Уровни организации жизни

Биологическим системам присуща иерархичность организации. Это означает, что в структуре живых систем можно выделить разные уровни, причем каждый последующий уровень включает в себя все предыдущие. Речь при этом идет не о простом сложении структурных элементов, они соподчинены и благодаря взаимодействию друг с другом образуют качественно новую структуру - новый уровень организации. Важно помнить, что на каждом уровне организации система приобретает качественно новые свойства, которые отсутствуют на нижележащих уровнях.

В организации живых систем известный отечественный ученый-генетик Николай Владимирович Тимофеев-Ресовский выделил четыре основных иерархических уровня: молекулярно-генетический, онтогенетический, популяционно-видовой и экосистемный.

Часто используют очень дробную классификацию и различают следующие уровни: молекулярный, клеточных органоидов, клеточный, тканевый, организменный и т.д. - вплоть до биосферного. Столь детальное подразделение в большей степени отражает уровни, на которых проводится изучение живых объектов (например, гистологи изучают тканевый уровень, цитологи - клеточный и т.д.).

Молекулярно-генетический уровень - это уровень биополимеров, сложных макромолекул, которые присущи только живым организмам. В первую очередь речь идет о белках и нуклеиновых кислотах, с появления которых много миллионов лет тому назад и начался процесс эволюции жизни на Земле. На уровне молекул протекают такие важнейшие процессы жизнедеятельности организмов, как обмен веществ и передача наследственной информации, которая закодирована в структуре молекул ДНК или РНК.

Современные технологии позволяют ученым проводить свои исследования именно на молекулярном уровне. Сформировалась новая отрасль биологии - молекулярная биология и ее практическая составляющая - молекулярная биотехнология. С развитием последней связано получение новых лекарственных препаратов и вакцин, продуктов питания, разработка методов лечения онкологических и наследственных заболеваний и многое другое.

Следующий уровень организации живого - онтогенетический. Единицей жизни на этом уровне служит особь (индивид), которая может состоять из одной клетки или многих клеток. Каждои особи присущ онтогенез, под которым подразумевается вся совокупность ее преобразований с момента появления на свет при оплодотворении яйцеклетки (при половом размножении) или делении материнского организма (при бесполом размножении) и до конца ее жизни. Этот уровень организации первый в системе иерархии, для которого характерна самодостаточность. Действительно, только организм (но никак не молекулы) обладает способностью к относительно автономному существованию во внешней среде. Все живые организмы имеют клеточное строение.

К одноклеточным организмам относятся многие простейшие - амебы, инфузории, жгутиконосцы и др.

Среди многоклеточных организмов различают колониальные, состоящие из группы клеток, которые остались связанными друг с другом после деления (например, колония зеленой водоросли вольвокс), и тканевые. В составе ткани все клетки специализированы и обладают сходной структурой и функцией. К тканевым организмам относят высшие растения и животных. Ткани разных типов у них формируют отдельные органы, связанные в системы органов, из которых уже слагается организм.

Неклеточной формой жизни принято считать вирусы. Их появление стало возможным после формирования клеток. Вирусы только потенциально способны воспроизводить себя. Для реализации этой потенции они должны использовать клетку другого организма. Вне клетки вирусы размножаться не могут.

Начиная с популяционно-видового уровня мы рассматриваем уже не отдельные организмы, а группы организмов. Ключевую роль на популяционно-видовом уровне играет популяция - совокупность особей (организмов) одного вида, которые населяют определенную территорию и взаимодействуют друг с другом.

Внутри популяции действуют механизмы, которые контролируют ее численность, пространственное распределение, взаимоотношения с популяциями других видов. Среди входящих в популяцию особей осуществляется интенсивный обмен генами в процессе полового размножения. В силу этого возникающие генетические изменения могут быстро распространяться внутри популяции и ее генофонд (совокупность генов одной группы особей) становится отличным от генофонда другой популяции данного вида. Накопление генетических различий между популяциями служит одной из предпосылок процесса видообразования.

Следующий, более высокий иерархический уровень - это уровень экосистем, совокупности популяций разных видов во взаимосвязи со средой обитания, где проходит поток энергии и осуществляется круговорот веществ. Основой для любой экасистемы служат растения и (или) бактерии, единственные из живых существ, которые способны создавать первичное органическое вещество в результате процессов фотосинтеза или хемосинтеза. Размер экосистем различен, и четких границ между ними нет.

Экосистемой может быть и небольшая лужа, и упавшее дерево в лесу вместе с населяющими его популяциями микроорганизмов, грибов, насекомых и др. Можно говорить об экосистемах, соответствующих географическим зонам суши и Мирового океана, - экосистемы тундры, лесов, степей, пустынь и т.п.

Наконец, самая крупная экосистема на нашей планете - это биосфера, которая включает в себя все живые существа планеты и среды их обитания: литосферу, гидросферу, атмосферу и педосферу (почвенный слой Земли).

В организации живого можно выделить четыре фундаментальных иерархических уровня, на каждом из которых живые системы представлены элементарными единицами. На молекулярно-генетическом это биополимеры (нуклеиновые кислоты и белки), на онтогенетическом - особи (одноклеточные и многоклеточные), на популяционно-видовом - группы особей (популяции и виды), а на экосистемном - группы популяций разных видов организмов и среды их обитания.

Читать далее