КЛАСИФІКАЦІЯ ЖИВОГО І ЇХ СИСТЕМ

Клітка - природна крупинка життя, як атом - природна крупинка неорганізованої матерії.

Тейяр де Шарден

Розгляд явищ живої природи за рівнями біологічних структур дасть можливість вивчення виникнення і еволюції живі систем на Землі - від найпростіших і менш організованих систем до більш складним і високоорганізованим. Перші класифікації рослин, найбільш відомою з яких була система Карла Ліннея, а також класифікація тварин Жоржа Бюффона носили значною мірою штучний характер, оскільки не враховували походження і розвитку живих організмів. Проте вони сприяли об'єднанню всег відомого біологічного знання, його аналізу і дослідженню причи і чинників походження й еволюції живих систем. Без такого дослідження неможливо було б, по-перше, Перейти на новий рівень пізнання, коли об'єктами вивчення біологів стали живі структури сначал на клітинному, а потім на молекулярному рівні. По-друге, узагальнення та систематизація знань про окремі види і роди рослин і тварин вимагали переходу від штучних класифікацій до природних де основою повинен стати принцип генезису, походження нових видів а отже, розроблена теорія еволюції. По-третє, саме описова, емпірична біологія послужила тим фундаментом, на основ якого сформувався цілісний погляд на різноманітний, але в той ж час єдиний світ живих систем.

Живе в даний час поділяють на онтогенетический, організмсн-ний і надорганізменних рівні.

Уявлення про структурних рівнях організації живих систем сформувалося під впливом відкриття клітинної теорії будови живих тіл. В середині минулого століття клітина розглядалася як елементарна одиниця живої матерії, на зразок атома неорганічних тел. Исследовани проблеми будови живого, що вивчається молекулярною біологією, в середині XX століття підвело до вчинення наукової революції. У друго половині XX в. були з'ясовані речовинний склад, структура клітини і процеси, що відбуваються в ній.

Кожна клітина містить в середині щільне утворення, назване ядром, яке плаває в «полужидкой» цитоплазмі. Всі вони вмест укладені в клітинну мембрану. Клітка потрібна для апарату відтворення, який знаходиться в її ядрі. Без клітини генетичний апарати не міг би існувати. Основна речовина клітини - білки, молекул яких зазвичай містять кілька сот амінокислот і схожі на бус або браслети з брелочки, що складаються з головної та бічної ланцюгів У всіх живих видів є свої особливі білки, які визначаються генетичним апаратом.

Потрапляють в організм білки розщеплюються на амінокислоти, які потім використовуються ним для побудови власних білків. Нуклеїнові кислоти створюють ферменти, керуючі реакціями. Хоча до складу білків людського організму входять 20 амінокислот, але зовсім обов'язкові для нього лише 9. Решта, мабуть, виробляються самим організмом. Характерна особливість амінокислот, що містяться не тільки в людському організмі, але і в інших живих система (тварин, рослинах і навіть віруси), полягає в тому, що всі вони є левовращающімі площину поляризації ізомерами, хоча в принципі існують амінокислоти і правого обертання.

Подальші дослідження були спрямовані на вивчення механізмів відтворення і спадковості в надії виявити в них те специфічне, що відрізняє живе від неживого. Найбільш важливим відкриття на цьому шляху було виділення зі складу ядра клітини багатого фосфоро речовини, що володіє властивостями кислоти і названого згодом нуклеїнової кислотою. Надалі вдалося виявити вуглеводний компонент цих кислот, в одному з яких виявилася Д-дезоксирибоза, а в іншому Р-рибоза. Відповідно до цього перший тип кислот стали називат дезоксирибонуклеїнової кислоти, або скорочено ДНК, а друго- тип - рибонуклеїнових, або коротко РНК.

Ділянки ДНК, що існують як функціонально неподільні одиниці - гени, кодують структуру (амінокислотну послідовність) одного білка або рибонуклеїнової кислоти. Сукупність генів клітини або всього організму становить генотип. На відміну від генотипу геном мул генофонд є характеристикою виду, а не окремої особини У 2001 р був розшифрований геном людини. Довжина генома людини (нд ДНК в 46 хромосомах) досягає 2 м і включає 3 млрд нуклеотидних пар.

Роль ДНК в зберіганні і передачі спадковості була з'ясована після того, як в 1944 р американським мікробіологам вдалося довести що виділена з пневмококів вільна ДНК має властивість передавати генетичну інформацію.

Комплементарність - взаємна відповідність, що забезпечує зв'язок доповнюють один одного структур (макромолекул, молекул, радикалів) У і визначається їх хімічними властивостями. Комплементарність можлива, «якщо поверхні молекул мають комплементарні структури так що виступає група (або позитивний заряд) на одній поверхні відповідають порожнини (або негативному заряду) на інший Іншими словами, взаємодіючі молекули повинні підходити один до одного, як ключ до замка» (Дж. Уотсон). Комплементарність ланцюгів нуклеїнових кислот заснована на взаємодії входять до їх складу азотистих основ. Так, тільки при розташуванні аденіну (А) в одного ланцюга проти тиміну (Т) (або урацилу - У) - в інший, а гуаніну (Г) - проти цитозину (Ц) в цих ланцюгах між підставами виникають водневі зв'язку. Комплементарність - мабуть, єдиний і універсальний хімічний механізм матричного зберігання і передачі генетично інформації.

У 1953 р Джеймсом Уотсоном і Френсісом Криком була запропонована та експериментально підтверджена гіпотеза про будову молекули ДНКВ як матеріального носія інформації. У 1960-і рр. французькими вченими Франсуа Жакобом і Жаком Моно була вирішена одна з найважливіших проблем генної активності, яка розкриває фундаментальну особливість функціонування живої природи на молекулярному рівні. Він довели, що по своїй функціональної активності всі гени разделяютс на «регуляторні», що кодують структуру регуляторного білка, і «структурні гени», які кодують синтез ферментів.

Відтворення собі подібних і успадкування ознак здійснюється за допомогою спадкової інформації, матеріальним носієм якої є молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) ДНК складається з двох ланцюгів, що йдуть в протилежні напрямки і закручених одна навколо іншої зразок електричних проводів Нагадує кручені сходи. Ділянка молекули ДНК, служачи матрицею для синтезу одного білка, називають геном. Гени розташований в хромосомах (частини ядер клітин). Було доведено, що основна функціонально генів полягає в кодуванні синтезу білків. Механізм передачі інформації від ДНК до морфологічних структурам запропонував відомі фізик-теоретик Г. Гамов, вказавши, що для кодування однієї амінокислоти потрібне поєднання з трьох нуклеотидів ДНК.

Молекулярний рівень дослідження дозволив показати, що основним механізмом мінливості і подальшого відбору є мутації, що виникають на молекулярно-генетичному рівні. Мутація - це часткова зміна структури гена. Кінцевий ефект її - изменени властивостей білків, що кодуються мутантними генами. З'явився в результаті мутації ознака не зникає, а накопичується. Мутації визиваютс радіацією, хімічними сполуками, зміною температури, нарешті, можуть бути просто випадковими. Дія природного відбору проявляється на рівні живого, цілісного організму.

Оскільки мінімальної самостійної живою системою можна вважати клітку, остільки вивчення онтогенетичного рівня слід почати саме з клітини. В даний час розрізняють три типи онтогенетичного рівня організації живих систем, які представляють собо три лінії розвитку живого світу: 1) прокаріоти - клітини, позбавлені ядер; 2) еукаріоти, що з'явилися пізніше, - клітини, що містять ядра;

3) архебактерии - клітини яких подібні, з одного боку, з прокариотами, з іншого - еукаріотамі. Мабуть, всі ці три лінії розвитку виходять з єдиної первинної мінімальної живої системи, яку можна назвати протоклітини. Структурний підхід до аналізу первинних живих систем на онтогенетичному рівні потребує додатково освітленні функціональних особливостей їх життєдіяльності і обмін речовин.

Клітини утворюють тканини, а кілька типів тканин формують органи. Групи органів, пов'язані з вирішенням якихось загальних завдань, називаю системами організму.

Онтогенетический рівень організації відноситься до окремих живим організмам - одноклітинним і багатоклітинних. У різних організму число клітин істотно відрізняється. Відповідно до числом клітин нд живі організми поділяють на п'ять царств.

Перші живі організми мали поодинокі клітини, потім еволюція життя ускладнила структуру і число клітин збільшилася. Одноклеточни організми, що мають просту будову, називаються мономерами (грец «шопегеБ» - простий), або бактеріями. Одноклітинні організми з більш складною структурою відносять до царства водоростей, або простітов. Середовищ водоростей є і найпростіші багатоклітинні організми. До багатоклітинних відносять рослини, гриби і тварин. Живі організми класифікують відповідно до їх еволюційним спорідненістю, тому вважається що багатоклітинні мали своїми предками простати, а ті походять від монери. Але три багатоклітинних царства походять від різних простітов Кожна група багатоклітинних організмів - рослин, тварин і грибів - має свій план будови, пристосований до свого способу життя а у кожного виду в процесі еволюції склалася певна різновид цього досить гнучкого плану. Майже кожен вид складається з розрізняються за будовою, але в той же час кровно споріднених груп індивідів. Вид являє собою не просте збори індивідуумів, а складна система угруповань, супідрядних і тісно пов'язаних один з одним.

Ось так виглядає дуже спрощена схема підпорядкування систематичних одиниць, яка використовується для природної класифікації:

ВИД - основна структурна і класифікаційна (таксономічна) одиниця в систематиці живих організмів. Вид позначається відповідно до бінарної номенклатури.

РІД - основна надвідовие таксономическая одиниця категорія (ранг) в систематики рослин і тварин, об'єднує близькі за походженням види.

РОДИНА - таксономічна категорія (ранг) в систематики рослин і тварин. У сімейство (іноді спочатку підродина) об'єднують близькі пологи.

ЗАГІН - таксономічна категорія (ранг) в систематики тварин. У загін (іноді спочатку підряд) об'єднують родинні сімейства В систематики рослин загону відповідає порядок.

КЛАС (лат. «С1а881 $» - розряд, група), одна з вищих таксономічних категорій (рангів) в систематики тварин і рослин. Вид об'єднують родинні загони (тварин) або порядки (рослин). Клас має загальний план будови і спільних предків, включає твані (тварин) В або відділи (рослин).

ТИП - таксономічна категорія (ранг) в систематики тварин. В тип (іноді спочатку підтип) об'єднують близькі за походженням класи. Всі представники одного типу мають єдиний план будови. Ті відображає основні гілки філогенетичного древа тварин. Всі тварини належать до 16 типів. У систематики рослин типу відповідає відділ.

ПОДЦАРСТВО (одноклітинні, багатоклітинні).

ЦАРСТВО (рослини, тварини, гриби, дробянки, віруси) - вища таксономічна категорія (ранг). З часів Аристотеля органічно світ поділяється на два царства - рослини і тварини, а відповідно до новітньої систематики - на п'ять царств.

Домен (без'ядерні і ядерні).

ІМПЕРІЯ (доклеточного і клітинні).

Відомий німецький біолог Е. Геккель відкрив біогенетичний закон для организменного рівня класифікації живого, згідно з яким онтогенез в короткій формі повторює філогенез, тобто окремий організм свого індивідуальному розвитку в скороченій формі повторює історію роду.

Надорганізменних рівень розглядає організми у взаємозв'язку з навколишнім середовищем і починається з популяції. Популяційний уровен починається з вивчення взаємозв'язку і взаємодії між сумами особин одного виду, які мають єдиний генофонд і займаю єдину територію. Такі сукупності, або, скоріше, системи живі організмів складають певну популяцію. Очевидно, що популяційний рівень виходить за рамки окремого організму, і поетом його називають надорганізменних рівнем організації. Популяція представляє собою перший надорганізменних рівень організації живі істоти, який хоча і тісно пов'язаний з їх онтогенетическим і молекулярними рівнями, але якісно відрізняється від них за характером взаємодії складових елементів, бо в цій взаємодії вони виступаю як цілісні спільності організмів. За сучасними уявлення саме популяції служать елементарними одиницями еволюції.

Другий надорганізменних рівень організації живого становлять різні системи популяцій, які називають биоценозами, мул спільнотами. Вони є більш великими об'єднаннями живі істот і в значно більшій мірі залежать від небіологічних, мул абіотичних, чинників розвитку.

Третій надорганізменних рівень організації містить в якості елементів різні біоценози, в ще більшому ступені характерізуетс залежністю від численних земних і абіотичних умов своег існування (географічних, кліматичних, гідрологічних, атмосферних і т.п.). Для його позначення застосовується термін біогеоценоз чи екологічна система (екосистем).

Четвертий надорганізменних рівень організації виникає з об'єднання найрізноманітніших біогеоценозів і тепер називається біосферою.

Для характеристики трофічного (харчового) взаємодії популяції і біоценозів істотне значення має загальне правило, згідно з яким чим довше і складніше харчові зв'язку між організмам і популяціями, тим більш життєздатною і стійкою є жива система будь-якого (надорганізменного) рівня. Звідси стає зрозумілим, що з біологічної точки зору на такому рівні вирішальне значени набуває трофічний характер взаємодії між складовими живу систему елементами.

Таким чином, на основі критерію масштабності виділяють такі рівні організації живого (рис. 13.1):

біосферний - включає всю сукупність живих організмів Землі разом з навколишнім їх природним середовищем;

рівень біогеоценозів, що складається з ділянок Землі з певним складом живих і неживих компонентів, що представляють єдиний природний комплекс, екосистему;

популяційно-видовий - утворюється вільно схрещуються між собою особами однієї й тієї ж виду;

організменний і органо-тканинний - відображають ознаки окремих особин, їх будова, фізіологію, поведінку, а також будова і функціонально органів і тканин живих істот;

клітинний і субклітинний - відображають процеси спеціалізації клітин, а також різні внутрішньоклітинні включення;

молекулярний - складає предмет молекулярної біології, однією з найважливіших проблем якої є вивчення механізмів передач генної інформації і розвиток генної інженерії і біотехнології.

Рівні організації живого - об'єкти вивчення біології, екології та фізичної географії

Мал. 13.1. Рівні організації живого - об'єкти вивчення біології, екології та фізичної географії

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >