Principiul ierarhic al organizării face posibilă distingerea nivelelor separate în natură, care este convenabilă din punctul de vedere al studierii vieții ca fenomen natural complex.
În viața științele sunt utilizate pe scară largă nivele de clasificare, în conformitate cu părțile cele mai importante, structuri și componente ale corpului, care sunt pentru cercetătorii de diferite specialități obiecte imediate de studiu. Astfel de obiecte pot fi un organism ca atare, organe, țesuturi, celule, structuri intracelulare, molecule. Clasificarea nivelurilor de izolare luate în considerare este în concordanță cu rezoluția metodei utilizate de biologi si medici: studiul obiectului cu ochiul liber, cu o lupă, microscop optic-optic, microscop electronic, metode fizice și chimice moderne. Legătura dintre aceste nivele și dimensiunile tipice ale obiectelor biologice studiate este evidentă (Tabelul 1).
Tabelul 1. Nivelurile de organizare (studiu), alocate într-un organism multicelulare (conform lui E. D. Roberts și alții, 1967, cu modificări)
Nivel de organizare (pe obiect de studiu)
Întrepătrunderea ideilor și tehnicilor diferite zone de origine naturală (fizică, chimie, biologie), apariția de Științe la intersecția acestor regiuni (biofizică, biochimie, biologie moleculara) au dus la etichetarea expansiune, până la formarea de nivele moleculare si electroni atomice. de cercetare biomedicala efectuate la aceste niveluri oferă acum o modalitate practică în domeniul îngrijirii sănătății. Astfel, dispozitivele bazate pe fenomenul de spin a electronilor și rezonanță magnetică nucleară, sunt utilizate cu succes pentru a diagnostica boli și stări ale corpului.
Abilitatea de a investiga procesele biologice fundamentale care apar în organism, la nivelul celular, subcelular și chiar molecular, este o trăsătură remarcabilă, dar nu singura, distinctivă a biologiei moderne. Se caracterizează printr-un interes aprofundat în procesele din comunitățile de organisme care determină rolul planetar al vieții.
Astfel, clasificarea a fost suplimentată de nivele superorganistice, cum ar fi speciile, biogeocenoza și biosfera.
Clasificarea citată mai sus aderă la majoritatea științelor biomedicale și antropologice specifice. Acest lucru nu este surprinzător, deoarece reflectă nivelurile de organizare a naturii vii prin nivelurile istoric stabilite ale studiului său. Sarcina cursului de biologie a unui colegiu medical este de a preda cea mai completă descriere a "moștenirii" biologice a oamenilor. Pentru a rezolva această problemă, este util să folosiți o clasificare care să reflecte cel mai bine nivelurile de organizare a vieții.
În clasificarea de mai sus, se disting nivelurile biogeocenotice moleculare-genetice, celulare, organice sau ontogenetice. Particularitatea acestei clasificări este aceea că nivelurile individuale ale sistemului ierarhic al vieții sunt definite în ea pe o bază comună pentru alocarea pentru fiecare nivel a unei unități elementare și a unui fenomen elementar. Unitatea elementară este o structură sau un obiect, ale cărui schimbări naturale, denotate ca un fenomen elementar, constituie o contribuție specifică la procesul de conservare și dezvoltare a vieții. Corespondența nivelurilor alocate cu momentele cheie ale procesului evolutiv, dincolo de care nici o ființă vie nu merită, le face universale, extinzându-se la întreaga zonă a vieții, inclusiv omul.
Datorită stabilității limitate a moleculelor sau a erorilor de sinteză în ADN (din când în când, dar inevitabil), apar încălcări care modifică informațiile despre gene. În modificarea ADN ulterioară, aceste modificări sunt reproduse în molecule de copiere și moștenite de organismele generației fiice. Aceste modificări apar și replică în mod regulat, ceea ce face ca reducerea ADN contravariantă, adică uneori cu unele schimbări. Astfel de modificări în genetică au fost numite mutații genetice (sau adevărate). Convivialitatea reducerii, astfel, servește drept bază pentru variabilitatea mutației.
informații biologice, constând în moleculele de ADN, nu este implicată în procesele de viață. Ea merge în forma activă, fiind transferată la molecula de proteină. transferul marcări se realizează prin mecanismul sintezei matricei, care servește ca ADN-ul inițial, așa cum este cazul cu reduplicare, matricea (o formă), dar nu și pentru formarea unei molecule de ADN subsidiare și ARN mesager care controleaza biosinteza proteinelor. Cele de mai sus dau temei să considerăm sinteza matricei de macromolecule de informație și unui fenomen elementar la nivel molecular-genetic al organizării vieții.
Îmbunătățirea informației biologice în procesele de viață specifice necesită structuri speciale, energie și o varietate de substanțe chimice (substraturi). Condițiile descrise mai sus în natura vie sunt furnizate de o celulă care servește ca o structură elementară a nivelului celular. Un fenomen elementar este reprezentat de reacțiile metabolismului celular, care formează baza fluxurilor de energie, substanțe și informații. Datorită activității celulelor, substanțele care provin din exterior sunt transformate în substraturi și energie, care sunt folosite (în conformitate cu informațiile genetice disponibile) în procesul de biosinteză a proteinelor și a altor compuși necesari pentru organism. Astfel, la nivel celular, mecanismele transferului informațiilor biologice și transformarea substanțelor și energiei sunt interfațate. Un fenomen elementar la acest nivel servește ca bază energetică și materială a vieții la toate celelalte niveluri ale organizării sale.
Unitatea elementară a organismului de la acel nivel este individul în dezvoltarea sa de la momentul originii până la încetarea existenței ca un sistem viu, care de asemenea face posibilă numirea acestui nivel ontogenetic. Modificările regulate ale organismului în dezvoltarea individuală constituie un fenomen elementar al acestui nivel. Aceste schimbări asigură creșterea organismului, diferențierea părților sale și, în același timp, integrarea dezvoltării într-un întreg, specializarea celulelor, organelor și țesuturilor. În cursul ontogenezei în anumite condiții ale mediului extern, informația ereditară este încorporată în structurile și procesele biologice, fenotipul organismelor acestei specii se formează pe baza genotipului.
O unitate elementară a nivelului populației-specie este populația - o colecție de indivizi dintr-o specie. Unirea indivizilor în populație apare datorită obișnuinței genei folosite în procesul de reproducere sexuală pentru a crea genotipuri ale indivizilor din generația următoare. Populația datorită posibilității de încrucișare prin interpopulare este un sistem genetic deschis. Efectul asupra fondului genetic al unei populații de factori evolutivi elementari, cum ar fi procesul mutațional, fluctuațiile numărului de indivizi, selecția naturală, conduc la schimbări semnificative evolutive în grupul de gene care reprezintă fenomene elementare la acest nivel.
Organismele unei specii populează teritoriul parametrilor cunoscuți abiotici (climă, chimia solului, hidrologie) și să interacționeze cu alte tipuri de organisme. În procesul de dezvoltare istorică comună într-un teritoriu specific al unor organisme de diferite grupuri sistematice, se formează comunități dinamice și stabile în timp - se formează biogeocenoze, care servesc ca unitate elementară a nivelului biogeocoenotic (ecosistem). Fenomenul elementar la nivelul considerat este reprezentat de fluxurile energetice și ciclurile de substanțe. Rolul principal în aceste cicluri și fluxuri aparține organismelor vii. Biogeocenoza este un sistem deschis în termeni de materie și energie. Biogeocenozele, care diferă în ceea ce privește compoziția speciilor și caracteristicile părții lor abiotice, sunt unite pe planetă într-un singur complex - domeniul răspândirii vieții sau al biosferei.
Nivelurile de mai sus reflectă cele mai importante fenomene biologice, fără care evoluția este imposibilă și, în consecință, însăși existența vieții. Deși unitățile și fenomenele elementare la nivelele alocate sunt diferite, toate sunt strâns legate între ele, rezolvând sarcina lor specifică în cadrul unui singur proces evolutiv. Cu konvariantnoy la reduplicare principiile genetice moleculare la nivel asociat elementare ale acestui proces, sub forma fenomenelor de eredității și variabilității mutațional adevărate. Rolul special al nivelului celular este acela de a sprijini energia, materialul și informația a ceea ce se întâmplă la toate celelalte niveluri. La nivel ontogenetic, informațiile biologice, care se află în gene, se transformă într-un complex de semne și proprietăți ale organismului. Fenotipul care apare în acest fel devine accesibil acțiunii selecției naturale. La nivelul speciei populației, se determină valoarea evolutivă a modificărilor legate de nivelurile molecular-genetic, celular și ontogenetic. Rolul specific al nivelului biogeocenotic constă în formarea de comunități de organisme de diferite specii, adaptate pentru a trăi împreună într-un anumit habitat. O trăsătură distinctivă importantă a acestor comunități este stabilitatea lor în timp.
Printre proprietățile enumerate mai sus structurate discretă, de energie reală orientare deschidere protivoentropiynaya caracterizează în mod egal de gene, celule, individuale, biogeocoenoses populație, apărând astfel, la toate nivelurile. Cu toate acestea, o astfel de proprietate ca având genotipul și fenotipul este direct legată numai la nivelul organismului, și, eventual, la celula. Cu toate acestea, nu este dificil să vedem că este și universală, care determină viața ca atare. Într-adevăr, genotipurile sunt o combinație de gene. Pe de altă parte, genotipurile indivizilor aparținând aceleiași populații formează piscina genetică. Este această grupă de gene care servește ca o sursă de genotipuri pentru organismele din fiecare generație următoare.
Biocenele, la rândul lor, nu sunt asociații accidentale de organisme de diferite specii, ci comunități istoric formate de organisme adaptate reciproc. Adaptabilitatea reciprocă a evoluat în procesul de evoluție a populației vii dintr-un anumit teritoriu și este ereditară în grupurile genetice ale populațiilor corespunzătoare. Totalitatea acestor grupuri genetice este fondul genetic al biogeocenozelor. Purtătorii importați ai informațiilor biologice (genetice) sunt acizii nucleici și proteinele, care constituie baza elementară a genotipului și respectiv a fenotipului. Luând în considerare raționamentul prezentat mai sus, existența macromoleculelor de informație cu un motiv bun este considerată ca o caracteristică generală specifică nu numai a celulei sau a organismului, ci a vieții în general.
În mod tradițional, capacitatea de a crește ca una dintre proprietățile de viață se referă la un organism, legându-l cu dezvoltarea individuală a acestuia din urmă. De fapt legitim ciclurile de dezvoltare, care includ redimensionarea, caracterizează structura de bază a tuturor nivelurilor. Reduplicare a ADN-ului, formarea structurii cuaternare a proteinelor prin combinarea polipeptidelor individuale într-un complex funcțional, creșterea celulară între diviziunile și indivizi în procesul ontogenezei, modificări ale numărului de indivizi din populație, succesiunea biogeocoenose cu atingerea stării lor punctul culminant - sunt exemple care să justifice aplicabilitatea proprietăților menționate anterior în întreaga zonă viață.
Rezultatul cicluri regulate ale structurilor elementare ale diferitelor niveluri de organizare a vieții este de multe ori, de fapt, este de a crește numărul lor, și anume reproducerea în sens literal. Rezultatele redublarea în număr crescut de molecule de ADN, ciclul celular - numărul de celule, de reproducere la nivelul populației - numărul de persoane. Cu toate acestea, reproducerea într-un sens biologic - trebuie să reproducă vibrații în limitele definite de organizare internă. Principiul de a juca „propria sa natură“ este baza de conservare în structuri elementare timp, la toate nivelurile și, în consecință, fenomenele de bază care sunt asociate cu acestea. La nivel genetic molecular este dublu helix a ADN-ului, celulă - celulă ontogenetic - specimen al unei specii, populație specii - populație cu genofondul inerentă, vârsta și structura sexului biogeocoenotic - compoziția speciilor specifice care cuprinde producători, consuments, destructori.
Orice ordonanță apare pe baza informațiilor care sunt reproduse în structura corespunzătoare. Informațiile biologice primare sunt înregistrate în moleculele de acid nucleic. Calculele arată, totuși, că nu este suficient să codificăm întreaga varietate de structuri vii din moleculele de proteine către diferite biocenoză. Informațiile suplimentare necesare apar în structurile biologice în procesul de dezvoltare a acestora, datorită faptului că acestea sunt sisteme de auto-organizare. Legile urmate de aceste sisteme studiază direcția interdisciplinară a științei - sinergiei.
Sistemele de auto-organizare sunt caracterizate de valori scăzute ale entropiei, adică sunt departe de starea de echilibru termodinamic. O astfel de stare de neechilibru este menținută datorită fluxurilor energetice și substanțelor care trec prin aceste sisteme. Procesele din sistemele de auto-organizare sunt însoțite de disiparea energiei, în legătură cu care sunt numite disipative.
O caracteristică importantă a sistemelor disipative este integritatea. Se manifestă prin faptul că comportamentul elementelor din aceste sisteme este determinat într-o mai mare măsură de structura sistemului în sine și, în mai mică măsură, de proprietățile proprii. În dezvoltarea lor, sistemul suferă o serie de stări stabile, separate de perioade de instabilitate, cu care se asociază apariția unor noi informații. În fiecare dintre aceste perioade, există posibilitatea de a alege între mai multe opțiuni pentru dezvoltarea ulterioară, dar, în general, procesul de dezvoltare este caracterizat prin echivalare, adică o realizare logică a unui anumit rezultat final. În perioadele de instabilitate, sistemul este foarte susceptibil la acțiunea diferiților factori (perioade critice).
Caracteristicile de mai sus au sisteme biologice cum ar fi genomul, celula, organismul, populația, biogeocenoza. Toți au capacitatea de a-și reproduce propria structură.
În centrul manifestărilor vieții ca un fenomen aparte este informația genetică a celulelor ADN-ului. Pe parcursul desfășurării acestor informații prin caracteristica legile sistemelor disipative auto-organizare, recreează o ierarhie a structurilor biologice, respectiv, principalele niveluri de organizare a vieții tipice pentru aceste unități elementare și fenomene. Cu cele mai recente evoluția procesului naturii, conservarea vieții pe planetă pentru mai mult de 3,5 miliarde. Ani.
Persoana rămâne inclusă în sistemul lumii organice. Această lume dezvoltată și dezvoltată de-a lungul majorității istoriei planetei, indiferent de factorul uman, mai mult, într-o anumită etapă a dezvoltării sale, acest factor a dat naștere acestui factor. Omenirea este o componentă originală, dar integrantă a biosferei. Datorită naturii animale, activitatea vitală a corpului uman se bazează pe mecanismele biologice fundamentale care alcătuiesc patrimoniul său biologic. Moștenirea biologică, formată în timpul evoluției vieții, are un rol proeminent în patologia umană. Un mare patolog intern I.V. Davydovsky a scris că naturalitatea și legalitatea bolilor rezultă din proprietățile fundamentale ale vieții, și anume din proprietatea universală și cea mai importantă a organismelor - de a se adapta la condițiile schimbătoare ale mediului extern. În opinia sa, completitudinea unei astfel de adaptări este plinătatea sănătății.
Familiarizarea cu materialele sistematice deja extinse, dar încă puțin aspectele legate de știință naturale ale problemelor umane, indică o creștere constantă de interes în bazele biologice ale activității umane. În parte, acest lucru se datorează succesul științei biologice deschide perspective influențează în mod activ cursul multor procese fiziologice în organism. Acest lucru se datorează în mare parte faptului că în energia de astăzi și dotarea tehnică a impactului umanității asupra biosferei este în rezultatele sale, astfel încât nu mai este posibil, chiar și din punct de vedere medical, neglijarea în continuare a oamenilor din propria lor biologie, moștenirea lor biologică.
Mai multe lucrări pe biologie
Biologie abstractă
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: