Вопрос 2. Определение понятия «жизнь», теории происхождения жизни на Земле.

Ключевой вопрос для науки о живых существах: «Что представляет собою жизнь как явление природы?» Удивительно, что, несмотря на дли­тельную историю накопления биологических знаний, этот вопрос не полу­чил до настоящего времени однозначного общепризнанного ответа.

Классическое определение дал Ф. Энгельс: «Жизнь есть способ суще­ствования белковых тел, существенным момен­том которого является постоянный обмен ве­ществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разло­жению белка».

Развитием этого определения стало формирование в первой половине XX века концепции определения жизни Опарина-Холдей­на. В основе ее лежало рассмотрение клетки как элементарной единицы жизни, а обмена веществ между клеткой и окружающей сре­дой - как основного проявления жизни. Опре­деление жизни как процесса обмена веществ не потеряло значения, однако на исходе XX века оно дополнилось организационной, информационной и эволюционной трактовками. Обмен веществ - условие поддержания и воспроизведения живой структуры, специфичной для каждого вида организмов. С разруше­нием определенной структуры жизнь прекра­щается. Поэтому на исходе XX века большое распространение и поддержку биологов полу­чила концепция определения жизни Тролланда-Мюллера: жизнь - это активное, идущее с затратой полученной извне энергии самоподдержание и самовоспроизведение специ­фической структуры. Из этого определения непосредственно вытекает необходимость по­стоянной связи организма с окружающей сре­дой, осуществляемой путем обмена веществом и энергией. В соотбетствии с концепцией Тролланда-Мюллера элементарной единицей жизни мо­жет быть структура, являющаяся гораздо более простой, чем клетка. Таковой может быть даже молекула, напри­мер, молекула биополимера, способная к самовоспроизводству и самоподдержанию. Специфичность структуры обусловливается и поддерживается информацией, содержащейся в размножающихся матричным путем генети­ческих программах. Сущность жизни как самовоспроизводящегося процес­са является предпосылкой эволюции (исторического развития живого). А.Н. Колмогоров (1964) попытался определить жизнь, используя киберне­тический и функциональный подходы и абстрагируясь от конкретного суб­страта жизни: живые системы - это системы, включенные в непре­рывный поток вещества, энергии и информации, которые они способны воспринимать, хранить и перерабатывать. Такое определение может оказаться перспективным в применении к инопланетным формам жизни (если таковые будут обнаружены), представленным иным (неземным) суб­стратом жизни. Несомненно, что жизнь - одна из форм существования материи, закономерно возникающая при определенных условиях в про­цессе ее развития. На Земле жизнь зародилась не менее 3,75 млрд лет на­зад,а понекоторым данным вообще 4,8 млрд. лет назад (при существовании планеты - 4,6 млрд).

Свойства живого

Живые организмы, в отличие от тел неживой природы, характеризу­ются рядом свойств, которые являются, по сути, атрибутами жизни: упо­рядоченность и специфичность структуры, целостность и дискретность, саморегуляция и гомеостаз, самовоспроизведение и самовосстановление, наследственность и изменчивость, обмен веществ и энергии, рост и раз­витие, раздражимость, движение, саморегуляция, специфическая взаимо­связь с окружающей средой, старение и смерть, вовлечённость в непре­рывный процесс исторических изменений живого (эволюционный процесс). Эти атрибуты жизни являются объектами исследований многих самостоя­тельных биологических наук. Однако некоторые из них обоснованно отнесе­ны к основополагающим и требуют специального рассмотрения уже в на­чале курса «Общая биология».

Упорядоченность и специфичность структуры. В живых орга­низмах содержатся те же химические элементы, что и в объектах не живой природы. Однако в клетках живых существ они находятся в виде не толь­ко неорганических, но и органических соединений. К тому же форма сущест­вования живого имеет весьма существенные специфические особенности, в первую очередь сложность и упорядоченность, которые отличают как молекулярный, так и надмолекулярный уровни организации. Создание по­рядка - важнейшее свойство живого..

Целостность и дискретность. Жизни как явлению свойственны непрерывность (целостность) и прерывность (дискретность), прису­щие как структуре, так и функции. Например, материальный субстрат наследственности целостен, так как представлен молекулой нуклеиновой кислоты. Однако последняя дискретна, поскольку состоит из двух полинуклеотидных цепей, дискретность которых, в свою очередь, заключается в образовании каждой нуклеотидами. Процесс реализации наследственной информации непрерывен и в то же время дискретен, так как состоит из транскрипции и трансляции.

Рост и развитие. Рост организма заключается в увеличении его раз­меров за счёт увеличения массы, но главным образом количества клеток имежклеточного вещества. В основе роста лежит размножение клеток, с которыми неразрывно связана дифференцировка клеток, усложнение строения и функции организма. Процессы роста и развития подвержены генетическому контролю, а также нервной и гуморальной регуляции.

Обмен веществ и энергии. Рост и развитие организма, восстанов­ление его разрушенных структур невозможны без обмена веществ и энер­гии. Живые организмы представляют собой открытые системы, через которые проходят непрерывные потоки веществ и энергии. Обмен ве­ществ или метаболизм включает анаболизм (ассимиляцию, образование сложных соединений из простых что обычно происходитс затратой энергии) и катаболизм (диссимиляцию, образование из сложных соединенийболее простых зачастую с выделением энергии), которые характеризуются непрерывностью и взаимосвязанностью.

Раздражимость является проявлением общего свойства материи - отражения. Раздражимость заключается в способности живой систе­мы реагировать на поступающую из внешней среды информацию. Бла­годаря раздражимости организмы уравновешивают свои взаимоотношения со средой. У живых существ, лишённых нервной системы (растения, про­стейшие), раздражимость выражается таксисами, настиями, тропизмами и нутациями. У организмов, имеющих нервную систему, раздражимость про­является в виде рефлекторной деятельности.

Саморегуляция и гомеостаз. Биологические системы, получая не­обходимую информацию, осуществляют саморегуляцию всех протекающих в них биологических процессов и явлений. Саморегуляцияоснована на об­ратной связи: продукты жизнедеятельности могут оказывать сильное и строго специфическое тормозящее действие на начальное звено в длинной цепи процессов (химических реакций). Саморегуляция живых систем обеспечивает их гомеостаз - относительное постоянство химического состава, структуры и свойств. В каких бы условиях среды не оказывался живой организм, какие бы вещества не поступали внутрь живых систем, организмы всегда будут сохранять благодаря гомеостатическим механиз­мам постоянство состава, структуры и свойств.