Свойства живого

Для живого характерен ряд свойств, которые в совокупности «делают» живое живым. Такими свойствами являются самовоспроизведение, специфич-ность организации, упорядоченность структуры, целостность и дискретность, рост и развитие, обмен веществ и энергии, наследственность и изменчивость, раздражимость, движение, внутренняя регуляция, специфичность взаимоотно-шений со средой.
Самовоспроизведение (репродукция). Это свойство является важней-шим среди всех остальных. Замечательной особенностью является то, что са-мовоспроизведение тех или иных организмов повторяется в неисчислимых ко-личествах генераций, причем генетическая информация о самовоспроизведении закодирована в молекулах ДНК. Положение «все живое происходит только от живого» означает, что жизнь возникла лишь однажды и что с тех пор начало живому дает только живое. На молекулярном уровне самовоспроизведение происходит на основе матричного синтеза ДНК, которая программирует синтез белков, определяющих специфику организмов. На других уровнях оно характе-ризуется чрезвычайным разнообразием форм и механизмов, вплоть до образо-вания специализированных половых клеток (мужских и женских). Важнейшее значение самовоспроизведения заключается в том, что оно поддерживает суще-ствование видов, определяет специфику биологической формы движения мате-рии.
Специфичность организации. Она характерна для любых организмов, в результате чего они имеют определенную форму и размеры. Единицей органи-зации (структуры и функции) является клетка. В свою очередь клетки специфи-чески организованы в ткани, последние — в органы, а органы — в системы ор-ганов. Организмы не «разбросаны» случайно в пространстве. Они специфиче-ски организованы в популяции, а популяции специфически организованы в биоценозы. Последние вместе с абиотическими факторами формируют биогео-ценозы (экологические системы), являющиеся элементарными единицами био-сферы.
Упорядоченность структуры. Для живого характерна не только слож-ность химических соединений, из которого оно построено, но и упорядочен-ность их на молекулярном уровне, приводящая к образованию молекулярных и надмолекулярных структур. Создание порядка из беспорядочного движения молекул — это важнейшее свойство живого, проявляющееся на молекулярном уровне. Упорядоченность в пространстве сопровождается упорядоченностью во времени. В отличие от неживых объектов упорядоченность структуры живого происходит за счет внешней среды. При этом в среде уровень упорядоченности снижается.
Целостность (непрерывность) и дискретность (прерывность). Жизнь целостна и в то же время дискретна как в плане структуры, так и функции. На-пример, субстрат жизни целостен, т. к. представлен нуклеопротеидами, но в то же время дискретен, т. к. состоит из нуклеиновой кислоты и белка. Нуклеино-вые кислоты и белки являются целостными соединениями, однако тоже дис-кретны, состоя из нуклеотидов и аминокислот (соответственно). Репликация молекул ДНК является непрерывным процессом, однако она дискретна в про-странстве и во времени, т. к. в ней принимают участие различные генетические структуры и ферменты. Процесс передачи наследственной информации тоже является непрерывным, но он дискретен, т. к. состоит из транскрипции и транс-ляции, которые из-за ряда различий между собой определяют прерывность реа-лизации наследственной информации в пространстве и во времени. Митоз кле-ток также непрерывен и одновременно прерывен. Любой организм представля-ет собой целостную систему, но состоит из дискретных единиц — клеток, тка-ней, органов, систем органов. Органический мир также целостен, поскольку существование одних организмов зависит от других, но в то же время он дис-кретен, состоя из отдельных организмов.
Рост и развитие. Рост организмов происходит путем прироста массы ор-ганизма за счет увеличения размеров и числа клеток. Он сопровождается разви-тием, проявляющимся в дифференцировке клеток, усложнении структуры и функций. В процессе онтогенеза формируются признаки в результате взаимо-действия генотипа и среды. Филогенез сопровождается появлением гигантского разнообразия организмов, органической целесообразностью. Процессы роста и развития подвержены генетическому контролю и нейро-гуморальной регуля-ции.
Обмен веществ и энергии. Благодаря этому свойству обеспечивается постоянство внутренней среды организмов и связь организмов с окружающей средой, что является условием для поддержания жизни организмов. Живые клетки получают (поглощают) энергию из внешней среды в форме энергии све-та. В дальнейшем химическая энергия преобразуется в клетках для выполнения многих работ. В частности, для осуществления химической работы в процессе синтеза структурных компонентов клетки, осмотической работы, обеспечи-вающей транспорт разных веществ в клетки и вывод из них ненужных веществ, и механической работы, обеспечивающей сокращение мышц и передвижение организмов. У неживых объектов, например, в машинах химическая энергия превращается в механическую только в случае двигателей внутреннего сгора-ния.
Таким образом, клетка является изотермической системой. Между асси-миляцией (анаболизмом) и диссимиляцией (катаболизмом) существует диалек-тическое единство, проявляющееся в их непрерывности и взаимности. Напри-мер, непрерывно проходящие в клетке превращения углеводов, жиров и белков являются взаимными. Потенциальная энергия поглощаемых клетками углево-дов, жиров и белков превращается в кинетическую энергию и тепло по мере превращения этих соединений. Замечательной особенностью клеток является то, что они содержат ферменты. Будучи катализаторами, они ускоряют проте-кание реакций, синтеза и распада в миллионы раз, при этом в отличие от орга-нических реакций осуществляемых с использованием искусственных катализа-торов (в лабораторных условиях), ферментативные реакции в клетках осущест-вляются без образования побочных продуктов.
В живых клетках энергия, полученная из внешней среды, накапливается в виде АТФ (аденозинмонофосфата). Теряя концевую фосфатную группу, что имеет место при передаче энергии другим молекулам, АТФ превращается в АДФ (аденозиндифосфат). В свою очередь получая фосфатную группу (за счет фотосинтеза или химической энергии), АДФ может снова превратиться в АТФ, т. е. стать главным носителем химической энергии. Такие особенности у нежи-вых систем отсутствуют.
Обмен веществ и энергии в клетках ведет к восстановлению (замене) раз-рушенных структур, к росту и развитию организмов.
Наследственность и изменчивость. Наследственность обеспечивает ма-териальную преемственность между родителями и потомством, между поколе-ниями организмов, что в свою очередь обеспечивает непрерывность и устойчи-вость жизни. Основу материальной преемственности в поколениях и непрерыв-ности жизни составляет передача от родителей к потомству генов, в ДНК кото-рых зашифрована генетическая информация о структуре и свойствах белков. Характерной особенностью генетической информации является ее чрезвычай-ная стабильность.
Изменчивость связана с появлением у организмов признаков, отличных от исходных, и определяется изменениями в генетических структурах. Наслед-ственность и изменчивость создают материал для эволюции организмов.
Раздражимость. Реакция живого на внешние раздражения является про-явлением отражения, характерного для живой материи. Факторы, вызывающие реакцию организма или его органа, называют раздражителями. Ими являются свет, температура среды, звук, электрический ток, механические воздействия, пищевые вещества, газы, яды и др.
У организмов, лишенных нервной системы (простейшие и растения), раз-дражимость проявляется в виде тропизмов, таксисов и настий. У организмов, имеющих нервную систему, раздражимость проявляется в виде рефлекторной деятельности. У животных восприятие внешнего мира осуществляется через первую сигнальную систему, тогда как у человека в процессе исторического развития сформировалась еще и вторая сигнальная система. Благодаря раздра-жимости организмы уравновешиваются со средой. Избирательно реагируя на факторы среды, организмы «уточняют» свои отношения со средой, в результате чего возникает единство среды и организма.
Движение. Способностью к движению обладают все живые существа. Многие одноклеточные организмы двигаются с помощью особых органоидов. К движению способны и клетки многоклеточных организмов (лейкоциты, блу-ждающие соединительнотканные клетки и др.), а также некоторые клеточные органеллы. Совершенство двигательной реакции достигается в мышечном дви-жении многоклеточных животных организмов, которое заключается в сокра-щении мышц.
Внутренняя регуляция. Процессы, протекающие в клетках, подвержены регуляции. На молекулярном уровне регуляторные механизмы существуют в виде обратных химических реакций, основу которых составляют реакции с уча-стием ферментов, обеспечивающие замкнутость процессов регуляции по схеме синтез — распад — ресинтез. Синтез белков, включая ферменты, регулируется с помощью механизмов репрессии, индукции и позитивного контроля. Напро-тив, регуляция активности самих ферментов происходит по принципу обратной связи, заключающейся в ингиби-ровании конечным продуктом. Известно также регулирование путем химической модификации ферментов. В регуляции ак-тивности клеток принимают участие гормоны, обеспечивающие химическую регуляцию.
Любое повреждение молекул ДНК, вызванное физическими или химиче-скими факторами воздействия, может быть восстановлено с помощью одного или нескольких ферментативных механизмов, что представляет собой саморе-гуляцию. Она обеспечивается за счет действия контролирующих генов и в свою очередь обеспечивает стабильность генетического материала и закодированной в нем генетической информации.
Специфичность взаимоотношений со средой. Организмы живут в ус-ловиях определенной среды, которая для них служит источником свободной энергии и строительного материала. В рамках термодинамических понятий ка-ждая живая система (организм) представляет собой «открытую» систему, по-зволяющую взаимно обмениваться энергией и веществом в среде, в которой существуют другие организмы и действуют абиотические факторы. Следова-тельно, организмы взаимодействуют не только между собой, но и со средой, из которой они получают все необходимое для жизни. Организмы либо отыски-вают среду, либо адаптируются (приспосабливаются) к ней. Формами адаптив-ных реакций являются физиологический гомеостаз (способность организмов противостоять факторам среды) и гомеостаз развития (способность организмов изменять отдельные реакции при сохранении всех других свойств). Адаптив-ные реакции определяются нормой реакции, которая генетически детерминиро-вана и имеет свои границы. Между организмами и средой, между живой и не-живой природой существует единство, заключающееся в том, что организмы зависят от среды, а среда изменяется в результате жизнедеятельности организ-мов. Результатом жизнедеятельности организмов является возникновение ат-мосферы со свободным кислородом и почвенного покрова Земли, образование каменного угля, торфа, нефти и т. д.
Обобщая сведения о свойствах живого, можно заключить, что клетки представляют собой открытые изотермические системы, которые способны к самосборке, внутренней регуляции и к самовоспроизведению. В этих системах осуществляется множество реакций синтеза и распада, катализируемых фер-ментами, синтезируемыми внутри самих клеток.
Свойства, перечисленные выше, присущи только живому. Некоторые из этих свойств обнаруживаются и при исследовании тел неживой природы, одна-ко у последних они характеризуются совершенно другими особенностями. На-пример, кристаллы в насыщенном растворе соли могут «расти». Однако этот рост не имеет тех качественных и количественных характеристик, которые присущи росту живого. Между свойствами, характеризующими живое, сущест-вует диалектическое единство, проявляющееся во времени и пространстве на протяжении всего органического мира, на всех уровнях организации живого.