 |
Философские аспекты гуманитарной биологии
|
|
|
|
Как отмечено во «Введении», гуманитарная биология распадается на ряд более конкретных областей (биополитика, биоэтика и др.). Однако все эти конкретные области имеют единую основу, связанную с определенным обобщенным, философским пониманием мира живого. Именно такое понимание живого позволяет нам понять внутреннее совершенство каждого живого существа и внутреннюю гармонию биологических сообществ, экосистем, биосферы в целом – «мудрость живого» (это словосочетание соответствует греческому термину биософия, которому посвящен раздел 1.2. настоящей главы тезауруса) и осознать степень взамосвязи и взаимозависимости между миром живого и человеком. Философские аспекты биологии в ее взаимосвязи с гуманитарными и социальными науками рассмотрены в различных ракурсах в разделах этой главы.
Предварительно, однако, кратко остановимся на некоторых важнейших базовых понятиях самой биологии (раздел «Основные принципы жизни..»).
1.1. Основные принципы жизни, ее единство и разнообразие. Системные подходы к живому (А.В. Олескин, М.В. Гусев).
Принципы жизни находятся в сфере компетенции биологии, определяемой как совокупность наук о живой природе [1, С.66]. Биология в наши дни включает в себя множество конкретных научных областей и направлений, исследующих отдельные аспекты и уровни живого или отдельные группы живых организмов. Даже небиологу известно, например, что ботаника изучает растения, зоология – животных, микробиология – микроорганизмы. Генетика исследует все формы живого, но в конкретном аспекте их наследственности и изменчивости; экология – также все живое, но в аспекте взаимоотношений между живыми организмами.
|
|
|
1.1.1. Свойства жизни. Немецкий натурфилософ начала ХIХ века Тревиранус считал отличительным свойсвом жизни «стойкое единообразие процессов при различии внешних условий», теоретик биологии начала ХХ века Людвиг фон Бератланффи – открытость живых систем, пребывающих в состоянии «динамического равновесия». Выдающийся отечественный биолог Борис Михайлович Медников [2–4] выделяет пять основных свойств – структура, специфичность, самовоспроизводимость, потребление энергии, обмен веществ (см. соответствующие статьи ниже). Следует подчеркнуть, что ни одно из этих свойств само по себе не дифференцирует живое от неживого, и только их комбинация вместе с представлением о живом как способном воспринимать информацию из внешней среды, реагировать на нее[1] и самому генерировать новую информацию позволяет приблизиться к тому, что мы интуитивно понимаем под живым в противоположность мертвому.
1.1.1.1. Структура жизни – «совокупность частей, расположенных в пространстве и во времени в определенном порядке» [2]. Живое многоуровнево, и его структура наблюдаема как на макроуровне – простым глазом (структура дерева или его листа, плодового тела гриба со шляпкой и ножкой, структура комара, крокодила, человека как организма) и на микроуровне – под микроскопом (световым или более мощным электронным), где нашему взору открываются разнообразные клетки, их компоненты, также наделенные структурой, вирусы и др. (рис. 1). Структура живого существа означает, помимо организованного, упорядоченного расположения внутренних частей, также наличие надежной границы между организмом и средой.
Структура живого организма может быть рассмотрена не только в пространственном, но и во временном аспекте. Речь идет о четкой последовательности этапов жизни живого существа – его жизненном цикле. Живые существа имеют разнообразные и причудливые жизненные циклы. Так, многие беспозвоночные животные, растения, грибы характеризуются закономерной сменой двух или более поколений. Например, у многих кишечнополостных чередуются поколения подвижных медуз и сидячих полипов.
|
|
|
Структура индивидуального живого организма неделима (собственно, слова «индивид», «индивидуум» – individuum и означают в переводе с латинского «неделимый»): деление мыши на части не приводит к появлению новых мышей, а лишь уничтожает существующую. «Неделимость» живого организма, правда, ограничивается (а) способностью к регенерации (см. ниже); (б) тем, что есть так называемые модульные организмы, которые способны делиться на жизнеспособные модули (части, сегменты), в отличие от мышей, обезьян, рыб, насекомых и других унитарных организмов (которые принцип «неделимости» соблюдают со всей строгостью). Это,
например, многие растения, распадающиеся на автономные части (малые луковицы в общей оболочке у лука, отводки у земляники), грибы, у которых их грибницу (мицелий) можно дробить на части без угрозы для жизнеспособности или паразитические черви, каждый членик которых может жить самостоятельно.
Часто говорят о дискретности (от лат. discretus – прерывистый)живого. Хотя живой покров планеты именуют «оболочкой Земли» – биосферой, но онапредставлена отдельно существующими организмами (отдельные мыши, растения кукурузы и др.) со своими структурами. Трудности с понятием «дискретность» возникают в случае модульных организмов. Так, у грибов проблематично определить, где кончается один индивид (один мицелий) и начинается другой. Даже явно дискретные существа типа упомянутых мышей имеют вокруг себя некую более размытую и «недискретную» пограничную зону, окружающую поверхность тела – умвельт (от нем. die Umwelt – окружение, окруающая среда, см. подробнее в разделе «Биополитика» второй главы). В подобных ситуациях жизнь выступает не только как дискретная, структурированная, но и как континуальная сущность (от лат. continuum – непрерывность).
1.1.1.2. Специфичность. «Структура каждого живого существа присуща только его виду» [2]. Действительно, у каждого биологического вида – будь то нильский крокодил, африканский слон или вешенка (ценный в питательном отношении гриб) есть свои уникальные особенности. Даже близкородственные виды, скажем, серая и черная ворона отличаются между собой, в данном случае, по окраске тела. Африканский слон четко отличается от своего собрата, индийского слона, размерами ушей и рядом других признаков (рис. 2). Иногда встречаются трудно различимые по внешним признакам виды (виды-двойники), которые тем не менее ясно различимы по поведению; в этом случае говорят о специфичности структуры поведения, подразумевая под этим типичные для данного вида ритуалы угрожающего поведения, ухаживания за протвоположным полом, заботы о потомстве и многое другое (см. статьи Кратко об этологии, Этология человека в разделе «Биополитика» – 2.1. – ниже).
|
|
|
Многоуровневая жизнь проявляет свойство специфичности не только на уровне целых организмов, но и на уровнях их микроскопических и субмикроскопических деталей, вплоть до молекулярного уровня. Биологические молекулы, например, ферменты, специфичны по отношению к другим молекулам, с которыми они должны взаимодействуют (субстраты для ферментов): взаимодействующие молекулы подходят друг к другу как ключ к замку.
Несмотря на специфичность структуры каждого существа, имеются универсальные для всего живого «строительные блоки», свидетельствующие о единстве жизни. К их числу принадлежат – на микроуровне – универсальные биологические молекулы (наследственные матрицы ДНК и РНК, у которых даже код записи информации универсален для всего живого)[2], информационные молекулы типа биогенных аминов (серотонин, дофамин, норадреналин и др.), а также универсальные внутриклеточные структуры, например, рибосомы.
1.1.1.3. Самовоспроизводимость. Специфическая структура должна сохраняться в течение всей жизни и передаваться потомкам. Этот аспект жизни как процессасвязан со следующими важными способностями живых организмов:
· Самообновление – «воссоздание структур, соответствующих снашиваемым и утрачиваемым» [5]. Относительное постоянство структуры (в пределах возрастных изменений, мутаций и др.) сочетается с непрерывной заменой составных частей на новые, и в этом суть сравнения с пламенем свечи, чья структура постоянно пополняется новыми молекулами горящего вещества. Процесс самообновления живого организма обеспечивает гомеостаз – поддержание относительно постоянных условий внутри него, постоянной внутренней среды. Так, птицы и млекопитающие поддерживают температуру тела на постоянном уровне, несмотря на изменение внешних условий. Мы хорошо знаем по собственному опыту, к чему приводит нарушение гомеостаза нашего тела по температуре (т.е. повышение температуры тела, скажем, всего на 1—2 градуса). Самообновление и гомеостаз возможны благодаря сложной системе регуляции и контроля за процессами в живом организме.
|
|
|
· Размножение (самовоспроизводство, репродукция). Именно в силу дискретности живого покрова планеты возникает необходимость в процессе увеличения числа отдельных индивидов. Для уровня целых сообществ и биосферы размножение индивидов оказывается вариантом самообновления состава (как для отдельного организма – деление слагающих его клеток, для отдельной клетки – размножение органелл и др.). Одни виды размножения сводятся к воспроизведению существующих индивидов (вегетативное, бесполое размножение), другие – сопряжены с обменом и обновлением генетической информации (половое размножение).[3]
· Регенерация. Вариант “самообновления” на уровне органов и их систем: восстановление утраченных частей целого организма. Классическим примером является восстановление хвоста у ящерицы, отбрасываемого, чтобы сбить с толку хищника (так же поступают морские огурцы, выбрасывая в хищника свои, впоследствии регенерирующие, внутренности). Именно поразительные примеры регенерации наталкивали мыслителей разных эпох на мысль о наличии у живого организма некого идеального “плана” целой структуры, позволяющего восстанавливать эту структуру в случае утраты ее отдельных частей.
· Рост. Поступление нового материала из окружающей среды обусловливает увеличение размеров живого существа, хотя бы на протяжении некоторой части его жизни (детские и юношеские годы у человека). Рост может быть рассмотрен не только на уровне целого организма, но и на других уровнях биосистем: на уровне отдельной клетки, которая растет и затем приступает к размножению (делению); на уровне целых популяций или сообществ, численность которых при благоприятных условиях быстро нарастает.
1.1.1.4. Потребление энергии. Самообновление структуры живого организма, его рост и развитие требуют постоянного притока энергии извне. Один из путей получения
|
|
|
энергии связан с потреблением органических веществ, причем особенно излюбленным, практически универсальным источником энергии служит сахар глюкоза. Глюкоза и другая органика поставляют организму энергию в процессе своего расщепления до более простых соединений (брожение); существенно более эффективный способ получения энергии из органики – ее окисление, чаще[4] всего кислородом воздуха, с образованием углекислого газа и воды – дыхание. Полученная из органического вещества энергия запасается в виде богатой энергии фосфатных связей молекул аденозинотрифосфорной кислоты (АТФ). АТФ как универсальная клеточная «энергетическая валюта» далее расходуется при реализации различных процессов: синтеза клеточных компонентов, движения и др. Дыхание характерно для животных, грибов, многих бактерий; однако есть и такие организмы (бактерии, грибы и др.), которые используют брожение как способ получение энергии. В экстремальных условиях энергия получается путем брожения и у животных. При беге на короткие дистанции человек испытывает резь в мышцах в силу того, что при мышечной нагрузке создается дефицит кислорода, и в этих условиях мышечные клетки переходят к брожению с образованием молочной кислоты, которая и раздражает мышцы. Многие раковые клетки также живут за счет брожения даже при нормальном доступе кислорода.
Зелёные растения, помимо дыхания, получают энергию за счет использования энергии солнечного света – в процессе фотосинтеза. В противоположность дыханию, в результате фотосинтеза из неорганического вещества (углекислоты) синтезируются органические вещества. В процессе фотосинтеза, кроме СО2, растения также используют воду, водород которой необходим для восстановления углекислоты до органических соединений; при этом ценным «побочным продуктом» является выделяемый растениями кислород, которым они обогащают атмосферу. Среди бактерий есть также способные к фотосинтезу виды (фототрофные бактерии); из них одни выделяют кислород подобно растениям (цианобактерии), другие – нет (пурпурные и зеленые бактерии, галобактерии). Некоторые бактерии (хемотрофные) синтезируют органику, используя не световую энергию, а энергию химических веществ, скажем, соединений железа (железобактерии).
1.1.1.5. Обмен веществ(метаболизм) включает в себя «всю совокупность протекающих в живых организмах химических процессов, обеспечивающих их рост, жизнедеятельность, воспроизведение, постоянный контакт и обмен с окружающей средой» [2, С.414]. Различают две стадии обмена веществ:
· Поступившие в организм органические вещества (например, белки, жиры, углеводы потреблённой животным пищи) или «отправленные на утилизацию» компоненты собственного тела расщепляются, превращаясь в простые молекулы с запасанием энергии в форме АТФ. Эта стадия именуется катаболизмом (диссимиляцией)
· Из простых органических молекул синтезируются более сложные, из которых далее строятся компоненты биологических структур, необходимые для их обновления. Данная стадия обмена веществ называется анаболизмом (ассимиляцией).
Отметим, что кроме вещества и энергии, живые существа открыты также для поступающей из среды информации (всякого рода сигналах, влияющих на физиологические процессы и поведение живых существ). К информационному аспекту биосистем мы вернёмся в самостоятельном разделе о биосемиотике.
1.1.2. Определение жизни. Попытка дать исчерпывающее строгое определении жизни – малоблагодарная задача, и биологи, философы, вообще мыслители разных эпох пробовали различные варианты (и, надо полагать, будут продолжать эти попытки в будущем). Однако в свете выясненных нами свойств, в порядке «рабочей характеристики», мы можем, следуя Б.М. Медникову, дать о живом существе (будь то бактерия, цветковое растение, горилла или человек – как организм) следующую информацию: «Живое – это специфичная структура, способная к самовоспроизведению (размножению) и самоподдержанию с затратой энергии» [2].
1.1.3. Уровневая структура живого. Биологические структуры более низкого уровня, собираясь вместе, формируют части структур более высокого уровня организации биосистем («отношение части и целого», см. также статью Принцип самосборки в подразделе 1.1.5 ниже). Ситуация несколько напоминает русскую матрёшку, в которой находятся более маленькие матрёшки. Несмотря на индивидуальные разногласия, большинство современных биологов и философов говорит о следующих уровнях биосистем:
· Молекулярный (молекулярно-биологический) уровень. Молекулы, которые служат строительными блоками для структурных компонентов биосистем (роль белков, полисахаридов и других крупных органических молекул – биополимеров), носителями наследственной информации (нуклеиновые кислоты – ДНК и РНК), сигналов для коммуникации (часто малые органические молекулы), форм запасания энергии (в первую очередь АТФ) и др. Этот уровень рассматривается в статьях раздела «Биополитика» (см., например, статью Генетика)и «Биосемиотика».
· Субклеточный (внутриклеточный) уровень. Сложенные из молекул микроструктуры (мембраны, органеллы, компоненты ядра), входящие в состав живой клетки.
· Клеточный уровень. Уровень имеет особое значение, так как клетка (в отличие от отдельной молекулы или органеллы) есть «элементарная единица жизни. Многие особи всю жизнь существуют в виде одной клетки – одноклеточные. Когда они ассимилируют достаточное количество массы, они делятся, и дочерние клетки существуют сасмостоятельно. У многоклеточных клетки не расходятся, а образуют единый организм... Новые клетки возникают лишь в результате деления старых. Это общий принцип биологии: всякая клетка – из клетки.» [2, С.6]. Основные структуры всякой живой клетки – наружная мембрана (отграничивает клетку от окружающей среды, регулирует транспорт веществ в клетку и из нее), цитоплазма (внутриклеточные вещества и частицы, а у многих клеток также специализированные «отсеки» -- органеллы), генетический материал (информация для построения клетки и регулирования ее активности), содержащийся у эукариот в клеточном ядре (см. иллюстрацию на рис. 5 ниже).
· Органно-тканевый уровень. Принцип «матрешки» работает и дальше. У многоклеточных существ однотипные клетки формируют ткани, из которых состоят органы растений (лист, стебель и др.) и животных (сердце, печень и др.). Клеточный и органно-тканевый уровни – тема раздела «Нейрохимия и нормы поведения» – 2.4. – и ряда статей раздела «Биосемиотика» – 4.2.
· Организменный уровень. Целое живое существо (заметим, что у одноклеточных форм жизни, например, простейших, бактерий, понятия клеточный и организменный уровни тождественны друг другу). В рамках этого уровня рассматриваются не только специфические структуры и функции того или иного живого организма, но и поведение биологических индивидов, гамма их взаимоотношений между собой, что ведет к формированию надорганизменных (биосоциальных) систем. Здесь мы видим переход к еще более высоким – надорганизменным – уровням организации. Тема многих статей раздела «Биополитика» – 2.1.
· Популяционный уровень. Уровень группировок особей одного вида (популяций).
· Экосистемный (биоценотически-биогеоценотический) уровень. Уровень сообществ многих видов органиизмов, формирующих единую локальную систему (биоценоз), причем часто в рассмотрениие включаются также окружающая организмы среда (ландшафт и др.); в этом случае вся система называется экосистемой ( близко по смыслу понятие биогеоценоз). Мы вновь затронем этот уровень в разделах «Охрана биоразнообразия» – 2.2. (см. статью Экология).
· Биосферный уровень. Соответствует всей совокупности живых организмов планеты, рассмотренной как целостная система (биосфера). См. статьи Биосфера, Биосферное мировоззрение в разделе «Биософия» – 1.2, а также статью Экология в разделе «Охрана биоразнообразия» – 2.2.
1.1.4. Биоразнообразие Рассмотренные до сих пор характеристики живого свидетельствуют о его единстве – приложимы ко всем его формам. Однако наше воображение завораживает и невероятное разнообразие форм живого, особенно бросающееся в глаза наблюдателю в тропическом лесу или водолазу, опустившемуся на коралловый риф.
Ученым известно не менее 1,4 млн. видов, обитающих на планете, в том числе не менее 4000 видов млекопитающих, 9000 – птиц, 19000 рыб, 750000 насекомых, 210000 цветковых растений [6]. Учитывая еще не описанные виды, общее число видов оценивается в диапазоне 5—30 млн. [6]. «Полагают, что сейчас на нашей планете обитает свыше миллиона видов животных, 0,5 млн. вида растений, до 10 млн. микроорганизмов, причем эти цифры занижены» [2]. Все разнообразные формы живого составляют "тело биоса" (по А. Влавианос-Арванитис [7]) – целостный ансамбль планетарной жизни. Такие различные организмы, как крошечные бактерии и гигантские синие киты, одноклеточные корненожки и человекообразные обезьяны, цветковые растения и насекомые – все входят в состав единого планетарного «тела биоса». Подобно целостному организму, биос зависит в своем существовании от гармоничного, слаженного функционирования всех “систем органов”. В роли “органов” и их “систем” выступают разнообразные группы живых существ. Описание этого биоразнообразия в различных его аспектах и гранях весьма важно с точки зрения охраныэтого разнообразия (см. раздел «Охрана биоразнообразия» в главе второй).
1.1.4.1. Систематика живого (таксономия). Для упорядочивания многообразия жизни биологи вслед за шведским натуралистом ХVIII века Карлом Линнеем пользуются систематикой (таксономией) живого. Каждому биологическому виду присваивается двойное название, причем первое слово в этом названии обозначает род, а второе – вид данного живого существа. Для примера: один из ближайших эволюционных «родичей» человека шимпанзе обыкновенный (Рис. 3) обозначается по-латыни двойным термином Pan troglodytes. Первое слово (Pan) указывает на род «шимпанзе», куда относится, кроме шимпанзе обыкновенного, также шимпанзе карликовый, или бонобо (Pan paniscus, или Pan bonobo), кстати, еще более напоминающий человека по составу ДНК, чем шимпанзе обыкновенный.
В систематике живых существ наиболее часто применяется десять градаций (см. [2, 8])[5]:
· Подвид (разновидность, сорт, порода, раса и др.); в случае шимпанзе есть три подвида, встречающихся в разных областях Африки (Pan troglodytes verus, Pan troglodytes troglodytes, Pan troglodytes schweinfurtii)
· Вид – Шимпанзе обыкновенный (Pan troglodytes)
· Род – Шимпанзе Pan
· Семейство – Понгиды (Pongidae), куда кроме рода шимпанзе, входят роды орангутангов (Pongo) и горилл (Gorilla)
· Секция – Узконосые обезьяны (Catarrhini)
· Отряд [6] – Приматы (Primates)
· Класс [7] – Млекопитающие (Mammalia)
· Тип – Хордовые (Chordata)
· Царство – Животные (Animalia)
· Империя – Эукариоты (Eukaryota)
Каждый из рангов (от подвида до империи) называется также таксоном, поэтому вся систематика живого обозначается как таксономия..
1.1.4.2. Диатропический подход к живому. В ХХ веке разнообразие живого служит предметом диатропического подхода к нему (С.В. Мейен, Ю. Чайковский, С.В. Чебанов). «Диатропика (от греч. diatrόpoV -- разнообразный, разнохарактерный) – наука о разнообразии, т.е. о тех общих свойствах сходства и различия, которые обнаруживаются в больших совокупностях объектов» (Чайковский, 1990. [9, С.3]. Диатропический подход нацелен на построение типологии всего рассматриваемого класса объектов (например, всех кошек, всех растений, всех политических систем) с составлением полного кадастра многообразия форм индивидуальных объектов (таксонов), а также многообразия составляющих их частей (меронов от греч. μέρος – часть), к примеру, передних конечностей млекопитающих или вариантов кабинетов министров в политических системах. Полный кадастр части тела (мерона) «конечность» млекопитающих включает в себя варианты «лапа» (наиболее распространенный), «ласт» (у нерп, моржей), «плавник» (у китообразных).
На базе кадастра меронов создаются “обобщенные образы” (архетипы), тех или иных форм живого или их групп. Например, создать обобщенный портрет кошки означает выяснить, какие варианты сочетаний частей (меронов) делают животное кошкой. Упомянутый мерон «передняя конечность» может быть лишь «лапой», никак не «ластом» или «плавником», он не может также отсутствовать (за вычетом уродств или прижизненных травм). Более детально – лапа должна быть когтистой, подушечки должны быть определенных цветов, причем при заданном цвете подушечек лап (скажем, розовом) другие мероны должны также иметь совместимые характеристики (живот у кошки с розовыми подушечками обыкновенно должен быть белым), если мы хотим, чтобы сочетание меронов реально встречалось среди кошачьего племени.
Далее возникает весьма серьезная проблема соотношения полученного архетипа с реальным, индивидуализированным многообразием “тотальных и уникальных” объектов [12]. Программа-максимум состоит в том, чтобы архетип сам развертывался в реально наблюдаемое многообразие, как таблица элементов Менделеева задает все реально существующие элементы и дает ориентиры для поиска еще не открытых элементов.
1.1.4.3. Основные таксоны живого. Наиболее фундаментальное различие современные систематики усматривают между прокариотами («доядерными») и эукариотами («истинноядерными»). Это и есть две империи: к империи прокариот (Prokaryota) относятся микроскопические существа – бактерии; к империи эукариот (Eukaryota) все остальные формы жизни – простейшие, грибы, растения, животные (включая человека).
«Прокариотная клетка отличается тем, что имеет одну внутреннюю полость, образуемую элементарной мембраной, называемой клеточной, или цитоплазматической (ЦПМ). У подавляющего большинства прокариот ЦПМ — единственная мембрана, обнаруживаемая в клетке. В эукариотных клетках в отличие от прокариотных есть вторичные полости. Ядерная мембрана, отграничивающая ДНК от остальной цитоплазмы, формирует вторичную полость… Клеточные структуры, ограниченные элементарными мембранами и выполняющие в клетке определенные функции, получили название органелл. В клетках прокариот органеллы, типичные для эукариот, отсутствуют. Ядерная ДНК у них не отделена от цитоплазмы мембраной… Таким образом, основное различие между двумя типами клеток — существование в эукариотной клетке вторичных полостей, сформированных с участием элементарных мембран» [13]. Прокариотная и эукариотная клетки схематически изображены на рис. 4); эукариотная – более детально также на рис. 5.. В пределах каждой империи различные авторы выделяют различное количество царств. В основу многих классификаций кладется предложенная Уиттекером [14] схема, включающая 5 царств (рис. 6). Все прокариоты соответствуют одному царству монеры, а империя эукариот дробится на 4 царства – протисты, или простейшие, грибы, растерия и животные. В нижеследующей классификации от схемы Уиттекера допущено единственное отступление – монеры (Monera), т.е. прокариоты поделены на 2 царства – эубактерий и архей (архебактерий), что соответствует фундаментальному характеру различий между ними.
1.1.4.3. Империя прокариот (Prokaryota). Организмы, в большинстве случаев представляющие собой одну клетку. Недостижимое для других групп разнообразие условий обитания и часто невероятная пластичность.
Типы питания весьма разообразны. Их характеризуют по природе источников трех необходимых компонентов жизни: энергии, углерода и водорода (источника электронов). По источнику энергии различают две категории организмов: фототрофы (использующие солнечный свет) и хемотрофы (использующие энергию химических связей в питательных веществах. По источнику углерода выделяют автотрофы (СО2) и гетеротрофы (органическое вещество). Наконец, по источнику водорода (электронов) различают органотрофы (потребляющие органику) и литотрофы (потребляющие производные литосферы – каменной оболочки Земли: Н2, NH3, H2S, S, CO, Fe2+ и т.д.) По такой классификации зеленые растения (см. ниже) – фотолитоавтотрофы, животные и грибы – хемоорганогетеротрофы. В мире прокариот встречаются самые разнообразные сочетания. Прокариоты (монеры в терминологии Р. Уиттейкера [14]) могут быть далее подразделены на
· Царство эубактерии (Eubacteria, «обычные бактерии»). Клеточная стенка обычно содержит специфическое вещество – пептидогликан (муреин). Царство включает разнообразных представителей – от мирных сожителей человека типа кишечной палочки (Escherichia coli) до опасных патогенов (возбудителей чумы, холеры, бруцеллеза и др.), от обогатителей почвы ценнымм азотистыми веществами (например, представители рода Azotobacter) до окислителей железа (железобактерии Thiobacter ferooxidans) и тех, кто способен фотосинтезировать подобно растениям, в том числе и с выделением кислорода (цианобактерии). В последние годы в некоторых работах царство «бактерии» делят на несколько самостоятельных царств.
· Царство археи (или архебактерии – Archaea или Archaebacteria), обитающие в экзотических условиях (одни в полном отсутствие кислорода; другие – в насыщенным растворе соли; третьи – при 90—100оС и т.д.) и имеющие своеобразное строение клеточной стенки и внутриклеточныхз структур. По некоторым признакам (организация рибосом) архебактерии ближ не к про-, а к эукариотам.
1.1.4.4. Империя эукариот ( Eukaryota). Как уже подчёркивалось, в империю эукариот входят организмы с вторичными полостями клеткок – органеллами, включая и ядро. «У всех эукариот имеются митохондрии – «энергетические станции» клетки. У растений имеются еще и пластиды, в частности, хлоропласты – органеллы, в которых идет синтез органики за счет энергии солнечных лучей» [2].
Эукариоты включают в себя царства: простейшие, грибы, растения и животных:
· Царство простейшие (Protista) Одноклеточные или колониальные (рыхлое объединение способных существовать самостоятельно клеток) организмы, имеющие ядро, окруженное двойной мембраной (это эукариотические клетки). По способу получения энергии делятся на группы, напоминающие 3 царства, данные ниже (есть протисты, подобные грибам, растениям и животным).
· Царство грибов (Fungi). Многоклеточные (состоящие из нитевидных гиф) организмы, также ведущие гетеротрофный образ жизни, но питающиеся преимущественно отмершими организмами или выделениями организмов, которые они, подобно растениям, всасывают. Есть, правда, паразитические грибы, поселяющиеся в живых тканях организма-хозяина. «Хотя грибы ведут незаметную, скрытую жизнь, роль их в природе огромна. Как и бактерии, они превращают органику в доступные для растений вещества» [2].
· Царство растения (Plantae). Многоклеточные организмы, способные к усвоению энергии света (фотосинтезу) и потому часто не нуждающиеся в готовых органических соединениях (ведущие автотрофный образ жизни). Вода, минеральные соли и в некоторых случаях органика поступают путем всасывания. Известны, впрочем, хищные растения типа росянки или непетоса, способные к активному захвату добычи (насекомых, рачков и др.) наподобие животных. Растения поставляют органику для других царств живого и вырабатывают живительный кислород (последняя роль в известной мере выполняется также прокариотами – цианобактериями).
· Царство животные (Animalia).Многоклеточные организмы, питающиеся готовыми органическими соединениями (ведут гетеротрофный образ жизни), которые они приобретают посредством активного питания и передвижения, причем преимущественным объектом питания служат живые организмы. В рамках данной книги особый интерес представляют организмы с ярко выраженной социальностью – способностью формировать сложные надорганизменные системы с разделением функций, координацией поведения особей в масштабе всей системы. Таковы колониальные кишечнополостные, чьи колонии порой напоминают единый организм (сифонофоры), насекомые типа термитов, пчел или муравьев, и, наконец, хордовые, особенно млекопитающие.
«Командные посты» в биосфере Земли занимают представители типа хордовых: рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие во главе с человеком. Для них характерны следующие признаки:
· Хорда (спинная струна) – ось внутреннего скелета, упругий гибкий стержень. У высших хордовых имеется лишь на ранних стадиях развития зародыша, вытесняясь затем позвоночником.
· Центральная нервная система (спинной и головной мозг) имеет трубчатое строение и образуется как впячивание спинной стороны зародыша.
· У всех хордовых, по крайней мере на стадии зародыша, имеются жаберные щели – парные поперечные отверстия, прободающие стенку глотки.
Самый высокоорганизованный класс хордовых – млекопитающие (звери). Они имеют постоянную высокую температуру тела, высокоразвитую нервную систему, в первую очередь головной мозг. Рождают детенышей, которые развиваются в теле матери, получая питание через плаценту, а после рождения вскармливаются молоком» [2].
1.1.5. Эволюция живого. Каждый индивид (представитель любого биологического вида) меняется во времени, переходя от одной возрастной стадии к другой, а также в силу изменения внешних условий (так, летом мы загораем – меняем цвет кожи). Но не эти изменения обозначаются словом «эволюция». Несмотря на существенные разногласия в понимании эволюции разными учеными, большинство согласятся с тем, что это понятие обозначает достаточно существенное и необратимое изменение наследственной матрицы ДНК, ведущее к появлению новых форм жизни – «образованию и вымиранию видов, преобразованию биогеоценозов (т.е. сообществ живых организмов вместе с их средой обитания – прим. автора) и биосферы в целом» [15, С.4]. Важная сторона эволюционного процесса – она обусловливает приспособление организмов к окружающей среде – адаптацию (см. также статью под таким названием — 1.2.8 в разделе 1.2. – «Биософия»), т. е. «соответствие развивающейся живой системы условиям ее существования» (там же). Дарвин в качестве яркого примера адаптации к условиям жизни приводил облик дятла.«Представим себе всю совокупность приспособительных признаков дятла: долотообразный клюв, прочный череп, мощные мышцы головы, выдвигающийся язык с острыми щетинками на конце, лапы с заостренными когтями на пальцах, два из которых направлены вперед и два назад, что помогает удерживаться на вертикальной поверхности…» ([6, С.16].
Однако всегда ли эволюция направлена на развитие приспособительных признаков? Среди эволюционистов существует значительный разброс мнений. Дарвинисты (см. ниже) считают повышение приспособленности основным направлением эволюции, сторонники альтернативных взглядов на эволюцию считают, что эволюция может вести и к неадаптивным признакам, тбо не идет только по пути адаптации (см. статью Движущие силы эволюции ниже).
1.1.5.1. Возникновение жизни на Земле. Предполагается, что 15—20 млрд. лет назад произошел «Большой Взрыв», который дал начало Вселенной. Земля сформировалась примерно 4.5 млрд. лет назад; вид «человек разумный» (Homo sapiens)[8] не старше ~100 тыс. лет. Какие эволюционные вехи предшествовали этому событию? Первейшей стадией биологической эволюции было само возникновение жизни на планете Земля (материал излагается в соответствии с источниками [16—21]).
Первые достоверные следы жизни (Варравун, Западная Австралия; Онфервахт и Фиг Три, Южная Африка) имеют возраст около 3,5 млрд лет: найдены отпечатки микроорганизмов – тонкие несептированные (не разделенные поперечными перегородками) нити, напоминающие цианобактерий (группу способных к фотосинтезу бактерий), а также следы образуемых ими многослойных матов (строматолиты).
1.1.5.1.1. Абиогенез. До сих пор в научном мире популярна предложенная в 20е—30е годы ХХ века концепция русского биолога А.Опарина и его английского коллеги Дж.Б.С. Холдейна о постепенном возникновении живого в результате спонтанного абиогенного (происходящего без участия живых организмов или их структур) синтеза органических молекул. Существенное возражение против концепции абиогенеза связано с малой вероятностью его спонтанной реализации за сравнительно короткий в геохронологическом масштабе (и еще более сокращающийся по мере появления нов
|
|
|
