Ієрархічна система Рівні організації життя

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Ієрархічна система. Рівні організації життя

Жива природа є цілісною, але неоднорідною системою, якій властива ієрархічна організація. Під системою, в науці розуміють єдність, або цілісність, складене з безлічі елементів, які знаходяться в закономірних відносинах і зв'язках один з одним. Головні біологічні категорії, такі, як геном (генотип), клітина, організм, популяція, біогеоценоз, біосфера, представляють собою системи. Ієрархічної називається система, в якій частині, або елементи, розташовані в порядку від нижчого до вищого. Так, в живій природі біосфера складається з біогеоценозів, представлених популяціями організмів різних видів, а тіла організмів мають клітинну будову.
Ієрархічний принцип організації дозволяє виділити в живій природі окремі рівні, що зручно з точки зору вивчення життя як складного природного явища.
У медико-біологічної науці широко використовують класифікацію рівнів відповідно до найважливішими частинами, структурами і компонентами організму, що є для дослідників різних спеціальностей безпосередніми об'єктами вивчення. Такими об'єктами можуть бути організм як такої, органи, тканини, клітини, внутрішньоклітинні структури, молекули. Виділення рівнів розглянутої класифікації добре узгоджується з роздільною здатністю методів, якими користуються біологи і лікарі: вивчення об'єкта неозброєним оком, за допомогою лупи, светооптического мікроскопа, електронного мікроскопа, сучасних фізико-хімічних методів. Очевидний зв'язок цих рівнів і з типовими розмірами досліджуваних біологічних об'єктів (табл. 1).

Таблиця 1. Рівні організації (вивчення), що виділяються в багатоклітинному організмі (за Е. Дс. Робертсу і ін, 1967, зі змінами)
Розміри об'єкта
Об'єкт вивчення
Рівень організації (по об'єкту вивчення)
Рівень організації (за методом вивчення)
0,1 мм (100 мкм) і більше
Організм, органи
Організменний, органний
Анатомічний
100-10 мкм
Тканини
Тканинний
Гістологічний (світлооптичних)
20-0,2 мкм (200 нм)
Клітини (еукаріотичні і прокаріотів)
Клітинний
Цитологічний
200-1 нм
Клітинні компоненти
Субклітинних
Ультраструктурний (електронно-мікроскопічний)
Менше 1 нм
Молекули
Макромолекулярний
Фізико-хімічний
Взаємопроникнення ідей і методів різних областей природознавства (фізики, хімії, біології), виникнення наук на стику цих областей (біофізика, біохімія, молекулярна біологія) спричинили за собою розширення класифікації, аж до виділення молекулярного та електронно-атомного рівнів. Медико-біологічні дослідження, проведені на цих рівнях, вже зараз дають практичний вихід в охорону здоров'я. Так, прилади, засновані на явищах електронного парамагнітного і ядерного магнітного резонансу, з успіхом застосовують для діагностики захворювань і станів організму.
Можливість досліджувати фундаментальні біологічні процеси, що відбуваються в організмі, на клітинному, субклітинному і навіть молекулярному рівнях є видатною, але не єдиною відмінною рисою сучасної біології. Для неї типовий поглиблений інтерес до процесів у спільнотах організмів, які визначають планетарну роль життя.
Таким чином, класифікація поповнилася надорганізмові рівні, такими, як видовий, биогеоценотический, біосферний.
Розібраної вище класифікації дотримується більшість конкретних медико-біологічних і антропобіологіческіх наук. Це не дивно, тому що вона відображає рівні організації живої природи через історично сформовані рівні її вивчення. У завдання курсу біології медичного вузу входить викласти найбільш повну характеристику біологічного «спадщини» людей. Для вирішення цього завдання доцільно скористатися класифікацією, найближче відображає саме рівні організації життя.
У названій класифікації виділяються молекулярно-генетичний, клітинний, Організменний, або онтогенетичний, популяційно-видовий, биогеоценотический рівні. Особливість даної класифікації полягає в тому, що окремі рівні ієрархічної системи життя визначаються в ній на загальній основі виділення для кожного рівня елементарної одиниці і елементарного явища. Елементарна одиниця - це структура або об'єкт, закономірні зміни яких, що позначаються як елементарне явище, складають специфічний для відповідного рівня внесок у процес збереження і розвитку життя. Відповідність виділених рівнів вузловим моментам еволюційного процесу, поза яким не стоїть жодна жива істота, робить їх загальними, що поширюються на всю область життя, включаючи людину.
Елементарною одиницею на молекулярно-генетичному рівні служить ген - фрагмент молекули нуклеїнової кислоти, в якому записаний визначений у якісному і кількісному відношенні обсяг біологічної (генетичної) інформації. Елементарне явище полягає насамперед у процесі конваріантной редуплікації, або самовідтворення, з можливістю деяких змін у змісті закодованої в гені інформації. Шляхом редуплікації ДНК відбувається копіювання укладеної в генах біологічної інформації, що забезпечує спадкоємність і збереження (консерватизм) властивостей організмів у низці поколінь. Редуплікація, таким чином, є основою спадковості.
Через обмежену стабільності молекул або помилок синтезу в ДНК (час від часу, але неминуче) трапляються порушення, які змінюють інформацію генів. У наступній редуплікації ДНК ці зміни відтворюються в молекулах-копіях і успадковуються організмами дочірнього покоління. Зазначені зміни виникають і тиражуються закономірно, що і робить редуплікацію ДНК конваріантной, тобто відбувається іноді з деякими змінами. Такі зміни в генетиці отримали назву генних (чи істинних) мутацій. Конваріантность редуплікації, таким чином, є основою мутаційної мінливості.
Біологічна інформація, яка полягає в молекулах ДНК, не бере безпосередньої участі у процесах життєдіяльності. Вона переходить до чинної форми, будучи перенесена в молекули білків. Зазначений перенесення здійснюється завдяки механізму матричного синтезу, у якому вихідна ДНК служить, як і у випадку з редуплікації, матрицею (формою), але для утворення не дочірньої молекули ДНК, а матричної РНК, яка контролює біосинтез білків. Зазначене дає підставу зарахувати матричний синтез інформаційних макромолекул також до елементарного явищу на молекулярно-генетичному рівні організації життя.
Втілення біологічної інформації в конкретні процеси життєдіяльності потребує спеціальних структур, енергії та різноманітних хімічних речовин (субстратів). Описані вище умови в живій природі забезпечує клітина, що служить елементарної структурою клітинного рівня. Елементарне явище представлено реакціями клітинного метаболізму, що складають основу потоків енергії, речовин та інформації. Завдяки діяльності клітини надходять ззовні речовини перетворюються в субстрати та енергію, які використовуються (відповідно до наявної генетичною інформацією) у процесі біосинтезу білків та інших сполук, необхідних організму. Таким чином, на клітинному рівні сполучаються механізми передачі біологічної інформації і перетворення речовин і енергії. Елементарне явище на цьому рівні служить енергетичної та речовинної основою життя на всіх інших рівнях її організації.
Елементарною одиницею організму того рівня є особина в її розвитку від моменту зародження до припинення існування в якості живої системи, що дозволяє також назвати цей рівень онтогенетическим. Закономірні зміни організму в індивідуальному розвитку складають елементарне явище даного рівня. Ці зміни забезпечують ріст організму, диференціацію його частин і одночасно інтеграцію розвитку в єдине ціле, спеціалізацію клітин, органів і тканин. У ході онтогенезу в певних умовах зовнішнього середовища відбувається втілення спадкової інформації в біологічні структури і процеси, на основі генотипу формується фенотип організмів даного виду.
Елементарною одиницею популяційно-видового рівня служить популяція - сукупність особин одного виду. Об'єднання особин у популяцію відбувається завдяки спільності генофонду, що використовується в процесі статевого розмноження для створення генотипів особин наступного покоління. Популяція в силу можливості міжпопуляційних схрещувань представляє собою відкриту генетичну систему. Дія на генофонд популяції елементарних еволюційних факторів, таких, як мутаційний процес, коливання чисельності особин, природний відбір, призводить до еволюційно значимих змін генофонду, які представляють елементарні явища на даному рівні.
Організми одного виду населяють територію з відомими абіотичними показниками (клімат, хімізм грунтів, гідрологічні умови) та взаємодіють з організмами інших видів. У процесі спільного історичного розвитку на певній території організмів різних систематичних груп утворюються динамічні, стійкі в часі спільноти - біогеоценози, які служать елементарною одиницею біогеоценотичного (екосистемного) рівня. Елементарне явище на аналізованому рівні представлено потоками енергії і круговоротами речовин. Провідна роль у цих круговоротах і потоках належить живим організмам. Біогеоценоз - це відкрита в матеріальному і енергетичному плані система. Біогеоценози, розрізняючи за видовим складом і характеристикам абіотичної своєї частини, об'єднані на планеті в єдиний комплекс - область поширення життя, або біосферу.
Наведені вище рівні відображають найважливіші біологічні явища, без яких неможливі еволюція і, отже, саме існування життя. Хоча елементарні одиниці і явища на виділяються рівнях різні, всі вони тісно взаємопов'язані, вирішуючи своє специфічне завдання в рамках єдиного еволюційного процесу. З конваріантной редуплікації на молекулярно-генетичному рівні пов'язані елементарні основи цього процесу у вигляді явищ спадковості і справжньої мутаційної мінливості. Особлива роль клітинного рівня полягає в енергетичному, матеріальному і інформаційному забезпеченні того, що відбувається на всіх інших рівнях. На онтогенетичному рівні біологічна інформація, що знаходиться в генах, перетворюється в комплекс ознак і властивостей організму. Виникає таким чином фенотип стає доступним дії природного відбору. На популяційно-видовому рівні визначається еволюційна цінність змін, які стосуються молекулярно-генетичному, клітинному і онтогенетичному рівнями. Специфічна роль біогеоценотичного рівня полягає в освіті спільнот організмів різних видів, пристосованих до спільного проживання в певному середовищі проживання. Важливою відмінною рисою таких спільнот є їх стійкість у часі.
Розглянуті рівні відображають загальну структуру еволюційного процесу, закономірним результатом якого є людина. Тому типові для цих рівнів елементарні структури і явища поширюються і на людей, щоправда, з деякими особливостями в силу їхньої соціальної сутності.

Прояв головних властивостей житті на різних рівнях її організації

Серед перерахованих вище властивостей дискретність, структурованість, речовинно-енергетична відкритість, протівоентропійная спрямованість характеризують в рівній мірі гени, клітини, особини, популяції, біогеоценози, проявляючись, таким чином, на всіх рівнях. Разом з тим така властивість, як наявність генотипу та фенотипу, прямо відноситься лише до організменному рівню і, можливо, до клітинного. Неважко, однак, бачити, що і воно є загальним, визначальним життя як таку. Дійсно, генотипи представляють собою сукупність генів. З іншого боку, генотипи особин, що належать одній популяції, утворюють її генофонд. Саме цей генофонд служить джерелом генотипів організмів кожного наступного покоління.
Біоценози, у свою чергу, являють собою не випадкові асоціації організмів різних видів, а історично сформовані співтовариства взаімопріспособленних організмів. Взаімопріспособленность складалася в процесі еволюції живого населення певної території і закріплена спадково в генофонди відповідних популяцій. Сукупність таких генофондів становить генофонд біогеоценозу. Безпосередніми носіями біологічної (генетичної) інформації є нуклеїнові кислоти і білки, складові елементарну основу відповідно генотипу та фенотипу. З урахуванням міркуванні, наведених вище, наявність інформаційних макромолекул з повною підставою розглядають як специфічну загальну характеристику не тільки клітини або організму, але і життя в цілому.
Традиційно здатність до зростання як одна з властивостей живого відносять до організму, пов'язуючи його з індивідуальним розвитком останнього. Насправді закономірні цикли розвитку, що включають зміни розмірів, характеризують елементарні структури всіх рівнів. Редуплікація ДНК, освіта четвертинних структур білків за рахунок об'єднання окремих поліпептидів в функціональний комплекс, ріст клітини між поділами і особини в процесі онтогенезу, зміна чисельності особин у популяції, сукцесія біогеоценозу з досягненням ним Клімаксное стану - ось приклади, що обгрунтовують прикладеність названого властивості до всієї області життя.
Результатом закономірних циклів розвитку елементарні структур різних рівнів організації життя нерідко, дійсно, буває збільшення їх кількості, тобто розмноження в буквальному сенсі. Редуплікація призводить до збільшення числа молекул ДНК, клітинні цикли - кількості клітин, розмноження на популяційному рівні - числа особин. Разом з тим розмноження в біологічному розумінні - це обов'язково відтворення у відомих межах коливань певної внутрішньої організації. Принцип відтворення «собі подібного» лежить в основі збереження в часі елементарних структур усіх рівнів і, отже, тих елементарних явищ, які з ними пов'язані. На молекулярно-генетичному рівні це подвійна спіраль ДНК, клітинному - клітина, онтогенетичному - особина даного біологічного виду, популяційно-видовому - популяція з властивим їй генофондом, вікової та статевої структурою, биогеоценотическом - певний видовий склад, що включає продуценти, консументи, деструктори.
Будь-яка впорядкованість виникає на основі інформації, яка і відтворюється у відповідній структурі. Первинна біологічна інформація записана в молекулах нуклеїнових кислот. Розрахунки показують, проте, що її однієї недостатньо для кодування всього різноманіття живих структур від білкових молекул до різних біоценозів. Необхідна додаткова інформація з'являється в біологічних структурах у процесі їх розвитку внаслідок того, що вони є здатними до самоорганізації системами. Закони, яким слідують ці системи, вивчає міждисциплінарний напрям науки - синергетика.
Самоорганізуються, відрізняються низькими значеннями ентропії, тобто знаходяться далеко від стану термодинамічної рівноваги. Подібне нерівноважний стан підтримується завдяки потокам енергії і речовин, що проходять через названі системи. Процеси в самоорганізованих системах супроводжуються розсіюванням енергії, у зв'язку з чим їх називають дисипативними.
Важлива риса дисипативних систем - цілісність. Вона проявляється в тому, що поведінка елементів у цих системах визначається більшою мірою структурою самої системи і в меншій - їх власними властивостями. У своєму розвитку системи проходять ряд стійких станів, розділених періодами нестійкості, з якими пов'язане виникнення нової інформації. У кожному з таких періодів можливий вибір між кількома варіантами подальшого розвитку, однак у цілому процесу розвитку властива еквіфінальними, тобто закономірне досягнення певного кінцевого результату. У періоди нестійкості система відрізняється підвищеною чутливістю до дії різноманітних факторів (критичні періоди).
Описаними вище рисами володіють такі біологічні системи, як геном, клітина, організм, популяція, біогеоценоз. Всім їм притаманна здатність до відтворення власної структури.
В основі проявів життя як особливого явища лежить генетична інформація ДНК клітин. У ході розгортання цієї інформації за законами, характерним для самоорганізованих дисипативних систем, відтворюється ієрархія біологічних структур відповідно головним рівнями організації життя з типовими для них елементарними одиницями і явищами. Завдяки останнім відбувається процес еволюції живої природи, що зберігає життя на планеті ось вже більше 3,5 млрд. років.

Особливості прояву біологічних закономірностей у людей. Біосоціальна природа людини

На планеті серед інших істот людям належить унікальне місце, що обумовлено придбанням ними в процесі антропогенезу особливої ​​якості - соціальної сутності. Це означає, що вже не біологічні механізми, а в першу чергу суспільний устрій, інтелект, виробництво, праця забезпечують виживання, всесвітня і навіть космічне розселення, благополуччя людства. Соціальність, однак, не протиставляє людей решті живій природі. Придбання цього якості вказує лише на те, що відтепер історичний розвиток представників виду Homo sapiens, тобто людства, підпорядковується законам суспільного, а не біологічного розвитку.
Людина залишається включеним у систему органічного світу. Цей світ складався і розвивався протягом більшої частини історії планети незалежно від людського чинника, більше того, на певному етапі свого розвитку він цей фактор породив. Людство складає своєрідний, але невід'ємний компонент біосфери. Завдяки тварині походженням життєдіяльність людського організму грунтується на фундаментальних біологічних механізмах, які складають його біологічна спадщина. Біологічному спадщину, формуванню в процесі еволюції життя, відводиться помітна роль в патології людини. Великий вітчизняний патолог І.В. Давидовський писав, що природність і законність хвороб випливають з основних властивостей життя, а саме з універсального і найважливішого властивості організмів - пристосовуватися до мінливих умов зовнішнього середовища. На його думку, повнота такого пристосування і є повнота здоров'я.
Розвиток життя в одній з її гілок призвело до появи сучасної людини, що поєднує в собі біологічне і соціальне. Характер взаємини соціального і біологічного в людині не можна уявити як просте поєднання в певній пропорції або пряме підпорядкування одного іншому. Особливістю людського біологічного є те, що воно проявляється в умовах визначального дії законів суспільного розвитку. Біологічні процеси з необхідністю відбуваються в організмі людини, і їм належить фундаментальна роль у визначенні найважливіших сторін життєзабезпечення і розвитку. Разом з тим ці процеси в популяціях людей не дають результату, закономірного та обов'язкового для популяцій інших представників світу живих істот.
В якості прикладу звернемося до процесу еволюції, якими в кінцевому підсумку зумовлюються біологічні механізми головних рівнів організації життя - молекулярно-генетичного, клітинного, онтогенетичного, популяційно-видового, біогеоценотичного. Генофонди популяцій людей і в даний час змінюються в результаті мутацій, комбинативной мінливості, невипадкового підбору шлюбних пар, дрейфу генів, ізоляції та деяких форм природного відбору. Проте завдяки дії в соціальній сфері природний відбір втратив тут свою найважливішу біологічну функцію - видоутворення. У такому випадку серед людей виключається можливість завершеного еволюційного циклу шляхом досягнення закономірного біологічного результату - появи нових видів роду Людина. Зберігається ж дію елементарних еволюційних факторів, перерахованих вище, обертається щодо людських популяцій незвичайними з еволюційно-біологічної точки зору наслідками (наприклад, не мають за масштабами рівних в інших видах організмів генетичним і, отже, фенотипическим різноманітністю).
Знайомство з уже великими, але ще мало систематизованими матеріалами, що стосуються природничо сторони проблеми людини, вказує на неухильне зростання інтересу до біологічних основ життєдіяльності людей. Почасти це обумовлюється успіхами біологічної науки, що відкривають перспективи активно впливати на хід багатьох фізіологічних процесів в організмі. Неабиякою мірою це пов'язано з тим, що в умовах сучасної енергетичної та технічної оснащеності вплив людства на біосферу виявляється за своїми результатами таким, що вже неможливо, навіть з медичної точки зору, подальше ігнорування людьми своєї власної біології, свого біологічного спадщини.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Реферат
51.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Сутність життя властивості та рівні організації живого
Біологічні передумови та структурні рівні життя
Структурні рівні організації матерії Структура і її роль в організації матерії
Рівні організації організму людини
Структурні рівні організації матерії
Структурні рівні організації матерії Структура і е роль в організмі
Якісні особливості живої матерії Рівні організації живого
Система соціального захисту на муніципальному рівні
Система державної влади її структуру та рівні в республіці Б
© Усі права захищені
написати до нас