Страница 234

1. Жизнь является качественно особой высшей формой движения материи, в основе которой лежит самообновление в виде самовоспроизведения. Ее начальные формы возникли в результате длительного химического процесса из неорганических веществ (необиогенеза).

В основе современной теории происхождения жизни лежат представления о том, что жизнь является результатом исторического одностороннего развития в виде усложнения органических субъединиц и развития их в сложные системы, обладающие свойствами живого.

Живая материя (живые организмы) состоит из множества органических соединений, которые представляют собой соединения углерода в виде крупных молекул (биологических макромолекул). Будучи просты по строению, биологические макромолекулы являются строительными блоками, из которых построены все современные организмы. Специфика организмов любого вида определяется набором присущих только им белков, которые в сочетании с нуклеиновыми кислотами в виде нуклеопротеидов выполняют роль субстрата жизни. Более простые молекулы, из которых состоят макромолекулы, выполняют в клетках несколько функций. Например, аминокислоты служат не только строительными блоками белков, но и являются предшественниками многих гормонов животных, алкалоидов и пигментов растений, а также других макромолекул, тогда как нуклеотиды, являющиеся строительными блоками нуклеиновых кислот, могут служить коферментами и переносчиками энергии.

2. Жизнь дискретна. Она проявляется на многих уровнях, однако элементарными структурно-функциональными единицами жизни являются только клетки, т. к. они представляют собой крайние живые структуры, из которых состоят организмы и с которых начинается жизнь. Поскольку за пределами клеток жизни нет, то воспроизводство клеток заключается в том, что они происходят только от клеток, т. е. все живое происходит только от живого. Формируя многоклеточные организмы, клетки характеризуются сходством строения, различаясь между собой лишь по размерам, форме и функциональной специализации. Все они обладают клеточной мембраной у животных или клеточной стенкой у растений, мембранной системой, ядром, митохондриями (хлоропластами в клетках растений), рибосомами и другими органеллами. Живые клетки представляют собой структуры (изотермические системы органических молекул), способные к самосборке, саморегуляции и самовоспроизводству. Протекающие в клетках реакции синтеза и распада ускоряются ферментами, продуцируемыми самими клетками. Самовоспроизводство клеток контролируется генетически. Исключение по сравнению со свойствами клеток одноклеточных и многоклеточных организмов составляют вирусы, которые представляют собой неживые внеклеточные надмолекулярные структуры, способные к размножению лишь в клетках, где они подчиняют биохимический аппарат клетки с целью производства новых вирусных частиц.

3. Размножение и дифференцировка клеток составляют основу роста и размножения организмов.

Современные экспериментальные разработки показали, что оплодотворение возможно в пробирке, причем яйцеклетки могут быть оплодотворены не только мужскими половыми клетками, но и ядерным материалом, происходящим из соматических клеток. В последнем случае это означает, что генетическая программа яйцеклеток может быть перепрограммирована и что половое размножение высших животных в эксперименте может быть заменено бесполым размножением. Это есть одно из современных доказательств происхождения полового размножения из бесполого.

4. Для всех организмов характерно единство метаболических процессов. Рост и развитие организмов обеспечиваются свободной энергией, которую они поглощают из окружающей среды и которая способна совершать определенную работу. При этом организмы возвращают в среду менее полезную энергию, например, в форме тепла, которая легко рассеивается во Вселенной, превращаясь в энергию хаотического (беспорядочного) движения. Степень рассеивания (обесценивания) энергии определяется энтропией.

Метаболизм есть совокупность катализируемых ферментами процессов, заключающихся, в основном, в обеспечении клеток энергией, получаемой преобразованием энергии солнечного света или расщеплением пищи, поступающей в организм, переводе молекул пищи в блоки, используемые затем для образования макромолекул, сборке биологических макромолекул, а также в синтезе (анаболизме) и распаде (катаболизме) биологических макромолекул, выполняющих специфические функции тех или иных клеток.

Живые организмы являются открытыми системами. Главным источником энергии для живых организмов является лучистая энергия солнечного света, которую улавливают клетки зеленых растений и в процессе фотосинтеза преобразуют эту энергию в химическую энергию углеводов (пищи). Химическая энергия углеводов пищи преобразуется в клетках организмов-гетеротрофов в электрическую, механическую и другие виды энергии. Зеленые растения являются первичными преобразователями энергии Солнца, а фотосинтез зеленых растений и хемосинтез, осуществляемый микроорганизмами отдельных видов, являются одним из этапов в энергетическом обеспечении живого мира. Все живые организмы (кроме растений) обеспечиваются энергией в результате потребления продуктов фотосинтеза или хемосинтеза.

Пищевые вещества в клетках используются с помощью реакций с участием ферментов, причем освобождающаяся при этом энергия запасается в форме макроэргетических связей аденозинтрифосфата (АТФ), который служит в качестве источника энергии для обеспечения многих функций организмов, включая их рост и размножение. АТФ связывает в единое целое системы ферментативных реакций, которые обеспечивают сохранение поступающей из окружающей среды энергии фосфорилированием, с одной стороны, и биосинтез клеточных структур, механизм двигательных и сократительных процессов клеток, а также осмотическую клеточную работу, с другой стороны.

Метаболизм подвержен непрерывной генетической регуляции, которая осуществляется в клетках путем регуляции синтеза ферментов. В клетках синтезируется столько малых молекул, сколько их необходимо для синтеза нуклеиновых кислот, белков, липидов и углеводов. Это позволяет оценивать клетки в качестве чрезвычайно экономичных саморегулируемых химических систем.

5. Для жизни характерны непрерывность, устойчивость и материальная преемственность, которые обеспечиваются наследственностью и изменчивостью организмов. Элементарными единицами наследственности являются гены. Закономерности передачи генов от родителей к их потомству определяются двумя законами наследственности. В соответствии с первым законом (законом расщепления) гены в соматических клетках на их хромосомах содержатся в парах, которые расщепляются при гаметогенезе и расходятся в разные гаметы. В соответствии со вторым законом (законом независимого распределения генов или рекомбинации) расщепление одной пары генов и расхождение их в разные гаметы не зависят друг от друга, но при этом происходит рекомбинация генов, дающая начало организмам с рекомбинантными признаками. Законам наследственности подчиняется весь живой мир, включая человека.

Гены подвержены мутациям, которые сопровождаются изменением количественных и качественных признаков растений, животных и человека. В случае человека мутации проявляются в виде наследственных болезней. Для популяций организмов любого вида характерно генетическое равновесие, определяемое неизменностью содержания нормальных и мутантных генных аллелей. Мутантные организмы являются материалом для действия естественного отбора.