Структурные уровни организации живой материи

29. Структурные уровни организации живой материи

Интересно, что проблему уровней организации живой материи решили не биологи, а философы. В 1920-е годы американские философы Г. Браун и Р. Селларс объявили о разработке ими понятия «структурные уровни». Согласно их концепции, эти «уровни» различаются не только по «классам сложности», но и по закономерностям функционирования.

Надо сказать, что концепция Г. Брауна и Р. Селларса не была принята сразу. А применение она нашла лишь в середине 20-го века.

Развитию этой концепции и ее внедрению в биологию содействовал А.Новиков в 1940-е годы.

Структурный, или системный, анализ обнаруживает, что мир живого чрезвычайно многообразен, имеет сложную структуру. На основе разных критериев могут быть выделены различные уровни, или подсистемы, живого мира. Наиболее распространенным является выделение на основе критерия масштабности следующих уровней организации живого.

1. БИОСФЕРНЫЙ - включает всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой.

2. БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ - выражает следующую ступень структуры живого, состоящую из участков Земли с определенным составом живых и неживых компонентов, представляющих природный комплекс, экосистему.

3. ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ - совокупность свободно

скрещивающихся особей одного вида - популяции.

4. ОРГАНИЗМЕННЫЙ И ОРГАННО-ТКАНЕВОЙ - отражают признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живых существ.

5. КЛЕТОЧНЫЙ И СУБКЛЕТОЧНЫЙ - отражают процессы специализации клеток, а также различные внутриклеточные включения.

6. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ - составляет предмет молекулярной биологии, одной из важнейших проблем которой является изучение механизмов передачи генной информации и развитие генной инженерии и биотехнологии.

Разделение живой материи на уровни является, конечно, весьма условным. Например, решение конкретных биологических проблем опирается на данные обо всех уровнях живого. Но все же в мире существуют ступенчатые уровни, своего рода иерархии. И, безусловно, фундаментальной основой («первокирпичиками») живого мира является клетка.

30. Происхождение и этапы эволюции человека как биологического вида

Решающий вклад в доказательство животного происхождения человека внес Ч. Дарвин («Происхождение человека и половой отбор»(1871), «Выражение эмоций у человека и животных» (1872)).

Дарвин проанализировал обширные данные систематики, сравнительной анатомии, сравнительной эмбриологии и палеонтологии. И пришел к выводу о поразительном сходства человека с животными, особенно с человекообразными обезьянами.

Систематика и сравнительная анатомия

Человек относится к классу млекопитающих. Он имеет:

1) млечные, сальные и потовые железы;

2) волосяной покров тела;

3) специализированные зубы;

4) четырехкамерное сердце и левую дугу аорты;

5) внутриутробное развитие и вскармливание детенышей молоком.

Наибольшее сходство наблюдается с человекообразными обезьянами (антропоидами): гориллой, шимпанзе, орангутангом, гиббоном. Черты их сходства:

1) общность внутреннего строения;

2) отсутствует хвост;

3) сходные ушные раковины;

4) имеются ногти на пальцах;

5) одинаково выражают эмоции (плач, гнев, смех, возбуждение);

6) имеют сходные болезни (туберкулез, брюшной тиф, дизентерия, детский паралич, синдром Дауна (лишняя 21 хромосома));

7) сходны группы крови и альбумины крови;

8) сходство нуклеотидных последовательностей ДНК (у человека и шимпанзе составляет 91%).

Сравнительная эмбриология

На ранних этапах развития зародыш человека невозможно ОТЛИЧИТЬ от зародышей приматов и других позвоночных:

1) двухкамерное сердце;

2) шесть пар жаберных дуг;

3) хвостовая артерия;

4) сегментарное строение мышц;

5) перепонки между пальцами (как у амфибий);

6) гладкий, без извилин, головной мозг;

7) несколько пар молочных желез;

8) хвостовой отдел позвоночника (затем редуцируется и превращается в копчик).

Некоторые из этих признаков сохраняются в виде рудиментов (их более 90): аппендикс, волосяной покров, подкожные мускулы и т.д.

Вместе с тем человек имеет специфические, присущие только ему особенности:

1) прямохождение;

2) опорную стопу с сильно развитым первым пальцем;

3) противопоставление первого пальца только на руке;

4) подвижную кисть руки;

5) позвоночник с четырьмя изгибами;

6) расположение таза под углом 60° к горизонтали;

7) большой и объемистый мозг с развитой корой;

8) относительно крупные размеры лицевого отделов черепа;

9) ограниченную плодовитость;

10) плечевой сустав, допускающий движение рук с размахом почти до 180° и другие.

Палеонтологические данные

Найдены ископаемые предки человека - древнейшие и древние люди.

Первые плацентарные млекопитающие возникли в конце мезозойской эры. От примитивных насекомоядных млекопитающих обособился отряд приматов.

Около 30 млн. лет назад появились парапитеки - небольшие животные, жившие на деревьях и питающиеся растениями и насекомыми.

От парапитеков произошли гиббоны, орангутанги и вымершие впоследствии древесные обезьяны - дриопитеки.

Дриопитеки дали три ветви, из которых две привели к шимпанзе и горилле, а третья, через ряд промежуточных форм, к человеку.

В процессе становления человека выделяют три стадии:

1) древнейшие люди;

2) древние люди;

3) современные люди.

Древнейшие люди.

Возникли около 1 млн. лет назад. Известно несколько их форм: питекантроп, синантроп и гейдельбергский человек. Они отличались большими надбровными дугами, отсутствием подбородочного выступа, низким и покатым лбом. Масса мозга достигала 800 - 1000 г. Они жили в пещерах, использовали огонь, изготавливали каменные орудия.

Древние люди.

Неандертальцы появились около 200 000 лет назад. Объем их мозга возрос до 1 400 см3. У них была зачаточная речь, судя по особенностям строения нижней челюсти. Современные люди.

Появились 40 - 50 тыс. лет назад. А около 28 000 лет назад кроманьонцы окончательно вытеснили неандертальцев.

Они были высокого роста (до 180 см), с высоким лбом и объемом черепной коробки до 1600 см3. У них отсутствовал сплошной надглазный валик, имелся подбородочный выступ, и была хорошо развита членораздельная, речь. Кроманьонцы изготавливали разнообразные орудия труда из кости, камня, приручали животных и начали осваивать земледелие.

Современное человечество принадлежит к виду - Человек разумный. Внутри вида выделяют три ' большие расы: негроидную, европеоидную и монголоидную. Различия между расами сводятся к особенностям цвета кожи, волос, глаз, формы носа, губ и т.д. Возникли эти различия в процессе приспособления человеческих популяций к местным природным условиям.

Надо сказать, что до сих пор бытует мнение о том, что общественная сущность людей отражает биологические закономерности («социальный дарвинизм»), а расы разделяются на высшие и низшие (расизм). Одним из появлений расизма является фашизм.

Важную роль в эволюции человека сыграли биологические и социальные факторы.

Биологические факторы

1. Древесный образ жизни (совместное действие зрительного анализатора и руки способствовало прогрессивному развитию коры головного мозга и манипулированию предметами).

2. Стадный образ жизни (способствовал выработке сигнальных систем).

3. Способность к прямохождению (освободила передние конечности для манипулирования ими).

4. Большой объем головного мозга (материальный субстрат высшей нервной деятельности).

Социальные факторы

1. Трудовая деятельность (сложные манипуляции рукой привели к ее функциональным и морфологическим изменениям. Рука - не только орган труда, она и его продукт).

2. Совместная трудовая деятельность (привела к совершенствованию сигнальных систем, мозга, развитию речи, изменению гортани).

3. Потребление мяса, использование огня и одомашнивание животных.

4. Расселение людей и становление общественных отношений.

При этом ведущими факторами были труд и изготовление орудий труда.

31. Клеточная организация живых систем (структура клетки)

Живая клетка является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе и носителем генетической информации.

Основы клеточной теории были заложены немецкими учеными Т. Шванном и М.Я. Шлейденом в XIX веке. Основное положение клеточной теории состоит в утверждении, что все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по своему строению.

ПОСТУЛАТЫ КЛЕТОЧНОЙ ТЕОРИИ:

1. Все живые организмы состоят из клеток.

2. Клетки одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по своему строению, химическому составу и выполняемым функциям.

3. Размножение клеток происходит путем деления исходной (материнской) клетки.

4. Многоклеточные организмы представляют собой сложные комплексы клеток, объединенные целостные системы тканей и органов, связанных между собой межклеточными, гуморальными, нервными формами регуляции.

Размеры клеток колеблются от одной тысячной сантиметра до 10 см, что встречается редко.

Клетки образуют ткани, несколько типов тканей — органы, группы органов - системы организма.

Клетка имеет сложную структуру. В состав клетки входят: ядро, цитоплазма и мембрана.

Существуют организмы с клеточным строением, клетки которых не имеют структурно оформленного ядра. Это так называемые ПРОКАРИОТЫ.

Считают, что они являются предшественниками ЭУКАРИОТОВ (ядерное содержимое которых заключено в ядерную оболочку), которые появились около 3 млрд. лет тому назад.

К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли, а к эукариотам — все остальные клетки, начиная от низших растений до человека.

Структура прокариотической клетки:

1) нуклеоид (циклическая молекула ДНК); 2) впячивания плазмолеммы; 3) ферменты на клеточных складках (выполняют синтез углеводов, липидов, фотосинтез); 4) цитоплазма; 5) рибосомы (отвечают за синтез белков); 6) мембрана; 7) клеточная стенка.

Структура эукариотической клетки:

1. Животная клетка:

1) ядро с ядрышком; 2) цитоплазматическая мембрана; 3) эндоплазматическая сеть; 4) пиноцитозная вакуоль; 5) лизосома; 6) аппарат Гольджи; 7) жировые включения; 8) центриоли; 9) митохондрии; 10) полирибосомы.

2. Растительная клетка:

1) ядро с ядрышком; 2) цитоплазматическая мембрана; 3) эндоплазматическая сеть; 4) плазмодесма; 5) пиноцитозная вакуоль; 6) аппарат Гольджи; 7) лизосома; 8) митохондрии; 9) полирибосомы; 10) вакуоль; 11) хлоропласт.

Основное отличие прокариотической клетки от эукариотической в том, что у последней молекула ДНК связана с белком и организована в хромосомы, которые располагаются в ядре. Эукариотические клетки обычно крупнее прокариотических.