Дмитрий Пархоменко 
Начало земной жизни
Отличия живых объектов природы, неживых организмов и прочих элементов волнуют умы многих ученных. По их словам, о жизни на земле стало известно с того момента, как только появилось понятие того, что такое ДНК и зачем оно создано.
Что касается информации о переходе простых белковых соединений к более сложным, достоверных данных по этому поводу пока не получено. Существует теория о биохимической эволюции, но она представлена лишь в общих чертах. Эта теория гласит, что между коацерватами, являющимися по природе сгустками органических соединений, могут «вклиниваться» молекулы сложных углеводов, что приводило к образованию простейшей клеточной мембраны, которая давала коацерватам стабилизацию. Как только к коацервату присоединялась молекула белка, появлялась другая подобная клетка, имеющая способность к росту и дальнейшему делению.
Самым трудоемким этапом процесса доказательства этой гипотезы считается аргументация способности живых организмов к делению. Нет сомнений в том, что в модели появления жизни будут входить и другие знания, подкрепленные новым научным опытом. Однако чем более сильно новое превосходит старое, тем сложнее становится фактически объяснить то, каким именно образом появилось это самое «новое». Соответственно, тут речь всегда будет идти о приблизительных данных, а не о конкретике.
Живые организмы: особенности и принципы
Живые организмы отличаются от неживых объектов ключевыми особенностями, которые определяют их уникальность и способность к самостоятельному существованию и развитию. Основные принципы, ориентиры и закономерности регулируют жизнедеятельность всех живых существ и обеспечивают их функционирование в единой уникальной системе.
Одной из ключевых особенностей живых организмов является их способность к росту и развитию. Живые существа проходят определенные стадии развития от зародыша или споры до окончательного формирования взрослого организма. Этот процесс регулируется генетическим материалом, которое определяет различные характеристики и фенотипы живых существ.
Способность к обмену веществ является также важным аспектом жизнедеятельности всех живых существ. Организмы обмениваются веществами с окружающей средой, поглощая нужные элементы и выделяя отходы. Этот обмен осуществляется через различные системы и органы животных и растений.
Еще одной особенностью живых организмов является способность к размножению. Они способны создавать новые особи своего вида путем различных процессов, таких как деление клеток, половое размножение или спорообразование. Размножение позволяет обеспечивать сохранение и распространение видов в течение поколений.
Кроме того, живые организмы обладают способностью к реагированию на внешние воздействия и адаптации к изменяющейся среде. Они способны приспосабливаться к различным условиям, изменять свое поведение и физиологические процессы для обеспечения выживания и благополучия.
Все эти особенности и принципы обусловливают уникальность живых организмов и позволяют им находиться в постоянном взаимодействии со средой, выполнять свои функции и поддерживать баланс в жизнедеятельности.
Отличие живого от неживого
Живым считалось все то, что растет , дышит, передвигается, питается, рождается и умирает
.
Затем появились более профессиональные определения свойств живых организмов:
- Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой.
Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах. - Живые организмы получают энергию из окружающей среды [гланым образом – с помощью дыхания?],
используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности.
Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.
Кроме того, живые объекты осуществляют обмен веществ с окружающей средой. - Живые организмы активно реагируют на окружающую среду
[сначала ощущением, потом – движением от/к, включением в себя, соединением с, изменением себя или вокруг…].
Способность реагировать на внешние раздражения – универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.
[Ощущение – главная загадка живого; это – начало души.] - Живые организмы не только изменяются , но и усложняются.
Все живое размножается. Эта способность к самовоспроизведению, пожалуй, самая поразительная способность живых организмов.
Причем потомство и похоже, и в то же время чем-то отличается от родителей.
В этом проявляется действие механизмов наследственности и изменчивости, определяющих эволюцию всех видов живой природы.Сходство потомства с родителями обусловлено ещё одной замечательной особенностью живых организмов –
передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения.
Эта информация содержится в генах –
единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах.
Генетический материал определяет направление развития организма.- Живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания и соответствуют своему образу жизни.
- Живое способно к саморегуляции. Живая система работает против возрастания энтропии.
Однако, все эти признаки живого в упрощенных формах можно обнаружить и в неживом.
А наиболее яркими признаками живого являются, пожалуй, следующие:
- Стремление к независимости от изменяющейся внешней среды.
- Размножение и экспансия.
- Неравновесность состояния. Обмен веществ. Стремление преобразовать и окружающую среду.
- Способность к регенерации. Возрастание устойчивости.
Из совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого:
жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению.
Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.
Опережающее отражение живых организмов – ещё одна их отличительная черта
Анализ проблем происхождения и развития жизни с позиций теории функциональных систем Как условие, определившее возможность появления жизни, П.К.Анохин рассматривал существование “предбиологических систем”. Тела косной природы реагируют, отвечают реакциями на внешние воздействия. Что же касается живого организма, то, если рассматривать его не как физическое тело, а как целостный индивид, Опережающее отражение действительности – свойство живых организмов опережать во времени и пространстве Эксперименты Бенджамина Либета показывают, что бессознательные электрические процессы в головном мозге, |
Анохин П.К. Опережающее отражение действительности. – Вопросы философии. 1962, № 7, с. 175.
Жизнь – это код
Можно сделать вывод о том, что основой всех процессов жизнедеятельности являются белки (протеины) и нуклеиновые кислоты. Системы с наличием таких компонентов являются сложно организованными. Самое короткое и, тем не менее, емкое определение было выдвинуто известным ученым-биологом из Америки по фамилии Типлер, ставшим создателем издания под названием «физика бессмертия». По его словам, живым существом можно признать только то, в составе которого есть нуклеиновая кислота. Также, по мнению ученого, жизнь является определенного рода кодом. Придерживаясь этого мнения, стоит предположить, что, лишь поменяв этот код, можно добиться вечной жизни и отсутствия нарушений здоровья человека. Нельзя сказать о том, что эта гипотеза нашла отклик у всех, но все же некоторые ее последователи появились. Это предположение создано с целью обособления способности живого организма накапливать и обрабатывать информацию.
Принимая во внимание то, что вопрос отличия живого от неживого по сей день остается предметом многочисленных дискуссий, к проведенному исследованию имеет смысл добавить подробное рассмотрение структуры элементов живого и неживого
Обмен веществ и энергия
Живые организмы обладают метаболизмом — сложным процессом, в результате которого они получают энергию из окружающего средства и используют ее для поддержания жизнедеятельности. Организмы поглощают питательные вещества из окружающей среды, превращая их в необходимые молекулы для роста, размножения и регуляции функций организма.
Неживые объекты, напротив, не способны самостоятельно поглощать питательные вещества и получать энергию. Они не могут производить метаболические процессы и зависят от внешних воздействий.
Обмен веществ и энергии у живых организмов обеспечивается через цепочку биохимических реакций, включающих такие процессы, как дыхание, пищеварение и обмен веществ в клетках. Эти процессы позволяют организмам получать энергию, необходимую для выполнения всех жизненных функций, и поддерживать постоянную температуру тела, давление и другие физиологические параметры.
Неживые объекты, будучи лишены обмена веществ и энергии, не способны выполнять жизнедеятельность и поддерживать стабильность своих физических параметров.
Таким образом, обмен веществ и энергии является одним из фундаментальных различий между живыми организмами и неживыми объектами и определяет способность живых организмов к самостоятельному существованию и развитию.
Реакция на внешние стимулы
Реакция на внешние стимулы может проявляться различными способами:
- Движение и ориентация: Многие животные могут передвигаться, исходя из воспринятой информации о направлении и интенсивности света, звука или температуры. Например, травоядные животные могут ориентироваться на запах пищи или звуки опасности. Растения также могут двигаться в ответ на воздействие стимула — фототропизм (реагирование на свет) и геотропизм (реакция на силу тяжести).
- Раздражимость и рефлексы: Многие животные обладают нервной системой, которая позволяет им реагировать на стимулы через рефлекторные действия. Например, когда вы чувствуете боль и мгновенно отбрасываете руку от нагретой поверхности, это рефлекторная реакция на воздействие температуры.
- Рост и развитие: Живые организмы могут реагировать на внешние условия и изменять свое развитие и рост. Например, растения принимают форму листьев в зависимости от освещения — солнечного или в тени.
- Модификация поведения: Живые существа могут приспосабливаться к внешним условиям, изменяя свое поведение и стратегии выживания. Например, рыбы могут менять глубину своего полета в воде в зависимости от температуры или доступности пищи.
Таким образом, реакция на внешние стимулы является важным свойством живых организмов и позволяет им адаптироваться к окружающей среде.
Что такое биология?
Если выпустить биолога в лес, его вряд ли привлекут камни, горные породы, реки, протекающие в этой местности, или состав атмосферного воздуха (хотя и это, несомненно, интересно!), а все потому, что все эти объекты принадлежат неживой природе. Зато биолог точно заинтересуется растительностью и живностью в лесу, то есть объектами живой природы. И вот мы с вами уже почти можем дать определение термину «биология»:
Биология — это наука, изучающая живых существ, их взаимодействие между собой и средой обитания, а также закономерности живых систем.
Четко определить границы биологии сложно, потому что эта наука изучает все аспекты жизни и буквально все, что с ней связано. Живые организмы непрерывно изменяются, обретают все новые и новые свойства, а значит, изучение биологии потенциально бесконечно. Поэтому главная задача биолога — непрерывный поиск ответов на вопросы о природе жизни при помощи научных методов.
А теперь, когда мы немного вдохновились, попробуем более конкретно поговорить о тех объектах, которые изучает биология.
Классификация и принципы устройства живых систем
Живые системы, в отличие от неживых, обладают уникальной структурой и способностью к саморазмножению и эволюции. Они могут быть классифицированы на множество уровней организации, от молекулярных до экосистемных. Возможности и принципы устройства живых систем основываются на следующих особенностях:
| Уровень организации | Особенности |
|---|---|
| Молекулярный | Живые системы состоят из органических молекул, таких как ДНК, РНК, белки и углеводы. Молекулярные взаимодействия определяют функционирование и характеристики живых систем. |
| Клеточный | Клетка является основной структурной и функциональной единицей живых систем. Она обладает мембраной, органеллами и генетическим материалом, позволяющим ей выполнять множество функций. |
| Организменный | Организмы состоят из множества клеток, которые сотрудничают и координируют свою деятельность для поддержания жизнедеятельности организма в целом. |
| Популяционный | Популяции являются группами организмов одного вида, которые взаимодействуют друг с другом в рамках определенной среды. Эти взаимодействия определяют эволюцию популяции. |
| Экосистемный | Экосистемы представляют собой сложные сети взаимодействий между живыми организмами и их окружающей средой. Они обеспечивают круговорот веществ и энергии в природе. |
Принципы устройства живых систем включают саморегуляцию, адаптивность и эволюцию. Живые системы способны реагировать на изменения окружающей среды, поддерживать устойчивость и гомеостазис, а также приспосабливаться к новым условиям. Они также способны к эволюции и наследованию генетической информации, что позволяет им адаптироваться к различным условиям и меняться со временем.
Реакция на внешние раздражители
Реакция на внешние раздражители является основным механизмом регуляции функций живых систем. Живые организмы обладают рецепторами, способными обнаруживать физические, химические или биологические сигналы из окружающей среды. Эти сигналы могут быть такими разнообразными, как свет, звук, запах, температура, пища и другие.
Получив информацию о внешних раздражителях, организм может изменить свою структуру или функцию для адаптации к новым условиям. Например, растения могут изменять форму своих листьев для получения максимального количества света, а животные могут изменять свою температуру тела и ритмы дыхания для поддержания жизнедеятельности в разных климатических условиях.
Таким образом, реакция на внешние раздражители является одной из основных характеристик живых систем. Она обеспечивает живым организмам способность адаптироваться к изменениям в окружающей среде, что делает их более выживаемыми и успешными.
Вирусы – кто они?
Есть мнение о существовании так называемых пограничных этапов между живым и неживым. В основном биологи спорили и спорят до сих пор на предмет происхождения вирусов. Отличие вирусов от обычных клеток состоит в том, что они могут размножаться только с целью навредить, но не с целью омолодить и продлить жизнь индивидуума. Также вирусы не имеют возможности обмениваться веществами, расти, реагировать на раздражающие факторы и так далее.
Вирусные клетки, находящиеся вне организма, обладают наследственным механизмом, тем не менее в их составе нет ферментов, являющихся своеобразным фундаментом полноценного существования. Потому такие клетки могут существовать только благодаря жизненной энергии и полезным веществам, забираемым у донора, которым является здоровая клетка.
Фактчек
- Биология — это наука о жизни, которая рассматривает тонкости существования живого во всех его проявлениях.
- Для того, чтобы отличить живой организм от неживого, нужно применить к нему критерии жизни.
- К свойствам живого относятся: обмен веществ и энергии, рост и развитие, дискретность и целостность, наследственность и изменчивость, гомеостаз, раздражимость, размножение, сходное химическое строение, открытость, ритмичность.
- Выделяют молекулярный, клеточный, органно-тканевый, организменный, популяционно-видовой, экосистемный и биосферный уровни организации живого.
«Признаки живых организмов»
Биологические системы отличаются от тел неживой природы совокупностью признаков и свойств, среди которых основными являются:
- клеточное строение;
- особенности химического состава;
- обмен веществ и превращения энергии;
- гомеостаз;
- раздражимость;
- движение;
- рост и развитие;
- воспроизведение;
- эволюция.
Все живые системы, в том числе клетки и организмы, являются открытыми. К открытым системам относят системы, между которыми и окружающей средой происходит обмен веществ и энергии, например, растения в процессе фотосинтеза улавливают солнечный свет и поглощают воду и углекислый газ, выделяя кислород. Благодаря обмену веществ и энергии обеспечивается взаимосвязь организма с окружающей средой и поддерживается гомеостаз.
По способу питания все организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы способны самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических, а гетеротрофы используют исключительно готовые органические вещества.
| Признаки организмов | Характеристика |
| Определённый состав и упорядоченность | Все биосистемы характеризуются высокой упорядоченностью, которая может поддерживаться только благодаря протекающим в них процессам. Упорядоченность клетки проявляется в том, что для неё характерен определённый набор клеточных компонентов, а упорядоченность организма характеризуется определённым набором функционально связанных органов и тканей |
| Иерархичность организации | Жизнь проявляет себя одновременно на многих уровнях организации, каждый из которых имеет свои свойства и особенности |
| Обмен веществ | Это совокупность происходящих в организмах химических реакций, перемещений веществ, обеспечивающих постоянство состава и строения всех частей организма. На организменном уровне он проявляется в виде трёх процессов: питания, газообмена и выделения |
| Поток энергии | Непосредственно связан с обменом веществ. Организм, как и иные биосистемы, является открытой системой и зависит от притока энергии извне |
| Способность к воспроизводству | Обеспечивается размножением. При этом преемственность поколений обеспечивается наследственностью, а возникновение новых свойств и признаков — изменчивостью |
| Способность к развитию | На организменном уровне реализуется в виде онтогенеза — индивидуального развития организма. Он характеризуется ростом (увеличением размеров) и развитием (например, могут развиваться системы органов, которые необходимы с переходом в новую среду обитания, — лёгкие; органы размножения и др.) |
| Приспособленность | Развивается в результате долгосрочных и краткосрочных процессов. Её результатом является огромное разнообразие и целесообразность строения живых организмов. Долгосрочные приспособления осуществляются благодаря эволюции, краткосрочные — благодаря раздражимости (способности реагировать на внешние или внутренние воздействия) |
| Саморегуляция | Направлена на постоянство внешнего строения и внутреннего состояния (гомеостаза). На организменном уровне существует также три системы регуляции: гуморальная, нервная и иммунная |
| Динамичность | Характерным проявлением является способность организмов к изменению положения тела и подвижности. Она может проявляться не только в движении, но и в изменении ростовых реакций (тропизмы, таксисы, настии) |
| Целостность | Это результат взаимосвязи и взаимозависимости частей биосистем. Системы разных уровней отличаются по степени взаимозависимости своих частей. Так, клетка и организм — относительно более целостные биосистемы, чем биогеоценоз |
| Уникальность | Все биосистемы, начиная от клеточного уровня, неповторимы и отличаются от аналогичных систем. Например, имеющие идентичную наследственную информацию организмы (однояйцовые близнецы, клоны и т. д.) имеют неповторимую индивидуальность, зависящую от воздействия на них среды и саморегуляции в ходе развития |
Это конспект по теме «Признаки живых организмов». Выберите дальнейшие действия:
- Перейти к следующему конспекту: Наследственность и изменчивость
- Вернуться к списку конспектов по Биологии.
- Проверить знания по Биологии.
Обмен веществ
Обмен веществ представляет собой фундаментальный процесс, отличающий живые организмы от неживой материи. Он осуществляется внутри клеток и позволяет организмам получать необходимые питательные вещества, избавляться от шлаков и поддерживать постоянную внутреннюю среду.
Основными механизмами обмена веществ являются катаболизм и анаболизм. Катаболизм – это процесс разложения сложных органических веществ на простые, сопровождающийся выделением энергии. Анаболизм, наоборот, представляет собой синтез сложных органических веществ из простых с использованием энергии, полученной в результате катаболизма.
| Катаболизм | Анаболизм |
|---|---|
| Разложение сложных органических веществ | Синтез сложных органических веществ |
| Выделение энергии | Использование энергии |
Обмен веществ включает в себя такие процессы, как питание, дыхание и выделение. Питание – это процесс поглощения питательных веществ, необходимых для выполнения жизненных функций, из окружающей среды. Различные организмы питаются разными способами – от осуществления фотосинтеза до поедания других организмов. Дыхание – это обмен газами между организмом и окружающей средой, при котором в клетках осуществляется окисление пищи и выделяется энергия. Выделение – это процесс удаления отработанных веществ и шлаков из организма.
Кроме того, обмен веществ подразумевает регуляцию внутренней среды организма. Внутренняя среда должна быть постоянной, чтобы обеспечить оптимальное функционирование клеток. Регуляция внутренней среды осуществляется с помощью сложной системы гормонов, нервов и других механизмов.
Таким образом, обмен веществ является важной характеристикой живых организмов, позволяющей им поддерживать жизнь и адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды
Чем живая природа отличается от неживой
Главное отличие способность к росту и развитию.
Например, камень не будет меняться под воздействием солнца и воды, а цветок будет.
Каждое живое существо имеет жизненный цикл. Оно рождается на свет, питается за счет воздуха, воды и веществ (органических или неорганических), размножается (цветы опыляют пчелы) и умирает (цветы увядают).
Неживые объекты не имеют жизненного цикла.
Законы природы заставляют неживую природу меняться:
- Земля вращается вокруг Солнца, благодаря чему день сменяется ночью,
- снег всегда тает в тепле, так что летом снега не бывает,
- приливы и отливы в морях происходят под воздействием Луны,
- морские течения регулируют круговорот воды на земном шаре,
- реки текут из истоков и впадают в систему мирового океана.
Чем организмы отличаются от тел неживой природы
Важным отличием живых организмов от неживых считается следующее:
- Живые организмы состоят из клеток. В их структуру входят белки, жиры, кислоты, углеводы. В структуру неживых объектов входят молекулы, атомы, элементарные частицы.
- Организмы развиваются и становятся сложнее. В результате питания они увеличиваются благодаря делению клеток. У растений образуются новые цветки, плоды и ветки. Если ящерица сбросит хвост, она через некоторое время сможет нарастить новый. Все неживые объекты остаются прежними. Так, горы и через миллионы лет не вырастут. Это может произойти лишь вследствие движения земной коры.
- Живые существа нуждаются в питании для развития и размножения. Этот процесс носит обязательный и систематический характер. Если в организм не будут поступать важные элементы, он не сможет нормально развиваться и функционировать.
- Организмы способны реагировать на влияние внешних факторов. Все животные и растения адаптируются к погодным условиям. Они проявляют реакцию на окружающую среду в виде развития патологий или ухудшения самочувствия.
- В генах животных и растений заложен особый код, который диктует условия размножения. Каждая разновидность способна воспроизводить лишь себе подобных. Вследствие соединения генотипов происходит ряд изменений. Потому ребенок похож на своих родителей, но не может быть их точной копией. Неживые объекты не способны к воспроизводству. Некоторые могут возразить, что кристаллы способны расти. Однако этот процесс связан не с делением клеток, а с присоединением мелких частиц с такой же структурой.
Проверь себя
Задание 1.Какое свойство живого иллюстрирует положительный хемотаксис амебы к питательному субстрату?
- Раздражимость
- Развитие
- Дискретность
- Целостность
Задание 2.Хлорелла — одноклеточная водоросль. С каким уровнем организации у нее совпадает организменный уровень?
- Субклеточным
- Молекулярным
- Клеточным
- Органно-тканевым
Задание 3.Что означает утверждение о том, что организмы дискретны?
- Состоят из дифференцированных клеток
- Наследуют признаки родительских особей
- Размножаются
- Состоят из структурных единиц
Задание 4.Какое свойство живого проявляется при дыхании человека?
- Обмен веществ и энергии
- Раздражимость
- Размножение
- Наследственность
Задание 5.На каком уровне организации жизни происходит межвидовая конкуренция зайца-русака и белки в лесу?
- Организменный
- Популяционно-видовой
- Экосистемный
- Биосферный
Ответы: 1. — 1; 2. — 3; 3. — 4; 4. — 1; 5. — 3.
Вирусы – кто они?
Есть мнение о существовании так называемых пограничных этапов между живым и неживым. В основном биологи спорили и спорят до сих пор на предмет происхождения вирусов. Отличие вирусов от обычных клеток состоит в том, что они могут размножаться только с целью навредить, но не с целью омолодить и продлить жизнь индивидуума. Также вирусы не имеют возможности обмениваться веществами, расти, реагировать на раздражающие факторы и так далее.
Вирусные клетки, находящиеся вне организма, обладают наследственным механизмом, тем не менее в их составе нет ферментов, являющихся своеобразным фундаментом полноценного существования. Потому такие клетки могут существовать только благодаря жизненной энергии и полезным веществам, забираемым у донора, которым является здоровая клетка.
Заключение
Жизнь, высшая по сравнению с физической и химической форма существования материи, закономерно возникающая при определённых условиях в процессе её развития. Живые объекты отличаются от неживых обменом веществ – непременным условием жизни, способностью к размножению, росту, активной регуляции своего состава и функций, к различным формам движения, раздражимостью, приспособляемостью к среде и т.д.
Особенность живого заключается в огромном многообразии свойств, приобретаемых благодаря изменчивости материальными структурами живых объектов.
Живые системы характеризуются гораздо более высоким уровнем упорядоченности структурной и функциональной, в пространстве и во времени.
Живые системы обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией, т.е. являются открытыми системами. При этом, в отличие от неживых систем, в них не происходит выравнивания энергетических разностей и перестройки структур в сторону более вероятных форм, а наблюдается обратное.: восстанавливаются разности энергетических потенциалов, химического состава и т.д., т.е. непрерывно происходит работа “против равновесия”.
Таким образом, жизнь качественно превосходит другие формы существования материи в отношении многообразия и сложности химических компонентов и динамики протекающих в живом превращений.
