1. Życie: wspólne różnice systemów żywych od nieożywionych. 3
2. Właściwości (cechy) systemów żywych .. 6
Wniosek. 12
Lista wykorzystanych źródeł: 13
Wstęp
Problem pochodzenia życia nabrał teraz nieodpartego uroku dla całej ludzkości. Ona nie tylko przyciąga bliska Uwaga naukowcy różne kraje i specjalności, ale w interesie ogólnym wszystkich ludzi na świecie.
Obecnie powszechnie przyjmuje się, że pojawienie się życia na Ziemi było procesem naturalnym, któremu można całkiem podporządkować badania naukowe. Proces ten opierał się na ewolucji związków węgla, która miała miejsce we Wszechświecie na długo przed pojawieniem się naszego Układ Słoneczny i trwało tylko podczas formowania się planety Ziemia - podczas formowania się jej skorupy, hydrosfery i atmosfery.
Od zarania dziejów przyroda podlega ciągłemu rozwojowi. Proces ewolucji trwa od setek milionów lat, a jego efektem jest różnorodność form życia, która pod wieloma względami nie została jeszcze w pełni opisana i sklasyfikowana.
Kwestia pochodzenia życia jest trudna do zbadania, ponieważ gdy nauka podchodzi do problematyki rozwoju jako tworzenia jakościowo nowego, znajduje się na granicy swoich możliwości jako dziedzina kultury oparta na dowodach i eksperymentalnej weryfikacji sprawozdania.
Dzisiejsi naukowcy nie są w stanie odtworzyć procesu powstania życia z taką samą dokładnością, jak kilka miliardów lat temu. Nawet najstaranniej zainscenizowany eksperyment będzie jedynie eksperymentem modelowym, pozbawionym szeregu czynników, które towarzyszyły pojawieniu się życia na Ziemi. Trudność polega na niemożności przeprowadzenia bezpośredniego eksperymentu na pojawienie się życia (wyjątkowość tego procesu uniemożliwia zastosowanie głównej metody naukowej).
Kwestia pochodzenia życia jest interesująca nie tylko sama w sobie, ale także w ścisłym związku z problemem odróżnienia żywych od nieożywionych.
1. Życie: ogólne różnice między systemami żywymi i nieożywionymi
Życie, wyższe niż fizyczne i chemiczne formy istnienia materii, naturalnie powstające w określonych warunkach w procesie jej rozwoju. Żywe obiekty różnią się od nieożywionych metabolizmem - niezbędnym warunkiem życia, zdolnością do rozmnażania się, wzrostu, aktywnego regulowania ich składu i funkcji, do różne formy ruch, drażliwość, zdolność przystosowania się do otoczenia itp. Jednak ściśle naukowe rozróżnienie między obiektami żywymi i nieożywionymi napotyka na pewne trudności. Tak więc nadal nie ma zgody co do tego, czy możliwe jest rozważenie żywych wirusów, które poza komórkami organizmu gospodarza nie mają żadnych cech żywego organizmu: w tym czasie nie ma wirusów w cząsteczce wirusa procesy metaboliczne, nie jest w stanie się rozmnażać itp. Specyfikę obiektów żywych i procesów życiowych można scharakteryzować zarówno pod kątem ich struktury materialnej, jak i najważniejszych funkcji leżących u podstaw wszelkich przejawów życia. Najdokładniejszą definicję życia, obejmującą jednocześnie oba te podejścia do problemu, podał około 100 lat temu F. Engels: „Życie jest sposobem istnienia ciał białkowych, a ten sposób istnienia polega zasadniczo na ciągła samoodnawiająca się chemia części składowe te ciała”. Termin „białko” nie został jeszcze dość precyzyjnie zdefiniowany i zwykle przypisywano go protoplazmie jako całości.
Wszystkie obecnie znane obiekty posiadające niewątpliwe cechy istoty żywej zawierają dwa główne rodzaje biopolimerów: białka i kwasy nukleinowe (DNA i RNA). Zdając sobie sprawę z niekompletności swojej definicji, Engels napisał: „Nasza definicja życia jest oczywiście bardzo niewystarczająca, ponieważ daleka jest od objęcia wszystkich zjawisk życia, ale wręcz przeciwnie, ogranicza się do najbardziej ogólnych i najprostszych spośród ich ... Aby uzyskać naprawdę wyczerpujące pojęcie o życiu, musielibyśmy prześledzić wszystkie formy jego manifestacji, od najniższych do najwyższych.
Karol Darwin w ostatnich linijkach O powstawaniu gatunków pisze o podstawowych prawach, które jego zdaniem leżą u podstaw powstania wszystkich form życia: „Prawa te w najszerszym znaczeniu to wzrost i reprodukcja, dziedziczność, nieuchronnie wynikająca z reprodukcji, Zmienność zależna od bezpośredniego lub pośredniego działania warunków życia oraz od ćwiczeń i ich braku, Postęp reprodukcji tak wysoki, że prowadzi do walki o byt i jej konsekwencji, Dobór naturalny…” . Pomijając rolę ćwiczeń, które według późniejszych danych służą jako czynnik zmienności niedziedzicznej, uogólnienie Darwina pozostaje aktualne do dziś, a jego podstawowe prawa życiowe sprowadzają się do dwóch jeszcze bardziej ogólnych. Jest to przede wszystkim zdolność istoty żywej do przyswajania substancji otrzymanych z zewnątrz, tj. odbudowywać je, przyrównując do własnych struktur materialnych i dzięki temu wielokrotnie je odtwarzać (reprodukować). Jednocześnie, jeśli oryginalna struktura przypadkowo się zmieniła, to nadal jest odtwarzana w nowej formie. Zdolność do nadmiernej samoreprodukcji leży u podstaw wzrostu komórek, reprodukcji komórek i organizmów, a w konsekwencji progresji reprodukcji (główny warunek naturalna selekcja), a także u podstaw dziedziczności i zmienności dziedzicznej.
Radziecki biochemik V.A. Engelhardt uważa reprodukcję własnego gatunku za podstawową właściwość żywych, która jest obecnie interpretowana w kategoriach koncepcji chemicznych na prawdziwie molekularnym poziomie. Inną cechą życia jest ogromna różnorodność właściwości uzyskanych dzięki zmienności struktur materialnych obiektów żywych. Każda z tych dwóch podstawowych właściwości jest głównie związana z funkcją jednego z dwóch biopolimerów. „Zapis” właściwości dziedzicznych, tj. kodowanie cech organizmu niezbędnych do rozmnażania odbywa się za pomocą DNA i RNA, chociaż białka enzymatyczne z pewnością biorą udział w procesie rozmnażania. Tak więc życie to nie pojedyncza cząsteczka DNA, białka lub RNA, ale ich system jako całość. Implementacja różnorodnych informacji o właściwościach organizmu odbywa się poprzez syntezę różnych białek (enzymatycznych, strukturalnych itp.) zgodnie z kodem genetycznym, które ze względu na swoją różnorodność i plastyczność strukturalną determinują rozwój szerokiej gamy adaptacje fizyczne i chemiczne organizmów żywych. Na tym fundamencie w procesie ewolucji powstały żywe systemy sterowania, niezrównane w swej doskonałości.
Tak więc życie charakteryzuje się wysoce uporządkowanymi strukturami materialnymi zawierającymi dwa rodzaje biopolimerów (białka i DNA lub RNA), które składają się na żyjący system, który jest ogólnie zdolny do samoreprodukcji zgodnie z zasadą syntezy macierzy. Funkcja skład chemiczny znane nam formy życia - asymetria optyczna substancje czynne, reprezentowane w żywych obiektach przez formy leworęczne lub praworęczne.
Życie jest możliwe tylko pod pewnymi fizycznymi i fizycznymi warunkami warunki chemiczne(temperatura, obecność wody, ilość soli itp.). Jednak zaprzestanie procesów życiowych, na przykład przez suszenie nasion lub głębokie zamrożenie małych organizmów, nie prowadzi do utraty żywotności. Jeśli struktura zostanie zachowana w stanie nienaruszonym, powróci do normalne warunki zapewnia przywrócenie procesów życiowych.
Życie jest jakościowo lepsze od innych form istnienia materii pod względem różnorodności i złożoności. składniki chemiczne oraz dynamikę przemian zachodzących w organizmach żywych. Żywe systemy charakteryzują się znacznie więcej wysoki poziom porządek strukturalny i funkcjonalny, w przestrzeni iw czasie. Zwartość strukturalna i efektywność energetyczna istot żywych są wynikiem najwyższego uporządkowania na poziomie molekularnym. „To właśnie w zdolności żywych do stworzenia porządku z chaosu ruch termiczny molekuły — pisze Engelhardt — jest najgłębszą, podstawową różnicą między żywymi a nieożywionymi. Tendencja do porządkowania, tworzenia porządku z chaosu to nic innego jak przeciwdziałanie wzrostowi entropii. „Układy żywe wymieniają energię, materię i informację z otoczeniem, czyli są systemy otwarte. Jednocześnie, w przeciwieństwie do systemy nieożywione, w nich nie ma wyrównania różnic energetycznych i restrukturyzacji struktur w kierunku bardziej prawdopodobnych form, ale obserwuje się coś przeciwnego: przywracane są różnice w potencjałach energetycznych, składzie chemicznym itp., tj. praca ciągła zachodzi „wbrew równowadze” (E. Bauer). Jest to podstawą błędnych twierdzeń, że żywe systemy rzekomo nie przestrzegają drugiej zasady termodynamiki. Jednak lokalny spadek entropii w układach żywych jest możliwy tylko dzięki wzrostowi entropii w środowisku, tak więc generalnie proces zwiększania entropii trwa, co jest całkiem zgodne z wymaganiami drugiej zasady termodynamiki. Zgodnie z figuratywnym wyrażeniem austriackiego fizyka E. Schrödingera żywe organizmy niejako żywią się ujemną entropią (negentropią), wydobywając ją ze środowiska, a tym samym zwiększając w niej wzrost entropii dodatniej.
2. Właściwości (cechy) systemów żywych
Tak więc ogólne właściwości charakterystyczne dla wszystkich żywych istot i ich różnice w stosunku do podobnych procesów zachodzących w przyrodzie nieożywionej to:
1) jedność składu chemicznego,
2) metabolizm,
3) samoreprodukcja (reprodukcja),
4) dziedziczność,
5) zmienność,
6) wzrost i rozwój,
7) drażliwość,
8) dyskrecja,
9) rytm,
10) względna zależność energetyczna,
11) homeostaza.
1. Jedność składu chemicznego. Skład organizmów żywych obejmuje te same pierwiastki chemiczne, co w obiektach przyrody nieożywionej. Jednak stosunek różnych elementów w żywych i nieożywionych nie jest taki sam. Skład pierwiastkowy przyrody nieożywionej, wraz z tlenem, jest reprezentowany głównie przez krzem, żelazo, próchnicę, aluminium itp. W organizmach żywych 98% składu chemicznego przypada na cztery pierwiastki - węgiel, tlen, azot i wodór.
2. Metabolizm. Wszystkie żywe organizmy są zdolne do wymiany substancji ze środowiskiem, pobierania z niego pierwiastków niezbędnych do odżywiania i uwalniania produktów przemiany materii. W niebiologicznym obiegu substancji są one po prostu przenoszone z miejsca na miejsce lub zmienia się ich stan skupienia, podczas gdy w organizmach żywych wymiana ma jakościowo inny poziom, w tym procesy syntezy i rozpadu. Poprzez szereg złożonych przemian chemicznych, substancje wchłaniane z otoczenia przekształcane są w substancje żywego organizmu, z którego zbudowane jest ich ciało. Takie procesy nazywane są asymilacją lub wymianą plastyczną. Procesy odwrotnej asymilacji, w wyniku których złożone związki organiczne rozkładają się na proste, nazywane są dysymilacją. Przy takim rozkładzie substancji traci się ich podobieństwo do substancji organizmu i uwalniana jest energia niezbędna do reakcji biosyntezy, w wyniku czego dyssymilacja nazywana jest również metabolizmem energetycznym. Metabolizm zapewnia stałość składu chemicznego i struktury wszystkich części ciała, a co za tym idzie stałość ich funkcjonowania w ciągle zmieniających się warunkach środowiskowych.
3. Samoreprodukcja (reprodukcja). Samoreprodukcja, reprodukcja lub reprodukcja to właściwość organizmów do reprodukcji własnego rodzaju; proces ten zachodzi praktycznie na wszystkich poziomach organizacji żywej materii. Dzięki rozmnażaniu nie tylko całe organizmy, ale także komórki, organelle komórkowe (mitochondria, plastydy itp.) po podziale są podobne do swoich poprzedników. Z jednej cząsteczki DNA - kwasu dezoksyrybonukleinowego - gdy jest podwojona, powstają dwie cząsteczki potomne, które całkowicie powtarzają pierwotną. Samoreprodukcja opiera się na reakcjach syntezy macierzy, czyli tworzeniu struktur w oparciu o informację zawartą w sekwencji nukleotydów DNA.
4. Dziedziczność polega na zdolności organizmów do przekazywania swoich cech, właściwości i cech rozwoju z pokolenia na pokolenie. Dziedziczność wynika ze stabilności, opartej na stałości struktury cząsteczek DNA.
5. Zmienność - właściwość niejako przeciwna dziedziczności, ale jednocześnie ściśle z nią związana, ponieważ zmienia to dziedziczne skłonności - geny determinujące rozwój pewnych cech. Innymi słowy, zmienność to zdolność organizmów do nabywania nowych cech i właściwości, która opiera się na zmianach w matrycach biologicznych. Zmienność stwarza różnorodny materiał do doboru naturalnego, czyli doboru osobników najlepiej przystosowanych do określonych warunków bytowania w przyrodzie, co z kolei prowadzi do powstawania nowych form życia, nowych typów organizmów.
6. Wzrost i rozwój. Rozwój rozumiany jest jako nieodwracalna, ukierunkowana, regularna zmiana składu lub struktury obiektów przyrody ożywionej i nieożywionej. Rozwój żywej formy istnienia materii jest reprezentowany przez rozwój indywidualny, czyli ontogenezę, i rozwój historyczny m lub filogeneza. W procesie rozwoju powstaje specyficzna organizacja strukturalna osobnika, a wzrost jego biomasy wynika z reprodukcji makrocząsteczek, elementarnych struktur komórek i samych komórek. Filogeneza, czyli ewolucja, to nieodwracalny i ukierunkowany rozwój dzikich zwierząt, któremu towarzyszy powstawanie nowych gatunków i postępujące (lub regresywne) komplikacje (lub uproszczenia) życia. Rezultatem ewolucji jest różnorodność żywych organizmów na ziemi.
7. Drażliwość. Każdy organizm jest nierozerwalnie związany ze środowiskiem: czerpie z niego składniki odżywcze, wystawiony na niekorzystne czynnikiśrodowisko, interakcje z innymi organizacjami itp. W procesie ewolucji organizmy żywe rozwinęły i utrwaliły zdolność selektywnego reagowania wpływy zewnętrzne. Ta właściwość nazywa się drażliwością. Każda zmiana warunków środowiskowych otaczających organizm jest w stosunku do niego irytacją, a jego reakcja na bodźce zewnętrzne jest wskaźnikiem jego wrażliwości i przejawem drażliwości. Reakcja zwierząt wielokomórkowych na podrażnienie odbywa się poprzez system nerwowy i nazywa się odruchem.
8. Dyskrecja. Samo słowo „odrębność” oznacza nieciągłość, separację i charakteryzuje właściwość przejawiania się życia w postaci dyskretnych form. indywidualny organizm lub inny układ biologiczny(gatunek, biocenoza itp.) składa się z oddzielnych izolowanych, to znaczy izolowanych lub ograniczonych w przestrzeni, ale mimo to ściśle połączonych i oddziałujących ze sobą, tworzących strukturalną i funkcjonalną jedność. Każdy rodzaj organizmów obejmuje pojedyncze osobniki. Ciało wysoce zorganizowanej jednostki tworzy przestrzennie odgraniczone jednostki, które z kolei składają się z pojedynczych komórek. Aparat energetyczny komórki jest reprezentowany przez pojedyncze mitochondria, aparat do syntezy białek jest reprezentowany przez rybosomy itp. aż do makrocząsteczek. Właściwość dyskretności organizmu jest podstawą jego porządku strukturalnego, możliwością ciągłej samoodnowy z wymianą elementy konstrukcyjne(cząsteczek, enzymów, organelli komórkowych i całych komórek) bez ustania pełnionej funkcji. Odrębność gatunku przesądza o możliwości jego ewolucji poprzez śmierć lub eliminację osobników nieprzystosowanych z reprodukcji i zachowanie osobników o cechach przydatnych do przetrwania.
9. Rytm. Rytm (z greckiego „ritmos” – przepływ) rozumiany jest jako powtarzanie tego samego zdarzenia lub stanu przez ściśle określone okresy czasu. W fizyce procesy okresowe wyraża się w hercach (Hz). Hz to częstotliwość procesu okresowego, przy której jeden cykl procesu okresowego zachodzi w czasie 1 s. Najmniejszy okres czasu, po którym układ, który oscyluje, ponownie powraca do tego samego stanu, w jakim znajdował się w chwili początkowej, nazywany jest okresem oscylacji. W biologii rytm jest rozumiany jako okresowe zmiany intensywności. funkcje fizjologiczne z różnymi okresami wahań (od kilku sekund do roku i wieku). Dobowe rytmy snu i czuwania u ludzi są dobrze znane; sezonowe rytmy aktywności i hibernacji niektórych ssaków (suskromy, jeże, niedźwiedzie) i wielu innych. Rytm ma na celu skoordynowanie funkcji organizmu z otoczeniem, czyli przystosowanie się do ciągle zmieniających się warunków egzystencji.
10. Względna zależność energetyczna. Organizmy żywe są systemami „otwartymi”, które są stabilne tylko wtedy, gdy energia i materia w postaci pożywienia ze środowiska są dla nich stale dostępne. Organizmy żywe, w przeciwieństwie do obiektów natury nieożywionej, są oddzielone od środowiska przez muszle (zewnętrzna błona komórkowa u organizmów jednokomórkowych, tkanka powłokowa u organizmów wielokomórkowych). Membrany te utrudniają wymianę substancji między organizmem a otoczenie zewnętrzne, zminimalizować utratę substancji i zachować przestrzenną jedność systemu. Tak więc organizmy żywe znacznie różnią się od obiektów fizyki i chemii – układów nieożywionych – wyjątkową złożonością oraz wysokim uporządkowaniem strukturalnym i funkcjonalnym. Różnice te nadają życiu jakościowo nowe właściwości. Życie jest szczególnym etapem rozwoju materii.
11. Homeostaza (samoregulacja) - zestaw reakcje adaptacyjne organizmu, mający na celu utrzymanie jego dynamicznego stanu środowisko wewnętrzne(temperatura ciała, ciśnienie krwi itd.). Opiera się na zasadzie negatywnego sprzężenia zwrotnego. Jest to zdolność żywych systemów do utrzymania stan stabilny w ciągle zmieniającym się środowisku i warunkuje ich przetrwanie.
Wniosek
Życie, wyższe niż fizyczna i chemiczna forma istnienia materii, naturalnie powstające w określonych warunkach w procesie jej rozwoju. Obiekty żywe różnią się od nieożywionych metabolizmem - niezbędnym warunkiem życia, zdolnością do rozmnażania się, wzrostu, aktywnego regulowania ich składu i funkcji, różnymi formami ruchu, drażliwością, zdolnością przystosowania się do środowiska itp.
Specyfika żywych polega na ogromnej różnorodności właściwości nabytych dzięki zmienności struktur materialnych żywych obiektów.
Systemy żywe charakteryzują się znacznie wyższym poziomem uporządkowania strukturalnego i funkcjonalnego w czasie i przestrzeni.
Żywe systemy wymieniają energię, materię i informacje z otoczeniem, tj. są systemami otwartymi. Jednocześnie, w przeciwieństwie do układów nieożywionych, nie ma w nich wyrównania różnic energetycznych i przebudowy struktur w kierunku bardziej prawdopodobnych form, ale obserwuje się coś przeciwnego: przywracane są różnice w potencjałach energetycznych, składzie chemicznym itp., tj. praca ciągła toczy się „wbrew równowadze”.
Tym samym życie przewyższa jakościowo inne formy istnienia materii pod względem różnorodności i złożoności składników chemicznych oraz dynamiki przemian zachodzących w organizmach żywych.
1. Gorbaczow W.W. koncepcje nowoczesne nauki przyrodnicze. - M.: Onyks XXI wiek, 2003.
2. Makarow V.N. Koncepcje współczesnej nauki przyrodniczej. - M.: MODEK, 2008.
3. Michajłowski V.N. Koncepcje współczesnej nauki przyrodniczej. - Petersburg: Wiedza, 2004.
4. Engelhardt V. Problem życia we współczesnej nauce. // "Komunista", 1969, nr 3, s.85.
Orel State University
Wydział Ekonomii i Zarządzania
Streszczenie według dyscypliny:
„Koncepcje współczesnej nauki przyrodniczej”
na temat: „Problem istoty życia i jego odmienności od przyrody nieożywionej”.
Orzeł-2004
Istota życia, jego główne cechy.4
Różnica między żywymi i nieożywionymi.7
Wszechstronność życia.7
Kryteria systemów żywych.9
Ewolucja form życia.17
. 20
Początek życia na Ziemi.22
Materialne podstawy życia.23
Organizowanie żywych systemów.25
Rozwój nowoczesnej koncepcji biochemicznej jedności wszystkich istot żywych.28
Referencje.31
Pierwsze żywe istoty pojawiły się na naszej planecie około 3 miliardów lat temu. Z tych wczesne formy powstały niezliczone gatunki organizmów żywych, które po pojawieniu się kwitły przez mniej więcej długi czas, a następnie wymarły. Współczesne organizmy również wywodzą się z form wcześniej istniejących, tworząc cztery królestwa dzikiej przyrody: ponad 1,5 miliona gatunków zwierząt, 500 tysięcy gatunków roślin, znacząca ilość różnych grzybów, a także wielu organizmów prokariotycznych.
Świat istot żywych, w tym ludzi, jest reprezentowany przez systemy biologiczne o różnej organizacji strukturalnej i różnych poziomach podporządkowania, czyli spójności. Z toku botaniki i zoologii wiadomo, że wszystkie żywe organizmy składają się z komórek. Na przykład komórka może być zarówno oddzielnym organizmem, jak i częścią wielokomórkowej rośliny lub zwierzęcia. Może być dość prosto ułożona, jak bakteryjna, ale też znacznie bardziej złożona, jak komórki zwierząt jednokomórkowych – pierwotniaków. Jak komórka bakteryjna, więc komórka pierwotniaka jest cały organizm zdolne do wykonywania wszystkich funkcji niezbędnych do zapewnienia życia. Ale komórki tworzące organizm wielokomórkowy są wyspecjalizowane, tj. mogą pełnić tylko jedną funkcję i nie są w stanie samodzielnie egzystować poza ciałem. W organizmach wielokomórkowych wzajemne powiązanie i współzależność wielu komórek prowadzi do powstania nowej jakości, która nie jest równoznaczna z ich prostą sumą. Elementy ciała - komórki, tkanki i narządy - łącznie nie stanowią jeszcze całościowego organizmu. Dopiero ich połączenie w porządku historycznie ustalonym w procesie ewolucji, ich wzajemne oddziaływanie, tworzy integralny organizm, który ma określone właściwości.
Istota życia, jego główne cechy.
Intuicyjnie wszyscy rozumiemy, co jest żywe, a co martwe. Jednak przy próbie określenia istoty życia pojawiają się trudności. Dlatego jeden z autorów zaproponował następującą „głęboką” definicję: żywy organizm to ciało złożone z żywych obiektów; ciało nieożywione - określenie przedmiotów nieożywionych.
Ale oprócz podobnych, oczywiście pozbawionych znaczenia definicji, które w rzeczywistości są tautologią, istnieją inne, które są bardziej znaczące. Jednak okazują się one również niekompletne, a przez to podatne na ataki. Powszechnie znana jest np. definicja podana przez F. Engelsa, że życie jest sposobem istnienia ciał białkowych, którego istotą jest ciągła wymiana substancji z otaczającą je przyrodą zewnętrzną. Ale nadal żywą mysz i płonąca świeca, z fizykochemicznego punktu widzenia, znajdują się w tym samym stanie metabolizmu co środowisko zewnętrzne, w równym stopniu zużywają tlen i uwalniają dwutlenek węgla, ale w jednym przypadku - w wyniku oddychania, aw drugim - w procesie spalania. Ten prosty przykład pokazuje, że nawet martwe przedmioty mogą wymieniać substancje z otoczeniem. Zatem metabolizm jest koniecznym, ale niewystarczającym kryterium determinującym życie, podobnie jak obecność białek.
Ze wszystkiego, co zostało powiedziane, możemy wywnioskować, że bardzo trudno jest podać dokładną definicję życia. I ludzie wiedzieli o tym od bardzo dawna. Tak więc francuski filozof-pedagog D. Diderot napisał: „Rozumiem, co to jest agregat, tkanka złożona z maleńkich wrażliwych ciał, ale żywy organizm!... Ale całość, system, który jest pojedynczy organizm, jednostka, która jest świadoma siebie jako całości, jest poza moim zrozumieniem! Nie rozumiem, nie rozumiem, co to jest!
Współczesna biologia w opisie życia podąża drogą wyliczania głównych właściwości organizmów żywych. Jednocześnie podkreśla się, że tylko całość tych właściwości może dać wyobrażenie o specyfice życia.
Właściwości istot żywych zwykle obejmują:
¨ Organizmy żywe charakteryzują się złożoną, uporządkowaną strukturą. Poziom ich organizacji jest znacznie wyższy niż w systemach nieożywionych.
¨ Organizmy żywe pobierają energię ze środowiska, wykorzystując ją do utrzymania wysokiego porządku. Większość organizmy bezpośrednio lub pośrednio wykorzystują energię słoneczną.
¨ Żywe organizmy aktywnie reagują na środowisko. Jeśli popchniesz kamień, biernie przesunie się on ze swojego miejsca. Jeśli popchniesz zwierzę, zareaguje ono aktywnie: ucieknie, zaatakuje lub zmieni kształt. Zdolność do reagowania na bodźce zewnętrzne właściwość rodzajowa wszystkie żywe istoty, zarówno rośliny, jak i zwierzęta.
¨ Żywe organizmy nie tylko się zmieniają, ale także stają się bardziej złożone. W ten sposób w roślinie lub zwierzęciu pojawiają się nowe gałęzie lub nowe narządy, które różnią się składem chemicznym od struktur, z których powstały.
¨ Wszystkie żywe istoty rozmnażają się. Ta zdolność do reprodukcji jest prawdopodobnie najbardziej niesamowitą zdolnością żywych organizmów. Co więcej, potomstwo jest zarówno podobne, jak i jednocześnie nieco inne od swoich rodziców. Jest to przejawem działania mechanizmów dziedziczności i zmienności, które determinują ewolucję wszystkich rodzajów przyrody żywej.
¨ Podobieństwo potomstwa do rodziców wynika z jeszcze jednej niezwykłej cechy żywych organizmów - przekazywania potomkom zawartych w nich informacji, które są niezbędne do życia, rozwoju i reprodukcji. Ta informacja zawarta jest w genach - jednostkach dziedziczności, najmniejszych strukturach wewnątrzkomórkowych. Materiał genetyczny determinuje kierunek rozwoju organizmu. Dlatego potomstwo jest podobne do rodziców. Jednak ta informacja w procesie transmisji jest nieco modyfikowana, zniekształcona. Pod tym względem potomkowie są nie tylko podobni do swoich rodziców, ale także różni się od nich.
¨ Organizmy żywe są dobrze przystosowane do swojego środowiska i odpowiadają ich sposobowi życia. Struktura kreta, ryby, żaby, dżdżownica w pełni odpowiada warunkom, w jakich żyją.
Podsumowując i nieco upraszczając to, co zostało powiedziane o specyfice istot żywych, można zauważyć, że wszystkie żywe organizmy żywią się, oddychają, rosną, rozmnażają się i rozprzestrzeniają w przyrodzie oraz ciała nieożywione nie jedz, nie oddychaj, nie rośnij, nie rozmnażaj się.
Z całokształtu tych cech wynika następująca uogólniona definicja istoty istot żywych: życie jest formą istnienia złożonych, otwartych systemów, zdolnych do samoorganizacji i samoreprodukcji. Najważniejszymi substancjami funkcjonalnymi tych układów są białka i kwasy nukleinowe. .
A na koniec jeszcze więcej krótka definicjażycie zostało zaproponowane przez amerykańskiego fizyka F. Tiplera w jego sensacyjnej książce The Physics of Immortality. „Nie chcemy – pisze – wiązać definicji życia z cząsteczką kwasu nukleinowego, ponieważ można sobie wyobrazić istnienie życia, które nie pasuje do tej definicji. Jeśli do nas w statek kosmiczny Jeśli pojawi się istota pozaziemska, której podstawą chemiczną nie jest kwas nukleinowy, to nadal chcemy ją uznać za żywą. Życie, według Tiplera, to tylko informacja specjalny rodzaj: „Definiuję życie jako rodzaj zakodowanej informacji, która jest zachowywana przez dobór naturalny” . Ale jeśli tak jest, to informacja o życiu jest wieczna, nieskończona i nieśmiertelna. I choć nie wszyscy zgadzają się z tą definicją, jej niewątpliwą wartością jest próba wyróżnienia spośród wszystkich kryteriów życia jako głównego - zdolności żywych organizmów do przechowywania i przekazywania informacji.
Biorąc pod uwagę ciągłą debatę kategorii życia, analiza jej cech powinna być uzupełniona o rozważenie struktury życia, jego elementów składowych, części.
Różnica między żywym a nieożywionym.
Istnieje kilka podstawowych różnic pod względem materiałowym, konstrukcyjnym i funkcjonalnym. Pod względem materialnym skład żywych z konieczności obejmuje wysoko uporządkowane makrocząsteczkowe związki organiczne zwane biopolimerami - białka i kwasy nukleinowe (DNA i RNA). Strukturalnie żywe istoty różnią się od nieożywionych strukturą komórkową. Pod względem funkcjonalnym żywe ciała charakteryzują się reprodukcją samych siebie. Stabilność i reprodukcja istnieją również w systemach nieożywionych. Ale w żywych ciałach zachodzi proces samoreprodukcji. Nie coś je reprodukuje, ale one same. To jest zasadniczo nowy moment.
Również żywe ciała różnią się od nieożywionych obecnością metabolizmu, zdolnością do wzrostu i rozwoju, aktywną regulacją ich składu i funkcji, zdolnością do poruszania się, drażliwością, zdolnością przystosowania się do środowiska itp. Integralną właściwością życia jest aktywność, aktywność. „Wszystkie żywe istoty muszą albo działać, albo zginąć. Mysz musi być w środku w ciągłym ruchu, ptak ma latać, ryba pływać, a nawet roślina musi rosnąć”.
Wszechstronność życia.
Ograniczeniem są struktury prebiologiczne, które są gigantycznymi makrocząsteczkami organicznymi ewolucja chemiczna Substancje. Kolejnym i zasadniczo odmiennym poziomem złożoności organizacji materii w porównaniu z poziomem atomowo-molekularnym jest materia żywa, Żywa natura, Życie we wszystkich jego formach jest przedmiotem biologii, dlatego mając na uwadze wszystkie żyjące istoty, możemy mówić o biologicznym poziomie organizacji materii.
Przyroda żywa (krótko mówiąc - życie) jest formą organizacji materii na poziomie makrokosmosu, która różni się ostro od innych form na wiele sposobów jednocześnie. Każdy z tych znaków może służyć do rozróżnienia natury ożywionej i nieożywionej, a zatem jako podstawa do określenia, czym jest życie. Wszystkie te cechy są znaczące. Żadnego z nich nie można zaniedbać.
Przede wszystkim każdy żywy obiekt jest systemem - zbiorem oddziałujących na siebie elementów, który ma właściwości nieobecne w elementach tworzących ten obiekt. Do późniejszej analizy żywych użyjemy definicji życia podanej przez akademika M.V. Wolkenstein: „Życie jest formą istnienia makroskopowych, heterogenicznych, otwartych wysoce nierównowagowych systemów zdolnych do samoorganizacji i samoreprodukcji.” Rozważmy poszczególne zapisy tego sformułowania.
Mikroskopijność życia oznacza, że każdy żywy organizm, poczynając od bakterii lub jej niezależnie funkcjonującego podsystemu, musi zawierać duża liczba atomy. W przeciwnym razie niezbędny do życia porządek zostałby zniszczony przez fluktuacje.
Heterogeniczność oznacza, że organizm składa się z wielu różnych substancji.
Otwartość żywego systemu przejawia się w ciągłej wymianie energii i materii z otoczeniem. Samoorganizacja jest możliwa tylko w otwartych systemach wysoce nierównowagowych.
Oprócz zaznaczonego kluczowe cechy organizmów żywych, należy zwrócić uwagę na inne ważne właściwości organizmów żywych.
Podobieństwo składu chemicznego wszystkich żywych organizmów. Skład pierwiastkowy istot żywych zależy głównie od sześciu pierwiastków: tlenu, węgla, wodoru, azotu, siarki, fosforu. Ponadto systemy żywe zawierają zestaw złożonych biopolimerów, które nie są typowe dla systemów nieożywionych (białka, kwasy nukleinowe, enzymy itp.)
Żywe systemy istnieją przez skończony czas. Właściwość samoreprodukcji zapisuje gatunek. Skończoność żywych systemów stwarza warunki do ich zastępowania i ulepszania.
Właściwość wszystkich żywych istot - drażliwość - przejawia się w postaci reakcji żywego systemu na informacje, wpływ zewnętrzny.
Żywy system ma dyskretność - składa się z oddzielnych (dyskretnych) elementów oddziałujących na siebie. Każdy z nich jest także żywym systemem. Wraz z dyskrecją żywy system ma właściwość integralności - wszystkie jego elementy funkcjonują tylko dzięki funkcjonowaniu całego systemu jako całości.
Kryteria systemów żywych.
Rozważ bardziej szczegółowo kryteria odróżniające systemy żywe od obiektów przyrody nieożywionej oraz główne cechy charakterystyczne procesów życiowych, które odróżniają żywa materia V specjalny formularz istnienie materii.
Cechy składu chemicznego . Skład organizmów żywych obejmuje te same pierwiastki chemiczne, co w obiektach przyrody nieożywionej. Jednak stosunek różnych elementów w żywych i nieożywionych nie jest taki sam. Skład pierwiastkowy przyrody nieożywionej, wraz z tlenem, jest reprezentowany głównie przez krzem, żelazo, magnez, aluminium itp. W organizmach żywych 98% składu chemicznego stanowią cztery pierwiastki – węgiel, tlen, azot i wodór. Jednak w organizmach żywych pierwiastki te uczestniczą w tworzeniu złożonych cząsteczek organicznych, których rozkład w przyrodzie nieożywionej jest zasadniczo różny pod względem ilości, zarówno pod względem ilości, jak i istoty. Zdecydowana większość cząsteczek organicznych w środowisku to odpady organizmów. Istnieje kilka głównych grup cząsteczek organicznych w materii żywej, które charakteryzują się pewnymi specyficznymi funkcjami iw większości są to regularne polimery. Po pierwsze, są to kwasy nukleinowe - DNA i RNA, których właściwości zapewniają zjawiska dziedziczności i zmienności, a także samoreprodukcji. Po drugie, są to białka - główne Elementy konstrukcyjne membrany biologiczne I ściany komórkowe, główne źródła energii niezbędne do zapewnienia procesów życiowych. I wreszcie ogromna grupa różnorodnych tzw. „małych cząsteczek”, które biorą udział w licznych i różnorodnych procesach metabolicznych w organizmach żywych.
Metabolizm.Wszystkie organizmy żywe są zdolne do wymiany substancji ze środowiskiem, wchłaniania z niego substancji niezbędnych do odżywiania oraz uwalniania produktów przemiany materii.
W przyrodzie nieożywionej również zachodzi wymiana substancji, jednak w pozabiologicznym obiegu substancji są one po prostu przenoszone z miejsca na miejsce lub zmienia się ich stan skupienia: np. gleba jest wypłukiwana, woda zamienia się w para lub lód.
w odróżnieniu procesy metaboliczne w przyrodzie nieożywionej, w organizmach żywych ori mają jakościowo inny poziom.W obiegu substancji organicznych najbardziej znaczące stały się procesy przemian substancji, procesy syntezy i rozpadu.
Organizmy żywe absorbują ze środowiska różne substancje. W wyniku szeregu skomplikowanych przemian chemicznych substancje ze środowiska są porównywane do substancji żywego organizmu iz nich budowany jest jego organizm. Procesy te nazywane są asymilacją lub wymianą plastyczną.
Drugą stroną metabolizmu są procesy dysymilacji, w wyniku których złożone związki organiczne rozkładają się na proste, przy czym traci się ich podobieństwo do substancji ustrojowych i uwalnia się energia niezbędna do reakcji biosyntezy. Dlatego dysymilacja nazywana jest wymianą energii.
Metabolizm zapewnia homeostazę organizmu, tj. niezmienność składu chemicznego i budowy wszystkich części ciała, a co za tym idzie stałość ich funkcjonowania w ciągle zmieniających się warunkach środowiskowych.
Pojedyncza zasada organizacji strukturalnej . Wszystkie żywe organizmy, cokolwiek grupa systematyczna ani nie należeli, ani nie mają struktura komórkowa. Komórka, jak już wspomniano powyżej, jest pojedynczą jednostką strukturalną i funkcjonalną, a także jednostką rozwojową dla wszystkich mieszkańców Ziemi.
Reprodukcja. Na poziomie organizmu samorozmnażanie lub reprodukcja przejawia się w postaci bezpłciowego lub płciowego rozmnażania osobników. Kiedy żywe organizmy się rozmnażają, potomstwo zwykle przypomina swoich rodziców: koty rozmnażają kocięta, psy szczenięta. Z nasion topoli topola znów rośnie. Podział organizmu jednokomórkowego - ameby - prowadzi do powstania dwóch ameby, całkowicie podobnych do komórki macierzystej.
Tak więc rozmnażanie jest właściwością organizmów polegającą na wytwarzaniu własnego rodzaju.
Dzięki rozmnażaniu nie tylko całe organizmy, ale także komórki, organelle komórkowe (mitochondria, plastydy itp.) po podziale są podobne do swoich poprzedników. Z jednej cząsteczki DNA, gdy jest podwojona, powstają dwie cząsteczki potomne, całkowicie powtarzające pierwotną.
Samoreprodukcja opiera się na reakcjach syntezy macierzy, tj. tworzenie nowych cząsteczek i struktur w oparciu o informację zawartą w sekwencji nukleotydów DNA. W konsekwencji samoreprodukcja jest jedną z głównych właściwości żywych, ściśle związaną ze zjawiskiem dziedziczności.
Dziedziczność . Dziedziczność to zdolność organizmów do przekazywania swoich cech, właściwości i cech rozwoju z pokolenia na pokolenie. Znak to dowolna cecha struktury na różnych poziomach organizacji żywej materii, a właściwości są rozumiane jako cechy funkcjonalne, które opierają się na określonych strukturach. Dziedziczność wynika ze specyficznej organizacji substancji genetycznej (aparatu genetycznego) - kodu genetycznego. Kod genetyczny to taka organizacja cząsteczek DNA, w której sekwencja zawartych w nim nukleotydów określa kolejność aminokwasów w cząsteczce białka. Zjawisko dziedziczności zapewnia stabilność cząsteczek DNA i ich reprodukcja struktura chemiczna(reduplikacja) z dużą dokładnością. Dziedziczność zapewnia materialną ciągłość (przepływ informacji) między organizmami oraz w serii pokoleń.
ZmiennośćTa właściwość jest niejako przeciwieństwem dziedziczności, ale jednocześnie jest z nią ściśle związana, ponieważ w tym przypadku zmieniają się dziedziczne skłonności - geny determinujące rozwój pewnych cech. Gdyby reprodukcja matryc - cząsteczek DNA - zawsze zachodziła z absolutną dokładnością, to podczas reprodukcji organizmów dziedziczone byłyby tylko cechy, które istniały wcześniej, a adaptacja gatunków do zmieniających się warunków środowiskowych byłaby niemożliwa. Dlatego zmienność to zdolność organizmów do nabywania nowych cech i właściwości, która opiera się na zmianach w matrycach biologicznych.
Zmienność tworzy różnorodny materiał do doboru naturalnego, tj. selekcja osobników najlepiej przystosowanych do określonych warunków bytowania w naturalne warunki, co z kolei prowadzi do powstania nowych form życia, nowych typów organizmów.
Wzrost i rozwój. Zdolność do rozwoju jest uniwersalną właściwością materii. Rozwój rozumiany jest jako nieodwracalna, ukierunkowana, regularna zmiana w obiektach przyrody ożywionej i nieożywionej. W wyniku rozwoju powstaje nowy stan jakościowy obiektu, w wyniku którego zmienia się jego skład i struktura. Rozwój żywej formy istnienia materii jest reprezentowany przez rozwój indywidualny, czyli ontogenezę, oraz rozwój historyczny, czyli filogenezę.
Podczas ontogenezy stopniowo i konsekwentnie ujawniają się indywidualne właściwości organizmów. Opiera się to na stopniowym wdrażaniu programów dziedzicznych. Rozwojowi towarzyszy wzrost. Niezależnie od sposobu rozmnażania wszystkie osobniki potomne powstałe z jednej zygoty lub zarodnika, nerki lub komórki dziedziczą tylko informację genetyczną, tj. możliwość pokazania pewnych znaków. W procesie rozwoju powstaje specyficzna organizacja strukturalna osobnika, a wzrost jego masy wynika z reprodukcji makrocząsteczek, elementarnych struktur komórek i samych komórek.
Filogeneza, czyli ewolucja, to nieodwracalny i ukierunkowany rozwój żywej przyrody, któremu towarzyszy powstawanie nowych gatunków i postępujące komplikacje życia. Wynikiem ewolucji jest różnorodność żywych organizmów na Ziemi.
Drażliwość. Każdy organizm jest nierozerwalnie związany ze środowiskiem: pobiera z niego składniki odżywcze, jest narażony na niekorzystne czynniki środowiska, wchodzi w interakcje z innymi organizmami itp. W procesie ewolucji organizmy żywe rozwinęły i utrwaliły zdolność selektywnego reagowania na wpływy zewnętrzne. Ta właściwość nazywa się drażliwością. Każda zmiana warunków środowiskowych otaczających organizm jest w stosunku do niego irytacją, a jego reakcja na bodźce zewnętrzne jest wskaźnikiem jego wrażliwości i przejawem drażliwości.
Reakcja zwierząt wielokomórkowych na drażliwość odbywa się przez układ nerwowy i nazywa się odruchem.
Organizmy nieposiadające układu nerwowego, takie jak pierwotniaki czy rośliny, również pozbawione są odruchów. Ich reakcje, wyrażające się zmianą charakteru ruchu lub wzrostu, nazywane są zazwyczaj taksówkami lub tropizmami, dodając do ich oznaczenia nazwę bodźca. Na przykład fototaksja to ruch w kierunku światła; chemotaksja - ruch organizmu w stosunku do stężenia substancje chemiczne. Każdy rodzaj taksówek może być pozytywny lub negatywny, w zależności od tego, czy drażliwość działa na organizm w sposób przyciągający, czy odpychający.
Pod pojęciem tropizm rozumie się specyfikę wzrostu charakterystyczną dla roślin. Tak więc heliotropizm (z greckiego. „ helios „- Słońce) oznacza wzrost ziemskich części roślin (łodygi, liści) w kierunku Słońca, a geotropizm (z gr. geo "- Ziemia) - wzrost części podziemnych (korzenia) w kierunku środka Ziemi.
Rośliny charakteryzują się również nastiami - ruchami części organizmu roślinnego, na przykład ruchem liści w ciągu dnia, w zależności od położenia Słońca na niebie, otwieraniem i zamykaniem korony kwiatu itp. .
dyskrecja. Samo słowo dyskretność pochodzi od łacińskiego „ dyskretny ", co oznacza przerywany, podzielony. Dyskretność jest uniwersalną właściwością materii. A więc z toku fizyki i chemii ogólnej wiadomo, że każdy atom składa się z cząstek elementarnych, że atomy tworzą cząsteczkę. Cząsteczki arkuszy są częścią złożone połączenia lub kryształy itp.
Życie na Ziemi przejawia się również w dyskretnych formach. To znaczy, że indywidualny organizm lub inny system biologiczny (gatunek, biocenoza itp.) składa się z oddzielnych izolowanych, tj. izolowane lub ograniczone w przestrzeni, ale mimo to ściśle połączone i oddziałujące ze sobą, tworząc strukturalną i funkcjonalną jedność. Na przykład każdy rodzaj organizmów obejmuje pojedyncze osobniki. Ciało wysoce zorganizowanej jednostki tworzy przestrzennie ograniczone narządy, które z kolei składają się z pojedynczych komórek. Aparat energetyczny komórki jest reprezentowany przez poszczególne mitochondria, aparat do syntezy białek jest reprezentowany przez rybosomy itp. aż po makrocząsteczki, z których każda może pełnić swoją funkcję tylko wtedy, gdy jest przestrzennie odizolowana od innych. Odrębność budowy ciała jest podstawą jego porządku strukturalnego. Stwarza to możliwość jego ciągłej samoodnowy poprzez wymianę „zużytych” elementów strukturalnych (cząsteczek, enzymów, organelli komórkowych, całych komórek) bez przerywania pełnienia funkcji. Odrębność gatunku przesądza o możliwości jego ewolucji poprzez śmierć lub eliminację osobników o cechach przydatnych do przetrwania.
Autoregulacja.Jest to zdolność organizmów żywych żyjących w ciągle zmieniających się warunkach środowiskowych do utrzymania stałości swojego składu chemicznego i natężenia przepływu. procesy fizjologiczne- homeostaza. Jednocześnie brak przyjmowania jakichkolwiek składników odżywczych mobilizuje wewnętrzne zasoby organizmu, a nadmiar powoduje magazynowanie tych substancji. Podobne reakcje przeprowadzone różne sposoby dzięki aktywności układów regulacyjnych - nerwowego, hormonalnego i kilku innych. Sygnałem do włączenia jednego lub drugiego układu regulacyjnego może być zmiana stężenia substancji lub stanu układu.
Rytm. Okresowe zmiany w środowisku mają ogromny wpływ na dziką przyrodę i własny rytm organizmów żywych.
Rytm jest W ogólnych warunkach, powtórzenie tego samego zdarzenia lub odtworzenie tego samego stanu w regularnych odstępach czasu. W biologii rytm rozumiany jest jako okresowe zmiany natężenia funkcji fizjologicznych i procesów kształtowania z różnymi okresami wahań (od kilku sekund do roku i wieku). Dobowe rytmy snu i czuwania u ludzi są dobrze znane; sezonowe rytmy aktywności i hibernacji niektórych ssaków (suskromy, jeże, niedźwiedzie) i wielu innych.
Rytm ma na celu koordynację funkcji organizmu z otoczeniem, tj. dostosowywać się do zmieniających się warunków egzystencji.
Zależność energetyczna. Organizmy żywe są „otwartymi” systemami wprowadzania energii. Ta koncepcja została zapożyczona z fizyki. Przez systemy „otwarte” rozumiemy dynamiczne, tj. układy, które nie są w spoczynku, stabilne tylko pod warunkiem ciągłego dostępu do nich energii i materii z zewnątrz. Zatem organizmy żywe istnieją tak długo, jak długo otrzymują energię i materię w postaci pożywienia ze środowiska. Należy zauważyć, że organizmy żywe, w przeciwieństwie do obiektów przyrody nieożywionej, oddzielone są od środowiska przez muszle (zewnętrzna błona komórkowa u organizmów jednokomórkowych, tkanka powłokowa u organizmów wielokomórkowych). Muszle te utrudniają wymianę substancji między organizmem a środowiskiem, minimalizują utratę materii i utrzymują przestrzenną jedność układu.
Tak więc organizmy żywe znacznie różnią się od przedmiotów fizyki i chemii – układów nieożywionych – wyjątkową złożonością i wysokim strukturalnym porządkiem funkcjonalnym. Różnice te nadają życiu jakościowo nowe właściwości. Życie jest szczególnym etapem rozwoju materii.
Liczne definicje istoty życia można sprowadzić do dwóch głównych. Według pierwszego o życiu decyduje podłoże - nośnik jego właściwości, na przykład białko. Druga grupa definicji operuje zestawem specyficznych procesów fizycznych i chemicznych charakterystycznych dla systemów żywych. Klasyczna definicja F. Engels: „Życie jest sposobem istnienia ciał białkowych, którego istotą jest stała wymiana substancji z otaczającą je przyrodą, a wraz z ustaniem tego metabolizmu zatrzymuje się również życie, co prowadzi do rozkładu białko” – można formalnie przypisać tylko do pierwszej kategorii, ponieważ Engels miał na myśli nie same białka, ale struktury zawierające białko. Z drugiej strony metabolizm również nie może służyć jako jedyne kryterium życia, a nawet sam musi być wyjaśniony przez życie.
w bardzo ogólna perspektyważycie można zdefiniować jako aktywne utrzymywanie i samoreprodukcję określonej struktury, przebiegające z wydatkowaniem energii otrzymanej z zewnątrz.
Ewolucja form życia.
Komórki bez jądra, ale z niciami DNA przypominają dzisiejsze bakterie i niebieskozielone algi. Wiek takich najstarszych organizmów wynosi około 3 miliardów lat.
Ich właściwości:
1. Mobilność;
2. odżywianie i zdolność do magazynowania żywności i energii;
3. ochrona przed niepożądanymi wpływami;
4. reprodukcja;
5. drażliwość;
6. adaptacja do zmieniających się warunków zewnętrznych;
7. zdolność do wzrostu.
W kolejnym etapie (około 2 miliardy lat temu) w komórce pojawia się jądro. Jednokomórkowe organizmy z jądrem nazywane są najprostszymi. Jest ich 25-30 tysięcy. Najprostsze z nich to ameba. Orzęski mają również rzęski. Jądro pierwotniaków jest otoczone podwójną błoną z porami i zawiera chromosomy i jąderka. Głównymi częściami skał osadowych są pierwotniaki kopalne - radiolarianie i otwornice. Wiele pierwotniaków ma złożony aparat ruchowy.
Około 1 miliarda lat temu, pierwszy Organizmy wielokomórkowe, a do wyboru była aktywność roślin – fotosynteza – tworzenie materii organicznej z dwutlenku węgla i wody za pomocą energii słonecznej wychwyconej przez chlorofil. Produktem fotosyntezy jest tlen w atmosferze.
Pojawienie się i rozprzestrzenienie roślinności doprowadziło do fundamentalnej zmiany składu atmosfery, która początkowo miała bardzo mało wolnego tlenu. Rośliny asymilujące węgiel z dwutlenku węgla stworzyły atmosferę zawierającą wolny tlen, który jest nie tylko aktywnym środkiem chemicznym, ale także źródłem ozonu blokującego drogę krótkich promieni ultrafioletowych do powierzchni Ziemi.
Przez wieki nagromadzone szczątki roślin tworzyły się w skorupa Ziemska ogromne rezerwy energii związki organiczne(węgiel, torf), a rozwój życia w oceanach doprowadził do powstania skał osadowych składających się ze szkieletów i innych szczątków organizmów morskich.
Do ważnych właściwości systemów żywych należą:
1. Ścisłość. W 5 * 10 -15 gr. DNA zawarte w zapłodnionym jaju wieloryba zawiera informacje dotyczące większości cech zwierzęcia, które waży 5 * 10 7 gramów. (masa wzrasta o 22 rzędy wielkości).
2. Zdolność do tworzenia porządku z chaotycznego ruchu termicznego cząsteczek, a tym samym przeciwdziałania wzrostowi entropii. Żywe istoty zużywają ujemną entropię i działają przeciwko równowadze termicznej, zwiększając jednak entropię środowiska. Im bardziej złożona jest żywa materia, tym więcej ma ukrytej energii i entropii.
3. Wymiana materii, energii i informacji z otoczeniem. Istota żywa jest w stanie przyswoić substancje otrzymane z zewnątrz, tj. je odbudowywać, przyrównując do własnych struktur materialnych, a tym samym wielokrotnie je odtwarzać.
4. Pętle sprzężenia zwrotnego powstające podczas reakcji autokatalitycznych odgrywają ważną rolę w funkcjach metabolicznych. „Podczas gdy w świecie nieorganicznym sprzężenie zwrotne między „efektami” (produktami końcowymi) reakcji nieliniowych a „przyczynami”, które je wywołują, jest stosunkowo rzadkie, w systemach żywych sprzężenie zwrotne (jak ustalono w biologii molekularnej) wręcz przeciwnie , jest raczej regułą niż wyjątkiem”. Autokataliza, kataliza krzyżowa i autoinhibicja (proces przeciwny do katalizy - jeśli występuje dana substancja, nie powstaje podczas reakcji) ma miejsce w systemach żywych. Aby tworzyć nowe struktury, potrzebne jest pozytywne sprzężenie zwrotne; dla trwałej egzystencji potrzebne jest negatywne sprzężenie zwrotne.
5. Życie przewyższa jakościowo inne formy istnienia materii pod względem różnorodności i złożoności składników chemicznych oraz dynamiki zachodzącej w żywej przemianie. Układy żywe charakteryzują się znacznie wyższym stopniem uporządkowania i asymetrii w czasie i przestrzeni. Zwartość strukturalna i efektywność energetyczna istot żywych są wynikiem najwyższego uporządkowania na poziomie molekularnym.
6. W samoorganizacji systemów nieożywionych cząsteczki są proste, a mechanizmy reakcji złożone; przeciwnie, w samoorganizacji systemów żywych schematy reakcji są proste, a cząsteczki złożone.
7. Systemy żywe mają przeszłość, systemy nieożywione nie. „Integralne struktury fizyki atomowej składają się z pewnej liczby komórek elementarnych, jądro atomowe i elektrony i nie wykazują żadnej zmiany w czasie, chyba że zostaną zakłócone z zewnątrz. W przypadku takiego zewnętrznego naruszenia, co prawda, jakoś na to reagują, ale jeśli naruszenie nie było zbyt duże, wracają do pierwotnej pozycji, gdy zostanie zatrzymane. Ale organizmy nie są formacjami statycznymi. Starożytne porównanie żywej istoty z płomieniem sugeruje, że żywe organizmy, podobnie jak płomień, są formą, przez którą materia przepływa w pewnym sensie jak strumień.
8. Życie organizmu zależy od dwóch czynników - dziedziczności, determinowanej aparatem genetycznym, oraz zmienności, zależnej od warunków środowiskowych i reakcji osobnika na nie. Ciekawe, że teraz życie na Ziemi nie mogło powstać z powodu atmosfery tlenowej i sprzeciwu innych organizmów. Raz narodzone życie jest w procesie ciągłej ewolucji.
9. Zdolność do nadmiernej reprodukcji. „Postęp reprodukcji tak wysoki, że prowadzi do walki o życie i jej konsekwencji – doboru naturalnego”.
Co jest źródłem energii dla wszystkich żywych istot?
Wszystkie funkcje systemów żywych wymagające wydatku energii muszą być nią zasilane z jakichś zewnętrznych źródeł. Są to substancje organiczne, w których zmagazynowana jest energia chemiczna. Niektóre organizmy syntetyzują te substancje w sobie z substancji nieorganicznych. Na przykład z dwutlenku węgla i wody pod działaniem światło słoneczne(taki proces nazywa się fotosyntezą) lub w procesie utleniania (chemosynteza u niektórych bakterii). Organizmy te nazywane są autotrofami. Większość autotrofów to rośliny zielone, które przeprowadzają fotosyntezę. Inna część organizmów (na przykład wszystkich zwierząt i ludzi), zwana heterotrofami, przystosowała się do pobierania energii z gotowych substancji organicznych syntetyzowanych przez autotrofy.
Pokarmowe substancje organiczne wchłaniane przez heterotrofy mają większy porządek (niższą entropię) niż wydalane produkty przemiany materii. Organizmy heterotroficzne przenoszą porządek (brak entropii) ze środowiska zewnętrznego do siebie. W przypadku autotrofów ten sam cel osiąga się poprzez działanie praca wewnętrzna dzięki energii promieniowania elektromagnetycznego Słońca.
Tak więc celem metabolizmu, czyli wymiany substancji żywego organizmu ze środowiskiem zewnętrznym, jest utrzymanie pewnego poziomu organizacji tego systemu i jego części. Cel ten osiąga się poprzez selekcję z zewnątrz substancji i energii, które zapewniają syntezę chemiczną. niezbędne dla organizmu połączeń, a także usuwanie z żywego systemu wszystkiego, co nie może być przez niego używane. Metabolizm jest niezbędny, aby przeciwdziałać wzrostowi entropii spowodowanemu przez nieodwracalne procesy w żywym systemie.
Pomiędzy dwoma typami organizmów - auto- i heterotrofami - istnieje związek pokarmowy (troficzny). Żywe systemy tworzą łańcuchy pokarmowe: energia zgromadzona podczas fotosyntezy przez rośliny jest przekazywana przez roślinożerców drapieżnikom; ostatnim ogniwem łańcucha pokarmowego są drobnoustroje przetwarzające materię martwych organizmów substancje nieorganiczne. Następnie cząsteczki te mogą ponownie uczestniczyć w tworzeniu żywych systemów. W rezultacie w biosferze powstał globalny obieg substancji, co wynika z tzw. cykli biogeochemicznych. Głównymi z nich są cykle cyrkulacji w biosferze wody, a także elementy tworzące systemy żywe.
Podstawowym źródłem przepływu energii przechodzącej przez wszystkie łańcuchy pokarmowe w biosferze jest energia słonecznego promieniowania elektromagnetycznego, które dociera do powierzchni Ziemi w zakresie widzialnym (światło). Końcową przemianą w łańcuchach pokarmowych jest uwolnienie energii w postaci ciepła podczas przetwarzania resztek organicznych przez drobnoustroje. Cała energia uwolniona w procesie życiowej aktywności w biosferze jest zwracana przez powierzchnię Ziemi do przestrzeni świata, głównie w postaci elektromagnetycznego zakresu podczerwieni.
W globalnym bilansie energetycznym fundamentalnie ważne jest, aby entropia promieniowania krótkofalowego docierającego do Ziemi była mniejsza niż entropia promieniowanie długofalowe ponownie wypromieniowane przez naszą planetę. Dzięki tej ujemnej różnicy entropii możliwe jest tworzenie i utrzymywanie uporządkowanych struktur na powierzchni Ziemi (jak to ma miejsce w wielu innych systemach naturalnych). Cała biosfera Ziemi jest wysoce zorganizowanym systemem, którego porządek jest utrzymywany dzięki ujemnemu bilansowi entropii.
Początek życia na ziemi.
Początkiem życia na Ziemi jest pojawienie się kwasów nukleinowych zdolnych do reprodukcji białek. Przejście od złożonych substancji organicznych do prostych żywych organizmów jest nadal niejasne. Teoria ewolucja biochemiczna zawiera jedynie ogólny zarys. Zgodnie z nią na granicy koacerwatów – skrzepów substancji organicznych – mogły się ustawiać cząsteczki złożonych węglowodorów, co doprowadziło do powstania prymitywnego Błona komórkowa zapewnia stabilność koacerwatom. W wyniku włączenia do koacerwatu cząsteczki zdolnej do samoreprodukcji, prymitywna komórka zdolne do wzrostu.
Najtrudniejsze dla tej hipotezy jest wyjaśnienie zdolności żywych systemów do samoreprodukcji, tj. samo przejście od złożonych systemów nieożywionych do prostych żywych organizmów. Niewątpliwie nowa wiedza zostanie uwzględniona w modelach powstania życia i będą one bardziej uzasadnione. Ale powtarzamy, im bardziej jakościowo nowe różni się od starego, tym trudniej jest wyjaśnić jego występowanie. Dlatego mówimy tu o modelach i hipotezach, a nie o teoriach.
W każdym razie, Następny krok w organizacji życia powinno powstać membrany oddzielające mieszaniny substancji organicznych od środowiska. Wraz z ich wyglądem uzyskuje się komórkę - „jednostkę życia”, główną różnicę strukturalną między żywymi a nieożywionymi. Wszystkie główne procesy determinujące zachowanie żywego organizmu zachodzą w komórkach. tysiące reakcje chemiczne zachodzą jednocześnie, aby komórka mogła uzyskać niezbędne składniki odżywcze, syntetyzować specjalne biomolekuły i usuwać odpady. Enzymy mają ogromne znaczenie dla procesów biologicznych w komórce. Często są wysoce wyspecjalizowane i mogą wpływać tylko na jedną reakcję. Zasada ich działania polega na tym, że cząsteczki innych substancji mają tendencję do przyłączania się do miejsc aktywnych cząsteczki enzymu. Zwiększa to prawdopodobieństwo ich zderzenia, a co za tym idzie szybkość reakcji chemicznej.
Synteza białek odbywa się w cytoplazmie komórki. Prawie każda ludzka komórka syntetyzuje ponad 10 000 różnych białek. Rozmiar komórki - od mikrometra do więcej niż jednego metra (w komórki nerwowe posiadanie procesów). Komórki można różnicować (nerwowe, mięśniowe itp.). Większość z nich ma zdolność regeneracji, ale niektóre, na przykład nerwowe, nie mają takiej zdolności lub prawie jej nie mają.
Materialna podstawa życia.
Wiek XX doprowadził do powstania pierwszych naukowych modeli pochodzenia życia. W 1924 roku w książce Aleksandra Iwanowicza Oparina „Pochodzenie życia” po raz pierwszy sformułowano koncepcję przyrodniczą, zgodnie z którą pojawienie się życia jest wynikiem długiej ewolucji na Ziemi – najpierw chemicznej, potem biochemicznej. Koncepcja ta zyskała największe uznanie w środowisku naukowym.
Można wyróżnić następne krokiżywych systemów, zaczynając od najprostszych, a następnie podążając ścieżką stopniowej komplikacji. Pod względem materialnym do powstania życia potrzebny jest przede wszystkim węgiel. Życie na Ziemi opiera się na tym pierwiastku, chociaż w zasadzie można założyć istnienie życia na bazie krzemu. Być może gdzieś we Wszechświecie istnieje „cywilizacja krzemowa”, ale na Ziemi węgiel jest podstawą życia.
Jaki jest tego powód? Atom węgla jest produkowany w głębinach dużych gwiazd w ilości niezbędnej do powstania życia. Węgiel jest w stanie tworzyć różnorodne (kilkadziesiąt milionów), ruchome, o niskim przewodnictwie elektrycznym, galaretowate, nasycone wodą, długie skręcone łańcuchy struktur. Związki węgla z wodorem, tlenem, azotem, fosforem, siarką, żelazem mają niezwykłe właściwości katalityczne, budulcowe, energetyczne, informacyjne i inne.
Tlen, wodór i azot wraz z węglem można przypisać „cegle” życia. Ogniwo składa się z 7% tlenu, 17% węgla, 10% wodoru, 3% azotu. Wszystkie budulce życia należą do najbardziej stabilnych i rozpowszechnionych we wszechświecie. pierwiastki chemiczne. Łatwo łączą się ze sobą, reagują i mają niską masę atomową. Ich związki są łatwo rozpuszczalne w wodzie.
Według danych radioastronomicznych substancje organiczne powstały nie tylko przed pojawieniem się życia, ale także przed powstaniem naszej planety. Stąd, materia organiczna pochodzenia abiogennego występowały na Ziemi już w okresie jej powstawania.
Kiedy Ziemia powstała z kosmicznego pyłu (cząsteczek żelaza i krzemianów - substancji zawierających krzem) i gazu, jest bardzo prawdopodobne, że gazy mogły się skraplać w zewnętrznych częściach Układu Słonecznego. Na powierzchni ziaren pyłu można również syntetyzować związki organiczne.
Badania chemiczne i paleontologiczne najwcześniejszych osadów prekambryjskich, a zwłaszcza liczne eksperymenty modelowe odtwarzające warunki, jakie panowały na powierzchni pierwotnej Ziemi, pozwalają zrozumieć, w jaki sposób w tych warunkach powstawały coraz bardziej złożone substancje organiczne.
Życie jest możliwe tylko w określonych warunkach fizycznych i chemicznych (temperatura, obecność wody, soli itp.). Zakończenie procesów życiowych, np. podczas suszenia nasion czy głębokiego zamrażania małych organizmów, nie prowadzi do utraty ich żywotności. Utrzymanie struktury w stanie nienaruszonym zapewnia przywrócenie procesów życiowych po powrocie do normalnych warunków.
Również do powstania życia potrzebne są określone zakresy temperatury, wilgotności, ciśnienia, poziomów promieniowania, określony kierunek rozwoju Wszechświata i czas. Wzajemne usuwanie się galaktyk prowadzi do tego, że ich promieniowanie elektromagnetyczne dociera do nas bardziej osłabione. Gdyby galaktyki się zbliżały, gęstość promieniowania we Wszechświecie byłaby tak wielka, że życie nie mogłoby istnieć. Węgiel został zsyntetyzowany w gigantycznych gwiazdach kilka miliardów lat temu.Gdyby wiek Wszechświata był mniejszy, życie również nie mogłoby powstać. Planeta musi mieć określoną masę, aby utrzymać atmosferę.
Organizacja systemów żywych.
Od początku życia przyroda organiczna podlega ciągłemu rozwojowi. Proces ewolucji trwa od setek milionów lat, a jego efektem jest różnorodność form życia, która pod wieloma względami nie została w pełni opisana i sklasyfikowana.
Życie na Ziemi jest reprezentowane przez istoty nuklearne i przedjądrowe, jednokomórkowe i wielokomórkowe; z kolei wielokomórkowe są reprezentowane przez grzyby, rośliny i zwierzęta. Każde z tych królestw jest zjednoczone przez różne typy, klasy, rzędy, rodziny, rodzaje, gatunki, populacje i jednostki.
Pierwsze pomysły dotyczące systemów i poziomów organizacji systemów żywych zostały zapożyczone z doświadczeń związanych z badaniem dzikiej przyrody. Następny, teoretyczny krok w zrozumieniu istoty zagadnień nieuchronnie wiąże się z analizą danego systemu żywego, jego podziałem na odrębne podsystemy i elementy, badaniem struktury systemu oraz identyfikacją różnych poziomów strukturalnych organizacji żywe systemy.
Istnieje kilka różnych poziomów organizacji organizmów żywych: molekularny, komórkowy, tkankowy, narządowy, ontogenetyczny, populacyjny, gatunkowy, biogeocentryczny, biosferyczny. Wymienione poziomy są podświetlone dla ułatwienia nauki.
Najwyraźniej w badaniu poziomu genetyki molekularnej największą jasność osiągnięto w definiowaniu podstawowych pojęć, a także w identyfikacji elementarnych struktur i zjawisk. Rozwój chromosomalnej teorii dziedziczności, analiza procesu mutacji i badanie struktury chromosomów, fagów i wirusów ujawniły główne cechy organizacji elementarnych struktur genetycznych i związanych z nimi zjawisk.
Idea poziomów strukturalnych organizacji powstała pod wpływem odkrycia teoria komórki Struktury ciał żywych. W połowie XIX wieku. komórkę uważano za ostatnią jednostkę żywej materii, podobnie jak atom ciał nieorganicznych. Sugerował to L. Pasteur najważniejsza właściwość całej żywej materii jest asymetrią molekularną, podobną do asymetrii lewej i lewej prawa ręka. Opierając się na tej analogii, nowoczesna nauka tę właściwość nazwano chiralnością molekularną (od greckiego cheir, „ręka”).
Wraz z badaniem struktury białek w ciągu ostatnich 50 lat intensywnie badano mechanizmy dziedziczności i reprodukcji żywych organizmów.
Kwestia ta stała się szczególnie dotkliwa dla biologów w związku z określeniem granicy między żywymi a nieożywionymi. Ściśle naukowe rozróżnienie między żywymi a nieożywionymi napotyka pewne trudności. Istnieją jakby formy przejściowe od nieżycia do życia. Wielkie kontrowersje wzbudziła natura wirusów, które mają zdolność do samoreprodukcji, ale nie są w stanie przeprowadzać procesów, które zwykle przypisujemy systemom żywym: wymieniać materię, reagować na bodźce zewnętrzne, rosnąć itp.
Wirusy znajdujące się poza komórkami innego organizmu nie posiadają żadnych cech żywego organizmu. Mają dziedziczny aparat, ale brakuje im głównych enzymów niezbędnych do metabolizmu, dlatego mogą rosnąć i rozmnażać się tylko poprzez penetrację komórek organizmu gospodarza i wykorzystanie jego systemów enzymatycznych. Oczywiście, jeśli uznamy metabolizm za właściwość definiującą żywe istoty, wirusów nie można nazwać żywymi organizmami, ale jeśli za taką właściwość uważa się odtwarzalność, to należy je przypisać żywym organizmom. W zależności od tego, którą cechę uważamy za najważniejszą, klasyfikujemy wirusy w systemach żywych lub nie. Choć może się to wydawać dziwne, ale wciąż nie ma definicji pojęcia „życie, życie”, które zadowoliłoby wszystkich.
Iść do Poziom molekularny badania w dużej mierze zmieniły ideę mechanizmu zmienności. Zgodnie z dominującym punktem widzenia, głównym źródłem zmian i późniejszej selekcji są mutacje zachodzące na poziomie genetyki molekularnej. Jednak oprócz przenoszenia właściwości z jednego organizmu na inny istnieją inne mechanizmy zmienności, z których najważniejszym są „rekombinacje genetyczne”. W niektórych przypadkach, zwanych „klasycznymi”, nie prowadzą one do wzrostu informacji genetycznej, co obserwuje się głównie u wyższe organizmy. W innych, „nieklasycznych” przypadkach, rekombinacji towarzyszy wzrost informacji genomu komórki. W tym przypadku fragmenty chromosomu komórki dawcy mogą być zawarte w chromosomie komórki biorcy lub mogą pozostać w stanie utajonym, ale pod wpływem czynniki zewnętrzne stają się aktywne i dlatego mogą łączyć się z komórką biorcy.
Dalsze badania „nieklasycznych” form rekombinacji genetycznej doprowadziły do odkrycia wielu przenośnych lub „migrujących” elementów genetycznych. Najważniejszymi z nich są autonomiczne elementy genetyczne zwane plazmidami, które służą jako aktywne nośniki informacji genetycznej. Na podstawie tych wyników niektórzy naukowcy zasugerowali, że „migrujące” elementy genetyczne powodują bardziej znaczące zmiany w genomach komórkowych niż mutacje.
Wszystko to nie mogło nie rodzić pytania: czy dobór naturalny działa na poziomie genetyki molekularnej?
Pojawienie się „teorii mutacji neutralnych” jeszcze bardziej pogorszyło sytuację, ponieważ dowodzi, że zmiany funkcji aparatu syntetyzującego białka są wynikiem neutralnych, przypadkowych mutacji, które nie mają wpływu na ewolucję. Chociaż taka konkluzja nie jest powszechnie akceptowana, powszechnie wiadomo, że działanie doboru naturalnego przejawia się na poziomie fenotypu, czyli żywego całego organizmu, a to już wiąże się z wyższym poziomem badań.
Rozwój współczesnej koncepcji biochemicznej jedności wszystkich żywych istot.
Podczas gdy w biologii nie było metod badań fizycznych i chemicznych oraz jasnych koncepcji teoretycznych, istota życia została sprowadzona do obecności jakiejś „tajemniczej siły”, dzięki której wszystkie żywe istoty rozwijają się i rozmnażają. Takie podejście do rozumienia życia nazywa się witalizmem. Witalizm sprowadził badaczy na złą drogę i nie przyczynił się do zrozumienia zasad funkcjonowania organizmów żywych. Te zasady zostały ujawnione po drodze szczegółowe badanie procesy wymiany materii, energii i informacji w systemach żywych o różnych poziomach organizacji, od komórki po biosferę.
Pogłębianie się współczesnej wiedzy na temat pochodzenia życia prowadzi do powstania różnych teorii ewolucji prebiologicznej. Istnieje kilka punktów widzenia na samą naturę powstawania życia na Ziemi.
Pierwsza jest następująca: życie powstało na Ziemi z form nieożywionych (mineralnych).
Stąd:
A)Życie jest ukierunkowanym wektorem ewolucji od materii nieożywionej do żywej;
B)Granica między żywymi i nieożywionymi jest bardzo ostra, a samo życie jest niezwykle niestabilne iw każdej chwili może powrócić do królestwa nieożywionego;
V)Życie z nieożywienia - wydarzenie wręcz niewiarygodne! Zwłaszcza jeśli weźmie się pod uwagę, że na pobliskich planetach nie znaleziono żadnych oznak życia.
Drugim założeniem jest to, że na Ziemi rozwinęło się życie. To znaczy, że:
A)Życie jest wytworem Kosmosu, a Ziemia tylko je zapewnia niezbędne warunki na jego rozwój (w przestrzeń kosmiczna na orbicie między Marsem a Jowiszem znajduje się pas asteroid, z którego docierają do nas na Ziemię pewne rodzaje meteorytów (chondrytów!) o stężeniu węgla pochodzenia nieorganicznego, z których możliwa jest synteza podstawowej zasady życia - aminokwasów;
B)Podstawa przedżyciowa jest bardzo stabilną formacją, ponieważ może pokonywać ogromne odległości w Kosmosie;
V)Istota zasady Pasteura-Redy'ego (żyjący tylko z żywych);
G)Życie nie jest tak rzadkim wydarzeniem we Wszechświecie.
Zgodnie z hipotezą angielskiego astrofizyka Jamesa Jeansa (1877-1946) przyjmuje się, że życie to pleśń występująca na powierzchni ciała niebieskie. To paradoksalne stwierdzenie było najbardziej naturalnym wyjaśnieniem pochodzenia życia.
Analizując zjawisko żywej materii, możemy stwierdzić, że zapobiega ona degeneracji materii we Wszechświecie, gdyż część jej stanu bezstrukturalnego przechodzi w stan strukturalny, obniżając entropię układu. Fotosynteza jest tego doskonałą ilustracją.
Przejście od nieożywionego do żywego nastąpiło po tym, jak na bazie wcześniejszych struktur przedbiologicznych powstały i rozwinęły się podstawy dwóch podstawowych systemów życiowych: systemu metabolizmu (metabolizmu) i systemu reprodukcji żywej komórki . Nie można jeszcze dokładnie powiedzieć, jak przebiegał ten rozwój. We współczesnej przyrodzie jesteśmy świadkami końcowego rezultatu tego skoku jakościowego, który doprowadził do powstania żywej komórki i następującego po niej procesu ewolucji biologicznej.
Badanie tych systemów dało najważniejszy przypadkowy wynik: ukształtował się fundament całej nauki przyrodniczej o żywej przyrodzie, niezależnie od poziomu organizacji jego struktur składowych. Idea ta, zrodzona w XIX wieku, przybrała formę kompletnej koncepcji biochemicznej jedności żywych w latach dwudziestych XX wieku dzięki pracom holenderskich mikrobiologów A. Kluivera i G. Donckera. Do tej pory koncepcja ta została potwierdzona wynikami wszechstronnych badań, które wyczerpująco wykazują jedność wszystkich żywych istot pod względem najbardziej podstawowych właściwości: podobieństwa składu chemicznego, właściwości chiralności żywych istot, uniwersalnej roli trójfosforanu adenozyny (ATP) jako akumulatora i nośnika energii zmagazynowanej biologicznie; wszechstronność kod genetyczny itd.
Bibliografia.
1. Gorełow A.A. Koncepcje współczesnej nauki przyrodniczej. Przebieg wykładów - M.: Centrum, 2000.
2. Zakharov V.B., Mamontov S.G., Sivoglazov VI. Biologia: ogólne wzorce. Podręcznik dla 10-11 komórek. ogólnokształcące instytucje edukacyjne. M.: Prasa szkolna, 1996.
3. Koncepcje współczesnej nauki przyrodniczej. Podręcznik. wyd. profesor VN Lavrinenko, profesor V.P. Ratnikow. M.: „Kultura i sport”. Stowarzyszenie Wydawnicze "UNITI", 1997.
4. Samygin S.I., Golubintsev VO, Lyubchenko V.S., Minasyan LA. Koncepcje współczesnego przyrodoznawstwa: odpowiedzi egzaminacyjne. Seria „zdać egzamin”. Rostów nad Donem: „Feniks”, 2001.
5. Chipak Yu.A., Borisov DA, Popova N.S., Sarafanova E.V. „Egzamin w toku koncepcji nowożytnej nauki przyrodniczej”. wyd. TELEWIZJA. Makeeva. M.: "przeor-izdat", 2004.
W artykule wyjaśniono znaczenie ustalania powiązań między składnikami przyrody ożywionej i nieożywionej dla praktyki nauczania przedmiotu” Świat» w szkole podstawowej ujawnia znaczenie tej aktywności w kształtowaniu świadomości ekologicznej młodzież szkolna, przedstawia metodykę odkrywania i ustalania powiązań między składnikami przyrody w toku nauczania uczniów szkół podstawowych.
Pobierać:
Zapowiedź:
Maglinowa B.B.
Tworzenie powiązań i relacji Zjawiska naturalne jako sposób kształtowania poglądów na temat jedności natury w trakcie studiowania kursu „Świat dookoła”
Ustalanie powiązań i wzajemnych powiązań zjawisk przyrodniczych jako środków kształtowania poglądów na jednolitość przyrody w przebiegu „świata wokół nas”
Słowa kluczowe: powiązania, wzajemne powiązania, światopogląd, pogląd naukowy, przyroda ożywiona, przyroda nieożywiona, jedność przyrody.
Słowa kluczowe: powiązania, wzajemne powiązania, światopogląd, pogląd naukowy, przyroda ożywiona, przyroda nieożywiona, jednolitość przyrody.
Abstrakt: artykuł wyjaśnia znaczenie ustalania powiązań między składnikami przyrody ożywionej i nieożywionej dla praktyki nauczania przedmiotu „Świat wokół nas” w szkole podstawowej, ujawnia znaczenie tej aktywności w kształtowaniu świadomości ekologicznej młodszych uczniów , przedstawia metodykę odkrywania i ustalania powiązań między składnikami przyrody w toku nauczania uczniów szkoły podstawowej.
Adnotacja: W artykule wyjaśniono aktualność powstawania powiązań między elementami przyrody ożywionej i nieożywionej dla nauczania przedmiotu szkolnego „Świat wokół nas” w szkole podstawowej. Ujawnia znaczenie tej aktywności w kształtowaniu świadomości ekologicznej dzieci szkół podstawowych oraz opisuje metody odkrywania i ustalania powiązań między komponentami przyrody w toku nauczania dzieci szkół podstawowych.
Ujawnienie i ustalenie powiązań między składnikami przyrody nieożywionej i ożywionej jest istotne dla praktyki nauczania przedmiotu szkolnego „Świat wokół nas”, gdyż pozwala ujawnić znaczenie wpływu wszystkich składników przyrody na pracę działalność ludzi związana z korzystaniem z przyrody i w związku z tym wychowanie ostrożnego stosunku do niej. W procesie wdrażania tej idei powstają ogromne możliwości zintegrowane podejście do nauczania młodszych uczniów. Wiadomo, że nauczyciel, nauczając, wychowuje i rozwija dzieci.
W niniejszym artykule skupimy się na niektórych możliwościach wychowania i edukacji rozwojowej w procesie studiowania kursu „Świat dookoła” w szkole podstawowej, podamy przykłady nawiązywania połączeń w przyrodzie, w procesie identyfikacji jakie bardzo korzystne warunki dla rozwoju myślenia dzieci.
Ogólnie rzecz biorąc, kurs „The World Around” bada przyrodę, którą K.D. Ushinsky nazwał wielkim pedagogiem. Według K.D. Ushinsky'ego, „obudzenie w dzieciach żywego poczucia natury oznacza wzbudzenie jednego z najbardziej korzystnych wpływów, które kształcą duszę” (1).
Nieoceniona wartość przedmiotu „Świat dookoła” polega na tym, że stanowi on podstawę światopoglądu dziecka, a także stwarza szerokie możliwości rozwoju jego osobowości. Studiując ten kierunek, młodsi studenci otrzymują wiedzę naukową, ponieważ jest ona rozwijana zgodnie z dydaktyczną zasadą naukowego charakteru i kształtuje w dzieciach naukowe poglądy na przyrodę, które są elementami naukowego światopoglądu. W sercu tego światopoglądu jest materializm dialektyczny, uznając prymat świata materialnego, jego jedność i zmienność. Uczniowie dochodzą do wniosku, że ten świat naprawdę istnieje, rozwija się, można go poznać.
Wykonując zadania specjalne, młodsi uczniowie obserwują przedmioty i zjawiska w przyrodzie, gromadzą w swoich umysłach pewien zasób konkretnych wyobrażeń o przyrodzie oraz badają przedmioty przyrody za pomocą zmysłów. W ten sposób poprzez obserwację dziecko przekonuje się o jedności i różnorodności przyrody. W toku konkretnych obserwacji ustala powiązania, aw niektórych przypadkach związki między różnymi elementami przyrody. Na przykład obserwując przylot ptaków, dziecko może ustawić złożone połączenia: przylot ptaków na wiosnę zależy od temperatury powietrza, topnienia śniegu, otwarcia zbiorników wodnych i pojawienia się owadów. Staje się oczywiste, że dopóki nie pojawią się owady, ptaki nie będą latać; nie można czekać na przybycie ptactwa wodnego do otwarcia zbiorników. Topniejący śnieg, otwierające się rzeki, pojawienie się owadów wiąże się ze wzrostem temperatury powietrza. Dziecko może nawiązać wiele takich połączeń. Obserwując, zauważa, że wszystko w przyrodzie się zmienia, że zmiany te zachodzą nie tylko w czasie, ale także w przestrzeni. Daje to uczniowi powód do samodzielnego wyciągania wniosków na temat jedności natury. To oczywiście nie wystarcza do ukształtowania stabilnych przekonań dialektyczno-materialistycznych, ale wystarcza do ustalenia elementów poglądy naukowe na przyrodzie.
Nawet A.Ya.Gerd, rozwijając przedmiot „Nauki przyrodnicze” dla niższych klas szkoły, zwracał uwagę na ustalanie powiązań i wzajemnych relacji zjawisk przyrodniczych, na logikę konstrukcji przedmiotu. W pracy „Lekcje przedmiotowe” pisał: „Celem lekcji przedmiotowych w szkole ludowej, oprócz rozwijania różnych aspektów umysłu, jest przekazanie uczniom do czasu ich odejścia poprawnych i możliwie pełnych wyobrażeń o środowisku, o Ziemi i żyjących na niej stworzeniach” (2). Z powyższego stwierdzenia wynika, że A.Ya. Gerd przyjął za pewnik rozwój uczniów w procesie ujawniania koncepcji przyrody jako całości, przejawiającej się w różnorodności. Dlatego A.Ya. Gerd stwierdził: „Oddzielne nauki przyrodnicze: zoologia, botanika, mineralogia, fizyka - nie powinny odbywać się w szkole ludowej: jest tylko jedna nierozerwalna nauka - o otaczającym świecie organicznym i nieorganicznym. Badanie świata nieorganicznego musi poprzedzać badanie świata organicznego” (2).
Kształtowanie wśród młodszych uczniów poglądów na temat jedności natury, Szkoła Podstawowa ma na celu stworzenie podstaw nie tylko edukacji przyrodniczej, ale także przygotowanie przedstawicieli różnych grup etnicznych do życia w wielokulturowym środowisku w wielonarodowym państwie. NA obecny etap regionalne systemy oświaty zapewniają swoim absolwentom kształcenie przyrodnicze, przyczyniając się do ich gotowości do życia w warunkach państwa federalnego i współczesnej cywilizacji, przybliżając ich światu zarówno rosyjskiemu, jak i kultura etniczna(6). Naszym zdaniem jednym z kierunków tej pracy jest etnokulturowa konotacja edukacji.
Punkty wyjścia i główne idee etno-kulturowej konotacji edukacji przyrodniczej można zdefiniować w następujący sposób: kształtowanie poglądów na temat jedności przyrody, z uwzględnieniem cech etnopsychologicznych, poglądów filozoficznych i tradycji pedagogicznych ludu; zapoznanie się z uniwersalnymi wartościami człowieka; szkolenie na zasadzie – „z bliska, z daleka, z rodzimego progu – w świat wiedzy uniwersalnej”; wprowadzenie do wiedzy przyrodniczej z uwzględnieniem tradycyjnych podstaw życia grupy etnicznej; zmienność w zależności od cechy lokalne, możliwości i potrzeby uczniów i ich rodziców (według A.B. Pankina).
Etnokulturowy składnik treści procesu edukacyjnego obejmuje całe bogactwo etnokultury, system podtrzymywania życia, tradycje, stereotypy zachowań, duchowe cele i wartości wypełnione nową współczesną treścią, która zapewnia pogodzenie tradycyjnych wartości z uniwersalnymi , wprowadzono znormalizowane wartości nowoczesne technologie (5).
Niezwykle interesujące są badania powiązań i wzajemnych zależności w przyrodzie autorstwa Klepininy Z.A., poparte autorskim programem „Przyroda i ludzie”. Zgodnie z tym programem w klasie 1 badana jest otaczająca przyroda, przeprowadzane jest kompleksowe badanie sezonowych zmian w przyrodzie nieożywionej i żywej. Głównym ogniwem całej pracy nauczyciela jest ustalenie znaków pór roku. Ich powstanie zaczyna się od przyrody nieożywionej. Sekwencję tej pracy można przedstawić w formie diagramu.
Związki przyczynowe
Podczas ustalania znaków pór roku
Schemat 1.
Położenie południowego słońca na niebie, które określa długość dnia i nocy, jest pierwszym ogniwem w nawiązywaniu połączeń. W trakcie swoich obserwacji słońca uczeń musi upewnić się, że południowa wysokość słońca zmienia się wraz z porami roku. Tak więc wysokość południowego słońca i długość dnia są jednymi z najważniejszych znaków pór roku. Od tych znaków zależą inne elementy przyrody, a przede wszystkim pogoda. Najczęściej studenci Szkoła Podstawowa pogoda charakteryzuje się jednym elementem: ciepła - mroźna, wietrzna - bezwietrzna, bezchmurna - pochmurna, z opadami - bez opadów. Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie te elementy składają się na pogodę. Zadaniem nauczyciela jest ustalenie powiązań między poszczególnymi jej elementami podczas obserwacji pogody.
Najważniejszym elementem pogody jest temperatura powietrza. To zależy od wysokości słońca i długości dnia. Tak więc drugim ogniwem powiązań, które poznaje uczeń, jest zależność temperatury powietrza od wysokości słońca i długości dnia.
Trzecim ogniwem w tworzeniu naturalnych powiązań jest zależność opadów od zachmurzenia. Tak więc w procesie obserwacji dzieci ustalają, że jesienią niebo częściej pokrywają chmury, występują długie, ciągłe deszcze, w przeciwieństwie do krótkotrwałych, ulewnych deszczy latem. Niższe temperatury jesienią powodują mgły. Mgłę, mróz, mróz można zaliczyć do oznak jesieni.
Gdy temperatura powietrza spada poniżej zera stopni, powierzchnia gleby zamarza, a na zbiornikach wodnych tworzy się lód. To czwarte ogniwo w nawiązywaniu połączeń w przyrodzie nieożywionej.
Po ustaleniu zależności w przyrodzie nieożywionej wskazane jest przeprowadzenie prac nad rozpoznaniem powiązań między dziką przyrodą a przyrodą nieożywioną. NA etap początkowy Podczas szkolenia ważne jest określenie zależności zmian roślinności od stopnia nasłonecznienia danego terenu oraz temperatury powietrza. Obserwacje życia roślin przez cały rok pozwalają dzieciom stwierdzić, że wraz ze spadkiem nasłonecznienia i spadkiem temperatury powietrza liście na drzewach i krzewach zaczynają zmieniać kolor, ich ogonki liściowe wysychają i łamią się pod wpływem wiatru. Tak zaczyna się opadanie liści - jedno z niezwykłych jesiennych zjawisk w przyrodzie. Zmiana koloru liści i opadanie liści to jedna z najważniejszych oznak sezonu jesiennego.
Na przykładzie świata zwierzęcego, tj. przygotowania zwierząt do zmian w przyrodzie nieożywionej i ożywionej, powstają bardziej złożone powiązania. Prześledźmy to na przykładzie tego, jak ptaki i zwierzęta przygotowują się do zimy. Zwierzęta i ptaki muszą przystosować się do zmienionych warunków pokarmowych, zimna i pokrywy śnieżnej. Identyfikując zależności, na pierwszym miejscu stawiamy przyczynę determinującą – zmianę warunków żywieniowych.
Jesienne zmiany w życiu zwierząt
ze zmian w przyrodzie nieożywionej
Schemat 2.
Praca nad identyfikacją powiązań i relacji jest kontynuowana w klasach 3 i 4.
Przykłady połączeń i wzajemnych połączeń, które rozważaliśmy, które zostały określone w trakcie studiowania tematu „Świat wokół nas”, są niezbędne narzędzie rozwój myślenia uczniów. Cały proces myślenia w identyfikowaniu powiązań wyraża się w uogólnieniach, których stopień komplikuje się stopniowo w miarę pojawiania się nowych pojęć. Początkowy etap uogólnień przejawia się w poznaniu zmysłowym: od doznań do spostrzeżeń, od spostrzeżeń do reprezentacji. Zmysłowy etap poznania ma znaczenie w nauczaniu młodszych uczniów, będąc podstawą do kształtowania się pojęć, sądów i wniosków. Przepis ten został wyrażony w oświadczeniu K.D. Ushinsky: „Logika natury jest najbardziej dostępną logiką dla dzieci - wizualną, niepodważalną. Każdy nowy przedmiot pozwala ćwiczyć umysł porównaniami, wprowadzać nowe koncepcje w obszar już nabytych, sprowadzać badane rodzaje do jednego gatunku ”(1).
Literatura:
- Ushinsky K.D. op. M., 1949, t.5, s. 252.
- Gerd A.Ya. Wybrane prace pedagogiczne. M., 1953, s. 83.
- Gerd A.Ya. Wybrane prace pedagogiczne. M., 1953, s. 90.
- Pankin AB Formacja osobowości etniczno-kulturowej: podręcznik. zasiłek dla studentów /A.B. Pankin. - M .: LLC „Big Bear”, 2004. - 272 s.
- Ushinsky K.D. Ulubione soch., M., 1968, s.207
- Tsuryumova S.V. Etnokulturowe konotacje edukacji dodatkowej dla dzieci / Dodatkowa edukacja dzieci jako czynnik rozwoju instytucje edukacyjne różne rodzaje: materiały z ogólnorosyjskiej naukowej i praktycznej konferencji korespondencyjnej / wyd. AV Zolotariewa. - Jarosław: Wydawnictwo YaGPU, 2008. - S. 137-140.
Przez długi czas nauki o przyrodzie ożywionej i nieożywionej rozwijały się oddzielnie od siebie, przenikanie się tych dziedzin wiedzy było trudne.
A. Humboldt, C. Lyell, V.V. Dokuczajew i V.I. Vernadsky wykazał, że żywe i nieożywione (obojętne) składniki Ziemi są ze sobą połączone i tworzą jeden system. Nazwał całość żywych organizmów planety żywą substancją biosfery.
System to całość, składająca się z części (komponentów), które są ze sobą powiązane i na siebie wpływają. Głównymi składnikami otaczającego świata jest przyroda żywa i nieożywiona. Istnieje wiele wzajemnych powiązań między przyrodą ożywioną i nieożywioną.
Na przykład wszystkie żywe organizmy (przedstawiciele dzikiej przyrody) potrzebują wody (składnika przyrody nieożywionej), życie bez wody jest niemożliwe. Jednocześnie bogata roślinność leśna zatrzymuje wilgoć w glebie i nawilża powietrze. Po wylesianiu zmniejsza się ilość wody w glebie, rzeki stają się płytkie, klimat staje się bardziej suchy.
Żywe i nieożywione rzeczy też są złożone systemy. System przyrody żywej obejmuje organizmy żywe: rośliny, zwierzęta, grzyby, bakterie, między którymi zachodzą zależności. Na przykład rośliny służą jako pokarm dla roślinożerców. Po obumarciu szczątki roślin i zwierząt dostają się do gleby, gdzie grzyby glebowe i bakterie rozkładają je na minerały, tj. bardzo proste substancje, którymi żywią się rośliny.
Wildlife to zbiór organizmów. Dzieli się na pięć królestw: bakterie, grzyby, rośliny i zwierzęta. Żywa przyroda jest zorganizowana w ekosystemy, które tworzą biosferę. Głównym atrybutem żywej materii jest informacja genetyczna, która przejawia się w replikacji i mutacjach.
Zainteresowanie poznaniem przyrody żywej pojawiło się w człowieku bardzo dawno temu, jeszcze w czasach prymitywnych i było ściśle związane z jego najważniejszymi potrzebami: żywnością, lekarstwami, odzieżą, mieszkaniem itp. Jednak dopiero w pierwszych starożytnych cywilizacjach ludzie zaczęli celowo i systematycznie badać żywe organizmy, sporządzać listy zwierząt i roślin zamieszkujących różne regiony ziemi. Nauka zajmująca się badaniem istot żywych nazywa się biologią. Obecnie biologia to cały kompleks nauk o dzikiej przyrodzie. I tu są różne klasyfikacje ten ostatni. Na przykład, zgodnie z przedmiotami badań, nauki biologiczne dzielą się na wirusologię, bakteriologię, botanikę, zoologię i antropologię.
W zależności od poziomu organizacji obiektów żywych wyróżnia się następujące nauki:
Anatomia poświęcona badaniu struktura makroskopowa Zwierząt;
Histologia, która bada strukturę tkanek;
Cytologia to nauka o komórkach, z których składają się wszystkie żywe organizmy.
Zgodnie z właściwościami lub przejawami żywych istot, biologia obejmuje:
Morfologia - nauka o budowie lub budowie organizmów żywych;
Fizjologia, która bada ich funkcjonowanie;
Biologia molekularna, która bada mikrostrukturę żywych tkanek i komórek;
Ekologia, która zajmuje się sposobem życia roślin i zwierząt oraz ich związkiem ze środowiskiem;
Genetyka, która bada prawa dziedziczności i zmienności żywych organizmów.
Wszystkie te klasyfikacje są do pewnego stopnia warunkowe i względne oraz przecinają się ze sobą w różnych punktach. Tak wielopłaszczyznowy kompleks nauk biologicznych wynika w dużej mierze z niezwykłej różnorodności świata ożywionego.
Do tej pory naukowcy odkryli i opisali ponad milion gatunków zwierząt, około pół miliona gatunków roślin, kilkaset tysięcy gatunków grzybów i ponad trzy tysiące gatunków bakterii. Ponadto świat dzikiej przyrody jest daleki od pełnego zbadania. Liczbę dotychczas nieopisanych żyjących gatunków szacuje się na co najmniej milion. Oprócz, świetna ilość gatunki żywych organizmów już dawno wymarły. Według współczesnych danych naukowych przez cały czas rozwoju życia na Ziemi istniała kolosalna liczba różnego rodzajużywych istot - około pięciuset milionów.
Oczywiste jest, że przyroda żywa jest jakościowo nowym, wyższym poziomem organizacji materii, czyli zwojem ewolucji świata, który wzniósł się na niezwykłą wysokość w porównaniu ze stadium przyrody nieożywionej. Jaka jest tak radykalna różnica między przyrodą ożywioną i nieożywioną? Intuicyjnie każdy rozumie, co jest żywe, a co nieożywione. Jednak przy próbie określenia istoty życia pojawiają się trudności. Okazuje się, że odpowiedź na pytanie, czym jest życie, jest dość trudna.
Powszechnie znana jest na przykład definicja zaproponowana przez niemieckiego filozofa XIX wieku. Fryderyka Engelsa, według którego życie jest sposobem istnienia ciał białkowych, ważna cecha czyli ciągłą wymianę substancji z otaczającą nas przyrodą zewnętrzną. Niemniej jednak, na przykład żywa mysz i płonąca świeca, z fizykochemicznego punktu widzenia, znajdują się w takim samym stanie metabolizmu jak środowisko zewnętrzne, zużywając jednakowo tlen i uwalniając dwutlenek węgla, ale w jednym przypadku - w wyniku oddychanie, aw drugim - w procesie spalania. Ten przykład pokazuje, że przedmioty nieożywione mogą również wymieniać substancje ze środowiskiem; te. metabolizm jest koniecznym, ale niewystarczającym kryterium określania życia. To samo można powiedzieć o białkowej naturze obiektów żywych.
Nie można zatem wskazać tylko jednej głównej lub podstawowej cechy, według której rozróżnia się obiekty przyrody żywej i przyrody nieożywionej. Dlatego nowoczesna biologia definiując i opisując istoty żywe, wychodzi z potrzeby wyliczenia kilku podstawowych właściwości organizmów żywych. Jednocześnie podkreśla się, że tylko całość tych właściwości może dać wyobrażenie o specyfice życia. Te cechy lub cechy obejmują:
Organizmy żywe charakteryzują się znacznie bardziej złożoną budową niż ciała nieożywione.
Każdy organizm otrzymuje energię ze środowiska, aby utrzymać swoją aktywność życiową. Większość organizmów bezpośrednio lub pośrednio wykorzystuje energię słoneczną.
Organizmy żywe aktywnie reagują na środowisko. Jeśli np. popchniesz kamień, to będzie się poruszał biernie, a jeśli popchniesz zwierzę, zareaguje aktywnie: ucieknie, zaatakuje, zmieni kształt itp. Zdolność reagowania na bodźce zewnętrzne jest uniwersalną właściwością istot żywych, zarówno roślin, jak i zwierząt.
Żywe organizmy nie tylko mogą się zmieniać, ale także stają się bardziej złożone. Na przykład roślina ma nowe gałęzie, a zwierzę ma nowe narządy, które znacznie się różnią wygląd, i zgodnie z urządzeniem od tych, którzy je urodzili.
Wszystkie żywe istoty rozmnażają się. Co więcej, potomstwo jest podobne do rodziców, a jednocześnie różni się od nich w jakiś sposób.
Podobieństwo potomstwa do rodziców wynika z innej ważnej cechy organizmów żywych - zdolności do przekazywania potomkom osadzonej w nich dziedzicznej informacji, która zawarta jest w genach (od greckiego genos - pochodzenie) - najmniejszych i bardzo złożonych potrójnych cząsteczkach zlokalizowane w jądrach komórek organizmów żywych. Materiał genetyczny kieruje rozwojem organizmu. Dlatego potomstwo jest podobne do rodziców. Jednak informacje dziedziczne podczas życia organizmu, a także podczas transmisji, są nieco zniekształcone lub zmienione. Pod tym względem potomkowie są nie tylko podobni do swoich rodziców, ale także różni się od nich.
Organizmy żywe są dobrze przystosowane do swojego środowiska. Budowa ptaka, ryby, żaby, dżdżownicy jest w pełni zgodna z warunkami, w jakich żyją. Nie można tego powiedzieć o ciałach nieożywionych: na przykład kamień „nie dba” o to, gdzie się znajduje – może leżeć na dnie rzeki, tarzać się w polu lub latać wokół Ziemi jako naturalny satelita. Jeśli jednak zmusimy np. ptaka do życia w głębinach rzeki, a rybę do lasu, to te żywe istoty oczywiście umrą. Mówiąc najprościej, główne różnice między istotami żywymi i nieożywionymi polegają na tym, że wszystkie żywe organizmy jedzą, oddychają, rosną i rozmnażają się, podczas gdy ciała nieożywione nie jedzą, nie oddychają, nie rosną ani nie rozmnażają się.
W dzikiej przyrodzie można również wyróżnić główne poziomy strukturalne lub etapy złożoności. Pierwszym z nich jest poziom molekularny, czyli niezwykle małe obiekty żywe, czyli cząsteczki DNA, które zawierają informacje dziedziczne organizmów żywych. Następny poziom to komórkowy, a następnie tkankowo-narządowy i poziomy organizmu. Następnie następują poziomy specyficzne dla populacji i biogeocenotyczne lub ekosystemowe. Biogeocenoza (ekosystem) to działka Ziemi ze wszystkimi żywymi organizmami, które ją zamieszkują, oraz ich siedliskami nieożywionymi; innymi słowy, ze wszystkimi składnikami jego natury ożywionej i nieożywionej. Przykładami biogeocenoz lub ekosystemów są las, jezioro, pole itp. Ostatnim stopniem w hierarchii poziomów organizacji świata ożywionego jest biosfera, czyli całość żywych organizmów Ziemi wraz z ich naturalnym środowiskiem.
Cząsteczki, z których składają się organizmy żywe, podlegają wszystkim znanym prawom chemii, ale dodatkowo oddziałują na siebie zgodnie z innym systemem zasad, który można podać Nazwa zwyczajowa- molekularna logika stanu żywego. Zasady te nie zawsze reprezentują jakieś nowe, nieznane dotąd prawa lub siły fizyczne. Powinny być uważane za bardziej podobne specjalny układ prawidłowości charakteryzujące naturę, funkcje i wzajemne oddziaływanie biomolekuł, czyli takich cząsteczek, które wchodzą w skład organizmów żywych.
Wszystkie żywe organizmy zawierają organiczne makrocząsteczki zbudowane według ogólnego planu. Większość składników chemicznych organizmów żywych to związki organiczne, czyli związki węgla, w których atomy węgla są związane kowalencyjnie z innymi atomami węgla, a także z atomami wodoru, tlenu i azotu. Żywa materia składa się z szerokiej gamy związków organicznych, z których wiele to niezwykle duże i złożone cząsteczki. Nawet najprostsze, najmniejsze komórki bakteryjne zawierają bardzo dużą liczbę różnych cząsteczek organicznych. Na przykład w komórce bakteryjnej Escherichia coli(pospolita E. coli) jest ich około 5000 różne rodzaje związków organicznych, w tym 3000 różnych białek i 1000 różnych typów kwasów nukleinowych.
Białka i kwasy nukleinowe są bardzo dużymi i złożonymi cząsteczkami (makrocząsteczkami), dokładna budowa tylko kilku z nich jest znana. W znacznie bardziej złożonym ludzkim ciele istnieje około 5 000 000 rodzajów cząsteczek białka. W rzeczywistości każdy gatunek żywych organizmów zawiera własny zestaw białek i kwasów nukleinowych i prawie wszystkie z nich wyraźnie różnią się od białek i kwasów nukleinowych należących do innego gatunku. Ponieważ istnieje około 10 milionów gatunków organizmów żywych, łatwo obliczyć, że wszystkie te gatunki razem wzięte powinny zawierać co najmniej 1011 różnych białek i prawie tyle samo różnych kwasów nukleinowych. Jednak paradoksalnie cała ogromna różnorodność cząsteczek organicznych w żywych organizmach sprowadza się do dość prostego obrazu. Dzieje się tak dlatego, że wszystkie makrocząsteczki w komórce składają się z kilku typów prostych i małych cząsteczek, służących jako budulce, które połączone są w długie łańcuchy zawierające od 50 do wielu tysięcy jednostek.
Długie, przypominające łańcuchy cząsteczki kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) zbudowane są z zaledwie czterech rodzajów cegiełek – dezoksyrybonukleotydów, ułożonych w określonej kolejności. Białka to łańcuchy składające się z 20 różnych aminokwasów, połączonych ze sobą kowalencyjnie - związków organicznych o małej masie cząsteczkowej i znanej budowie. Aminokwasy te mogą być ułożone w najrozmaitsze sekwencje i tworzyć ogromną różnorodność białek, podobnie jak 33 litery alfabetu ułożone w pewien porządek, składają się na niemal nieograniczoną liczbę słów, zdań, a nawet książek. Co więcej, cztery nukleotydy, które tworzą wszystkie kwasy nukleinowe i 20 aminokwasów, które tworzą wszystkie białka, są takie same we wszystkich organizmach, w tym zwierzętach, roślinach i mikroorganizmach. Fakt ten przekonująco świadczy na korzyść faktu, że wszystkie żywe organizmy wywodzą się od wspólnego przodka.
Dla prostych cząsteczek, z których zbudowane są wszystkie makrocząsteczki, charakterystyczna jest jeszcze jedna niezwykła cecha. Polega ona na tym, że każdy z nich pełni jednocześnie kilka funkcji w komórce. Różne aminokwasy służą nie tylko jako budulec białek, ale także jako prekursory hormonów, alkaloidów, pigmentów i wielu innych biomolekuł. Nukleotydy są wykorzystywane nie tylko jako budulec kwasów nukleinowych, ale także jako koenzymy i nośniki energii. W organizmach żywych zwykle nie ma związków, które nie pełnią jakiejś funkcji, chociaż funkcje niektórych biomolekuł wciąż są nam nieznane. Na podstawie tych wszystkich rozważań można sformułować szereg zasad molekularnej logiki życia: struktura makrocząsteczek biologicznych jest prosta w swej podstawie. Wszystkie żywe organizmy składają się z tych samych cząsteczek, które są budulcem, co wskazuje na ich pochodzenie od wspólnego przodka. Tożsamość organizmów każdego gatunku jest zachowana dzięki obecności zestawu kwasów nukleinowych i białek właściwych tylko dla niego. Wszystkie biocząsteczki pełnią określone funkcje w komórkach.