2. Отличительные особенности живой и неживой материи

Для живой материи характерен ряд свойств, совокупность которых делает живое уникальным феноменом природы. К таким свойствам относятся самовоспроизведение, специфика организации, упорядоченность сложной структуры, целостность, дискретность, рост, развитие, обмен веществом и энергией, наследственность, изменчивость, раздражимость, способность к движению, внутренняя регуляция, специфичность взаимодействия со средой.

Самовоспроизведение или репродукция – это важнейшее свойство, связанное с повторяемостью в неограниченных количествах генераций. Современная биология считает, что жизнь возникла однажды и дальнейшую жизнь дает только живое. На молекулярном уровне самовоспроизведение происходит на матричном уровне синтеза ДНК, которая программирует синтез белков, определяющих особенности организма. Самовоспроизведение поддерживает существование видов и определяет специфику биологической формы движения материи.

Специфика организации живых систем характерна для любых организмов, в результате чего все они имеют строго определенную форму и размеры. Единицей организации живых организмов является клетка, выполняющая ряд функций на основе определенной структуры. Клетка служит основой формирования тканей, органов, систем органов , популяций, видов, биоценозов и экологических систем, образующих биосферу.

Упорядоченность структуры живого связана со сложностью химического состава и возможностями образования молекулярных и надмолекулярных структур. Создание порядка из хаотического движения молекул проявляется у живых объектов и обеспечивает упорядоченность в пространстве и времени. Упорядоченность живых структур связано с использованием ресурсов внешней среды.

Целостность (непрерывность) дополняется свойством дискретности (прерывности) живых систем. Жизнь – это определенная целостность, которая обладает дискретными структурными элементами и функциями. Например, субстрат жизни, представленный нуклеопротеидами как целостность, но обладает дискретностью, поскольку нуклеопротеиды состоят из нуклеиновой кислоты и белков различного типа. В свою очередь нуклеиновая кислота и белки, являясь целостными соединениями, обладают дискретными свойствами и состоят из нуклеотидов и аминокислот соответственно. Репликация молекул ДНК представляет собой непрерывный процесс, который дискретен в пространстве и времени. Процесс передачи наследственной информации представляется непрерывным и одновременно он представлен стадиями репликации, транскрипции и трансляции.

Таким образом любые явления и объекты в живой системе можно представить как непрерывные процессы целостные элементы, которые в свою очередь можно представить как определенную последовательность дискретных состояний более мелких структурных компонентов.

Рост и развитие два взаимосвязанных процесса, которые обусловлены увеличением числа и размеров клеток, а также развитием структуры и функций организма, что проявляется в усложнении организма и его функций. В процессе онтогенеза происходит формирование признаков в результате взаимодействия генотипа с условиями внешней среды. Филогенез сопровождается проявлением широкого разнообразия организмов и органической целесообразностью. Процессы роста и развития осуществляются под влиянием генетического контроля и нейрогуморальной регуляции.

Важнейшим свойством живой материи является обмен веществом и энергией, как во внутренней структуре организма, так и с внешней средой. Клетки живого организма получают энергию из внешней среды в различных формах, например, в процессе фотосинтеза. Вся химическая работа живого организма – синтез структурных компонентов клетки, осмотической работы по разделению веществ, транспортировка необходимых веществ в организме и другие ее виды осуществляются именно за счет внешней энергии, преобразованной на биологическом уровне.

Клетка является изотермической системой, в которой непрерывно протекают процессы ассимиляции и диссимиляции, поддерживающие ее жизнедеятельность. В значительной степени эти процессы регулируются ферментами, которые выступают катализаторами, ускоряя многократно обменные процессы.

Наследственность обеспечивает материальную преемственность между родителями и потомством, между целыми поколениями организмов различных видов, обеспечивая непрерывность и устойчивость самой жизни. Материальной основой преемственности поколений и устойчивости жизни является передача генов от родителей к потомству. Именно в генах зашифрована информация о структуре и качествах белков, что обеспечивает ее стабильность на протяжении многих поколений.

Изменчивость как альтернативное свойство связана с появлением у организмов отличительных признаков, которые определяются изменениями в генетических структурах. Параллельно протекающие процессы наследственности и изменчивости создают необходимые условия для эволюционных изменений в природе.

Раздражимость как реакция живого на внешнее раздражение является характерным свойством живой материи. Перечень раздражителей довольно широк, например: свет, температура среды, электрический ток, звук, механические и химические воздействия и др. Формы проявления реакций на раздражители зависит от уровня организации живого. У простейших живых организмов это связано с выделением токсинов, тропизмов, настий и др. У более сложных организмов, имеющих нервную систему, раздражимость проявляется через рефлекторную деятельность. У человека кроме сигнальной системы первого уровня сформировалась вторая сигнальная система в форме речевой активности. Избирательные реакции на внешние раздражители среды регулируют отношения организма и способствуют формированию единства среды и организма.

В отличие от неживой материи живые организмы способны осуществлять не только хаотическое, но и направленное движение. Движение наблюдается уже на клеточном уровне, но наиболее выраженным оно является в мышечном движении многоклеточных животных организмов.

Процессы, протекающие в клетках живых организмов, подвержены регуляции на основе механизмов химических реакций с участием ферментов. Схема такой регуляции может быть представлена следующей последовательностью – синтез- распад- ресинтез. В основе регуляции синтеза белков лежат механизмы репрессии, индукции и позитивного контроля. Сами ферменты подвержены регуляции на основе обратной связи, заключающейся в ингибировании конечным продуктом. В регуляции активности клеток организма принимают участие гормоны, которые осуществляют химическую регуляцию. Для живого характерна саморегуляция под влиянием внешних физических или химических повреждающих факторов. Механизм в этом случае основан на действии контролирующих генов, что способствует сохранению стабильности генетического материала.

Важнейшей особенностью живых организмов является их существование в условиях определенной внешней среды, которая является источником строительного материала и энергии для организма. В рамках термодинамических представлений любой живой организм представляет собой открытую систему, что позволяет ему обмениваться со средой энергией и веществом. Необходимо отметить роль абиотических факторов, которые также оказывают существенное влияние на живые организмы. Организмы могут адаптироваться к определенной среде, вести поиск соответствующей среды или покидать не пригодную для существования среду. Формами адаптивной реакции является физиологический гомеостаз, т.е. способность противостоять факторам среды сохраняя стабильное биохимическое состояние; гомеостаз развития – способность изменять отдельные реакции или состояния при сохранении основных свойств. Адаптивные реакции определены нормой, которая детерминируется генетически и имеет свои пределы. Между абиотической природой и живыми организмами существует единство, основанное на взаимозависимости и взаимосвязи. Отдельные свойства из перечисленных характерны и для неживой природы, но только их проявление в комплексе позволяет говорить о принадлежности объекта к живому миру.

Различают следующие уровни организации живого:

- молекулярный;

- клеточный;

- тканевый;

- органный;

- организменный;

- популяционный;

- видовой;

- биоценотический;

- биосферный.