Уровни организации живой материи и их характеристика

Определить систематическое положение того или иного организма позволяет принцип родства, устанавливаемого на основе сходства признаков.

Системно-структурный подход к изучению живой материи позволил выделить следующие принципы ее организации:

Ø Каждый последующий уровень включает все предыдущие, а биологические процессы, происходящие на любом уровне, служат условием функциональной активности на более высоком уровне.

Ø Каждый последующий уровень приобретает новое качество. Свойства более высокого уровня не могут быть определены как сумма свойств более низких уровней.

Ø Выполняется принцип распространения категорий, понятий и законов низших уровней на высшие уровни.

Ø Относительная автономность низшего уровня по отношению к высшему выражается в возможности проведения реакций матричного синтеза in vitro (в пробирке, искусственно), методах генной инженерии и клонирования.

Ø Усложнения живых систем от низших уровней к высшим

Уровневый подход предполагает выделение масштабных этапов эволюции, каждый из которых отражает определенный уровень структурной организации живого, контрастно отличающийся от остальных.

В биологии уровни обычно располагают в линейном порядке в сторону усложнения организации живой материи: молекулярный, клеточный, тканевый, органный,организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный.

Молекулярный уровень включает физико-химические процессы, протекающие в клетке (и/или в живом организме). К ним относят синтез, распад и взаимопревращения органических молекул, движение ионов, превращение энергии и передачу генетической информации. Участниками этих процессов являются низко- и высокомолекулярные органические соединения, большинство из которых не встречается в неживой природе (биополимеры - белки и нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды и др.).

Клеточный уровень включает различные клеточные структуры, на основе которых происходит пространственная и временная упорядоченность протекающих на молекулярном уровне физико-химических процессов, а также функциональные взаимодействия между структурными элементами клетки во время ее жизненного цикла. Наиболее значимым событием на клеточном уровне, в которое вовлечены все клеточные структуры, является процесс деления клетки. Значимость клеточного уровня также заключается в том, что именно с него начинается собственно жизнь. Все процессы, описываемые на молекулярном уровне, происходят только в клетке. Другими словами, клетка является основной формой организации живой материи. Любая клетка любого организма содержит всю генетическую информацию о данном организме. Уникальность генетической информации каждого организма (генотип) определяется последовательностью нуклеотидов в цепи ДНК. Число вариантов молекул ДНК достаточно, чтобы обеспечить каждый организм, существующий в настоящее время, существовавший когда-либо и тот, который появится в будущем, своей собственной уникальной генетической программой.

Тканевый уровень включает процессы, протекающие в сходных по строению, происхождению и функциям клетках. На этом уровне происходит дифференциация и специализация клеток, действуют механизмы соединения клеток между собой, механизмы, контролирующие рост ткани и ее функциональную активность.

Органный уровень возникает на основе функционального объединения нескольких тканей. Функции некоторых органов могут совпадать с функциями отдельных клеточных структур у одноклеточных организмов (пищеварение, выделение, зрительная и химическая рецепция).

Организменный уровень включает согласованное функционирование органов и их систем. На организменном уровне проявляются онтогенетические изменения строения многоклеточного организма, процессы управления онтогенезом, процессы реализации генетической информации, адаптационные реакции организма на изменения условий внутренней и внешней среды, процессы, обеспечивающие постоянство внутренней среды организма и многое другое. Организменный уровень позволяет сформулировать представление об уникальности внутреннего и внешнего строения особей определенного вида, проследить направления и охарактеризовать в деталях морфо-физиологический прогресс. На организменном уровне происходит реализация наследственной программы индивидуума, закодированной в генотипе, т. е. онтогенез. Однако генетическая система содержит информацию не только об индивидуальном, но и об историческом развитии особи (филогенезе), т. е. обладает исторической памятью. В процессе эмбрионального развития многоклеточный организм в ускоренном темпе проходит все стадии исторического развития вида.

Популяционно-видовой уровень возникает на основе объединения особей одного вида. Необходимость выделения этого уровня связана с тем, что популяцию следует рассматривать как элементарную единицу эволюционного процесса, а вид является его главным результатом. На популяционно-видовом уровне начинают проявляться основанные на статистических (вероятностных) законах такие факторы эволюции, как рекомбинации, дрейф генов, поток генов и естественный отбор. Длительная эволюция предшествовала созданию генофонда вида, который определяется как «система хорошо коадаптированных генов». Генофонд играет ключевую роль гиперструктуры на популяционно-видовом уровне. Особь в этом случае рассматривается как «недолговечный сосуд, в котором временно хранится небольшая часть генофонда». Генофонд в его видимой форме представляет существующая популяция, где происходит процесс обмена генетической.