Проявление главных свойств жизни по уровням ее организации

Нами были рассмотрены свойства жизни как особого природного явления. Полезно вернуться к этой теме с учетом представлений о многоуровневой организации жизни.

Такие свойства, как дискретность, структурированность, противоэнтропийная направленность, вещественно-энергетическая открытость в равной мере присущи клеткам, особям, популяциям и биоценозам (экосистемам), т.е. проявляют себя на всех уровнях.

Наличие генотипа и фенотипа формально характеризует элементарные единицы клеточного и организменного уровней. Однако и это свойство относится к жизни в целом, так как генотипы как совокупности генов особей на уровне популяций объединяются в генофонды, которые являются источником генов для особей следующего поколения.

Биоценозы представляют собой не случайные ассоциации популяций особей разных видов, а исторически складывающиеся сообщества взаимоприспособленных организмов разного типа структурно-функциональной организации разного места в «экономики» природы. Взаимоприспособленность как следствие коэволюции живого населения определенной территории закреплена наследственно в генофондах соответствующих популяций. Совокупность таких генофондов может рассматриваться в качестве общей генетической предпосылки существования биоценоза. Биологическая информация генотипов соответствует потенциальной, а фенотипов – актуализированной, действующей информации. Те же соотношения распространяются на биологическую информацию генофондов популяций и экосистем, с одной стороны, и информацию, актуализированную в фенотипах членов популяции или биоценоза, - с другой.

Непосредственными носителями генетической информации являются НК и белки, составляющие элементарную макромолекулярную основу, соответственно, генотипа и фенотипа. С учетом предыдущих рассуждений наличие информационных макромолекул с полным основанием рассматривается в качестве необходимой характеристики не только клетки или организма, но и распространяется на всю область жизни.

Способность к росту связывают с онтогенезом. Но закономерные циклы развития, включающие изменения размеров, объемов или распространенности (например, по территории), характеризуют элементарные единицы всех уровней. Репликация ДНК, образование четвертичных структур белков путем объединения полипептидов в функциональный комплекс, рост клетки между делениями, изменение численности особей в популяции, сукцессия биогеоценоза – вот примеры приложимости рассматриваемого свойства ко всем областям жизни.

Результатом динамики во времени элементарных единиц разных уровней организации жизни нередко бывает увеличение их количества, т.е. размножение в буквальном смысле. Репликация приводит к увеличению числа биспиралей ДНК, митотические циклы – количества клеток, размножение на популяционном уровне – числа особей. Вместе с тем размножение в биологическом понимании – это обязательно самовоспроизведение. Универсальный биологический принцип «воспроизведения себе подобного» лежит в основе сохранения во времени элементарных структур всех уровней и, следовательно, тех элементарных явлений, которые с ними связаны. На молекулярно-генетическом уровне – это двойная спираль ДНК, клеточном – клетка, онтогенетическом – особь, популяционно-видовом – популяция с присущим ей генофондом, возрастной и половой структурой, биогеоценотическом – определенный видовой состав, включающий «своих» продуцентов, консументов и деструкторов. Во всех приведенных примерах самовоспроизведение сопряжено с определенной степенью изменчивости.

Упорядоченность возникает на основе информации, которая, собственно, и воспроизводится в соответствующей структуре или процессе. Первичная («потенциальная») биологическая информация записана в молекулах ДНК. Расчеты показывают, что ее одной недостаточно для кодирования всего многообразия живых структур и комплексов от белковых молекул до биоценозов. Дополнительная информация появляется вследствие того, что живые объекты относятся к категории САМООРГАНИЗУЮЩИХСЯ СИСТЕМ. Важная черта последних состоит в их целостности, которая проявляется в том, что поведение и судьба элементов, строящих систему, в большей степени определяется ее структурой и в меньшей – свойствами самих элементов. В своем развитии такие системы проходят ряд устойчивых состояний, разделенных периодами неустойчивости (критические периоды), с которыми связано приобретение дополнительной информации. В каждом из таких периодов, отличающихся повышенной чувствительностью к действию внешних агентов, происходит выбор варианта дальнейшего развития.

Эквифинальность, т.е. закономерное достижение системой в итоге развития требуемого результата, определяется внутренне присущими ей «правилами», в соответствии с которыми осуществляются многократные последовательные взаимодействия и изменения элементов разных уровней. Примером поведения самоорганизующейся системы является упорядоченная динамика структур и сменяемость стадий в эмбриональном состоянии.

Воссоздание любой структуры сопряжено с выполнением работы. Принцип адекватного энергообеспечения биологических процессов на основе универсального переносчика энергии (АТФ), проявляется на всех уровнях организации жизни.