Навколишній нас світ прагне до хаосу. І тільки біологічні системи протистоять ентропії і продовжують існувати в динамічній рівновазі. Всі живі об’єкти, що нас оточують, відрізняються складністю, структурної та функціональної впорядкованістю. Хоча і сьогодні немає єдиного визначення життя як форми існування матерії, в певній трактуванні це можливість існування біологічної системи різного рівня організації.
Міждисциплінарні засади
У будь-якій сфері науки система – це об’єднання функціональних елементів, які пов’язані один з одним і призначені для виконання однієї функції. При цьому вони виконують її як єдине ціле і сума одиниць у такому випадку не дорівнює результату.
Поняття біологічної системи включає в себе живі структурні елементи, які взаємодіють і взаємозалежні. З цих компонентів утворюється єдине живе ціле, як система елементів, які випливають один з іншого виконують єдину функцію – забезпечення життя.
Здатність біологічних систем створити порядок із хаотичного руху атомів, що прагнуть до збільшення ентропії – це найдивовижніша і приголомшлива особливість життя. Впорядкованість – перше фундаментальне властивість життя на нашій планеті. Інші властивості життя – внутрішній і зовнішній обмін речовинами і енергією, здатність до руху і подразливість, можливість пристосуватися (адаптуватися), рости, розвиватися і виробляти собі подібних.
Рівні організації життя
Все оточуюче нас різноманітність органічного світу умовно можна привести до шести рівнів організації біологічних систем, три з яких є надорганизменными:
- Молекулярно-генетичний. На даному рівні відбувається обмін речовин і енергії і збереження спадкової інформації.
- Клітинний рівень організації. Клітина як біологічна система здійснює процеси метаболізму, диференціації та спеціалізації. На цьому рівні починається перенесення спадкової інформації через покоління. У багатоклітинних організмах виділяють ще й органо-тканинний рівень, який утворюють однаково спеціалізовані клітини, які виконують один функціонал на всіх.
- Організмовий або онтогенетичний рівень. Ключовий рівень для розуміння життя. Цілісний організм (одноклітинний або багатоклітинний) функціонує на основі експресії генного матеріалу, отриманого від батьківських форм.
А далі починається безсмертя
Якщо на попередніх рівнях організації матерії життя скінченна, то з наступної ступені починається потенційне безсмертя.
- Популяційно-видовий рівень. На даному рівні в гру вступає не індивід, а група – вид, популяція. Група організмів одного виду транслює з покоління в покоління свій спадковий матеріал, одночасно пристосовуючись. І вона стає вже одиницею микроэволюции або видоутворення.
- Биогеоценотический рівень. На цьому рівні ми говоримо про екологічний співтоваристві різних видів тварин і рослин на певній території. Вони мають динамічно рівноважний і стабільний склад і постійний кругообіг речовин і енергії.
- Останній рівень – біосферний. Це «жива плівка» нашої планети, яка входить і одночасно є невід’ємною частиною глобальної екосистеми Землі.
Може, з часом людство відкриє новий рівень організації біологічних систем – міжпланетний або галактичний. Але поки це все, що нам відомо.
Єдність і взаємозв’язок
Ієрархічно пов’язані рівні, описані вище, не завжди доцільно виділяти при розгляді конкретного виду або особини. Наприклад, при вивченні одноклітинних бактерій поняття види досить умовно – бактерії живуть окремими штамами, а по-простому сім’ями. І вигляд, і популяція, і частинка біосфери одночасно.
Головне – це те, що на будь-якому рівні біологічна система – це відкрита, здатна до росту і розвитку, динамічно стійка і самовідтворювана структура, на відміну від неживих систем – закритих, статичних, схильних до деградації. Можна розглядати різні біологічні системи, принципи їх завжди будуть однакові.
На чому стоїмо
Принципово всі системи життя засновані на наступних постулатах:
- Єдиний хімічний склад. Все живе складається з тих же елементів, що і неживі тіла. Тільки співвідношення інше – 98% складають вуглець, водень, кисень і азот.
- Обмін речовин і їх перетворення, які і забезпечують гомеостаз – динамічна сталість складу.
- Відтворення собі подібних на основі спадкового матеріалу (ДНК).
- З попереднього властивості випливають здібності спадковості і мінливості.
- Розвиток (спрямоване зміна) і зростання (збільшення кількісних показників).
- Виборча (зворотній зв’язок) подразливість на впливи ззовні.
- Дискретність (складаються з відособлених елементів) і цілісність (функціональна єдність).
- Саморегуляція, яка забезпечує гомеостаз.
- Енергозалежність. Відкриті системи, які потребують в постійному поповненні енергії з зовнішнього середовища.
- Ієрархічність і підпорядкованість.
Супідрядність і взаємозв’язок
Будь-який компонент біологічної системи одночасно дискретний і цілісний. Складність всього живого, яка починається на рівні організації полімерних біомолекул, продовжується на більш високих рівнях організації життя. І якщо на нижчих рівнях біологічних систем саме здійснення властивостей живого є необхідною умовою і посилкою до більш високих рівнів, то із зростанням складності організації властивості живого видно все чіткіше.
Людину завжди найбільше цікавило він сам. І ми в статті розглянемо людини як біологічну систему. При цьому життя з’являється на рівні клітини, а безсмертя – на рівні популяцій і біосфери.
Там, де починається життя
Структурною одиницею всього живого на нашій планеті є клітина. Ця універсальна біологічна система відокремлена від зовнішнього середовища цитоплазматичної мембраною. Є клітини з ядром (еукаріоти), тобто без ядра (прокаріоти). Є з безліччю органел (рослини – хлоропласти, пластиды, мітохондрії), є зовсім без них (клітини жирової тканини). Структура та складові цих цеглинок життя визначаються їх функціями.
Але саме на рівні клітини здійснюються всі найголовніші властивості всього живого на планеті Земля.
З чого зроблені хлопчики і дівчатка
Людина – біологічна система з багаторівневою організацією і складною саморегуляцією. В будові нашого організму виділяють такі рівні організації:
- Клітинний. Саме з клітини як структурної одиниці починається наш організм (яйцеклітина, нейрон або кардиомиоцит).
- Тканинний. Сукупність клітин з однаковою будовою, метаболізмом та функціями об’єднані в 4 головні тканини організму: нервову, м’язову, сполучну і епітеліальну.
- Органний. Об’єднання декількох типів тканин в єдину структуру, яка займає певне місце і виконує конкретну функцію, називаються органами людини (мозок, печінка, нирка, селезінка).
- Системний. Це вже коли кілька органів, різних за будовою і розташуванням, об’єднані в єдину фізіологічну систему (серцево-судинна, нервова, видільна, дихальна).
- Організмовий. Об’єднання всіх попередніх рівнів для забезпечення життєдіяльності всього організму в постійно мінливих умовах середовища.
Безсмертна «плівка» планети
Не будемо брати в лапки перше слово заголовка, так як зберігаємо впевнену надію на те, що людство не зруйнує планету разом з біосферою. Ця оболонка Землі, де мешкають живі організми, складає всього 0,1% від маси.
Якщо б ми розподілили по всій поверхні планети всю біомасу біосфери, то це був би шар в 2 міліметри.
Але вже починаючи з перших днів появи життя вона змінювала обличчя Землі. Наявності кисню в атмосфері ми зобов’язані анаеробним бактеріям, які жили мільярди років тому, за торф, нафта, газ і кам’яне вугілля ми також повинні подякувати одноклітинних.
А людство тільки за останні 500 років винищили з планети понад 800 біологічних видів, які природа створювала мільйони років. І антропогенний вплив на екосистему Землі триває. Свідчень тому безліч – збільшення озонових дір, кліматичні зміни, почастішали геологічні катаклізми. Можна продовжувати, але це тема іншої статті.
