Нервная система Не обновляется

Количество клеток у различных организмов неодинаково: от одной единственной клетки у одноклеточных до гигантского количества у многоклеточных. По внутренним и внешним признакам и особенностям клетки разделяют на два класса: прокариотические, которые не имеют ядер и некоторых других структурных элементов, - характерны для бактерий и синезеленых водорослей; и эукариотические, содержащие ядра, - из них построены высшие растения, грибы и животные (в том числе и человек).

В клетке различают три основные части:

клеточную мембрану (специальная «стенка», окружающая клетку и отделяющая ее от внешней среды, «ворота» клетки для обмена с окружающей средой; растительные клетки покрыты снаружи дополнительной целлюлозной и лигниновой оболочками для прочности);

клеточное ядро (у прокариот – нуклеарная область или нуклеотид);

цитоплазму (содержит воду, различные соли, органические соединения, включения и органеллы – рибосомы, митохондрии, аппарат Гольджи, пластиды и т.д.).

Хотя в клетках можно проследить общий принцип построения, но разные клетки сильно отличаются друг от друга. В человеческом организме различают, например, нервные, мышечные, покровные клетки, клетки крови, желез, половые клетки и т.д. Жизнедеятельность организма определяется способностью его клеток возобновляться. Восстановленная клетка должна быть точной копией предыдущей, хотя в настоящее время известен эффект «старения» клеток, происходящий из-за накопления дефектов в ДНК. В человеческом организме есть клетки, которые не способны делиться, а следовательно, существуют в «первозданном» виде с момента рождения человека. Это клетки головного мозга (нейроны), мышечные клетки (может увеличиваться только их масса, но не количество) и женские половые клетки (яйцеклетки). Некоторые клетки не способны к делению, но возобновляются за счет других «материнских» клеток особого типа: это клетки крови, кишечного эпителия (выстилающий слой кишечника), поверхностного слоя. Если в организме не происходит постоянного обновления клеток, то он постепенно теряет жизнеспособность и гибнет.

б) к достижениям физико-химической биологии относится также обнаружение факта единства живой и неживой природы на физико-химическом уровне, то есть все живое обладает схожим с неживым физико-химическим составом (из более чем 100 химических элементов в формировании живого участвуют порядка 20). На атомарном уровне все живые системы построены также из атомов;

в) установлено, что важной особенностью живого является способность производить органические соединения из неорганических, запасая при этом чистую солнечную энергию. Происходит это в процессе фотосинтеза у хлорофилоносных организмов (зеленые растения, синезеленые водоросли) на свету. Эксперименты по изучению фотосинтеза у растений ставились еще в XVIII в., но подойти к расшифровке основных механизмов этого сложного процесса удалось лишь к середине ХХ в., хотя и до настоящего момента физиологи растений называют этот процесс «самой загадочной и могущественной мистерией Жизни на Земле». Для любого организма нормальное функционирование возможно лишь при достаточном количестве энергии. Важнейшим энергозапасающим и энергосберегающим веществом в клетке является нуклеотид – аденозинтрифосфат (АТФ). Клетка использует энергию АТФ для движения, выработки тепла, удаления отходов, синтеза и запаса необходимых веществ. АТФ – это форма консервации солнечной энергии в химическую энергию молекул.

г) жизнедеятельность всякого организма базируется на биохимических преобразованиях веществ с использованием энергии (метаболизм и катаболизм). Так как основной кирпичик жизни среди химических элементов – углерод – способен образовывать цепеобразные и даже циклические соединения, то это позволяет живым организмам строить малые органические молекулы (мономеры) и из них – более крупные (полимеры).

Жизнь клетки – это непрерывная биохимическая работа, которая в совокупности называется обменом веществ.

Большую роль в утверждении нового образа биологии (физико-химического) сыграли ученые XIX века, использовавшие методы физики и химии в своих исследованиях (Л. Пастер, И.М. Сеченов, И.П. Павлов, И.И. Мечников и др.). В ХХ веке появилась молекулярная генетика, что вывело биологию на новый уровень анализа жизни и еще теснее сблизило ее с физикой и химией. Удалось понять генетическую роль нуклеиновых кислот, были открыты молекулярные механизмы генетической репродукции и биосинтеза белка, а также молекулярно-генетические механизмы изменчивости, изучен обмен веществ на молекулярном уровне.

С точки зрения химии живые организмы представляют собой открытые системы, постоянно обменивающиеся веществом и энергией с окружающей средой. При этом вместе с пищей они получают огромное количество органических и минеральных соединений, которые участвуют в биохимических реакциях организма, а затем в виде продуктов распада выводятся в окружающую среду. Гормональная регуляция, происходящая в организме, также представляет собой систему химических реакций.

Объединение биологии с химией дало начало новой науке – биохимии, которая анализирует изменения биомолекул внутри живого организма. Биохимикам удалось выяснить, как переносится энергия в клетке, расшифровать механизмы метаболизма (обмена веществ), установить роль внутриклеточных структур, выяснить структуру и функции белков и нуклеиновых кислот.

Биофизики, рассматривая какое-то биологическое явление, расчленяют его на несколько более элементарных, доступных для понимания и исследуют их физические свойства. Им удалось объяснить механизмы мышечного сокращения, проведения нервного импульса, тайны фотосинтеза и многое другое.

С помощью биохимии и биофизики ученым удалось объединить знания о структуре и функциях организма в целом. Но ни этим наукам, ни физико-химической биологии в целом не удается дать ответ на основной вопрос биологии о происхождении и сущности жизни.

3. Эволюционный образ биологии начинает активно формироваться с момента распространения в естествознании, и в первую очередь в науках о живом, концепции развития. Данная концепция предполагает, что всякая живая система способна к процессу длительного постепенного изменения, который приводит к качественным, скачкообразным преобразованиям и возникновению новых форм. Первоначальное оформление эволюционная теория получила в работах Ж.Б. Ламарка (идеалистическая концепция эволюции) и в материалистической концепции эволюции органического мира Ч. Дарвина и А. Уоллеса.

Ж.Б. Ламарк в своей книге «Философия зоологии» (1809) первым заговорил об изменении организмов под влиянием окружающей среды и передаче приобретенных признаков потомкам. Однако Ламарк в своей теории опирался на ряд неверных исходных положений, из-за которых ему не удалось решить вопрос о соотношении внутренних и внешних факторов эволюции.

Подлинная революция в биологии связана с появлением в 1859 г. теории эволюции Ч.Р. Дарвина, построенной на трех постулатах: изменчивости, наследственности и естественном отборе. Изменчивость – это способность организмов приобретать новые свойства и признаки и изменять их по разным причинам. Именно изменчивость является первым и главным звеном эволюции. Наследственность – это способность живых организмов передавать свои свойства и признаки последующим поколениям. Естественный отбор – результат борьбы за существование, выживание и успешное размножение наиболее приспособленных организмов. Под действием естественного отбора группы особей одного и того же вида из поколения в поколение накапливают различные приспособительные признаки и приобретают настолько существенные отличия, что превращаются в новые виды.

В современной биологии разрабатывается синтетическая теория эволюции, которая является комплексным знанием об истории развития живой природы. Согласно данной теории, эволюция органического мира рассматривается как необратимое историческое развитие биоса, определяющееся изменчивостью, наследственностью и естественным отбором живых организмов, а также сопровождается приспособлением их к условиям существования, образованием и вымиранием видов, преобразованием биогеоценозов и биосферы в целом.

Эволюционная биология основывается на интеграции различных идей, методов и дисциплин. К важнейшим относятся: молекулярная генетика, цитогенетика (генетика клетки и субклеточных структур), генетика популяций, биохимическая генетика, теория отбора, математическая теория эволюции, эмбриология, этология и многие другие. Новизна современной эволюционной концепции заключается в формировании трех новых подходов: синергетического, номогенетического, ко-эволюционного.

Синергетический подход – биосфера и отдельные ее компоненты рассматриваются как система, способная к процессу самостоятельного усложнения либо деградации за счет реализации целого комплекса внутренних и внешних механизмов эволюционного развития сложных систем (Н.А. Богданов, Л. фон Берталанфи, И. Пригожин, М. Эйген).

Номогенетический подход («номос» - закон, «генез» - развитие) – углубляются представления о приспособлении организмов к окружающей среде. Эти процессы описываются не как случайные, стихийные, а как закономерные, целенаправленные. Эволюция организмов моделируется не на основе естественного отбора, которому отведена второстепенная роль, а на запрограммированных,генетически целесообразных реакциях живого в ответ на воздействие окружающей среды. В противовес дарвинизму, данная теория описывает упорядоченный характер наследственной изменчивости. Номогенетическая концепция была предложена в 1922 г. российским академиком, человеком энциклопедических знаний Л.С. Бергом (186 – 1950), позднее развивалась не менее талантливым ученым А.А. Любищевым.

Фундаментальным понятием номогенеза выступает понятие биологического разнообразия живого. Российский палеоботаник и геолог С.В. Мейен (1935 – 1987) отмечал, что законы многообразия живого носят универсальный характер, не зависящий от материальной природы объектов.

Феномен биологического разнообразия включает в себя все виды растений, животных и микроорганизмов, а также экосистемы, составной частью которых они являются. Этот термин охватывает все степени природного разнообразия, включая как число видов, так и частоту их встречаемости. Роль биологического разнообразия в функционировании различных систем проявляется по-разному. Генетическое разнообразие повышает жизнеспособность и стабильность биологических систем, а возрастание разнообразия структур сообщества усиливает биологическую продуктивность экосистем вследствие скоррелированности потоков энергии, вещества и информации в них. Таким образом, поддержание биологического разнообразия видов флоры и фауны на нашей планете важно как для жизни современных людей, так и для будущих поколений. По образному выражению известного русского культуролога Ю.М. Лотмана (1922 - 1993), «мы живем, потому что мы разные», иначе в условиях полной тождественности и одинаковости не было бы развития и нас самих.

По разным оценкам экспертов, общее число видов растений, животных, микроорганизмов и грибов на Земле (планетарное разнообразие) достигает от 5 до 30 миллионов. Из этого количества описаны и имеют видовое название только около 2 миллионов. Численные показатели разнообразия животного и растительного мира Беларуси достаточно высоки. Растительный мир представлен более чем 11,5 тысячами видов, а фауна насчитывает до 500 видов позвоночных и более 20 тысяч беспозвоночных видов животных. Большинство видов растений и животных имеет не только национальный, но и международный охранный статус, что еще раз свидетельствует об уникальности и глобальной значимости флоры и фауны нашей республики. Сохранение уникального биологического разнообразия Республики Беларусь способствует, во-первых, тому, что поддерживается ценнейшее генетическое многообразие природных популяций и скоррелированность различных видов в сообществах. Во-вторых, оно служит источником продолжающихся эволюционных процессов в живой природе. В-третьих, обеспечивает установление замкнутости круговоротов веществ. В-четвертых, является мощным адаптационным фактором биосферы к антропогенным воздействиям.

Ко-эволюционный подход – учитывает, что современное состояние биоразнообразия является результатом предшествующих совместных эволюционных процессов в биосфере между видами. Стабильность биосферы как единой целостной системы в настоящее время обусловлена ее прошлым естественным развитием. Процессы становления биологического разнообразия не прекращаются до сих пор благодаря генетическим мутациям и рекомбинациям. Следовательно, сбалансированность и устойчивость биосферы завтрашнего дня формируется сегодня. Процесс ко-эволюции живого и неживого рассматривается как совместное, сопряженное развитие систем с взаимными селективными требованиями. Впервые в отечественной литературе с идеей взаимозависимого развития человека, природы и общества выступил В.И. Вернадский, хотя он не использовал термин «ко-эволюция». Позднее данная концепция была оформлена в работах выдающихся российских биологов и философов Н.В. Тимофеева-Ресовского, Н.Н. Моисеева, Э.В. Гирусова, Р.С. Карпинской и многих других. Современные открытия в области генетики четко доказывают, что эволюцию генов можно понять только через призму развития геноценозов («ценоз» - совокупность), то есть через сопряженную эволюцию всего множества генов в геноме всех живых организмов (биоценозов). Многочисленные экспериментальные свидетельства подтверждают, что на генно-молекулярном уровне действуют не столько изолированные эволюционные механизмы онтогенетического развития, сколько ко-эволюционные, предполагающие сопряженную эволюцию и взаимные избирательные требования развивающихся объектов. В рамках данной концепции утверждается новое иерархическое представление о геноме живого организма, предложенное С.Н. Родиным в 1991 г. Геном понимается как организованный, универсально отлаженный, интегрированный ансамбль генетических единиц разного ранга, его целостность является продуктом взаимно адаптированной ко-эволюции этих единиц.

Вывод. Современное биологическое познание сложно, чрезвычайно разветвлено и очень тесно сопряжено различными связями и отношениями со многими подсистемами не только науки, но и культуры в целом. Бурный процесс биологии и возрастание ее роли во второй половине – конце ХХ столетия является сегодня общепризнанным фактом. Науки о жизни вносят серьезный вклад не только в материальное, но и духовное развитие общества. Возникновение гуманистической, экологической, ко-эволюционной парадигм отражает процесс формирования новой концепции живого.