6.3 Уровни организации жизни

Каждый уровень сохраняет определённую автономию и живёт своей собственной жизнью, поддерживая горизонтальные отношения со своим специфическим окружением. Органеллы внутри наших клеток, потомки древних прокариотов, занимаются своим делом – обменом энергией – в высшей степени автономно и поддерживают свои горизонтальные отношения в рамках всемирной системы Гея. Существует много уровней самоорганизующихся систем клеточных популяций…  Каждая из таких самоорганизующихся клеточных систем координируется с более высоким уровнем, откуда она либо тормозится, либо активизируется, либо то и другое попеременно.

Э. Янч

Существует 3 уровня организации материи (Г.В. Лейбниц, Ф. Энгельс, В.И. Вернадский, Н.Н. Моисеев): неживое–живое–человек.

• Неживая природа. Микромир: микрочастицы и поля, химические элементы, молекулы и кристаллы. Макромир: планета Земля, геологические структуры, горные породы и минералы. Мегамиры: планетные системы, звёзды и галактики. На границе живое-неживое находятся химические реакции, макромолекулы и ГЦ.

• Живая природа: клетки–многоклеточные–биосфера. На границе живое-человек: переходные формы от австралопитека и человека умелого до человека прямоходящего и человека разумного, жившего более 200 тыс. лет назад (от семейно-стадны х групп до племени).

• Социокультурные системы: общество, человек, культура. По Э. Янчу, человек не стоит на более высоком уровне, скорее человек живёт на большем числе уровней, нежели те формы жизни, которые появились в ходе Э раньше. Человек несёт в себе всю Э, но она оркестрована полнее и богаче, чем в менее сложных формах жизни (Янч 1999:155-156).

Во всём многообразии живого можно выделить несколько разных уровней организации: молекулярный–клеточный–тканевой–органный–онтогенетический–популяционный–видовой–биогеоценотический–биосферный.

Перечисленные уровни выделены по удобству изучения, если же выделить уровни организации жизни на Земле, то критериями такого выделения является наличие дискретных, элементарных структур: молекулярно-генетический, онтогенетический, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный (Рьюз 1977: 276-280; Кузнецов и др. 1996: 320-332; Яблоков, Юсуфов 1998: 33-40).

• Рассмотрим молекулярно-генетический уровень.

1.Единый язык биологического кода: язык биологического кода является самым жёстким, закрытым, это единственный из известных нам языков с застывшим словарём. По гипотезе Н.Н. Моисеева генетический код, как и все гениальные изобретения природы, возник и утвердился в результате жесточайшей конкуренции. Без проб и ошибок не идёт ни один процесс самоорганизации. Были и другие варианты кода, но живые существа с другим кодом не выдержали конкуренции и вымерли (Налимов 1979: 196-201; Моисеев 1998: 134).

Основные структуры на этом уровне – коды наследственной информации, передаваемой от поколения к поколению. Коды представляют собой ДНК, дифференцированную по длине на элементы кода – триплеты азотистых оснований, образующих гены. Гены на этом уровне являются элементарными единицами. Основными элементарными явлениями, связанными с генами, считают их локальные структурные изменения (мутации) и передачу информации внутриклеточным управляющим системам. Элементарные составляющие клетки – структурные белки и белки-ферменты.

Линейные тексты строятся структурными многообразными белками как комбинации из 20 букв-аминокислот. Генетическое сообщение состоит из 4 букв-оснований нуклеиновых кислот. Редупликация происходит по матричному принципу путём разрыва водородных связей двойной спирали ДНК. Затем каждая из нитей строит себе соответствующую нить, после чего новые нити соединяются между собой по принципу соответствия азотистых оснований. Редупликация сохраняет не только генетическую норму, но и отклонения от неё или мутации (Рьюз 1977: 276-277; Яблоков, Юсуфов 1998: 34).

2.На молекулярном уровне происходит обмен веществ:

• диссимиляция – расщепление макромолекул с высвобождением химической энергии фосфатных связей молекулы АТФ;

• ассимиляция – биосинтез сложных полимеров из простых мономеров (Кузнецов и др. 1996: 330-332).

3.К молекулярным формам жизни относятся вирусы – мельчайшие живые организмы, их размеры меньше полудлины световой волны. Вирусы состоят из РНК или ДНК и оболочки, капсида. Некоторые вирусы имеют сложное геометрическое строение и несколько белковых оболочек. Вирусы самовоспроизводятся только в клетке хозяина, поэтому в Э они должны были появиться после возникновения клеточных форм жизни как паразиты (по одной из гипотез из беглой нуклеиновой кислоты). Вирусы находятся на границе живое-неживое, что лишний раз напоминает нам о существовании непрерывного спектра всё возрастающей сложности, от молекул до замкнутых систем клеток. Вирусы являются возбудителями множества заболеваний: оспа и грипп, свинка и корь, полиомиелит (РНК содержащий вирус попадает в кровь, нейроны и вызывает паралич) (Грин и др. 1990, т. 1: 28-36).

4.В нач. 70-х возникает генная инженерия или возможность человека вмешиваться в информационные процессы на молекулярном уровне, манипулировать выделенными из клеток ДНК, т. е. текстами, редактировать или изменять генетические тексты. Проблемы генной инженерии обсуждались на круглом столе российских учёных, обсуждались следующие вопросы:

• несут ли все соматические клетки генетическую информацию, можно ли эту информацию разблокировать и в принципе клонировать людей;

• у человека более 3-х млрд. букв генетического текста, можно ли изменить этот текст и решить проблему генетического груза, реальны ли генетические паспорта;

• существует ли предел технологической возможности человека в этой сфере (Генетическая инженерия 1998: 108-123).

• Следующим уровнем жизни является уровень индивидуального развития дискретного организма или онтогенетический уровень.

С биохимической точки зрения жизнь едина, но представлена она в виде дискретных индивидуумов, особей. Индивид (особь) – элементарная неделимая единица жизни. Иногда очень трудно определить границы индивида: колонии коралловых полипов, лишайники, симбиотические образования. С эволюционной точки зрения особью следует считать все морфофизиологические единицы, происходящие от одной зиготы, гаметы, споры, почки, индивидуально подлежащие действию элементарных эволюционных факторов.

Единицей жизни на онтогенетическом уровне является особь от рождения до смерти. Онтогенез есть процесс развёртывания, реализации наследственной информации, закодированной в управляющих структурах зародышевой клетки. Всё ещё не создана общая теория онтогенеза: до сих пор неизвестно, почему в онтогенезе строго определённые процессы происходят в должное Вр и в должном месте. Предполагают, что элементарной структурой на данном уровне является клетка, а элементарным явлением – дифференциация клетки. Особи в природе не абсолютно изолированы, а объединены более высокой биологической организацией на популяционно-видовом уровне (Грин и др. 1990, т. 1: 13-28, 42; Кузнецов и др. 1998: 334-352; Яблоков, Юсуфов 1998: 34-37).

• На популяционно-видовом уровне особи объединены в популяции, популяции в виды, что приводит к появлению новых свойств.

Элементарной единицей на данном уровне является популяция, а элементарное явление – изменение генотипического состава популяции. Элементарными факторами на этом уровне являются мутации, внезапные изменения генотипа и популяционные волны, изоляция и ЕО. На популяционно-видовом уровне биологи исследуют: пространственную структуру, объём и границы популяций; отношения между особями внутри популяции и вида; взаимодействия между популяциями; типы трофии и трофические цепи. Популяции и виды всегда существуют в определённой среде, включающей как биотические, так и абиотические компоненты. Конкретная среда протекания Э – биогеоценоз или экосистема (Кузнецов и др. 1998: 354-364; Яблоков, Юсуфов 1998: 37-38).

• Биогеоценотический (экосистемный) уровень: популяции разных видов всегда образуют в биосфере Земли сложные сообщества биоценозы. Биоценозом является любое сообщество взаимосвязанных организмов, живущих на любом ограниченном Пр. Вместе с участками земли, атмосферой биоценозы называют экосистемами.

Примерами экосистем являются капля воды и муравейник, остров или река, болото или континент. Экосистема – комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергией. Если экосистема – безразмерное понятие, то выделяют один класс экосистем, имеющий определённые размеры и значение как “кирпичики” организации всей биосферы – биогеоценозы.

Биогеоценоз – это экосистема, внутри которой не проходит биоценотических и микроклиматических, почвенных и гидрологических границ. Это одна из наиболее сложных природных систем. Внешне границы биогеоценозов чаще всего совпадают с границами растительных сообществ (фитоценозов) (Реймерс 1991: 74-76; Яблоков, Юсуфов 1998: 38-40).

• Биосферный уровень включает все существующие на планете Земля экосистемы вместе со средой.

Учение о биосфере, живом веществе создал В.И. Вернадский (Биосфера, 1926 г.). Он отмечал, что изучаемые биологами организмы являются неразрывной частью земной коры, отделить организм от среды можно только в абстракции. В науке нет ещё понимания, что явления жизни и явления неживой природы являются проявлениями единого процесса. Биосфера Вернадского является единой системой и субъектом Э. Биосфера, по космическим масштабам, есть тонкая активная земная оболочка, связанная с Космосом.

Например, жизнь на Земле полностью зависит от фотосинтеза. Жизнь есть проявление энергии Солнца. Энергия Солнца фиксируется в продуктах фотосинтеза фототрофных⁸⁶ растений. Растения поедаются гетеротрофными⁸⁷ растительноядными животными, а растительноядные – хищниками. Замыкают биологический круговорот деструкторные⁸⁸ организмы. Но этот круговорот не полностью замкнут: часть отмирающего органического вещества после разложения микроорганизмами попадает в водные растворы и откладывается в виде осадочных пород, другая часть образует отложения таких биогенных пород, как каменный уголь, торф, сапропель (Вернадский 1978; Яблоков, Юсуфов 1998: 40).

• Если в качестве основного ствола Э выделить то её направление, которое привело к человеку, то остальные филы (ветви Э) теряют свой самостоятельный характер, а ствол человека служит стержнем, ведущим к ноосферному уровню.

Понятие ноосфера введено П.Т. де Шарденом в 1925 г. под влиянием идей В.И. Вернадского, с которым Шарден был хорошо знаком. Ситуация на Земле изменилась, когда появился главный компонент биосферы – человек. Он выступил как новая мощная геологическая сила, положившая начало перестройке биосферы: началась эпоха перехода к ноосфере. В главе Развёртывание ноосферы знаменитой книги Феномен человека Шарден пишет: мысль становится множеством, чтобы завоевать всё обитаемое Пр поверх любой другой формы жизни. Дух ткёт и развёртывает покров ноосферы. Далее философ обрисовывает фазы, волны распространения человека: от гоминидов и неандертальцев до неолита и современности. Развивается коллективная память. Какой бы тонкой и зернистой ни была эта первая плёнка ноосферы (возникает в неолите), она начала замыкаться и уже сомкнулась, окружив Землю (Шарден 1987 155-166; Моисеев 1990).