Утопии и научная фантастика, их роль в развитии науки и техники

Утопия и антиутопия (от греч. "место, которого нет") - изображение идеального общественного строя либо в якобы уже существовавшей или существующей где-то стране, либо как проекта социальных преобразований, ведущих к его воплощению в жизнь. Термин “утопия” ведет свое происхождение от сокращенного названия книги Т. Мора (1516). В 19 и 20 вв. этот термин приобрел характер отрицательного обозначения всех сочинений и трактатов, содержащих нереальные планы радикального переустройства общественных отношений.

Традиционные описания совершенного общественного строя восходят к античным легендам о “золотом веке”, о “земном рае”, об “островах блаженных”, якобы открытых мореплавателями в эпоху великих географических открытий 15—18 вв. (“Город Солнца” Т. Кампанеллы, “Новая Атлантида” Ф. Бэкона). В 17-19 вв. широкое распространение получили также различные утопические проекты воплощения в жизнь идеалов социальной справедливости (Мабли, Морелли, Бабёфа, Сен-Симона, Фурье, Кабэ, Герцки и др.). Разновидностью утопических сочинений Нового времени были также многочисленные трактаты о “вечном мире” (Э. Крюсе, Ш.Сен-Пьера, И. Канта, И. Бентама, В. Малиновского и др.).

Значение утопии определяется ее познавательным содержанием и идеологическим назначением. Она является выражением интересов определенных классов и социальных слоев, как правило не находящихся у власти. Утопия имеет много общего с социальным мифом по идейному содержанию, с социальной сатирой - по литературной форме, с научной фантастикой - по познавательной функции. Вместе с тем утопия обладает целым рядом особенностей: в первую очередь убеждением в возможности разрешения всех противоречий общества однократным применением какой-либо универсальной схемы, рассматриваемой как панацея от любого социального зла. Для утопии поэтому характерны антиисторизм, намеренный отрыв от реальности, нигилистическое отношение к действительности, стремление конструировать социальные отношения по принципу “все должно быть наоборот”, склонность к формализму, преувеличение роли воспитания и законодательства.

В противоположность утопии антиутопия отрицает возможность достижения социальных идеалов иустановления справедливого общественного строя, а также, как правило, исходит из убеждения, что любыепопытки воплотить в жизнь заранее спрограммированный, справедливый общественный стройпревращаются в насилие над социальной действительностью и личностью и приводят к худшему, чемпрежде, состоянию общества, прокладывая путь к тоталитаризму

Сюжет утопии предполагает описание мира, его законов, взаимоотношение людей, и все это должно быть основано на разумных принципах, которые не располагают к конфликту.

Утопическое сознание направлено на изображение не просто вымышленного общества, а именно идеального и совершенного общества.

Трансцендентность – еще один из характерных признаков утопического сознания. Трансцендентный – это находящийся за пределами реальности. Утопия показывает такие качества социальной действительности, которые совсем не характерны для реального мира, они совершенно не зависят от реальной жизни. Утопическое сознание порождает такую социальную модель мира, которая устроена усилиями человеческого разума и которая не является продуктом возможного будущего.

Историческая память, традиция чужды для утопического сознания понятия. Новое общество строится как совершенно противоположное настоящему, и прошлое является лишь «темным пятном», которое может помешать реализации утопического идеала. Такое же отношение к прошлому и характерно для будущего. Совершенное общество как бы выпадает из привычного для нас времени. А воплощение в жизнь идеальную модель общества, значит окончание привычной для нас истории. В.С. Соловьев очень точно выразил отношение утопического сознания к истории: «Не тот настоящий утопист, кто хочет преобразовать общество, а тот, кто мечтает остановить ход истории».

Но в книге «Социальная утопия и утопическое сознание США» Э.Я. Баталов противоречит вышесказанному, говоря, что трансцендентность и критичность не являются существенными признаками утопического сознания. Он пишет, что «несоответствие окружающему бытию», о котором говорит Мангейм, на самом деле присуща не только утопическому, но и другим видам сознания, поскольку «они в чем-то «опережают» данное бытие, а в чем-то неизбежно «отстают» от него. Получается, что главное не то, что утопическое сознание не соответствует реальным положениям вещей. Еще один вопрос, который Мангейм трактует совершенно по-своему. Он считает, что любой утопический проект должен быть рано или поздно реализован, что утопическое сознание направленно именно на такое создание идеального мира, которое впоследствии можно будет воплотить в жизнь. «Утопии сегодняшнего дня могут стать действительностью завтрашнего дня» - пишет он. С таким мнением не согласны большинство исследователей утопии. Они считают, что утопия не может быть воплощена в жизнь, и даже не должна в какой-то мере. Например, Платон три раза пытался реализовать свою утопию, и три раза ему это не удавалось. Другие утописты тоже не смогли достигнуть каких-либо успехов в этом деле.

Любой социально-утопический проект — это «слепок» с породившего его общества, обратная проекция одной исторической эпохи в другую (прошлого — в настоящее, настоящего— в будущее и т. п.), то есть проекция, в которой устранены все минусы и усилены все плюсы существующего общества.

Вообще говоря, утопию и фантастику объединяет ряд общих черт, и прежде всего то, что они опираются, на творческое воображение и представляют собой фикцию, вымысел.

И утопия, и фантастика — вымысел. Но утопия может не содержать в себе ровно ничего фантастического, то есть сверхъестественного с точки зрения существующих представлений, а фантастика — быть свободной от утопизма как ориентации на произвольное конструирование идеального образа предмета. С другой стороны, фантастические произведения могут заключать в себе утопический идеал, а утопия— включать элементы фантастики.

Обращение утопистов к научной фантастике не случайно. Оно вызвано многими причинами, главная из которых заключается, в изменении общественных функций и роли фантастики в современном мире.

Использование фантастической, прежде всего научно-фантастической, формы становится для утописта способом установления интеллектуального контакта с массовой аудиторией. Этому же способствует и возросшая в последние годы социально-критическая направленность многих научно-фантастических произведений. Еще одна причина обращения утопистов к научно фантастической форме, - повышение роли науки в техники в общественной жизни. Наблюдается и устойчивая тенденция изменения профессионального состава авторов утопических романов. Когда-то среди них преобладали люди с гуманитарным образованием, но за последние десятилетия физики сильно потеснили лириков. Одни из них, движимые мессанианистскими мотивами, обращаются к утопии в надежде перестроить мир в соответствии с принципами единственно разумными и эффективными, с их точки зрения, действующими в сфере естественнонаучного знания. Другие опасаются, что достижения науки и техники могут быть использованы в антигуманных целях, хотят предупредить человечество о грозящих опасностях, указать пути выхода из кризиса. Третьи видят в утопии удобную форму мысленного эксперимента. Но так или иначе художественная литература выступает как сфера, где утопическое сознание получает мощный творческий импульс и находит активное проявление.

Выступая как заблуждение, как проявление «неистинного» сознания, она тем не менее фиксирует в специфической форме как противоречивость самого социального развития, породившего данную утопию, так и реальность факта его идеального интеллектуального освоения. Другими словами утопия выполняет еще и когнитивную (прогностическую) функцию. Принимая на себя функцию пробного исследования пределов возможного (применительно к космосу, обществу или отдельным его институтам) и формирования ценностных установок, утопия дополняет научное знание о мире вненаучными гипотезами и идеями, которые подготавливают плацдарм для продвижения науки вперед, предвосхищают истины, которые будут открыты и обоснованы наукой завтра. Утописты “гениально предвосхитили бесчисленное множество таких истин правильность которых теперь доказывают научно”. Существующие в нашем сознании образы будущего способны оказывать активное воздействие на реальный ход событий. Таким образом утопии присуща конструктивная функция.

Какую роль играет в современном обществе научная фантастика? На протяжении долгого времени, особенно в начале эры полетов в космос, многим казалось, что главная ее цель - научное предвидение. Межпланетные путешествия стали главной темой научной фантастики задолго до того, как Нил Армстронг ступил на поверхность Луны. До 1957 г., когда в СССР был запущен первый спутник, подобная литература могла показаться кому-то набором досужих выдумок. Оказалось, однако, что фантастика предвосхитила развитие науки!

Вслед за первыми полетами в космос научно-фантастическая литература пережила настоящий бум. Кларк посвятил целую книгу развитию этого жанра. В ней он пишет, что представление о нем как о научном прогнозировании неверно. Нельзя указать ни на одно изобретение, которое в точности соответствовало бы своему фантастическому прообразу. Писатель-фантаст изображает научно-технические новинки такими, какими он их видит, не особенно считаясь при этом с возможностями своей эпохи. Он интуитивно схватывает общие тенденции научного прогресса, который, как и авторская фантазия, устремляется по пути человеческой мечты. И хотя конкретные способы и детали ее воплощения не соответствуют прогнозам писателя, созданный им образ приобретает черты реальности.
Научная фантастика играет роль посредника между наукой и обществом. Плодами научно-технического прогресса пользуются все, но его движущей силой служит сравнительно немногочисленная когорта профессионалов в разных областях. Однако люди хотят видеть общую картину происходящего в сфере науки, ибо от этого зависит их будущее. Общество должно быть осведомлено о возможных последствиях тех или иных открытий и изобретений: печальный опыт учит нас тому, что слишком часто они ставились на службу злу. Поэтому так важно предугадать пути развития науки - прежде чем гипотетические возможности, о которых повествуют фантасты, станут реальностью.

В наши дни, когда фантастика все меньше занимается научными открытиями и все больше обращается к человеческой жизни, она служит своего рода испытательным полигоном философских и социальных идей, которые невозможно проверить на практике; они занимают место изобретения - и дальше действие следует законам жанра.

Развитие фантастики особенно заметно на фоне трудностей, с которыми сталкивается в наше время литература в целом. Кризис романа, да и беллетристики как таковой, объясняют тем, что золотой век реалистической прозы миновал. Все возможные коллизии исчерпаны, все общественные и личные конфликты освещены со множества точек зрения. Писателям приходится вновь и вновь пережевывать ту же жвачку, и потому книгу вытесняют видеомагнитофон и компьютер. На таком фоне научная фантастика открывает новые заманчивые перспективы литературного творчества, потребность в котором все еще слишком велика, чтобы реализовать его в других областях жизни. Фантастические ситуации оживляют традиционные сюжеты, придают остроту стандартным конфликтам и обогащают человеческие отношения новыми эмоциями.
Великие возможности фантастики как замечательного иллюстратора философских идей были оценены еще в античные времена. Первым фантастическим произведением, безусловно, является Атлантида Платона. В отличие от наших современников, великого философа мало интересовало географическое положение затонувшего острова. Он хотел в увлекательной и наглядной форме изложить свое общественно-политическое учение и, будучи незаурядным литератором (Платон начинал как одаренный драматург) вполне преуспел в этом. Его книгу читают до сих пор.
Различные концепции также получили художественное выражение в фантастике - будь то мрачные прогнозы в духе Шпенглера или оптимистические картины счастливого будущего, рисующие безудержный прогресс человечества во всех областях, включая его собственную биологическую природу. К числу таких радующих взор картин будущего принадлежит книга Улафа Степлтона Первый и последний человек.

Помимо социологии и истории фантастика освоила культурологию, философию, этику и даже теологию, как в рассказах Энтони Берджесса. В творчестве этого писателя центральное место занимают вопросы, связанные с католическим мировоззрением.

В фантастике реализуется волшебное свойство таланта отражать мир через призму художественного творчества. Порой скромное по объему и написанное простым языком литературное произведение успешней трактует коренные проблемы бытия, чем увесистый том, чье создание заняло у автора много лет упорного труда. Литература наполняет идею конкретным содержанием и в таком виде представляет ее читателям. Научная фантастика также использует этот прием - с той лишь разницей, что помещает изображения в рамки вымысла.

Сегодня можно сказать, что благодаря научной фантастике массы людей соприкоснулись с миром идей и понятий, которые были чужды или недоступны им. В наш век узкой специализации этот жанр стал форумом для обмена идеями - иногда слишком смелыми, но почти всегда оригинальными и интересными. Фантастика вводит читателя в курс проблем, с которыми сталкивается современное человечество; она чрезвычайно расширила круг людей, вовлеченных в интеллектуальный и духовный поиск, направленный на их разрешение. И в том ее огромная заслуга перед обществом. Строительство выставочных стендов под ключ.

7. Биологические структуры и организация живых существ. Биосфера и экология.

Изучение разнообразия форм и явлений живой природы с точки зрения уровня определяющих их биологических структур дает возможность теоретически представить, как могли возникнуть первые живые системы на Земле и как происходил процесс эволюции от простейших и менее организованных систем к системам более сложным и высокоорганизованным.
Исторически биология развивалась как описательная наука о многообразных формах и видах растительного и животного царства. Поэтому важнейшее место в ней заняли методы описания, анализа, систематизации и классификации огромного эмпирического материала, накопленного натуралистами. Первые классификации, наиболее известной из которых была система растений К. Линнея (1707—1778), а также классификация животных Ж. Бюффона (1707—1788), носили в значительной мере искусственный характер, поскольку не учитывали происхождения и развития живых организмов. Тем не менее они способствовали объединению всего известного биологического знания, его анализу и исследованию причин и факторов происхождения и эволюции живых систем.
Без такого исследования невозможно было бы, во-первых, перейти на новый уровень познания, когда объектами изучения биологов стали живые структуры сначала на клеточном, а затем и на молекулярном уровне.
Во-вторых, обобщение и систематизация знаний об отдельных видах и родах растений и животных требовали перехода от искусственных классификаций к классификациям естественным, где их основой должен стать принцип генезиса, происхождения новых видов, а следовательно, разработка теории эволюции. Такие попытки создания естественной классификации, опирающиеся на весьма несовершенные еще принципы эволюции, предпринимались Ж.Б. Ламарком (1744—1829) и Э.Ж. Сент-Илером (1772—1844). Не подлежит сомнению, что они послужили важной вехой на пути создания Ч. Дарвином (1809—1882) первой научной теории эволюции растений и животных.

В-третьих, именно традиционная, описательная или эмпирическая биология послужила тем фундаментом, на основе которого сформировался целостный взгляд на многообразный, но в то же время единый мир живых существ. Дальнейший, теоретический шаг в понимании неизбежно связан с анализом непосредственно данной живой системы, ее расчленением на отдельные подсистемы и элементы, изучением структуры системы, выявлением различных структурных уровней организации живых систем.

Молекулярно-генетический уровень.

Наряду с изучением структуры белка весьма интенсивно, в особенности в последние полвека, изучались также механизмы наследственности и воспроизводства живых систем. Ведь наряду с процессами метаболизма, или обмена веществ, живые системы характеризуются также воспроизводимостью, т.е. способностью к размножению и оставлению потомства. Особенно остро этот вопрос встал перед биологами при определении границы между живым и неживым. Большие споры возникли в связи с этим вокруг природы вирусов, которые обладают способностью к самовоспроизводству, но не в состоянии осуществлять процессы, которые мы обычно приписываем живым системам: обмениваться веществом, реагировать на внешние раздражители и т.п.
Если считать определяющим свойством живых существ обмен веществ, то вирусы, очевидно, нельзя назвать живыми организмами, но если таким свойством считать способность к воспроизводству, то их следует отнести к живым системам. Так естественно возникает вопрос, какие свойства или признаки характерны для живых систем?

Долгое время в связи с изучением синтеза органических веществ основное внимание ученых было сосредоточено на исследовании той части клеточной структуры, которая образована из белков. Многим тогда казалось, что именно белки составляют фундаментальную основу жизни, и поэтому пытались свести свойства живых систем к свойствам и структуре белков.

Дальнейшие исследования были направлены на изучение механизмов воспроизводства и наследственности в надежде обнаружить в них то специфическое, что отличает живое от неживого. Было установлено, что наследственное вещество в виде хромосом содержится в ядрах клеток. У человека насчитывается 23 пары хромосом, причем 22 пары являются одинаковыми у мужчин и у женщин, последняя же пара дает возможность определять пол. У женщин эта пара содержит одинаковые хромосомы, названные Х-хромосомами, а у мужчин — разные, т.е. X и Y.
В хромосомах содержится наследственное вещество, о существовании дискретных единиц которого писал в 1865 г. Г. Мендель, а В. Иогансен назвал это вещество геном. Однако и природа, и структура гена оставались нераскрытыми. Наиболее важным открытием на этом пути было выделение из состава ядра клетки богатого фосфором вещества, обладающего свойствами кислоты и названного впоследствии нуклеиновой кислотой. В дальнейшем удалось выявить углеводный компонент этих кислот, в одном из которых оказалась D-дезоксирибоза, а в другом — D-рибоза. Соответственно этому первый тип кислот стали называть дезоксирибонуклеиновыми кислотами, или сокращенно ДНК, а второй —рибонуклеиновыми кислотами, или кратко РНК.

Роль ДНК в хранении и передаче наследственности была выяснена после того, как в 1944 г. американским микробиологам удалось доказать, что выделенная из пневмококков свободная ДНК обладает свойством передавать генетическую информацию.
24 апреля 1953 г., в день, который стал решающим для развития молекулярной генетики, американским биохимиком Дж. Уотсоном и английским биофизиком Ф. Криком была опубликована статья, раскрывающая структуру материального носителя наследственной информации — молекулы ДНК. Согласно предложенной ими модели, молекула ДНК представляет собой двойную спираль, состоящую из двух ветвей, азотистые основания в которых попарно связаны непрочной водородной связью, так что пуриновое основание — аденин соединяется с пиримидиновым основанием — тимином, а также аналогично гуанин соединяется с цитозином.
Все химические реакции в клетке совершаются в соответствии с программой, закодированной в виде наследственной информации в молекулах ДНК и передаваемой от нее молекулам РНК. В живой клетке в процессе обмена веществ на молекулах ДНК синтезируется информационная РНК, которая переносится в рибосомы и служит матрицей для синтеза белков.
Ген представляет собой определенный участок молекулы ДНК вместе со специфическим набором нуклеотидов, в линейной последовательности которых записана генетическая информация. Каждый ген ответствен за синтез определенного белка или фермента. Контролируя процесс их образования, гены управляют всеми химическими реакциями организма и тем самым определяют его признаки.
Передача наследственных свойств организма от одного поколения другому достигается благодаря способности молекулы ДНК самокопироваться и самоудвоению хромосом при клеточном делении. Сам процесс воспроизводства складывается из трех стадий: репликации, транскрипции и трансляции. Совокупность генов организма образуют его генотип.
Одна из основных функций генов состоит в кодировании синтеза белков.
Согласно упомянутой выше модели Уотсона и Крика, наследственную информацию в молекуле ДНК несет последовательность четырех оснований: двух пуриновых и двух пиримидиновых. Для кодирования одной аминокислоты требуется сочетание из трех нуклеотидов ДНК.

Переход на молекулярный уровень исследования во многом изменил представления о механизме изменчивости. Согласно доминирующей точке зрения, основным источником изменений и последующего отбора являются мутации, возникающие на молекулярно-генетическом уровне. Однако кроме переноса свойств от одного организма другому существуют и другие механизмы изменчивости, важнейшим из которых являются «генетические рекомбинации».
В одних случаях, называемых «классическими», они не приводят к увеличению генетической информации, что наблюдается главным образом у высших организмов. В других, «неклассических» случаях рекомбинация сопровождается увеличением информации генома клетки. Все это не могло не поставить вопроса о том, работает ли естественный отбор на молекулярно-генетическом уровне. Появление «теории нейтральных мутаций» еще больше обострило ситуацию, поскольку оно доказывает, что изменения в функциях аппарата, синтезирующего белок, являются результатом нейтральных, случайных мутаций, не оказывающих влияния на эволюцию. Хотя такой выход и не является общепризнанным, но хорошо известно, что действие естественного отбора проявляется на уровне фенотипа, т.е. живого, целостного организма, а это связано уже с более высоким уровнем исследования.

Клеточный уровень.

В середине XIX в. клетка рассматривалась как последняя единица живой материи, наподобие атома неживых тел. В зависимости от характера структуры и функционирования все клетки можно разделить на два класса:
прокариоты — клетки, лишенные ядер;
эукариоты — клетки, появившиеся позднее и содержащие ядра.
Из каких клеток построены живые системы, их можно разделить на две обширные группы, или два живых царства.
К первому принадлежат многочисленные виды таких одноклеточных организмов, как бактерии, сине-зеленые водоросли, грибы и другие простейшие организмы. Все остальные одноклеточные, а также многоклеточные организмы, начиная от низших и кончая высшими, построены из возникших позднее эукариотных клеток. Эту классификацию пришлось, однако, пересмотреть после открытия архебактерий, Особенность архебактерий состоит в том, что их клетки в чем-то сходны, с одной стороны, с прокариотами, а с другой — с эукариотами.

Предполагают, что первичная живая единая минимальная система, которую можно назвать протоклеткой, обладала всеми основными свойствами, которые являются характерными для живых организмов. К ним относят прежде всего способность обмениваться с окружающей средой - признак, присущий всем открытым системам. С этой способностью непосредственно связана способность протоклетки к метаболизму, т.е. осуществлению биохимических реакций, сопровождающихся усвоения ем необходимых для роста клетки веществ и удалением использованных продуктов реакций. Дальнейшее функционирование и развитие клетки предполагает также наличие у нее способности к делению и отпочкованию. К этим признакам многие исследователи добавляют дополнительные свойства, но все ученые признают, что протоклетка отнюдь не была какой-то бесструктурной массой, а представляла собой достаточно организованную целостность, которую можно охарактеризовать как живую первичную систему. Предполагают также, что протоклетка по важнейшим своим структурно-функциональным свойствам не была подобна современным одноклеточным прокариотам, а обладала некоторыми признаками, аналогичными свойствам эукариотных клеток.
По вопросу о происхождении эукариотных клеток существуют две основные гипотезы. Сторонники аутогенной гипотезы считают, что такие клетки могли возникнуть путем дифференциации и усложнения слабоструктурированных клеточных образований, подобных прокариотам. Защитники другой, симбиотической гипотезы полагают, что эукариотные клетки образовались путем симбиоза нескольких прокариотных клеток, геномы которых внедрились в клетку-хозяина, при чем, по одной версии, они способствовали постепенному превращению последней в эукариотную клетку, а по другой — она уже обладала некоторыми свойствами эукариотов.
Из клеток благодаря соответствующему принципу упорядоченности считались построенными все живые системы различного уровня сложности и организации. Такие идеи высказывал, например, один из создателей клеточной теории М. Шлейден (1804—1881). Другой выдающийся биолог, Э. Геккель (1834—1919), шел дальше и выдвинул гипотезу, согласно которой протоплазма клетки также обладает определенной структурой и состоит из субмикроскопических частей.

Эти идеи, опережавшие научные знания своей эпохи, встретили сопротивление, с одной стороны, последователей редукционизма, которые стремились свести процессы жизнедеятельности к совокупности определенных химических реакций, а с другой — защитников витализма, пытавшихся объяснить специфику живых организмов наличием у них особой «жизненной силы», которая отличает живое от неживого. Но такое определение оставалось чисто отрицательным, ибо не раскрывало ни подлинной причины, ни механизмов отличия живого от неживого.
Если первые виталисты ограничивались простой констатацией различия между живым и неживым, то их последователи использовали недостатки и ограниченность физико-химических представлений о жизни для подкрепления своей позиции. Наиболее интересной в этом отношении представляется попытка немецкого биолога и философа X. Дриша (1867—1941), который возродил существовавшее еще у Аристотеля понятие энтелехии для объяснения целесообразности живых систем. Основываясь на своих опытах по регенерации морских ежей, которые восстанавливают удаленные у них части тел, Дриш утверждал, что все живые организмы обладают особой способностью к целесообразным действиям по сохранению и поддержанию своей организации и жизнедеятельности, которую он назвал энтелехией. По сути дела, энтелехия ничем не отличается от «жизненной силы» виталистов, хотя в духе своего времени (XX в.) Дриш вводит градации и различные ее степени для разных живых организмов. На упреки, что энтелехию невозможно установить никакими эмпирическими методами, он отвечал, что магнитную силу также нельзя увидеть непосредственно, но физики используют ее для объяснения. На этом примере можно убедиться, как иногда используются понятия о ненаблюдаемых объектах (электромагнитное, гравитационное и другие поля) для защиты ненаучных взглядов.
Несмотря на эти философские дискуссии между редукционистами и виталистами, ученые-экспериментаторы пытались конкретно выяснить, от каких именно структур зависят специфические свойства живых организмов, и поэтому продолжали исследовать их не только на уровне клетки, но также и клеточных структур.
В первую очередь ученые исследовали структуру белков и выяснили, что они построены из 20 аминокислот, которые соединены длинными полипептидными связями, или цепями. Хотя в состав белков человеческого организма входят все 20 аминокислот, совершенно обязательны для него только 9 из них. Остальные, по-видимому, вырабатываются самим организмом.
Характерная особенность аминокислот, содержащихся не только в человеческом организме, но и в других живых системах (животных, растениях и даже вирусах), состоит в том, что все они являются левовращающими изомерами, т.е. способными вращать плоскость поляризации света влево, хотя в принципе существуют аминокислоты и правого вращения. Обе формы таких изомеров почти одинаковы между собой и различаются только пространственной конфигурацией. Поэтому каждая из молекул аминокислот является зеркальным отображением другой. Впервые это явление открыл выдающийся французский ученый Л. Пастер, исследуя строение веществ биологического происхождения. Он обнаружил, что такие вещества способны вращать поляризованный луч и поэтому являются оптически активными, вследствие чего были впоследствии названы оптическими изомерами. В отличие от этого у молекул неорганических веществ эта способность отсутствует, и построены они совершенно симметрично.
На основе своих опытов Пастер высказал мысль, что важнейшим свойством всей живой материи является их молекулярная асимметричность, подобная асимметричности левой и правой рук. Опираясь на эту аналогию, в современной науке данное свойство называют молекулярной хиральностью.
На вопрос, почему именно живая природа выбрала белковые молекулы, построенные из аминокислот левого вращения, до сих пор нет убедительного ответа. Сам Пастер считал, что поскольку живое возникает из неживого, то необходимым предварительным условием для этого процесса должно стать превращение симметричных неорганических молекул в молекулы асимметричные. По его предположению, такое превращение могло быть вызвано асимметричностью космоса или же различными космическими факторами, в частности геомагнитными колебаниями, вращением Земли, электрическими разрядами и т.п. Попытки экспериментально проверить эту гипотезу не увенчались успехом. Поэтому высказывались предположения и о чисто случайном характере возникновения первых живых молекулярных систем, образованных из аминокислот левого вращения. В дальнейшем эта особенность могла быть передана по наследству и закрепиться как неотъемлемое свойство всех живых систем.

Онтогенетический уровень.

Онтогенетическим называют индивидуальный уровень развития и считают, что этот уровень охватывает все отдельные одноклеточные и многоклеточные живые организмы, а раньше чаще всего его рассматривали как включающий только многоклеточные организмы.
Сам термин «онтогенез» ввел в науку известный немецкий биолог Э. Геккель, автор знаменитого биогенетического закона, согласно которому онтогенез в краткой форме повторяет филогенез. Это означает, что отдельный организм в своем индивидуальном развитии в сокращенной форме повторяет историю рода, т.е. филогенеза (от греч. — род).
В настоящее время различают три типа онтогенетического уровня организации живых систем, представляющих собой три линии развития живого мира: 1) прокариоты, или эубактерии; 2) эукариоты и 3) архебактерий.
Структурный подход к анализу первичных живых систем на онтогенетическом уровне нуждается в освещении функциональных особенностей их жизнедеятельности и обмена веществ. Среди них особого внимания заслуживает исследование трофических, или пищевых, потребностей организмов. В ходе многочисленных длительных исследований были выделены прежде всего два главных типа питания.
К первому, автотрофному типу относились организмы, которые не нуждались в органической пище и могли жить либо за счет ассимиляции углекислоты (бактерии), либо фотосинтеза (растения). Ко второму, гетеротрофному типу принадлежали все организмы, которые не могли жить без органической пищи.
По вопросу о том, какой тип питания возник в начале становления живых систем, мнения расходятся. Одни ученые не без основания полагают, что сначала появился автотрофный тип, поскольку сложные органические вещества, необходимые для гетеротрофного питания, могли образоваться лишь после того, как автотрофные организмы создали для этого необходимые условия. Другие исследователи считают, что гетеротрофное питание появилось раньше автотрофного. Такого допущения, в частности, придерживается в своей гипотезе происхождения жизни А.И. Опарин, полагая, что уже первичный «бульон», в котором зародилась жизнь, содержал органические соединения как питательную среду для дальнейшего развития.
Простая первоначальная классификация основных типов питания и соответственно организмов на автотрофы и гиперотрофы в дальнейшем подверглась изменениям и уточнениям, в которых выявлялись такие важные факторы, как способность организмов синтезировать необходимые вещества для роста (витамины, гормоны и специфические ферменты), обеспечивать себя энергией, источниками получения углерода, азота и водорода; зависимость от экологической среды и т.п. Таким образом, сложный и дифференцированный характер трофических потребностей организмов свидетельствует о необходимости целостного, системного подхода к изучению живых систем и на онтогенетическом уровне.
Целостность, взаимосвязь и взаимодействие выступают в общей форме функциональной системности, которая находит выражение в согласованном функционировании различных компонентов одноклеточных и многоклеточных организмов.
При этом отдельные компоненты содействуют и способствуют согласованному функционированию других, обеспечивая тем самым единство и целостность в осуществлении всех процессов жизнедеятельности всего организма. Подобная функциональная системность в специфических формах выступает и на других уровнях организации живых организмов. Она является конкретным воплощением системного характера организации живой природы на всех ее уровнях, которая может лишь возрастать и усиливаться в зависимости от места, занимаемого организмом на эволюционной лестнице развития природы.

Уровни организации живых систем.

Онтогенетический уровень организации относится к отдельным живым организмам — одноклеточным и многоклеточным. Его называют также организменным уровнем, поскольку при этом речь идет о структуре и функциях отдельного организма без учета его связей и взаимодействий с другими организмами. При переходе к популяциям все внимание сосредоточивается на изучении совокупности или, точнее, системы взаимодействующих отдельных организмов.

Популяционный уровень начинается с изучения взаимосвязи и взаимодействия между совокупностями особей одного вида, которые имеют единый генофонд и занимают единую территорию. Такие совокупности, или системы, живых организмов составляют определенную популяцию. Очевидно, что популяционный уровень выходит за рамки отдельного организма, и поэтому его называют надорганизменным уровнем организации.
Приведенное общее определение популяции дает возможность отличать организменный уровень живого от уровня надорганизменного. Сам термин «популяция» (от фр. — население) был введен одним из основателей генетики — В. Иогансоном (1857—1927), который с его помощью обозначал генетически неоднородную совокупность opганизмов в отличие от однородной, называемой им «чистой линией».
В дальнейшем этот термин и обозначаемое им понятие приобрели более глубокий смысл. Многие современные ученые характеризуют популяцию не столько как простую совокупность отдельных организмов, сколько как целостную их систему, в которой они непрерывно
взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой. Благодаря этому они оказываются способными к трансформациям, изменению своего ареала и, самое главное, к развитию.
Популяции представляют собой первый надорганизменный уровень организации живых существ. Хотя он тесно связан с онтогенетическим и молекулярным уровнями, но качественно отличается от них по характеру взаимодействия составляющих компонентов, ибо в этом взаимодействии они выступают как целостные общности организмов. По современным представлениям, именно популяции служат элементарными единицами эволюции.
Второй надорганизменный уровень организации живого составляют различные системы популяций, которые называют биоценозами.

Биоценоз- это исторически сложившееся, устойчивое сообщество популяций, связанных между собой и окружающей средой обменом веществ.
Биоценозы являются более обширными объединениями живых существ и в значительно большей мере зависят от небиологических, или абиотических, факторов развития.
Третий надорганизменный уровень организации содержит в качестве элементов разные биоценозы и в еще большей степени характеризуется зависимостью от многочисленных земных и абиотических условий своего существования (географических, климатических, гидрологических, атмосферных и т.п.).
Для его обозначения академик В.Н. Сукачев (1880—1967) ввел термин биогеоценоз.

Биогеоценоз- совокупность биоценозов и их среды обитания, образующих биосферу Земли.
Поскольку основу надорганизменных уровней организации живого составляют популяции, целесообразно остановиться на характеристике их несколько подробнее.
Изучением популяций и биоценозов занимается интенсивно развивающаяся в последние годы отрасль биологической науки, называемая популяционной биологией. Одна из основных проблем, которую она призвана решить, заключается в установлении пространственной структуры и объемов популяций. Определить границу между популяциями чрезвычайно трудно, так как в силу подвижности элементов популяции, т.е. составляющих ее организмов, происходит непрерывное перемешивание популяций. Другая трудность заключается в наличии внутри популяций различных группировок и даже существовании популяций разных рангов.
В рамках популяционной биологии исследуются также весьма важные проблемы метаболического взаимодействия между популяциями и биоценозами, которые относятся прежде всего к изучению их трофических, или пищевых, связей. Именно на этой основе происходит разграничение популяций и биоценозов. Оно состоит в том, что популяции: представляют собой незамкнутые, открытые метаболические системы, которые могут существовать и развиваться только при взаимодействии с другими популяциями. В отличие от них биоценозы — относительно замкнутые метаболические системы, в которых обмен и круговорот веществ может осуществляться в рамках входящих в биоценоз популяций. Однако эта замкнутость имеет ограниченный и относительный характер, хотя бы потому, что разные биоценозы также взаимодействуют
Для характеристики трофического взаимодействия популяций и биоценозов существенное значение имеет общее правило, согласно которому чем длиннее и сложнее пищевые связи между организмами и популяциями, тем более жизнеспособной и устойчивой является живая система любого надорганизменного уровня. Отсюда становится ясным, что с биологической точки зрения на таком уровне решающее значение приобретает трофический характер взаимодействия составляющих живую систему элементов.

Таким образом, в функционировании и развитии живой природы особенно наглядно и убедительно выступает ее целостность и системность, которая проявляется в существовании различных иерархических уровней ее организации. При этом каждый новый уровень характеризуется особыми свойствами и закономерностями, несводимыми к закономерностям прежнего, низшего уровня.

Биосфера

Под биосферой понимают тонкую оболочку Земли, в которой все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов.

На Земле существует 500 тыс. видов растений и 1,5 млн видов животных, в том числе позвоночных — 70 тыс., птиц 16 тыс., млекопитающих — 12 540 видов. Подобная систематизация различных форм жизни создала предпосылки для изучения живого вещества как целого, что впервые осуществил выдающийся русский ученый Владимир Иванович Вернадский в своем учении о биосфере.

Биосфера находится на стыке литосферы, гидросферы и атмосферы, располагаясь в диапазоне от 11 км вглубь Земли до 33 км над Землей. Живые организмы, включающие в себя все известные химические элементы, в процессе жизнедеятельности осуществляют превращение энергии. Все живое разделено на пять царств: бактерии, водоросли, грибы, растения и животные.

Биосфера, по В. И. Вернадскому, — это организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью. Пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни. Биосфера — не просто одна из существующих оболочек Земли, подобно литосфере, гидросфере или атмосфере. Основное отличие биосферы состоит в том, что она — организованная оболочка.

Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности Земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Общую массу живых организмов оценивают в 2,43 • 10¹²т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями и на 0,8% — животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов — 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03 10¹², или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле. Из общего числа видов 21% приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов — беспозвоночные и только 4% — позвоночные, из которых десятая часть — млекопитающие. Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы, однако она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды.

Таким образом, все биотические компоненты экосистемы разделены на три основные группы: продуценты (зеленые растения и организмы, могущие использовать химическую энергию, — хемосинтетики), консументы, или потребители (могут быть нескольких трофических уровней), и редуценты, или разрушители (организмы, преобразующие, минерализующие органику и тем самым замыкающие биологический круговорот). Все живые организмы, так или иначе используя друг друга, образуют гигантский биологический круговорот биосферы. Этот круговорот не полностью замкнут: кроме энергетического входа (солнечная энергия) он имеет и выход — часть отмирающего органического вещества после разложения микроорганизмами-минерализаторами может попадать в водные растворы и откладываться в виде осадочных пород, а другая часть образует отложения таких биогенных пород, как каменный уголь, торф, сапропель и т. п.

В этой связи можно выделить три этапа эволюции биосферы. Первый этап — возникновение биотического круговорота, означавшего формирование биосферы. Второй этап — усложнение жизни на планете, обусловленное появлением многоклеточных организмов. Третий этап — формирование человеческого общества, оказывающего своей хозяйственно-экономической деятельностью все большее влияние на эволюцию биосферы (ноосфера). Попытки выделить основные этапы эволюции биосферы заслуживают внимания уже тем, что ставят эту проблему в качестве одной из важных задач современной эволюционной теории.