§ 1. Общие свойства живых организмов

Преамбула

Как вам уже известно, живая природа на Земле очень разнообразна и состоит из биологических систем разных уровней организации. Одним из уровней организации жизни является организменный уровень. С разнообразием организмов вы уже познакомились при изучении биологии в 7-м и 8-м классах и знаете, что они могут быть одноклеточные, колониальные или многоклеточные. Несмотря на разнообразие структурной организации, живым организмам присущи общие свойства.

Единство химического состава

В живых организмах содержатся те же химические элементы, что и в телах неживой природы, но их соотношение сильно различается. У всех живых организмов тело построено из одинаковых органических веществ: белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Их молекулы состоят из четырех основных элементов — углерода, водорода, кислорода и азота, на долю которых приходится 98 % всех химических элементов организма. Из неорганических веществ обязательным компонентом является вода (30—80 % общей массы тела). Минеральные соли в водных растворах диссоциируют на катионы металлов (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Cu²⁺) и анионы кислотных остатков (I^–, F^–, Cl^–,   ), выполняющие жизненно важные функции.

Клеточное строение

Клетка является структурно-функциональной единицей всего живого. Клетки разных организмов имеют сходное строение. Снаружи они покрыты цитоплазматической мембраной, поверх которой может быть клеточная стенка (растения, грибы, некоторые протисты, бактерии). Содержимое клеток представлено цитоплазмой, содержащей органоиды и ядро (у бактерий — хромосому). Клетки большинства многоклеточных организмов в зависимости от функции, строения и происхождения объединяются в ткани и органы.

Обмен веществ и энергии

Живой организм — открытая устойчивая система, через которую проходят потоки веществ и энергии. Определенные вещества и энергия поступают в организм из среды (питание, дыхание), другие — выделяются из организма в среду (выделение). В самом организме обмен веществ и энергии включает два противоположных, но взаимосвязанных процесса. Это синтез сложных веществ из простых с поглощением энергии и расщепление сложных веществ до более простых с выделением энергии. Оба эти процесса в организме сбалансированы между собой и обеспечивают относительное постоянство его химического состава.

Саморегуляция

Способность живых организмов поддерживать потоянство химического состава и физиологических процессов в непрерывно изменяющихся условиях внешней среды называется саморегуляцией. У животных саморегуляция осуществляется благодаря деятельности нервной и гуморальной систем. Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть изменение в организме показателей температуры, кровяного давления, количества воды, энергии, скорости обменных процессов. Только живые организмы могут сохранять постоянными показатели внутренней среды при изменении факторов внешней среды. Так, у теплокровных животных существуют многочисленные механизмы поддержания на постоянном уровне температуры тела вне зависимости от температуры окружающей среды. Гормоны инсулин и глюкагон обеспечивают постоянный уровень глюкозы в крови человека независимо от количества углеводов, поступающих с пищей.

У растений отсутствует нервная система, поэтому гормональная регуляция у них является важнейшим фактором саморегуляции и управления ростом и развитием. Она осуществляется с помощью фитогормонов — низкомолекулярных органических веществ с высокой физиологической активностью. Водный баланс у растений поддерживается путем транспирации.

*Подвижность

Все живое может изменять свое положение в пространстве, то есть обладает способностью к движению. Это более очевидно у животных, которые умеют летать, ходить, ползать или бегать. У растений подвижность менее заметна. Но у них можно наблюдать движение цитоплазмы внутри клеток и даже движение целых органов (соцветий, листовых пластинок) вслед за перемещением солнца, хотя и с малой скоростью. Иногда движение настолько медленное, что его трудно увидеть невооруженным глазом.

*Раздражимость

Все живые организмы способны реагировать на изменение внешней или внутренней среды. Любое изменение условий внешней или внутренней среды представляет собой раздражитель по отношению к конкретному организму, а его ответная реакция является проявлением раздражимости. Раздражимость живых организмов избирательна, то есть они реагируют только на то, что важно для сохранения их жизни. Скорость реагирования может сильно варьировать в зависимости от вида организма. Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые центральной нервной системой, называются рефлексами. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, и их реакции выражаются в изменении характера движения (таксисы) или роста (тропизмы). В процессе эволюции у разных видов выработались различные способы восприятия раздражителей и типы ответной реакции на них.

Размножение

Любой вид в природе состоит из особей, существование каждой из которых ограничено во времени. Рано или поздно жизнь отдельно взятой особи прекратится, но вид не перестанет существовать. Выживание вида обеспечивается появлением потомства путем бесполого или полового размножения существующих особей (родителей). Размножение — свойство организмов воспроизводить себе подобных с сохранением главных признаков вида (см. рис.). Благодаря размножению обеспечивается непрерывность и преемственность жизни на Земле. В основе размножения лежит самовоспроизведение новых молекул и структур, обусловленное наследственной информацией, которая находится в хромосомах родительских клеток. Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности. Если новый организм развивается на основе набора хромосом, идентичного набору одной родительской особи (бесполое размножение), он будет ее полной копией. У организма, содержащего хромосомы двух родителей разного пола (половое размножение), помимо признаков обоих родителей, могут появляться новые признаки как следствие образования новой комбинации наследственной информации. Например, у кареглазых родителей может появиться ребенок с голубыми глазами.

*Наследственность и изменчивость

Если сравнить родителей и их потомков, то можно заметить сходство между ними по ряду признаков. Любой живой организм рождает себе подобных. Способность живых организмов передавать определенные признаки и свойства из поколения в поколение называется наследственностью. Закономерности наследственности изучает генетика. Ученые, изучавшие наследственность, установили, что признаки определяются материальными структурами наследственности, расположенными в хромосомах, которые передаются от родителей к потомкам. Информация в них записана с помощью особого генетического кода, который универсален для всех организмов на Земле, что свидетельствует о единстве происхождения жизни.

В ходе размножения у потомков сохраняются свойства и признаки исходного материнского организма. Однако размножение — это не простая способность к самокопированию, поскольку у потомков имеются и отличительные признаки. Способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства в процессе индивидуального развития называется изменчивостью. В основе наследственной изменчивости лежат изменения в биологических матрицах наследственности — хромосомах. Изменчивость дает разнообразный материал для отбора организмов, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь, приводит к появлению новых видов живых организмов.

Рост и развитие

Рост и развитие — это свойства организмов, реализуемые в процессе их жизни. Рост — количественное увеличение размеров и массы тела путем деления клеток, сопровождающее развитие организма или его частей. Развитие — это необратимые качественные изменения в строении и функциональной активности организма. Следует различать индивидуальное и историческое развитие видов. В процессе индивидуального развития организмы данного вида постепенно и последовательно изменяются в течение своей жизни. Они приобретают новые признаки и свойства, а прежние могут быть утеряны. В результате индивидуального развития возникает новое качественное состояние организмов.

В отличие от индивидуального развития историческое развитие вида сопровождается образованием новых видов и усложнением жизненных форм. В результате исторического развития возникло все видовое многообразие жизни на Земле.

*Адаптация к условиям существования

Живые организмы способны приспосабливаться к условиям окружающей среды путем приобретения специфических приспособлений (адаптаций) в ходе исторического развития. Например, длинная шея у жирафа позволяет ему добывать пищу там, где ее никто из других видов наземных копытных млекопитающих не может достать, а способность хамелеона изменять окраску покровов тела в соответствии с фоном среды позволяет ему становиться менее заметным и избегать поедания хищниками. Организмы, не обладающие необходимыми адаптациями к условиям среды, вымирают.

Проверим знания