Часто можно встретить сообщения вроде «астрономы считают, что на планете xxx могла существовать жизнь» или «чтобы найти жизнь, сначала нужно обнаружить признаки наличия воды» и так далее.
Но что они подразумевают под «жизнью»? Все, что умеет только дышать? Или питаться? Или оно должно обязательно передвигаться? Мы особо не задумываемся, когда нас просят отличить живое от неживого: человек — живой, кот — живой, шкаф или машина — неживые.
Однако на самом деле вопрос о том, что такое жизнь, является гораздо более сложным. Великие умы, от Аристотеля до Гессе, предлагали свои объяснения, но… до сих пор не придумали определения жизни, которое можно применить ко всему.
Чем больше мы узнаем, тем сложнее становится ответить на этот вопрос
Научное определение жизни
В чем же проблема? Если в древности люди действительно могли так просто подойти к вопросу жизни (человек — живой, камень — нет), то с развитием технологий эта идея потеряла свой вес.
Ее используют только люди в повседневной жизни. Астрономы же, ученые и химики считают, что под жизнью скрывается гораздо более обширное понятие.
Очень интересно описывает жизнь аэрокосмическое агентство NASA.
Жизнь – химическая система, которая поддерживает сама себя и способна к дарвиновской эволюции.
Однако это лишь одно определение из сотен. Что еще хуже, ученые разных дисциплин выдвигают разные идеи о том, что нужно для определения чего-то живого. С точки зрения физиков, жизнь неразрывно связана с термодинамикой; химики считают, что это набор молекул; биологи — то, что способно эволюционировать.
Признаки живого
Всем нам в школе на уроках биологии рассказывали о семи процессах, которые якобы определяют жизнь: движение, дыхание, чувствительность, рост, размножение, выделение и питание.
Но это далеко не точное утверждение. Есть много вещей, которые мы могли бы запихнуть в эти рамки и назвать живыми.
Некоторые кристаллы, инфекционные белки и вирусы будут «живыми», если исходить из этих семи принципов.
Некоторые считают вирусы живыми, поскольку они обладают информацией, закодированной в ДНК или РНК
Действительно, вирусы живые или нет? С общепринятой точки зрения — нет, поскольку у них нет метаболизма и они остаются инертными до тех пор, пока не столкнутся с клетками. При всем этом вирусы обладают информацией, закодированной в ДНК или РНК.
Это сильный маркер жизни, который имеется у любого живого существа на планете. Он свидетельствует о том, что вирусы могут эволюционировать и размножаться. Но для этого им придется «взламывать» клетки и уничтожать их.
Поэтому некоторые микроблоги являются сторонниками теории «живых вирусов».
Для многих химиков репликация — процесс, который вирусы могут проводить только при помощи биологических клеток — помогает определить жизнь. Тот факт, что информационные молекулы — ДНК и РНК — обеспечивают репликацию, предполагает, что они являются важнейшей особенностью жизни.
Жизнь требует движения, — Аристотель.
Жизнь на других планетах
Совсем другое дело — когда о жизни говорят астронавты и ученые, которые занимаются поиском жизни на других планетах.
За основу идеи жизни они берут микроорганизмы, которые способны выживать в экстремальных условиях — например, тихоходки. Эти организмы выступают в роли «тестовых образцов» внеземной жизни.
То есть ученые считают, что инопланетные существа унаследуют ключевые характеристики жизни, которую мы знаем по Земле.
Тихоходки смогут пережить падение астероида и взрыв сверхновой
Но этот подход, как оказалось, содержит множество недоработок.
В конце 70-х годов прошлого века на Марсе высадился аппарат «Викинг-1», который в ходе тестов выяснил, что на Марсе была жизнь: уровень диоксида углерода в марсианской почве был высоким, а значит в ней жили и дышали микробы.
А сейчас диоксид углерода встречается повсеместно и объясняется куда менее захватывающим явлением небиологических окислительных химических реакций. То есть шанс найти таким образом жизнь не выше, чем выиграть в национальную лотерею в США.
В 2010 году открытие бактерий с ДНК, содержащей мышьяк вместо стандартного фосфора, поразило многих астробиологов.
Хотя эту находку с тех пор не раз поставили под сомнение, многие тихо надеются, что жизнь на других планетах не будет следовать классическим правилам.
Сейчас ученые предполагают, что инопланетяне могут быть и на основе кремния, либо использовать другие растворители (не воду). А может для жизни им вообще не нужны питательные вещества — это машины из металла, способные выживать в любой среде.
Проблема в том, что попытка определить жизнь сильно усложняет процесс поиска других организмов. Например, очередной марсоход NASA может проехать мимо марсианина просто потому, что не признает его живым существом. В нем будет запрограммирован определенный набор признаков живого, ни один из которых не подойдет инопланетному существу.
Примерно так происходит забор марсианского грунта
В чем загадка жизни?
Пока что главная загадка в том, чтобы узнать, что такое жизнь. Как мы увидели, зачастую ее определение может не подходить под общепринятые параметры.
Но одно мы пока знаем точно: вещи, которые мы считаем важными, в действительности свойственны лишь жизни на Земле. В конце концов, все на планете, от бактерий до читателей в нашем Telegram-чате, произошло от одного общего предка.
А вот во Вселенной наша земная жизнь может оказаться лишь крошечной точкой среди данных.
Хотя и на Земле мы исследовали далеко не все. Вон совсем недавно была найдена жизнь в одном из самых экстремальных мест планеты.
Пока мы не обнаружили и не изучили альтернативные формы жизни, мы не можем знать, какие признаки, важные для нашей жизни, действительно универсальны. Другими словами, нам нужно найти инопланетян. А пока этого не случилось, можно руководствоваться логикой «человек — живой, камень — нет». Во всяком случае на Земле.
Сущность жизни — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс)
Одно из первых научных определений жизни сформулировал Фридрих Энгельс во второй половине (XIX) века:
Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка.
Дальнейшее развитие науки показало недостаточность такого определения, так как оно не раскрывает всех проявлений жизни. Изучение особенностей живых организмов, показало, что жизнь многогранна.
По современным представлениям жизнь — это одна из форм существования материи.
В настоящее время нет общепризнанного определения жизни, но сформулированы основные признаки, которые отличают живую материю от неживой.
Одно из главных отличий заключается в способности живых организмов к самовоспроизведению, основанной на передаче наследственной (генетической) информации от родительского поколения к потомкам. Эта информация также является основой для саморегуляции всех живых организмов.
Живым организмам присущ также постоянный обмен веществ и энергии с окружающей средой, т. е. они представляют собой открытые системы, способные существовать только при условии поступления энергии извне.
По определению В. М. Волькенштейна:
Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот.
В настоящее время считают, что основой жизни служат нуклеопротеиды, т. е. комплексы нуклеиновых кислот с белками (но лишь тогда, когда они находятся и функционируют в клетках; вне клеток это просто химические соединения).
Рис. (1). Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)
Пока никому из учёных не удалось сформулировать точно, что же такое жизнь. С одной стороны, у живых организмов есть ряд особенностей, которых нет у неживых тел. Но, с другой стороны, каждая из этих особенностей в той или иной степени проявляется и в неживой природе.
Источники:
Рис. 1. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК): ttps://cdn.pixabay.com/photo/2016/07/06/07/01/deoxyribonucleic-acid-1500071_960_720.jpg 06.09.2021.
Что такое «жизнь» и «живое» — определение понятия
Что такое жизнь? В 20 века этот вопрос не сильно волновал учёных. «Жизнь» — термин, скорее, для поэтов, а не для учёных.Жизнью теперь интересуются астробиологи:
- какие формы имела жизнь четыре миллиарда лет назад
- какую форму жизнь может принимать на других планетах
- что делает нечто неживое живым
Жизнь — это движущаяся мишень, замечали философы. Аристотель считал, что «жизнь» и «живое» — это разные вещи. Живое — лишь совокупность существ, которые населяют наш мир — собаки, соседи и бактерии на коже. Чтобы понять жизнь, нам нужно исследовать живое; но живое постоянно меняется в пространстве и времени.
В попытке определить жизнь, мы должны учитывать жизнь, которую мы знаем и которую не знаем
Категории жизни из средневековой мистики:
- существует жизнь «какая она сейчас»,
- жизнь «какой она могла бы быть»
- жизнь «какой она когда-то была»
Философы считали, что Жизнь всегда намного больше, чем Живое. Как ни парадоксально, жизнь никогда не будет доступна живому. Определить понятие «Что есть жизнь» довольно сложно — по причине того, что жизнь всё время меняется и эволюционирует. У жизни нет фиксированных свойств.
Жизнь. Как мы её понимаем?
Биолог Джеральд Джойс (в настоящее время он работает в Институте биологических исследований Солк в Калифорнии), размышляя о возможности жизни на других планетах, дал наиболее широко используемое определение жизни: «Жизнь — это самоподдерживающаяся химическая система, способная к эволюции». В 2009 году Джойс описал РНК-молекулу, способную производить собственную реакцию синтеза для создания собственных копий. Такая химическая система вполне удовлетворяет определению жизни по Джойсу. Но никто не осмелился назвать РНК-молекулу живой, ведь она ничего не созидает.
Мы не берёмся утверждать, что это живое, но это наверняка жизнь. Почти жизнь. Игра в жизнь.
«Живое — неживое»
Чтобы понять жизнь, Джойс в своей лаборатории генерировал простые живые системы — синтетическую жизнь. Все попытки синтезировать новые формы жизни указывали на тот факт, что у жизни бесконечно большое количество форм. Можно изменять процесс развития жизни и её способности. Так появилось определение жизни, как продукта эволюционной цепочки.
Начало синтетической биологии уходит корням в 1977 год, Дрю Энди — один из её основателей (ныне профессор биоинженерии в Стэнфордском университете в Калифории). Он работал над вычислительной моделью простейшей формы жизни: вирус, бактериофаг Т7, инфицирующий бактерию кишечной палочки.
Этот бактериофаг настолько простой, что его даже живым не назовёшь: для собственного воспроизводства он полагается на молекулярную инженерию клетки-хозяина.
Бактериофаг Т7 имеет всего 56 генов, и можно учесть каждую часть фага и иметь идеальное представление о его изменениях, удаляя поочерёдно гены.
Энди построил серию мутантов бактериофага, систематически убирая гены и меняя их местоположение в крошечном геноме. Но мутантные фаги соответствовали модели очень короткое время. Изменение приводило к тому, что их потомство разрывало клетки кишечной палочки в 2 раза быстрее прежнего.
В конце концов, Энди осознал: «Если мы хотим смоделировать природный мир, мы должны переписать естественный мир так, чтобы он стал моделируемым». Заимствуя методы программирования, Энди начал «рефакторить» геном бактериофага.
Он создал форму сверхдарвиновской жизни фага: жизни, которая обязана своим существованием человеческому замыслу, а не естественному отбору.
Биоинженеры рассматривают жизнь двояко:
- как физическую структуру
- как информационную структуру
Идеальное представление о жизни соответствует невидимому перетеканию между информацией и материей. Но эволюция способна испортить проект инженера! Сохранение биологического дизайна изначально требует, чтобы задуманный организм не мог воспроизводиться и эволюционировать.
Однако, способность к эволюции — это и есть важнейший критерий жизни.
Теперь Джойс определяет жизнь как генетическую систему, которая содержит больше бит информации, чем необходимо для запуска её работы. Если взять две идентичные системы с разными историями — одна спроектированная, а другая развившаяся — то изменяющаяся будет считаться живой, а спроектированная, вне зависимости от её сложности, живой системой не будет.
Многие проекты синтетической биологии используют объединение рационального дизайна и направленной эволюции: из конструкта мутантных клеток, выбирают лучший вариант. Дизайн и эволюция совместимы, а генетическое разнообразие — это сокровищница будущих форм жизни.
Для биологов путь к тому, что мистики называют «жизнью за пределами жизни, которая превосходит жизнь, какой мы её знаем» — проходит через биологическую инженерию.
Что такое жизнь с точки зрения биологии: определение понятия
«Жизнь есть способ существования белковых тел» — это строчка из классического определения жизни немецкого философа Ф. Энгельса в книге «Анти-Дюринг». Все развитие биологии за последние 100-150 лет подтверждает неразрывную связь жизнедеятельности организмов с белками.
Классическое определение «Жизнь — это способ существования белковых тел» нуждается в дополнении «…и нуклеиновых кислот». После создания электронного микроскопа появилась возможность досконально изучить строение и функции клеток, химических веществ в их составе.
Если предлагается задание «Вспомните полное определение понятия «жизнь», то недостаточно воспроизвести короткую фразу о существовании белковых тел. Понятие «жизнь» многогранно, включает в себя и способ бытия сущностей (живых организмов), и особую форму движения материи. Что такое жизнь или живое существо — в современной биологии чаще всего определяется через набор специфичных процессов.
Важные признаки отличия живого от неживого:
- сходство химического состава;
- сходная структурная организация;
- обмен веществ и энергии;
- открытость;
- саморегуляция;
- раздражимость;
- самовоспроизведение;
- наследственность;
- изменчивость;
- развитие и рост.
Субстрат жизни — это белки. Нуклеиновые кислоты отвечают за синтез белковых молекул, хранение и передачу наследственной информации. Клетки, состоящие из биополимеров, способны к самовоспроизведению благодаря удвоению молекул ДНК.
Многообразие жизни: основные термины и понятия
Формулируя определение, что такое жизнь с точки зрения биологии, надо раскрыть суть понятия «организм — открытая система». Биологические системы открыты, так как они являются устойчивыми лишь при непрерывном взаимодействии с окружающей средой. Самая простая открытая система, отвечающая всем перечисленным требованиям, — это клетка, одноклеточный организм.
Упорядоченная иерархичная система живого включает в себя следующие уровни:
- молекулярный;
- клеточный;
- организменный;
- популяционно-видовой;
- экосистемный;
- биосферный.
Обменные процессы между организмами и окружающей средой — необходимое условие существования. Если прекращается обмен, то прекращается и жизнь. Организмы устойчивы, они сохраняют уникальные свойства в постоянно меняющихся условиях среды обитания.
Почему трудно дать однозначное определение понятия «жизнь»?
Есть комплекс отличительных признаков живого от неживого, в частности, наличие биополимеров. Однако белки и нуклеиновые кислоты встречаются и вне живых организмов. Вот почему очень сложно дать определение понятию «жизнь», используя только одну фразу: «Жизнь — это форма существования белковых тел».
Вирусы — кристаллоподобные частицы, построенные из молекул РНК или ДНК, белков. Вирусные частицы вне клеток организма-хозяина не проявляют признаки живого, не размножаются.
Поэтому одни исследователи считают, что вирусы — особая форма жизни; другие полагают, что это неживые объекты, состоящие из органических молекул. Имеется генетический материал, способность создавать себе подобные частицы.
Однако нет клеточного строения и собственного обмена веществ.
По сей день феномен жизни остается сложным и трудным для понимания, особенно для учеников средних классов, изучающих предмет «Биология». Существует множество различных попыток приблизиться к определению жизни, которое было бы общим для всех наук.
Исчерпывающего определения исследователи пока не нашли. Разработаны критерии для сравнения объектов живой и неживой природы.
Типичные характеристики жизни: единство структурной организации, открытость, обмен веществ и энергии, самовоспроизведение, развитие и рост, раздражимость.
_________________________________
Смотри также: Основные этапы развития жизни на Земле: таблица хронологии
Определение жизни. Основные свойства живых организмов
«Жизнь – есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой… с прекращением обмена веществ прекращается и жизнь…» (Ф. Энгельс)
Достижения биологии нашего времени позволили вскрыть новые черты, характерные для живых организмов, и на этом основании дать более подробное определение понятия «жизнь». Одно из таких определений принадлежит ученому М.В. Волькенштейну:
«Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».
Современное определение: «Жизнь – это макромолекулярная открытая система, которой свойственны иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, самосохранению и саморегуляции, обмен веществ, тонко регулируемый поток энергии». Жизнь существует в форме открытых систем. Это означает, что любая живая форма постоянно обменивается с окружающей средой веществом, энергией и информацией.
Основные признаки живых организмов:
А) Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты не живой природы. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород.
Б) Обмен веществ и энергии – это использование внешних источников энергии в виде пищи, света и др. Основу обмена веществ составляют взаимосвязанные процессы ассимиляции, т. е. процессы синтеза веществ в организме, и диссимиляции, в результате которых сложные вещества и соединения распадаются на простые и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза.
В) Самовоспроизведение. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте ДНК. Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности: любое живое существо рождает себе подобных.
Г) Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена относительной стабильностью, т. е. постоянством строения ДНК.
Д) Изменчивость – это приобретение организмами новых признаков и свойств. В основе наследственной изменчивости лежат изменения биологических матриц – молекул ДНК. Изменчивость приводит к появлению новых форм жизни, новых видов живых организмов.
Е) Способность к росту и развитию – свойство организма увеличиваться в размерах и массе с сохранением общих черт строения. Рост сопровождается развитием. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта.
Ж) Раздражимость – это свойство выражается реакциями живых организмов на внешнее воздействие. Благодаря раздражимости организмы избирательно реагируют на условия окружающей среды.
З) Дискретность – всеобщее свойство материи. Любая биологическая система состоит из отдельных, тем не менее, взаимодействующих частей, образующих структурно-функциональное единство.
Определение жизни. Основные свойства живых организмов
Вопросы о происхождении жизни, закономерностях исторического развития в различные геологические эпохи всегда интересовали человечество. Понятие жизнь охватывает совокупность всех живых организмов на Земле и условия их существования.
Сущность жизни заключается в том, что живые организмы оставляют после себя потомство. Наследственная информация передается из поколения в поколение, организмы саморегулируются и восстанавливаются при воспроизводстве потомства. Жизнь — это особая качественная, наивысшая форма материи, способная, оставляя потомство, к самовоспроизведению.
Понятию жизнь в разных исторических периодах давались различные определения. Первое научно правильное определение дал Ф. Энгельс: “Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел”.
При прекращении процесса обмена веществ между живыми организмами и окружающей средой белки распадаются, и жизнь исчезает. Опираясь на современные достижения биологической науки, русский ученый М. В.
Волькенштейн дал новое определение понятию жизнь: “Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот”.
Это определение не отрицает наличие жизни и на других планетах космического пространства. Жизнь называется открытой системой, на что указывает непрерывный процесс обмена веществ и энергии с окружающей средой.
- На основании последних научных достижений современной биологической науки дано следующее определение жизни: “Жизнь — это открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы совокупностей живых организмов, построенные из сложных биологических полимеров — белков и нуклеиновых кислот”.
- Основой всего живого считаются нуклеиновые кислоты и белки, так как они функционируют в клетке, образовывают сложные соединения, которые входят в структуру всех живых организмов.
- Основные свойства живых организмов
Живые организмы отличаются от неживой природы присущими им свойствами. К характерным свойствам живых организмов относятся: единство химического состава, обмен веществ и энергии, сходство уровней организации. Для живых организмов характерны также размножение, наследственность, изменчивость, рост и развитие, раздражимость, дискретность, саморегуляция, ритмичность и др.
Единство химического состава живых организмов. В состав живых организмов входят более 70 химических элементов, встречающихся в природе. Однако соотношение различных химических элементов в живой и неживой природе неодинаково. Например, состав неживой природы наряду с кислородом представлен также кремнием, железом, магнием, алюминием и т. д.
В живых организмах 98% их химического состава приходится на четыре элемента—углерод, кислород, азот, водород. Эти элементы участвуют в образовании сложных органических молекул живых организмов. В неживой природе эти элементы встречаются в другом качестве.
В основном органические соединения, встречающиеся в неживой природе, — продукты жизнедеятельности живых организмов.
Органические молекулы, входящие в состав живых организмов, имеют свои характерные особенности и выполняют определенную функцию.
К первой, основной группе органических соединений в живых организмах относятся нуклеиновые кислоты — ДНК, РНК. Эти соединения передаются по наследству с помощью явлений наследственности и изменчивости и позволяют сохранять непрерывность жизни живых организмов.
Ко второй группе органических соединений в составе живых организмов относятся белки. Белки входят в состав некоторых органоидов клетки, а также выполняют функцию биологического катализатора.
К третьей группе органических соединений относятся углеводы и жиры. Они обеспечивают организм необходимой энергией и участвуют в образовании структуры биологической мембраны и клеточной оболочки.
Обмен веществ и энергии живых организмов (метаболизм). Метаболизм в переводе с греческогоmetabole означает “перемена, обмен”. Между окружающей средой и живыми организмами постоянно происходит обмен веществ и энергии.
В процессе обмена веществ живые организмы, поглощая необходимые питательные вещества, выделяют продукты распада процессов жизнедеятельности. В неживой природе также существует обмен веществ.
При этом они просто переносятся с одного места на другое или переходят из одного состояния в другое. Например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед и т. д.
Обменный процесс у живых организмов качественно отличается от процессов обмена веществ в неживой природе.
Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества, превращая их в необходимые для жизнедеятельности вещества, и из них строят свое тело и сохраняют свою жизнь.
Этот процесс называется анаболизмом (пластическим обменом, или ассимиляцией). В переводе с греческогоanabole означает “подъем”.
Второй этап обмена веществ — катаболизм (энергический объем, или диссимиляция). С греческогоkatabole означает “разрушение, распад”. В процессе катаболизма сложные органические соединения распадаются на простые, и выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности этого организма. Обмен веществ и энергии обеспечивает постоянство внутренней среды живого организма.
Единый уровень организации живых организмов. Структурное и функциональное единство всех живых организмов составляет клетка. Вспомните строение и функции органоидов клетки.
Размножение живых организмов. При размножении живые организмы оставляют потомство, т. с. воспроизводят себе подобных.
Через молекулы ДНК передаются характерные признаки данного организма следующему поколению. Из одной молекулы ДНК при ее удвоении образуются две молекулы, полностью повторяющие исходную. Размножение живых организмов тесно связано с явлением наследственности.
Наследственность живых организмов. С помощью наследственности живые организмы передают свои признаки, свойства и особенности из поколения в поколение. Признаки живых организмов определяются через особенности их строения различных уровней организации.
Свойства организмов определяются благодаря функциям каждого структурного соединения. Наследственность осуществляется на основе передачи генетического кода, заложенного в специальных веществах (генетический аппарат).
Генетический код связан с последовательностью расположения нуклеотидов аминокислот в молекуле ДНК.
Изменчивость живых организмов. Свойство изменчивости живых организмов тесно связано с наследственностью. При изменчивости меняются наследственные задатки — гены, основа наследственности.
Если бы наследственность не менялась, то живые организмы не смогли бы приспосабливаться к меняющимся условиям окружающей среды. У организмов появляются новые признаки и свойства структуры генов. Изменчивость создает материал для естественного отбора, т. е.
организм приспосабливается к конкретным условиям окружающей среды, что приводит к появлению новых видов.
Рост и развитие живых организмов. Одними из свойств, характерных для всех живых организмов, являются рост и развитие. В процессе роста организма происходит увеличение массы отдельных органов за счет роста числа клеток, и молодые особи постепенно становятся взрослыми.
Под развитием понимают необратимое направленное, закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникают новые свойства, изменяются состав, структура живых организмов и поживой природы. Индивидуальное развитие живых организмов называется онтогенезом, а историческое их развитие — филогенезом.
На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов.
Развитие живых организмов сопровождается ростом. Филогенетическое развитие живых организмов — это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и усложнением жизни.
Раздражимость живых организмов. Любой живой организм тесно связан с окружающей средой и другими организмами. Живые организмы по-разному реагируют на раздражение окружающей среды.
Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется посредством нервной системы и называется рефлексом.
Таксисами, или тропизмами принято называть реакции но имеющих нервной системы организмов (одноклеточные простейшие животные и растения}; выражающиеся в изменении характер;! движения или роста. Например, движение растений в направлении к свету называют фототаксисом.
Дискретность живых организмов. Слово дискретность произошло от латинскогоdiscretum, что означает “прерывистый”. Все живые организмы на Земле встречаются в виде обособленных дискретных форм. Обособленное строение любого организма отчетливо видно по его уровневой структурной картине.
Например, клетки, образующие организм, состоят из отдельных органоидов, ткани многоклеточных организмов — из отдельных клеток, популяции — из отдельных особей. Дискретность живых организмов особенно заметно проявляется в зависимости от уровня их организации. Например, органы растений и животных отличаются друг от друга строением и функцией различных тканей.
Свойство дискретности живых организмов отчетливо наблюдается в уровнях организации жизни.
Саморегуляция живых организмов. Живые организмы, обитающие в меняющихся условиях среды, поддерживают постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов. У животных поддерживается устойчивое равновесие внутренней среды организма (гомеостаз). Этот процесс регулируется нервной, эндокринной и другими системами.
Ритмичность живых организмов. Периодические изменения в окружающей среде оказывают значительное влияние на жизнедеятельность живых организмов и соответственно на их ритмичность.
Такие ритмичные изменения происходят с различными периодами колебаний: секундные, минутные, часовые, суточные, сезонные, годовые и т. д.
Например, суточные колебания сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы спячки, миграции у некоторых животных.
• Жизнь. Метаболизм. Анаболизм. Катаболизм. Онтогенез. Филогенез. Рефлекс. Таксис. Тропизм. Дискретность. Гомеостаз.
- В состав живых организмов в основном входят углерод, кислород, азот и водород.
- В обмене веществ и энергии живых организмов (метаболизм) различают два этапа — анаболизм (пластический) и катаболизм (энергетический).
- Свойство наследственности при размножении литых организмов проявляется в определенном расположении нуклеотидон аминокислот в молекуле ДНК.
- Для каждого организма характерно индивидуалы юе развитие — онтогенез, а для крупных систематических групп (типа, класса, отряда, семейства) — историческое развитие (филогенез).
- Дискретность организмов означает, что структурные уровни любых живых организмов состоят из отдельных частей.
- Какие изменения происходят в живых организмах при обмене веществ?
- Как вы понимаете понятие наследственность?
- Какова роль размножения организмов?
- Какие основные соединения имеются в составе живых организмов?
- Какова роль изменчивости для живых организмов?
- Что вы понимаете под дискретностью живых организмов?
- Назовите основные свойства живых организмов.
- Дайте характеристику свойства раздражимости организмов. Объясните на примерах.
- Как осуществляется связь между отдельными свойствами живых организмов?
Составьте таблицу, показывающую основные свойства живых организмов и их особенности.
Определение понятия жизнь
Сущность – внутреннее содержание предмета или явления. Если для проявления сущности более важна форма, то имеет смысл обозначать ее как предмет, если важнее процессы, то тогда как явление. Ежели форма и процессы сопоставимы по важности, то имеет смысл говорить об объекте.
- Определение любого сложного предмета, объекта или явления будет полным, когда определены:
- 1) его форма
- 2) материальные носители формы
- 3) реализованные в нем базовые процессы
- 4) уникальный функционал.
- Когда определение полно, то сущность предмета, объекта или явления будет раскрыта.
В качестве простого примера можно привести определение автомобиля. Автомобиль, несомненно, объект. Форма – колесная повозка. Материальные носители – металл и резина. Остальные носители несущественны с точки зрения реализации базовых процессов и функционала.
Базовые процессы – преобразование в ДВС энергии сгорания углеводородов в механическую энергию, последующее преобразование механической энергии в поступательное движение повозки.
Функционал – быстрое перемещение людей и грузов по твердой поверхности планеты на значительные расстояния.
Если вернуться к определению жизни, то она – явление. Форма – сложная система. Носители формы – белки, аминокислоты и пр.: в целом, вопрос с носителями проработан достаточно полно и плотно.
А вот следующие две части определения наиболее интересны – базовые процессы и уникальный функционал. Здесь самое важное и сложное уловить то их содержание, которое в итоге отличает жизнь от всего неживого, составляет ее сущность.
Начнем с базовых физических процессов, без которых появление жизни было бы принципиально невозможным.
Базовые физические основания жизни
- Фундаментальное свойство материи – отражение:
- Отражение – всеобщее свойство материальных объектов воздействовать друг на друга, в результате чего каждый объект некоторым образом реагирует на все прочие материальные объекты.
- Отражение порождает понятие индикaтивной информации, благодаря которой материальные объекты «узнают» о существовании друг друга:
- Индикативнaя информация – возникающие вследствие отражения косвенные признаки одного объекта (отражаемого) в другом (отражающем).
- Фундаментальное свойство отражения в том, что воздействие материальных объектов друг на друга не хаотично, а подчиняется определенным законам, из чего следует, что потоки индикативнoй информации системны – они имеют некую внутреннюю структуру.
Это порождает новую категорию – знание:
- Знание – информация о структуре индикативнoй информации.
- Перечисленные свойства материи формируют предпосылки для появления систем, работающих с индикативнoй информацией и знанием.
Базовые процессные основания жизни
Возникающий после формирования планетных систем геохимический круговорот вещества и энергии постоянно воспроизводит циклические системы. В их ряду есть класс систем, которые стремятся, и успешно, к стабилизации своих циклов.
Стабилизация тут же выделяет системы из общего круговорота, что приводит к неравновесному состоянию со средой, требующему целенаправленных реакций, которые компенсируют неуклонное стремление среды вернуть их в равновесие с собой. Появление таких систем является еще одной предпосылкой к возникновению жизни – процессной.
Подобного рода циклическим системам присущ «инстинкт самосохранения», наличие которого объясняется в рамках неравновесной термодинамики Ильи Пригожина, назвавшего данный класс систем диссипативными.
Диссипативнaя система – открытая система, оперирующая вдали от точки термодинамического равновесия, обеспечивающая устойчивость неравновесного состояния со средой за счет диссипации (рассеивания) поступающей извне энергии.
От обычных физических систем диссипативные отличаются тем, что в состоянии оперировать с энтропией – уравновешивать процессы ее генерации внутри системы за счет организации оттока, что невозможно сделать без притока энергии извне.
Потеря системой устойчивости вследствие изменения условий среды (данное состояние еще называют кризисом системы) сопровождается ростом генерации в ней энтропии, что требует интенсификации ее отвода.
Преодоление кризиса может при стечении ряда обстоятельств завершаться актом самоорганизации, переводящим систему в одно из новых устойчивых состояний, качественно отличающихся от исходного. Подобного рода переходы Пригожин трактует как приспособление диссипативных систем к внешним условиям.
В свою очередь, приспособляемость – главный фактор, обеспечивающий долговременную устойчивость.
Изменения в структуре систем, возникающие в процессе реакции на кризис, представляют собой элементарные акты познания: система “запоминает” реакции (в результате выживания, системы не обзаведшиеся правильной реакцией попросту погибают), позволившие парировать удар среды. Таким образом, диссипативные системы представляют особый класс систем, способных к познанию.
Диссипативные системы являются фундаментальным уровнем описания физических процессных оснований жизни. Чтобы получить содержательное функциональное определение жизни осталось связать через риcки категории энтропии и информации (знания).
Риcки
Риcк – возможное событие, в случае реализации ухудшающее состояние системы.
У любой системы, оперирующей вдали от точки равновесного состояния со средой, есть предел возможностей по утилизации рисков, превышение которого приводит к гибели.
Собственно, для перехода от категории энтропии к категории информация данного определения достаточно.
С одной стороны, риcк – это возмущение, смещающее баланс процессов генерации-сброса энтропии в системе в положительную область, что определенно требует от нее сохраняющих реакций.
С другой стороны, риск является возмущением, которое как и всякое иное возмущение генерирует в системе индикативную информацию.
Устойчивость диссипативных систем возникает исключительно вследствие их способности справляться с рисками – управлять ими.
Процесс управления протекает по всеобщему и универсальному алгоритму: сбор индикативной информации → преобразование индикативной информации в директивную → передача директивной информации исполнительным структурам → обратная компенсирующая реакция системы.
Ключевой такт алгоритма управления – преобразование индикативной информации в директивную (акт принятия решения). Он подразумевает анализ информации с точки зрения прогнозирования будущего, что невозможно без наличия у системы знаний о среде и о себе.
Поэтому познание – безусловный императив устойчивых диссипативных систем. Накопление знания позволило реализовать не пассивное, характерное для неживой материи отражение, а стабилизирующее активное отражение – то качество, которое присуще исключительно живой материи.
В качестве примера перечислим основные риски диссипативных систем: дефицит энергии, минеральных ресурсов (необходимых для формирования физической структуры системы), дистрофия каналов сбора индикативной информации, некомпенсируемые взрывные всплески генерации энтропии (предотвращая их системы, к примеру, избегают камнепадов, хищников, охотников, осторожно переходят дорогу, …) и пр.
Процессно-функциональное определение понятия жизнь
Жизнь – обремененная императивом познания устойчивая диссипативная система, стабилизирующая свое неравновесное состояние со средой за счет управления рисками, реализовать которое ей позволяет постоянно накапливаемое знание о Мире.
Цепочка, которая привела к появлению жизни выглядит следующим образом: формирование планетарных геохимических круговоротов вещества и энергии → появление в их рамках локальных круговоротов, стремящихся к поддержанию своей стабильности (антиэнтропийных диссипативных систем) → неизбежное возникновение потока энтропийных рисков со стороны среды, угрожающих устойчивости систем → необходимость управления рисками, дабы поддерживать стабильное состояние вдали от точки термодинамического равновесия посредством сохраняющих реакций → реализации стратегии познания Мира, как необходимое условие управления рисками → такого рода системы собственно и есть жизнь.
Связь эволюции и познания
Чем больший объем знаний накапливает система, тем эффективнее она управляет рисками. С другой стороны, сохранение и использование нового знания требует усложнения структуры системы, что с неизбежностью порождает новые риски (повышение энергозатрат, направляемых на поддержание дополнительной структуры).
Кроме того, параллельное обретение нового знания конкурирующими системами также несет системе новые угрозы. Получается замкнутый круг: присвоение и использование нового знания влечет за собой усложнения системы и повышение агрессивности среды обитания, что приводит к появлению новых рисков, требующих от системы дополнительных знаний.
Поэтому пони бегают по кругу развитие (эволюция) системы и познание – два взаимообусловленных эквивалентных процесса. Отсюда:
Эволюция – процесс непрерывного познания Мира диссипативными системами.
Функциональное определение понятий жизнь и эволюция
- Чисто функциональные определения жизни и эволюции становятся совсем краткими:
- Жизнь – эволюционирующий познающий Мир Наблюдатель
- Здесь под Наблюдателем подразумевается глобальная система жизнь.
- Эволюция – процесс познания Мира Наблюдателем.
Примечания:
1) старый вариант «Определение понятия жизнь» помещен в архив здесь
2) те, у кого есть интерес расширить на научно-популярном уровне понимание процессных оснований жизни, могут познакомиться с выдержками из 4-й главы замечательной книги К.Еськова «Занимательная палеoнтология», для удобства выложенными в блоге здесь.
Загрузка...
