1. Феномен жизни и его исследование

В широком плане под системой понимают (от греческого systema – целое, состоящее из частей) совокупность взаимосвязанных элементов. Различают живые и неживые системы. Живые системы относятся к биологическим и характеризуются рядом отличительных особенностей:

- обмен веществ;

- обмен энергией;

- обмен информацией.

Живые системы взаимодействуют со средой и являются в следствие этого открытыми системами.

Другой ряд особенностей связан с организацией живых систем:

- способность к самовоспроизводству;

- саморегуляция и самовосстановление;

- строгая пространственно-временная организация;

- единство структурно-функциональных связей между частями системы.

К живым системам относятся клетки, ткани, органы, системы органов, организмы, популяции организмов, экологические системы, биосфера в целом.

Проблема сущности жизни, ее особенностей как явления природы является ведущим вопросом биологии. История этого вопроса своими корнями уходит в античные времена. Определение жизни как феномена пытались дать ученые разных эпох и разных научных направлений. Все эти понятия были ограниченными из-за отсутствия необходимых научных данных.

Развитие молекулярной биологии в XX и начале XXI веков привело к пониманию сущности жизни на новом уровне. В этот период более четко определены свойства живой материи, дана классификация уровней организации жизни.

В настоящее время в понимании сущности жизни используется методологический подход, согласно которому жизнь – это процесс, конечным результатом которого является самообновление и самовоспроизведение. Все живое возникает только из живого, а любая организация присущая живому, возникает на основе другой подобной организации.

Таким образом, с очки зрения естествознания сущность жизни как феномена заключается в ее самовоспроизведении, которое основано на кооперации физических и химических явлений с использованием биологического (генетического) механизма передачи информации от поколения к поколению.

Жизнь – это качественно уникальная форма существования материи, связанная с самовоспроизведением. Жизнь одновременно является формой движения материи, обладающей высшим уровнем организации по сравнению с механической, физической, химической и другими формами его существования.

Живая материя состоит из тех же химических элементов, что и неживая. В основном это углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера, натрий, калий, кальций и некоторые другие. В основной структуре живой материи – клетке эти химические элементы представлены в виде сложных органических соединений.

Организация и формы существования живого имеют свои отличительные особенности. В качестве субстрата жизни современная биология рассматривает нуклеиновые кислоты двух типов (ДНК и РНК) и белки. Нуклеиновые кислоты – это сложные химические соединения, содержащие углерод, кислород, водород, азот и фосфор. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) является генетическим материалом клеток и определяет химическую специфичность генов. ДНК отвечает за синтез белка, в котором принимает участие рибонуклеиновая кислота (РНК).

Белки (протеины от греческого protos) – это сложные химические соединения, содержащие углерод, водород, азот и кислород. Белки являются макромолекулами и представляют собой линейные полимеры, мономерами в которых служат аминокислоты. Мономолекула аминокислоты содержит аминогруппу (NH₂), карбоксильную группу (COOH), атома водорода и R– группы. Возникающие между аминокислотами связи называют пептидными, а несколько соединенных вместе аминокислот называют полипептидом или белком. Белок может состоять из одной или нескольких полипептидных цепей аминокислот. Полипептидные цепи имеют неразветвленную структуру, а молекула белка может быть представлена в виде длиной цепи аминокислот с определенной ассиметрией. С точки зрения ассиметричности различают L и D – аминокислоты. В состав клеточных белков входят только L- аминокислоты, которых известно 20. Предполагается, что L –аминокислоты существуют более 2 млрд. лет Пептиды в организме человека и животных встречаются не только в виде белков, но и в свободных соединениях, не связанных с белками. Такими соединениями являются некоторые гормоны, например, инсулин и глюкагон.

Молекулы белков могут иметь значительные размеры, что обусловлено способностью аминокислот объединяться в полипептидных цепях в различном порядке и количестве.

Каждая клетка живого организма содержит сотни различных белков, причем каждой определенного типа присущи белки специфической структуры.

Объединенные вместе нуклеиновые кислоты и белки образуют нуклеотиды, которые входят в состав ядер и цитоплазмы клетки животных т растений. Именно нуклеотиды можно назвать тонкими субстратами жизни. Нуклеотиды являются основой хроматина (хромосом) и рибосом. В настоящее время экспериментально нуклеотиды обнаружены в различных типах животных организмов от клетки человека до вируса.

Жизнь – это функция взаимодействия нуклеиновых кислот и белков. Живой называют материю, содержащую самовоспроизводящую молекулярную систему.

В отличие от живого понятие «мертвое» означает совокупность некогда существовавших организмов, утративших способность синтеза нуклеиновых кислот и беклов. Например, из остонков живших когда-то организмов могут образовываться известняк или нефть, которые можно называть мертвыми веществами.

Необходимо различать ту часть материального мира, которая имеет абиотическое происхождение и ничем не связана в своем образовании с живыми организмами. Живая материя способна поддерживать свою структурную организацию только за счет притока вещества и энергии извне. Неживая материя поддерживает свою структуру без потребления внешней энергии сколь угодно долго.