Формы и уровни жизни

1.Молекулярно-генетический уровень. Генетика прошла в своем развитии семьэтапов.

Этап I. Грегор Мендель (1822-1884) открыл законы наследственности. Скрещивая гладкий и морщинистый сорта гороха, он получил в первом поколении только гладкие се­мена, а во втором поколении - 1/4 морщинистых семян. Он дога­дался: в зародышевую клетку поступают два наследственных задат­ка - от каждого из родителей. Если они не одинаковые, то у гиб­рида проявляется один доминантный (преобладающий) признак - гладкость. Рецессивный (уступающий) остается как бы в скрытом состоянии. В следующем поколении признаки распределятся в соотношении 3:1.

Результа­ты исследований Менделя, опубликованные в 1865 г., не обратили на себя никакого внимания и были «переоткрыты» только после 1900 г.

Этап II.Август Вейсман (1834-1914) показал, что половые клет­ки обособлены от остального организма и поэтому не подвержены влияниям, действующим на соматические ткани.

Этан III.Гуго де Фриз (1848-1935) открыл существование на­следуемых мутаций, составляющих основу дискретной изменчи­вости. Он предположил, что новые виды возникали вследствие мутации. Мутация - это частичное изменение структуры гена. Конечный ее эффект - изменение свойств белков, кодируе­мых мутантными генами. Появившийся в результате мутации при­знак не исчезает, а накапливается. Мутации вызываются радиа­цией, химическими соединениями, изменением температуры, на­конец, могут быть просто случайными.

Этап IV.Томас Морган (1866-1945) создал хромосомную тео­рию наследственности, в соответствии с которой каждому биологи­ческому виду присуще свое строго определенное число хромосом.

Этап V. Г. Меллер в 1927 г. установил, что генотип может изменяться под действием рентгеновских лучей. Отсюда берут свое начало индуцированные мутации и то, что впоследствии было назва­но генетической инженерией с ее грандиозными возможностями и опасностями вмешательства в генетический механизм.

Этап VI. Дж. Бидл и Э. Татум в 1941 г. выявили генетичес­кую основу процессов биосинтеза.

Этап VII. Джеймс Уотсон и Френсис Крик предложили мо­дель молекулярной структуры ДНК и механизма ее репликации.

2. Воспроизводство жизни. Три самых важных составляющие процесса развития организма:

- оплодотворение (слияние половых клеток) при половом размножении);

- воспроизводство в клетке по данной матрице определен­ных веществ и структур;

- деление клеток, в результате которого организм растет из одной оплодотворенной яйцеклетки.

Существуют два способа деления клеток. Митоз - это такое деление клеточного ядра, при котором образуются две дочерние клетки с наборами хромосом (части ядер клеток), идентичными на­борам родительском клетки. Мейоз - это деление клеточного ядра с образованием дочерних клеток, каждое из которых содер­жит вдвое меньше хромосом, чем исходное ядро. Первый способ характерен для всех клеток, кроме половых, второй - для половых клеток.

Воспроизводство себе подобных и наследование признаков осу­ществляется с помощью наследственной информации, материаль­ным носителем которой являются молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты. ДНК состоит из двух цепей, идущих в противопо­ложных направлениях и закрученных одна вокруг другой наподобие электрических проводов (напоминает винтовую лестницу).

В клетке человека ДНК распределена на 23 пары хромосом и содержит около 1 млрд пар оснований; длина ее около 1 м.

Участок молекулы ДНК, слу­жащий матрицей для синтеза одного белка, называют геном (зна­менитая гипотеза «один ген - один фермент»). Гены расположены в хромосомах.

Процесс воспроизводства состоит из трех частей, называющихся тремя ключевыми словами: репликация, транскрипция, трансляция. Репликация - это удвоение молекулы ДНК, необходи­мое для последующего деления клеток.

Как происходит репликация? ДНК распределяется на две цепи, а затем из нуклеотидов, свободно плавающих в клетке, формиру­ется вдоль каждой цепи еще одна цепь. Так как каждая клетка много­клеточного организма возникает из одной зародышевой клетки в результате многократных делений, все клетки организма имеют одинаковый набор генов.

Вторая часть процесса воспроизводства - транскрипция - представляет собой перенос кода ДНК путем образования одноцепочечной молекулы информационной РНК на одной нити ДНК (информационная РНК - копия части молекул ДНК, одного или группы рядом лежащих генов, несущих информацию о струк­туре белков, необходимых для выполнения одной функции).

РНК отличается от ДНК тем, что вместо дезоксирибозы со­держит рибозу, а вместо азотистою основания тимина содержит урацил.

Третья часть процесса воспроизводства – трансляция- это синтез белка на основе генетического кода информационной РНК в особых частях клетки рибосомах, куда доставляет амино­кислоты транспортная РНК.

Основной механизм, с помощью которого молекулярная био­логия объясняет передачу генетической информации, по существу, является петлей обратной связи. ДНК, содержащая в линейно упо­рядоченном виде всю информацию, необходимую для синтеза раз­личных протеинов (белков), участвует в последовательности реакций, в ходе которых вся информация кодируется в виде определенной последовательности различных протеинов.

Именно такие процессы позволяют объяснить, каким образом совершается переход от крохотных комочков ДНК к сложным живым организмам.

3. Биосферный уровень. Учение о биосфере – изучение жизни как целостного феномена в его тесной связи с окружающей природой.

Комплексное учение о биосфере разрабатывал русский ученый В.И. Вернадский. Он ввел понятие «живое вещество», под которым понимал совокупность всех живых организмов планеты. Вернадский, изучавший взаимодействие живых и неживых систем, выдвинул принцип неразрывной связи живого и неживого. Он понимал биосферу как сферу единства живого и неживого. Он считал, что биосфера на Земле была всегда, жизнь зародилась вместе с формированием планеты.

Под биосферой он понимал тонкую оболочку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. Биосфера располагается на стыке литосферы, гидросферы, атмосферы, располагаясь в диапазоне от 10 км вглубь Земли, до 30 км над Землей.

Биосфера– совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую входят: вода, нижняя часть атмосферы, верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами.

Живые организмы и среда обитания находятся в тесном органическом единстве и образуют целостную динамическую систему. Биосфера как глобальная суперсистема состоит из ряда подсистем.

Биоценозы– совокупность растений, животных и микроорганизмов в локальной среде обитания.

Экосистемы или биогеоценозы – это биоценозы в совокупности с окружающей средой обитания, с которой они обмениваются ресурсами (вещество, энергия, информация). Примеры биогеоценозов – море, озеро, лес, роща, луг, сад.

Биогеоценоз представляет собой естественную модель биосферы в миниатюре, включающую все звенья биотического круговорота. Все звенья биотического круговорота состоят из разных уровней питания экосистемы, их называют трофическими уровнями (греч. трофе – питание, пища). Первый трофический уровень образуют продуценты (грибы, растения), второй - первичные консументы (растительноядные животные), третий – вторичные консументы (плотоядные, поедающие растительноядных), четвертый - редуценты (микроорганизмы, черви, которые перерабатывают останки животных и растений). По Н.Ф. Реймерсу «волчок жизни» соотношение между разными типами организмов следующее: продуцентов 350000 видов, консументов 1500000 видов, редуцентов 75000 видов. Продуценты являются автотрофами – перерабатывают солнечную энергию в реакция фотосинтеза. Консументы – гетеротрофы получают энергию, питаясь готовой белковой пищей.

Биогеоценоз или экосистема является элементарной ячейкой биосферы.

Основные выводы из учения о биосфере В.И. Вернадского:

- Принцип целостности биосферы. Для существования жизни, биосфера должна соотвествовать строго определенным условиям (гравитация, температура, химических состав и др). Жизнь неотъемлема от среды обитания.

- Принцип гармонии биосферы и ее организованности. В биосфере все приспосабливается к условиям жизни.

- Принцип влияния жизни на биосферу. Живые организмы, особенно человек, непосредственно влияют на состояние биосферы.

Появление человека изменило не только биосферу. Постепенно происходил переход от простого биологического приспособления живых организмов к разумному и целенаправленному изменению окружающей природы человеком. Постепенно человек становится решающим фактором преобразования биосферы, человек создал техносферу.

На основе учения о биосфере было создано учение о ноосфере. Ноосфера – это оболочка разума, предполагает нравственную эволюцию человека, формирование экологического сознания.