida yra ta, kad Žemėje atsirado gyvybė. Tai reiškia kad:

A)Gyvybė yra Kosmoso produktas, o Žemė yra tik aprūpinta būtinas sąlygas jo plėtrai (in kosmosas orbitoje tarp Marso ir Jupiterio yra asteroidų diržas, iš kurio pas mus į Žemę atkeliauja tam tikros rūšies neorganinės kilmės anglies koncentracijos meteoritai (chondritai!), iš kurių galima pamatinio gyvybės principo – aminorūgščių sintezė;

b)Pagrindas prieš gyvybę yra labai stabilus darinys, nes jis gali įveikti didžiulius atstumus Kosmose;

V)Pasteur-Redy principo (gyva tik iš gyvo) esmė;

G)Gyvenimas nėra toks retas įvykis Visatoje.

Remiantis anglų astrofiziko Jameso Jeanso (1877-1946) hipoteze, manoma, kad gyvybė yra pelėsis, atsirandantis paviršiuje. dangaus kūnai. Šis paradoksalus teiginys buvo natūraliausias gyvybės atsiradimo paaiškinimas.

Analizuodami gyvosios materijos fenomeną, galime daryti išvadą, kad ji užkerta kelią materijos išsigimimui Visatoje, nes dalis jos bestruktūrės būsenos pereina į struktūrinę, sumažindama sistemos entropiją. Fotosintezė puikiai tai iliustruoja.

Perėjimas iš negyvojo į gyvąjį įvyko po to, kai atsirado ir išsivystė dviejų pagrindinių gyvybės sistemų užuomazgos, remiantis ankstesnėmis ikibiologinėmis struktūromis: medžiagų apykaitos (metabolizmo) ir gyvos ląstelės dauginimosi sistemos. . Kol kas tiksliai pasakyti, kaip vyko ši raida, negalima. Šiuolaikinėje gamtoje matome galutinį to kokybinio šuolio, dėl kurio susiformavo gyva ląstelė, ir po to sekusio biologinės evoliucijos proceso rezultatą.

Šių sistemų tyrimas davė svarbiausią atsitiktinį rezultatą: buvo suformuotas viso gamtos mokslo pamatas apie gyvąją gamtą, nepriklausomai nuo ją sudarančių struktūrų organizavimo lygio. Ši idėja, kilusi XIX amžiuje, olandų mikrobiologų A. Kluiverio ir G. Donkerio darbo dėka įgavo pilnos gyvųjų biocheminės vienybės koncepcijos pavidalą XX a. Iki šiol ši koncepcija buvo pagrįsta išsamių tyrimų rezultatais, kurie išsamiai parodo visų gyvų būtybių vienovę pagrindinių savybių požiūriu: cheminės sudėties panašumą, gyvų būtybių chiralumo savybę, universalų vaidmenį. adenozino trifosfato (ATP) kaip biologiškai sukauptos energijos kaupiklio ir nešiklio; universalumas genetinis kodas ir kt.

Bibliografija.

1. Gorelovas A.A. Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos. Paskaitų kursas - M .: Centras, 2000 m.

2. Zacharovas V.B., Mamontovas S.G., Sivoglazovas V.I. Biologija: bendrus modelius. Vadovėlis 10-11 langelių. bendrojo lavinimo švietimo įstaigų. M.: Mokykla-spauda, ​​1996 m.

3. Šiuolaikinio gamtos mokslo sampratos. Vadovėlis. Red. profesorius V.N. Lavrinenko, profesorius V.P. Ratnikovas. M.: „Kultūra ir sportas“. Leidėjų asociacija "UNITI", 1997 m.

4. Samyginas S.I., Golubintsevas V.O., Liubčenko V.S., Minasjanas L.A. Šiuolaikinės gamtos mokslų sampratos: egzaminų atsakymai. „Egzamino išlaikymo“ serija. Rostovas prie Dono: „Feniksas“, 2001 m.

5. Chipak Yu.A., Borisov D.A., Popova N.S., Sarafanova E.V. „Egzaminas šiuolaikinės gamtos mokslo sampratos eigoje“. Red. T.V. Makeeva. M.: „Prior-izdat“, 2004 m.

Straipsnyje paaiškinama sąsajų tarp gyvosios ir negyvosios gamtos komponentų nustatymo svarba dalyko mokymo praktikai. Pasaulis» pradinėje mokykloje, atskleidžia šios veiklos reikšmę aplinkosaugos sąmonės formavimuisi jaunesniųjų klasių moksleiviai, pristato gamtos komponentų sąsajų atskleidimo ir nustatymo metodiką pradinių klasių mokinių mokymo eigoje.

Parsisiųsti:

Peržiūra:

Maglinova B.B.

Ryšių ir santykių užmezgimas natūralus fenomenas kaip priemonė formuoti požiūrį į gamtos vienybę studijuojant kursą „Pasaulis aplink“

Gamtos reiškinio, kaip požiūrio į gamtos vienodumą formavimo priemonės, ryšių ir sąsajų nustatymas kurse „Pasaulis aplink mus“

Reikšminiai žodžiai: ryšiai, sąsajos, pasaulėžiūra, mokslinis vaizdas, gyvoji gamta, negyvoji gamta, gamtos vienybė.

Reikšminiai žodžiai: ryšiai, tarpusavio ryšiai, pasaulėžiūra, mokslinis vaizdas, animacinė gamta, negyvoji gamta, gamtos vienodumas.

Santrauka: straipsnyje paaiškinama sąsajų tarp gyvosios ir negyvosios gamtos komponentų užmezgimo svarba mokant dalyko „Pasaulis aplink mus“ pradinėje mokykloje, atskleidžiama šios veiklos reikšmė formuojant jaunesnių mokinių ekologinę savimonę. , pristato gamtos komponentų sąsajų atradimo ir užmezgimo metodiką mokant mokinius pradinėje mokykloje.

Anotacija: Straipsnyje paaiškinama sąsajų tarp gyvosios ir negyvosios gamtos komponentų užmezgimo aktualija mokant mokyklinio dalyko „Mus supantis pasaulis“ pradinėje mokykloje. Atskleidžiama šios veiklos reikšmė formuojant pradinukų aplinkosauginį sąmoningumą, aprašomi gamtos komponentų sąsajų atskleidimo ir nustatymo būdai pradinių klasių vaikų mokymo kurse.

Negyvosios ir gyvosios gamtos komponentų atskleidimas ir sąsajų nustatymas yra aktualus mokyklinio dalyko „Pasaulis aplink mus“ dėstymo praktikai, nes leidžia atskleisti visų gamtos komponentų įtakos darbui reikšmę. žmonių veikla, susijusi su gamtos naudojimu ir, atsižvelgiant į tai, rūpestingo požiūrio į ją ugdymas. Šios idėjos įgyvendinimo procese atsiranda puikių galimybių integruotas požiūris jaunesniųjų mokinių mokymui. Yra žinoma, kad mokytojas moko, ugdo ir ugdo vaikus.

Šiame straipsnyje mes sutelksime dėmesį į kai kurias auklėjimo ir ugdomojo ugdymo galimybes pradinėje mokykloje studijuojant kursą „Pasaulis aplink“, pateiksime ryšių gamtoje užmezgimo pavyzdžių, nustatydami, kurios dauguma palankiomis sąlygomis vaikų mąstymo ugdymui.

Apskritai, kursas „Pasaulis aplink“ studijuoja gamtą, kurią K.D.Ušinskis vadino didžiuoju pedagogu. Pasak K.D. Ushinsky, „sužadinti vaikuose gyvą gamtos jausmą reiškia sužadinti vieną iš naudingiausių poveikių, lavinančių sielą“ (1).

Neįkainojama dalyko „Pasaulis aplink“ vertė slypi tame, kad jis sudaro vaiko pasaulėžiūros pagrindą, taip pat suteikia plačias galimybes jo asmenybei tobulėti. Studijuodami šį kursą jaunesni mokiniai įgyja mokslo žinių, nes jos plėtojamos vadovaujantis didaktiniu mokslinio charakterio principu ir perteikia vaikams mokslinį požiūrį į gamtą, kurie yra mokslinės pasaulėžiūros elementai. Šios pasaulėžiūros esmė yra dialektinis materializmas, pripažįstant materialaus pasaulio pirmenybę, jo vienybę ir kintamumą. Mokiniai daro išvadą, kad šis pasaulis tikrai egzistuoja, vystosi, jį galima pažinti.

Atlikdami specialias užduotis, jaunesni mokiniai stebi gamtoje esančius objektus ir reiškinius, mintyse kaupia tam tikrą konkrečių idėjų apie gamtą sankaupą ir pojūčiais tyrinėja gamtos objektus. Taigi, stebėdamas vaikas įsitikina gamtos vienove ir įvairove. Konkrečių stebėjimų metu jis nustato ryšius, o kai kuriais atvejais ir ryšius tarp įvairių gamtos elementų. Pavyzdžiui, stebėdamas paukščių atvykimą, vaikas gali nusistatyti sudėtingi ryšiai: paukščių atvykimas pavasarį priklauso nuo oro temperatūros, sniego tirpimo, rezervuarų atsidarymo ir vabzdžių atsiradimo. Tampa akivaizdu, kad kol nepasirodys vabzdžiai, paukščiai neskris; negalite laukti, kol atplauks vandens paukščiai, kol atsidarys rezervuarai. Tirpstantis sniegas, atsiveriančios upės, vabzdžių atsiradimas susijęs su oro temperatūros padidėjimu. Vaikas gali užmegzti daugybę tokių ryšių. Stebėdamas jis pastebi, kad gamtoje viskas keičiasi, kad šie pokyčiai vyksta ne tik laike, bet ir erdvėje. Tai suteikia mokiniui pagrindo daryti savarankiškas išvadas apie gamtos vienovę. Žinoma, to nepakanka, kad susidarytų stabilūs dialektiniai-materialistiniai įsitikinimai, tačiau jų pakanka elementams išdėstyti. mokslinės pažiūros apie gamtą.

Net A.Ya.Gerdas, plėtodamas dalyką „Gamtos mokslas“ žemesnėms mokyklos klasėms, atkreipė dėmesį į gamtos reiškinių ryšių ir tarpusavio santykių nustatymą, dalyko konstravimo logiką. Savo darbe „Dalyko pamokos“ jis rašė: „Dalykų pamokų liaudies mokykloje tikslas yra ne tik lavinti įvairius proto aspektus, bet ir suteikti mokiniams, jiems išeinant, pataisyti ir galbūt užbaigti mintis apie aplinką, apie Žemę ir joje gyvenančius padarus“ (2). Iš minėto pareiškimo matyti, kad A.Ya. Gerdas savaime suprantamu dalyku laikė mokinių vystymąsi atskleidžiant gamtos kaip visumos sampratą, pasireiškiančią įvairove. Štai kodėl A.Ya. Gerdas pareiškė: „Atskirkite gamtos mokslai: zoologija, botanika, mineralogija, fizika – neturėtų vykti liaudies mokykloje: yra tik vienas neatsiejamas mokslas – apie supantį organinį ir neorganinį pasaulį. Neorganinio pasaulio studijos turi būti prieš organinio pasaulio studijas“ (2).

Formuoti jaunesnių mokinių požiūrį į gamtos vienybę, Pradinė mokykla skirta padėti pamatus ne tik gamtamoksliniam ugdymui, bet ir paruošti įvairių etninių grupių atstovus gyvenimui daugiakultūrėje aplinkoje daugiatautėje valstybėje. Įjungta dabartinis etapas regioninės švietimo sistemos suteikia absolventų gamtamokslinį išsilavinimą, prisidedant prie jų pasirengimo gyventi federacinės valstybės ir šiuolaikinės civilizacijos sąlygomis, supažindindamos juos su pasauliu, rusų, taip pat etninė kultūra(6). Viena iš šio darbo krypčių, mūsų nuomone, yra etnokultūrinė ugdymo konotacija.

Gamtamokslinio ugdymo etnokultūrinės konotacijos išeities taškus ir pagrindines idėjas galima apibrėžti taip: požiūrių į gamtos vienovę formavimas, atsižvelgiant į tautos etnopsichologines ypatybes, filosofines pažiūras ir pedagogines tradicijas; susipažinimas su visuotinėmis žmogiškosiomis vertybėmis; mokymas principu – „iš arti į tolį, nuo gimtojo slenksčio – į visuotinių žinių pasaulį“; įvadas į gamtos mokslų žinias, atsižvelgiant į tradicinius etninės grupės gyvenimo pagrindus; kintamumas priklausomai nuo vietinės savybės, mokinių ir jų tėvų galimybes bei poreikius (pagal A.B. Pankin).

Etnokultūrinis ugdymo proceso turinio komponentas apima visą etnokultūros turtingumą, gyvybės palaikymo sistemą, tradicijas, elgesio stereotipus, dvasinius tikslus ir vertybes, užpildytas nauju šiuolaikiniu turiniu, užtikrinančiu tradicinių vertybių derinimą su universaliomis. , įvestos standartizuotos vertės šiuolaikinės technologijos (5).

Itin įdomūs yra Klepininos Z.A. sąsajų ir tarpusavio santykių gamtoje tyrimai, pagrįsti autorinėje programoje „Gamta ir žmonės“. Pagal šią programą 1 klasėje tiriama supanti gamta, atliekamas kompleksinis negyvosios ir gyvosios gamtos sezoninių pokyčių tyrimas. Pagrindinė viso mokytojo darbo grandis – metų laikų ženklų nustatymas. Jų įsikūrimas prasideda nuo negyvosios gamtos. Šio darbo seka gali būti pavaizduota diagramos pavidalu.

Priežastiniai ryšiai

Nustatant metų laikų ženklus

1 schema.

Vidurdienio saulės padėtis danguje, nulemianti dienos ir nakties ilgį, yra pirmoji ryšių užmezgimo grandis. Mokinys, stebėdamas saulę, turi įsitikinti, kad saulės vidurdienio aukštis kinta priklausomai nuo metų laikų. Taigi, vidurdienio saulės aukštis ir dienos ilgumas yra vienas svarbiausių metų laikų ženklų. Nuo šių ženklų priklauso kiti gamtos elementai ir, svarbiausia, oras. Dažniausiai studentai pradinė mokykla orams būdingas vienas elementas: šiltas – šerkšnas, vėjuotas – nebrangus, giedras – debesuotas, su krituliais – be kritulių. Apskritai, visi šie elementai sudaro orą. Mokytojo užduotis – stebint orą užmegzti ryšius tarp atskirų jo elementų.

Svarbiausias oro elementas yra oro temperatūra. Tai priklauso nuo saulės aukščio ir dienos ilgumo. Taigi antroji sąsajų grandis, kurią mokinys sužino, yra oro temperatūros priklausomybė nuo saulės aukščio ir paros ilgumo.

Trečioji gamtinių grandžių kūrimo grandis yra kritulių priklausomybė nuo debesuotumo. Taigi stebėjimo metu vaikai nustato, kad rudenį dangų dažniau dengia debesys, lyja ilgai, o ne trumpalaikiai, smarkūs lietūs vasarą. Vėsesnė temperatūra rudenį sukelia rūką. Rūkas, šaltis, šerkšnas gali būti įtraukti kaip rudens sezono požymiai.

Oro temperatūrai nukritus žemiau nulio laipsnių, dirvos paviršius užšąla, ant vandens telkinių susidaro ledas. Tai ketvirtoji grandis užmezgant ryšius negyvojoje gamtoje.

Nustačius priklausomybes negyvojoje gamtoje, patartina atlikti laukinės gamtos ir negyvosios gamtos sąsajų nustatymo darbus. Įjungta Pradinis etapas mokymą, svarbu nustatyti augmenijos pokyčių priklausomybę nuo tam tikros srities apšvietimo laipsnio saulės ir oro temperatūros. Ištisus metus stebint augalų gyvenimą, vaikai daro išvadą, kad mažėjant saulės šviesai ir oro temperatūrai, medžių ir krūmų lapai pradeda keisti spalvą, jų lapkočiai džiūsta ir lūžta pučiant vėjui. Taip prasideda lapų kritimas – vienas nuostabiausių rudens reiškinių gamtoje. Lapų spalvos pasikeitimas ir lapų kritimas yra vienas iš svarbiausių rudens sezono požymių.

Gyvūnų pasaulio pavyzdžiu, t.y. gyvūnų paruošimas negyvosios ir gyvosios gamtos pokyčiams, užmezgami sudėtingesni ryšiai. Pažiūrėkime, kaip paukščiai ir gyvūnai ruošiasi žiemai. Gyvūnai ir paukščiai turi prisitaikyti prie pasikeitusių mitybos sąlygų, šalto oro ir sniego dangos. Nustatydami ryšius į pirmąją vietą iškeliame lemiamą priežastį – mitybos sąlygų pasikeitimą.

Priklausomybė pasikeičia gyvūnų gyvenime rudenį

nuo negyvosios gamtos pokyčių

2 schema.

Darbas, susijęs su sąsajų ir ryšių nustatymu, tęsiamas 3 ir 4 klasėse.

Mūsų svarstyti ryšio ir tarpusavio ryšio pavyzdžiai, išdėstyti studijuojant dalyką „Pasaulis aplink mus“, yra esminis įrankis mokinių mąstymo ugdymas. Visas mąstymo procesas identifikuojant ryšius išreiškiamas apibendrinimais, kurių laipsnis pamažu komplikuojasi, įtraukiant naujas sąvokas. Pradinė apibendrinimų stadija pasireiškia jusliniu pažinimu: nuo pojūčių iki suvokimų, nuo suvokimų iki reprezentacijų. Jutiminė pažinimo stadija turi svarbą mokant jaunesnius moksleivius, o tai yra sampratų, sprendimų ir išvadų formavimo pagrindas. Ši nuostata išreikšta K. D. pareiškime. Ušinskis: „Gamtos logika yra labiausiai vaikams prieinama logika – vizuali, neginčijama. Kiekvienas naujas objektas leidžia mankštinti protą lyginant, įvesti naujas sąvokas į jau įgytas sritis, sujungti tiriamas gentis į vieną rūšį “(1).

Literatūra:

1. Ušinskis K.D. Op. M., 1949, 5 v., p. 252.
2. Gerdas A.Ya. Rinktiniai pedagoginiai darbai. M., 1953, p.83.
3. Gerdas A.Ya. Rinktiniai pedagoginiai darbai. M., 1953, p.90.
4. Pankin A. B. Etnokultūrinės asmenybės formavimasis: vadovėlis. pašalpa universiteto studentams /A.B. Pankinas. - M .: LLC "Big Bear", 2004. - 272 p.
5. Ušinskis K.D. Fav. soch., M., 1968, p.207
6. Tsuryumova S.V. Papildomo vaikų ugdymo etnokultūrinė konotacija / Papildomas išsilavinimas vaikai kaip vystymosi veiksnys švietimo įstaigų skirtingi tipai: Visos Rusijos mokslinės ir praktinės korespondencijos konferencijos medžiaga / red. A.V. Zolotareva. - Jaroslavlis: YaGPU leidykla, 2008. - S. 137-140.

Ilgą laiką gyvosios ir negyvosios gamtos mokslai vystėsi atskirai vienas nuo kito, buvo sunku įsiskverbti į šias žinių sritis.

A. Humboldtas, C. Lyellas, V.V. Dokuchajevas ir V.I. Vernadskis parodė, kad gyvieji ir negyvieji (inertiniai) Žemės komponentai yra tarpusavyje susiję ir sudaro vieną sistemą. Gyvųjų planetos organizmų visumą jis pavadino gyvąja biosferos medžiaga.

Sistema yra visuma, susidedanti iš dalių (komponentų), kurios yra tarpusavyje susijusios ir daro įtaką viena kitai. Pagrindiniai supančio pasaulio komponentai yra gyvoji ir negyvoji gamta. Tarp gyvosios ir negyvosios gamtos yra daug sąsajų.

Pavyzdžiui, visiems gyviems organizmams (laukinės gamtos atstovams) reikia vandens (gyvosios gamtos komponento), gyvybė be vandens neįmanoma. Tuo pačiu metu gausi miško augalija sulaiko drėgmę dirvožemyje ir drėkina orą. Iškirtus miškus, dirvožemyje sumažėja vandens kiekis, upės tampa seklios, klimatas sausėja.

Taip pat yra gyvi ir negyvi dalykai sudėtingos sistemos. Gyvosios gamtos sistema apima gyvus organizmus: augalus, gyvūnus, grybus, bakterijas, tarp kurių yra ryšiai. Pavyzdžiui, augalai tarnauja kaip maistas žolėdžiams. Po žuvimo augalų liekanos ir gyvūnų liekanos patenka į dirvą, kur dirvos grybai ir bakterijos jas skaido į mineralus, t.y. labai paprastos medžiagos, kuriomis minta augalai.

Laukinė gamta yra organizmų rinkinys. Jis suskirstytas į penkias karalystes: bakterijas, grybus, augalus ir gyvūnus. Gyvoji gamta yra suskirstyta į ekosistemas, kurios sudaro biosferą. Pagrindinis gyvosios medžiagos atributas yra genetinė informacija, kuri pasireiškia replikacija ir mutacija.

Susidomėjimas gyvosios gamtos pažinimu žmoguje atsirado labai seniai, dar primityviajame amžiuje, ir buvo glaudžiai susijęs su svarbiausiais jo poreikiais: maistu, vaistais, drabužiais, būstu ir kt. Tačiau tik pirmosiose senovės civilizacijose žmonės pradėjo kryptingai ir sistemingai tyrinėti gyvus organizmus, sudaryti skirtinguose žemės regionuose gyvenančių gyvūnų ir augalų sąrašus. Mokslas, tiriantis gyvus dalykus, vadinamas biologija. Šiuo metu biologija yra visas mokslų apie laukinę gamtą kompleksas. Ir yra įvairios klasifikacijos pastarasis. Pavyzdžiui, pagal studijų objektus biologijos mokslai skirstomi į virusologiją, bakteriologiją, botaniką, zoologiją ir antropologiją.

Pagal gyvų objektų organizavimo lygį išskiriami šie mokslai:

Tyrimui skirta anatomija makroskopinė struktūra gyvūnai;

Histologija, tirianti audinių struktūrą;

Citologija yra ląstelių, sudarančių visus gyvus organizmus, tyrimas.

Pagal gyvų būtybių savybes ar apraiškas biologija apima:

Morfologija – mokslas apie gyvų organizmų sandarą arba sandarą;

fiziologija, tirianti jų funkcionavimą;

Molekulinė biologija, tirianti gyvų audinių ir ląstelių mikrostruktūrą;

Ekologija, kurioje atsižvelgiama į augalų ir gyvūnų gyvenimo būdą bei jų santykį su aplinka;

Genetika, tirianti gyvų organizmų paveldimumo ir kintamumo dėsnius.

Visos šios klasifikacijos tam tikru mastu yra sąlyginės ir santykinės ir įvairiuose taškuose susikerta viena su kita. Tokį daugialypį biologijos mokslų kompleksą daugiausia lėmė nepaprasta gyvojo pasaulio įvairovė.

Iki šiol mokslininkai atrado ir aprašė daugiau nei vieną milijoną gyvūnų rūšių, apie pusę milijono augalų rūšių, kelis šimtus tūkstančių grybų rūšių ir daugiau nei tris tūkstančius bakterijų rūšių. Be to, laukinės gamtos pasaulis toli gražu nėra iki galo ištirtas. Apskaičiuota, kad dar neaprašytų gyvų rūšių skaičius yra mažiausiai vienas milijonas. Be to, puiki suma gyvų organizmų rūšys jau seniai išmirė. Remiantis šiuolaikiniais moksliniais duomenimis, per visą gyvybės vystymosi Žemėje laiką buvo didžiulis skaičius Įvairios rūšys gyvų būtybių – apie penkis šimtus milijonų.

Akivaizdu, kad gyvoji gamta yra kokybiškai naujas, aukštesnis materijos organizavimo lygis arba pasaulio evoliucijos spiralė, pakilusi į nepaprastą aukštį, lyginant su negyvosios gamtos stadija. Kuo toks radikalus skirtumas tarp gyvosios ir negyvosios gamtos? Intuityviai kiekvienas supranta, kas gyva, o kas negyva. Tačiau bandant nustatyti gyvenimo esmę, iškyla sunkumų. Pasirodo, atsakyti į klausimą, kas yra gyvenimas, gana sunku.

Pavyzdžiui, XIX amžiaus vokiečių filosofo pasiūlytas apibrėžimas yra plačiai žinomas. Friedrichas Engelsas, pasak kurio, gyvenimas yra baltymų kūnų egzistavimo būdas, svarbi savybė kuri yra nuolatinis medžiagų keitimasis su supančia išorine gamta. Nepaisant to, pavyzdžiui, gyva pelė ir deganti žvakė fizikiniu ir cheminiu požiūriu yra toje pačioje metabolizmo būsenoje su išorine aplinka, vienodai suvartoja deguonį ir išskiria anglies dioksidą, tačiau vienu atveju - dėl kvėpavimas, o kitoje - degimo procese. Šis pavyzdys rodo, kad negyvi objektai taip pat gali keistis medžiagomis su aplinka; tie. medžiagų apykaita yra būtinas, bet nepakankamas gyvenimo nustatymo kriterijus. Tą patį galima pasakyti ir apie gyvų objektų baltymingumą.

Taigi neįmanoma išskirti tik vieno pagrindinio ar esminio požymio, pagal kurį išskiriami gyvosios ir negyvosios gamtos objektai. Štai kodėl šiuolaikinė biologija apibrėždamas ir apibūdindamas gyvus daiktus, jis remiasi būtinybe išvardyti keletą esminių gyvų organizmų savybių. Kartu pabrėžiama, kad tik šių savybių visuma gali susidaryti supratimą apie gyvenimo specifiką. Šios savybės arba charakteristikos apima:

Gyviems organizmams būdinga daug sudėtingesnė struktūra nei negyviems kūnams.

Bet kuris organizmas gauna energiją iš aplinkos, kad palaikytų savo gyvybinę veiklą. Dauguma organizmų tiesiogiai ar netiesiogiai naudoja saulės energiją.

Gyvi organizmai aktyviai reaguoja į aplinką. Jei, pavyzdžiui, stumsite akmenį, tai jis judės pasyviai, o jei stumsite gyvūną, jis reaguos aktyviai: bėgs, puls, keis formą ir pan. Gebėjimas reaguoti į išorinius dirgiklius yra universali gyvų būtybių – tiek augalų, tiek gyvūnų – savybė.

Gyvi organizmai gali ne tik keistis, bet ir tapti sudėtingesni. Taigi, pavyzdžiui, augalas turi naujas šakas, o gyvūnas – naujus organus, kurie labai skiriasi išvaizda, o pagal aparatą iš tų, kurie juos pagimdė.

Visi gyvi daiktai dauginasi. Be to, palikuonys yra panašūs į tėvus ir tuo pačiu kažkuo skiriasi nuo jų.

Palikuonių panašumą su tėvais lemia dar viena svarbi gyvų organizmų savybė – galimybė palikuonims perduoti juose įterptą paveldimą informaciją, esančią genuose (iš graikų genos – kilmė) – mažiausiose ir labai sudėtingose ​​trigubose dalelėse. esantys gyvų organizmų ląstelių branduoliuose. Genetinė medžiaga lemia organizmo vystymąsi. Štai kodėl atžalos yra panašios į tėvus. Tačiau paveldima informacija organizmo gyvavimo metu, taip pat ir perdavimo metu, yra kiek iškraipoma arba pakinta. Šiuo atžvilgiu palikuonys ne tik panašūs į savo tėvus, bet ir skiriasi nuo jų.

Gyvi organizmai yra gerai prisitaikę prie savo aplinkos. Paukščio, žuvies, varlės, slieko struktūra visiškai atitinka sąlygas, kuriomis jie gyvena. To negalima pasakyti apie negyvus kūnus: pavyzdžiui, akmeniui „nesvarbu“, kur jis yra – jis gali gulėti upės dugne arba slampinėti lauke, arba skristi aplink Žemę natūralus palydovas. Tačiau jei priversime, pavyzdžiui, paukštį gyventi upės gelmėse, o žuvį – miške, tai šios gyvos būtybės, žinoma, mirs. Paprasčiau tariant, pagrindiniai skirtumai tarp gyvų ir negyvų dalykų yra tai, kad visi gyvi organizmai valgo, kvėpuoja, auga ir dauginasi, o negyvi kūnai nevalgo, nekvėpuoja, neauga ir nesidaugina.

Laukinėje gamtoje taip pat galima išskirti pagrindinius struktūrinius lygius arba sudėtingumo stadijas. Pirmasis iš jų yra molekulinis lygis, kuris yra labai maži gyvųjų daiktai, būtent DNR molekulės, kuriose yra paveldima gyvų organizmų informacija. Kitas lygis yra ląstelinis, po kurio seka organai-audiniai ir organizmo lygiai. Toliau ateina populiacijai būdingi ir biogeocenotiniai arba ekosistemų lygiai. Biogeocenozė (ekosistema) – Žemės sklypas su visais joje gyvenančiais gyvais organizmais ir jų negyva buveine; kitaip tariant, su visais jo gyvosios ir negyvosios prigimties komponentais. Biogeocenozių arba ekosistemų pavyzdžiai yra miškas, ežeras, laukas ir kt. Paskutinis gyvojo pasaulio organizavimo lygių hierarchijos žingsnis yra biosfera, kuri yra gyvų Žemės organizmų visuma kartu su jų natūralia aplinka.

Molekulės, sudarančios gyvus organizmus, paklūsta visiems žinomiems chemijos dėsniams, bet, be to, sąveikauja viena su kita pagal kitą principų sistemą, kurią galima pateikti. Dažnas vardas- gyvosios būsenos molekulinė logika. Šie principai ne visada atspindi naujus, iki šiol nežinomus fizinius dėsnius ar jėgas. Jie turėtų būti laikomi labiau panašiais speciali sistema dėsningumai, apibūdinantys biomolekulių, t.y. tokių molekulių, kurios yra gyvų organizmų dalis, prigimtį, funkcijas ir sąveiką.

Visuose gyvuose organizmuose yra organinių makromolekulių, sukurtų pagal bendrą planą. Dauguma gyvų organizmų cheminių komponentų yra organiniai junginiai, t.y. anglies junginiai, kuriuose anglies atomai yra kovalentiškai susieti su kitais anglies atomais, taip pat su vandenilio, deguonies ir azoto atomais. Gyvoji medžiaga sudaryta iš daugybės organinių junginių, iš kurių daugelis yra nepaprastai didelės ir sudėtingos molekulės. Net pačiose paprasčiausiose, mažiausiose bakterijų ląstelėse yra labai daug įvairių organinių molekulių. Pavyzdžiui, bakterijų ląstelėje Escherichia coli(paprastoji E. coli) yra apie 5000 skirtingi tipai organinių junginių, įskaitant 3000 skirtingų baltymų ir 1000 skirtingų tipų nukleorūgščių.

Baltymai ir nukleorūgštys yra labai didelės ir sudėtingos molekulės (makromolekulės), kurių tiksli struktūra žinoma tik kelių. Daug sudėtingesniame žmogaus kūne yra apie 5 000 000 rūšių baltymų molekulių. Tiesą sakant, kiekviena gyvų organizmų rūšis turi savo baltymų ir nukleorūgščių rinkinį, ir beveik visi jie aiškiai skiriasi nuo kitai rūšiai priklausančių baltymų ir nukleorūgščių. Kadangi yra apie 10 milijonų gyvų organizmų rūšių, nesunku apskaičiuoti, kad visose šiose rūšyse kartu turėtų būti bent 1011 skirtingų baltymų ir beveik tiek pat skirtingų nukleorūgščių. Tačiau paradoksalu, bet visa didžiulė organinių molekulių įvairovė gyvuose organizmuose susiveda į gana paprastą vaizdą. Taip yra todėl, kad visos ląstelės makromolekulės yra sudarytos iš kelių tipų paprastų ir mažų molekulių, naudojamų kaip statybiniai blokai, kurios yra sujungtos į ilgas grandines, kuriose yra nuo 50 iki daugelio tūkstančių vienetų.

Ilgos, į grandinę panašios dezoksiribonukleino rūgšties (DNR) molekulės yra sudarytos tik iš keturių tipų statybinių blokų – dezoksiribonukleotidų, išsidėsčiusių tam tikra seka. Baltymai yra grandinės, susidedančios iš 20 skirtingų aminorūgščių, kovalentiškai sujungtų viena su kita – mažos molekulinės masės organinių junginių, kurių struktūra yra žinoma. Šios aminorūgštys gali būti išdėstytos įvairiomis sekomis ir sudaryti didžiulę baltymų įvairovę, kaip ir 33 abėcėlės raidės. tam tikra tvarka, sudaro beveik neribotą skaičių žodžių, sakinių ir net knygų. Be to, keturi nukleotidai, sudarantys visas nukleorūgštis ir 20 aminorūgščių, sudarančių visus baltymus, yra vienodi visuose organizmuose, įskaitant gyvūnus, augalus ir mikroorganizmus. Šis faktas įtikinamai liudija, kad visi gyvi organizmai kilę iš bendro protėvio.

Paprastoms molekulėms, iš kurių sudarytos visos makromolekulės, būdinga dar viena puiki savybė. Tai susideda iš to, kad kiekvienas iš jų vienu metu atlieka kelias funkcijas ląstelėje. Įvairios aminorūgštys tarnauja ne tik kaip baltymų statybinės medžiagos, bet ir kaip hormonų, alkaloidų, pigmentų ir daugelio kitų biomolekulių pirmtakai. Nukleotidai naudojami ne tik kaip nukleorūgščių statybiniai blokai, bet ir kaip kofermentai bei energijos nešėjai. Gyvuose organizmuose dažniausiai nėra junginių, kurie neatliktų kokios nors funkcijos, nors kai kurių biomolekulių funkcijos mums dar nežinomos. Remiantis visais šiais samprotavimais, galima suformuluoti daugybę gyvųjų molekulinės logikos principų: biologinių makromolekulių struktūra yra paprasta. Visi gyvi organizmai sudaryti iš tų pačių molekulių, naudojamų kaip statybiniai blokai, nurodančių jų kilmę iš bendro protėvio. Kiekvienos rūšies organizmų tapatumas išsaugomas dėl to, kad yra tik jai būdingų nukleorūgščių ir baltymų rinkinio. Visos biomolekulės ląstelėse atlieka specifines funkcijas.