Сущность жизни и свойства живого

Не сомневаюсь, вы слышали много раз, что биология – это наука о жизни. Простое и понятное определение. Казалось бы, не вызывающее ни у кого лишних вопросов. Но только в том случае, если мы знаем ответ на вопрос «что такое жизнь?».

Вы пробовали на него отвечать?

Давайте понаблюдаем за окружающими нас объектами. Ох, сколько их. Глаза разбегаются. Нужно остановиться и выбрать какой-то один. Стоп! Давайте жука. Какой вам больше нравится? Вот майский. Посмотрите, какой красавец. Явно самец. И он явно жив. Почему? Потому, что двигается. Ест. Выделяет экскременты. Мы не видим, но можем предположить, что он также дышит, осязает, слышит и так далее.

Продолжим наблюдать. Вот автомобили. Какой выбрать? Стоп! Так как нам, будущим и настоящим биологам, необходимо в первую очередь заботиться об охране окружающей среды, остановимся на “Тесле”. Посмотрите. Не жук, конечно. Но тоже симпатично выглядит. А что с функциями? Тоже двигается. Да не просто двигается. Ещё самостоятельно может парковаться. А если рассмотреть обычный автомобиль, так тот ещё «ест» бензин, забирает у нас кислород, выделяет углекислый и массу других неприятных газов…

Так чем же различаются майский жук и автомобиль? В чём принципиальное отличие живого и неживого?

Существует множество (более ста) определений понятия «жизнь». Некоторые из них даже противоречат друг другу. Но в большинстве из них чаще всего встречаются такие слова как «система», «вещество», «информация», «сложность информации», «воспроизведение» и «самовоспроизведение», «эволюция» и другие. Минимальным же определением, которое согласуется со всеми остальными будет следующее: жизнь - это самовоспроизведение с изменениями. В англоязычном оригинале это звучит как life is self-reproduction with variations.

Ещё во второй половине XIX века Фридрих Энгельс сформулировал одно из самых известных определений жизни. «Жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белков».

Почти через столетие американский физик Франк Типлер в своей сенсационной книге «Физика бессмертия» даёт такое определение жизни: «Мы не хотим, – пишет он – привязывать определение жизни к молекуле нуклеиновой кислоты, потому что можно вообразить себе существование жизни, которая к этому определению не подходит. Если к нам в космический корабль явится внеземное существо, химическую основу которого составляют не нуклеиновая кислота, то нам все равно захочется признать его живым». По мнению Типлера, жизнь является всего лишь информацией особого рода: «Я определяю жизнь как некую закодированную информацию, которая сохраняется естественным отбором». Но если это так, то жизнь-информация является вечной, бесконечной и бессмертной. И хотя с этим определением согласны далеко не все, его несомненная ценность состоит в попытке выделить из всех критериев жизни в качестве главного – способность живых организмов сохранять и предавать информацию».

Но все приведённые выше определения, как показали дальнейшие исследования, не раскрывают всей сущности жизни. На сегодняшний день не существует ни одного признака живого, присущего только живому. Пример с майским жуком и автомобилем тому доказательство.

Но если рассмотреть совокупность признаков, то мы смело можем выделить те, которыми обладают все живые организмы. Рассмотрим их по порядку. Кстати, количество пунктов может быть разным, в зависимости от авторов материалов. Остановим свой выбор на девяти.

Первый пункт раскрывает состав жизни.

1. Живые организмы имеют сходный химический состав.

На планете Земля человеку известно около 126 химических элементов. Других нет. Логично предположить, что всё на земле и состоит из 126 химических элементов. Живое и неживое. Но здесь есть один существенный нюанс. Соотношение химических элементов в объектах живой и неживой природы различается кардинальным образом. Если, например, земная кора наполовину представлена кислородом, на четверть кремнием, а далее идут алюминий, железо, кальций и другие элементы, то абсолютно все живые организмы на 98% состоят из четырёх элементов – углерода, кислорода, водорода и азота. Как видим, если говорить о схожести, то общим и необходимым элементом будет являться только кислород.

Почему именно эти четыре элемента? Дело в том, что именно из этих химических элементов состоят органические вещества, в свою очередь составляющие тела живых организмов. Вам известны эти вещества. Это белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.

Следующее свойство раскрывает строение жизни.

2. Единый принцип строения.

Каким бы огромным ни было разнообразие живых организмов на нашей планете – все они состоят из клеток. Очень разных клеток, правда. Но всё-таки клеток. Считается, что вне клетки нет жизни. Научные споры периодически возникают только по вирусам, не имеющим клеточного строения. Но и они становятся «живыми», если так можно сказать, только после проникновения в клетку.
Третий пункт говорит о том, что живое тесно и неразрывно связано с неживым.

3. Живые организмы – открытые системы, для которых характерен обмен веществ.

С одной стороны – они закрыты. Посмотрите на клетку. Она покрыта цитоплазматической мембраной, которая не прерывается. Тое есть никаких дырок там нет. Она закрыта. Но с другой стороны она обладает свойством пропускать нужные клетке вещества и выводить ненужные. И организм может существовать только в случае непрерывного поступления энергии и питательных веществ.

Фотосинтезирующие организмы используют энергию света, а гетеротрофные – энергию распада сложных органических веществ.

Следующее свойство характеризует жизнь, как нечто, способное к ответной реакции.

4. Живые организмы реагируют на изменение факторов окружающей среды.

Способность избирательно реагировать на внешние воздействия – обязательное условие существования живых организмов. Растения сбрасывают листья для предотвращения чрезмерной потери влаги. Животные либо спасаются от хищников, либо, наоборот, настигают жертву. Эвглена зелёная, определяя при помощи светочувствительного глазка степень освещённости, перемещается в место с большим количеством света.

Такие примеры можно приводить практически бесконечно. Попробуйте сами.

Пятый пункт отмечает обязательные количественные и качественные изменения жизни.

5. Живые организмы развиваются и растут.

Это свойство также не является уникальным для живой природы. Например, из уроков географии вы знаете об изменениях рельефа. Горы – плоскогорье – равнина.

Но развитие живых организмов связано с реализацией наследственной программы и обычно сопровождается увеличением его массы или количества клеток.

Развитие – качественные изменения, а рост – количественные.

Также нужно отметить, что развиваются не только отдельные живые организмы, но и живая природа в целом. В результате исторического развития или эволюции, появилось всё многообразие живых организмов на нашей планете.

В следующем пункте речь идёт о воспроизведении себе подобных.

6. Живые организмы размножаются.

Наверное, одно из ключевых отличий живой и неживой природы. Автомобиль «Тесла», о котором мы упоминали, не может произвести себе подобного. А вот все новые живые организмы, начиная от мельчайшей бактерии до человека, возникают в результате размножения. Бесполого или полового.

Седьмое свойство одно из самых важных и обязательных.

7. Живые организмы обладают наследственностью и изменчивостью.

Все потомки либо являются практически копиями своих родителей (при бесполом размножении), либо в разной степени похожи на своих родителей (при половом размножении). Эта закономерность основана на наследственности – способности живых организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития следующим поколениям.

Информация же обо всех признаках, свойствах и особенностях развития находится в генах молекулы ДНК, которая размещается в хромосомах.

С другой стороны, трудно найти в природе двух совершенно одинаковых организмов. Так как для всех живых организмов характерна изменчивость – свойство живых организмов приобретать новые признаки и утрачивать старые. Благодаря этому свойству создаётся разнообразный материал для отбора наиболее приспособленных к конкретным условиям особей. Что в дальнейшем может приводить к образованию новых видов организмов.

Восьмой пункт о соответствии жизни и среды обитания.

8. Живые организмы приспособлены (адаптированы) к определённой среде обитания.

Вы безошибочно можете определить, в какой среде обитают различные организмы. Отметим, что все эти, порой самые невероятные приспособления, «работают» только в определённых условиях. И оказываются абсолютно бесполезными либо даже вредными, если организм попадает в условия, отличные от тех, к которым эти приспособления сформировались. Например, заяц-беляк, сменив летнюю одёжку на белоснежную зимнюю шубку, становится ещё лучше виден хищникам в случае малоснежной либо поздней зимы.

И последнее свойство. Больше физическое и немножко философское.

9. Живые организмы дискретны.

Само слово дискретность произошло от латинского «discretus», что означат прерывистый, разделённый. Дискретность – всеобщее свойство материи. Из курса физики и химии вам известно, что каждый атом состоит из элементарных частиц, атомы, в свою очередь, образуют молекулы, простые молекулы входят в состав более сложных соединений и т.д.

Жизнь на Земле также представлена дискретными формами. Посмотрите – каждый отдельный организм или биологическая система (например, биоценоз, экосистема – с ними вы подробно познакомитесь немного позднее) состоят из отдельных изолированных, т.е. обособленных или отграниченных в пространстве частей. Но в тоже время все эти части тесно связаны между собой и тесно взаимодействуют, что позволяет говорить об их структурно-функциональном единстве. Например, любой вид организмов включает отдельные особи. Тело высокоорганизованной особи образуют пространственно отграниченные органы, которые, в свою очередь, состоят из отдельных клеток. Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности. Благодаря этому создаётся возможность постоянного самообновления организма. Старые «износившиеся» структуры (различные молекулы, органоиды клетки, целые клетки) ликвидируются, а новые образуются и встают на замену старых. Таким образом самообновление происходит постоянно и постепенно без прекращения выполняемых функций. Например, мы с вами вряд ли замечаем, как у нас за 5 дней обновляется весь эпителий кишечника, за 2 недели – вся кожа, а за полгода – кровь.

Подведём итоги.

Мы с вами сказали, что не существует какого-либо одного признака, по которому можно отличить живое вещество от неживого.

В то же время все живые организмы обладают рядом обязательных свойств. Именно по их совокупности живые организмы и отличаются от неживой природы.

К таким признакам или свойствам относятся следующие: сходный химический состав, клеточное строение, обмен веществ, раздражимость, саморегуляция, рост и развитие, размножение, наследственность, изменчивость, адаптации, дискретность.