Свойства живых организмов. Основные свойства живого

Жизнь ‒ это уникальное явление, которое отличается сложностью, структурной и функциональной упорядоченностью. И уже это можно считать ее главным свойством. Однако куда важнее дать определение жизни, т. е. однозначно определить, чем живое отличается от неживого. Однозначного определение жизни не существует, однако выделяют общие свойства (или признаки) жизни, характерные для всех живых организмов и других живых систем (клеток, биоценозов). Совокупность этих свойств позволяет однозначно отделять живое от неживого. Чтобы система называлась живой, она должна обладать если не всеми, то подавляющим большинством основных свойств живого.

Если рассматривать каждое свойство отдельно, то некоторые из них в той или иной форме можно наблюдать в неживой природе. Например, расти могут и кристаллы. Поэтому так важна совокупность свойств живых организмов.

На первый взгляд наблюдаемое многообразие организмов создает трудности для выявления их общих свойств и признаков. Однако по мере исторического развития биологических наук становились очевидными многие общие закономерности жизни, наблюдаемые у совершенно разных групп организмов.

Кроме ниже перечисленных свойств живого, также выделяют дискретность (организмы состоят из клеток, виды из отдельных особей и т. п.), участие в процессе эволюции, взаимодействие организмов между собой, подвижность, ритмичность и др.

Нередко, выделяя одно свойство, второе становится его следствием. Есть признаки живого, состоящие из ряда других. Кроме того, свойства живого тесно взаимосвязаны между собой, и эта взаимозависимость в совокупности дает такое уникальное явление природы как жизнь.

Единство химического состава

Одно из основных свойств живого — это единство химического состава ‒ схожесть у всех организмов и отличие соотношений элементов между живым и неживым. Во всех живых системах, в любых организмах, несмотря на все их разнообразие, преобладают четыре химических элемента — это углерод, кислород, водород и азот. Кроме перечисленных, живое содержит и другие элементы, но в меньших количествах. В отличие от живой, в неживой природе преобладают несколько другие элементы. Например, на Земле много кислорода, кремния, алюминия, натрия. Звезды в основном состоят из водорода и гелия. Кроме того в живых организмах преобладают крупные органические молекулы, имеющие сложное строение и построенные на основе углеродного скелета. Причем у совершенно разных организмов зачастую такие молекулы одинаковы, а также протекают схожие химические реакции.

Обмен веществ – основное свойство живого

Для всего живого характерен обмен веществ. Живые организмы поглощают из окружающей среды одни вещества и выделяют в нее другие. При этом в организме происходят процессы синтеза (ассимиляции) и распада (диссимиляции), в основе которых лежат сложные химические реакции, большинство из которых не встречаются в неживой природе. Из полученных веществ строятся компоненты клетки, синтезируется ряд необходимых для жизнедеятельности веществ (например, глюкоза у растений образуется из воды и углекислого газа). При диссимиляции обычно происходит выделение энергии, которая запасается в молекулах АТФ и далее расходуется на протекание различных процессов в клетках организма. Благодаря способности к обмену веществ организм сохраняет относительное постоянство своего состава и строения.

Все живые организмы осуществляют обмен веществ с окружающей средой: определенные вещества поступают в организм из среды, другие — выделяются в среду из организма. Это характеризует организм как открытую систему (также поток через систему энергии и информации). Наличие избирательного обмена веществ свидетельствует о том, что организм жив.

Обмен веществ в самом организме включает два противоположных, но взаимосвязанных и сбалансированных процесса — ассимиляцию (анаболизм) и диссимиляцию (катаболизм). Каждый из них состоит из многочисленных химических реакций, объединенных и упорядоченных в циклы и цепи превращения одних веществ в другие.

В результате ассимиляции образуются и обновляются структуры организма за счет синтеза необходимых сложных органических веществ из более простых органических, а также неорганических веществ. В результате диссимиляции происходит расщепление органических веществ, при этом образуются необходимые организму для ассимиляции более простые вещества, а также в молекулах АТФ запасается энергия.

Обмен веществ требует притока веществ извне, а ряд продуктов диссимиляции не находят применения в организме и должны из него удаляться.

Все живые организмы так или иначе питаются. Пища служит источником необходимых веществ и энергии. Растения питаются за счет процесса фотосинтеза. Животные и грибы поглощают органические вещества других организмов, после чего расщепляют их на более простые компоненты, из которых синтезируют свои вещества.

Для живых организмов свойственно выделение ряда веществ (у животных это в основном продукты расщепления белков — азотистые соединения), представляющих собой конечные продукты обмена веществ.

Пример ассимиляционного процесса — это синтез белка из аминокислот. Пример диссимиляции — окисление органического вещества при участии кислорода, в результате чего образуются углекислый газ (CO₂) и вода, которые выводятся из организма (вода может использоваться).

Энергозависимость живого, или поток энергии

Живые системы могут существовать только при постоянно притоке в них энергии. Они также выделяют (рассеивают) энергию, но уже иной природы. Таким образом, жизнь — это открытая система. Растения получают энергию от солнечного света. Эта энергия тратится на синтез органических веществ. Гетеротрофы получают энергию из пищи в результате ее усвоения. Обмен веществ и поток энергии тесно взаимосвязаны между собой.

Для осуществления процессов жизнедеятельности организмам необходим приток энергии. В гетеротрофные организмы она поступает вместе с пищей, то есть обмен веществ и поток энергии у них связаны. При расщеплении питательных веществ энергия высвобождается, запасается в других веществах, часть рассеивается в виде тепла.

Растения являются автотрофами и получают первоначальную энергию от Солнца (они улавливают его излучение). Эта энергия идет на синтез первичных органических веществ (в коих она и запасается) из неорганических. Это не значит, что в растениях не протекают химические реакции распада (диссимиляции) органических веществ для получения энергии. Однако растения не получают извне органику посредством питания. Она у них полностью «своя».

Энергия идет на поддержку упорядоченности, структурированности живых организмов, что важно для протекания многочисленных химических реакций в них. Противостояние энтропии — важное свойство живого.

Дыхание — это характерный для живых организмов процесс, в результате которого происходит расщепление высокоэнергетических соединений. Высвобождаемая при этом энергия запасается в АТФ.

В неживой природе (когда процессы пущены на самотек) структурированность систем рано или поздно утрачивается. При этом устанавливается то или иное равновесие (например, горячее тело отдает тепло другим, температура тел выравнивается). Чем меньше упорядоченность, тем больше энтропия. Если система закрыта и в ней протекают процессы, которые не уравновешивают друг друга, то энтропия увеличивается (второй закон термодинамики). Живые организмы обладают свойством уменьшать энтропию путем поддержания внутренней структуры за счет притока энергии из вне.

Самовоспроизведение, наследственность и изменчивость как свойство живого

Важным свойством живых организмов является способность к самовоспроизведению. Живые системы (клетки, их структуры, целые организмы) размножаются и при этом производят себе подобных. В основе самовоспроизведения лежат молекулы ДНК, способные к матричному синтезу (удвоению). Особенности ДНК лежат и в основе таких основных свойств живого как наследственность и изменчивость. Под наследственностью подразумевается передача признаков родительских организмов дочерним. Это обеспечивается постоянством строения молекул ДНК. Изменчивость обратна наследственности и выражается в приобретении дочерними организмами новых свойств, которых не было у родительских. Изменчивость обусловлена изменениями в ДНК, ее перекомбинацией. Эволюция живых организмов была бы невозможна, если бы не было изменчивости.

В основе самообновления структур живых организмов, а также размножения (самовоспроизведения) организмов лежит наследственность, которая связана с особенностями молекул ДНК. При этом в ДНК могут появляться изменения, которые приводят к изменчивости организмов и обеспечивают возможность процесса эволюции. Таким образом, живые организмы обладают генетической (биологической) информацией, что также можно обозначить как основной и исключительный признак живого.

Несмотря на способность к самообновлению, она у организмов не вечна. Продолжительность жизни особи ограничена. Однако живое остается бессмертным благодаря процессу размножения, которое может быть как половым, так и бесполым. При этом происходит наследование признаков родителей путем передачи ими потомкам своей ДНК.

Биологическая информация записана с помощью особого генетического кода, который универсален для всех организмов на Земле, что может говорить о единстве происхождения живого.

Генетический код хранится и реализуется в биологических полимерах: ДНК, РНК, белках. Такие сложные молекулы также являются особенностью живого.

Информация, хранимая в ДНК, при переносе на белки выражается для живых организмов в таких их свойствах как генотип и фенотип. Все организмы обладают ими.

Рост и развитие — свойства живых организмов

Рост и развитие — это свойства живых организмов, реализуемые в процессе их онтогенеза (индивидуального развития). Рост — это увеличение размеров и массы тела с сохранением общего плана строения. В процессе развития организм меняется, он приобретает новые признаки и функциональность, другие — могут быть утеряны. То есть в результате развития возникает новое качественное состояние. У живых организмов обычно рост сопровождается развитием (или развитие ростом). Развитие направлено и необратимо, чаще сопровождается усложнением, однако нередко и упрощением.

Многоклеточные живые организмы развиваются из зародыша до взрослого организма, при этом появляются новые органы, физиологические процессы и др. Индивидуальное развитие называется онтогенезом. В то же время для всей живой природы характерно развитие на протяжении всего времени существования жизни на Земле. Такое историческое развитие (эволюция) называется филогенезом. В процессе филогенеза жизнь приобрела множество сложных форм, хотя на заре своего становления была представлена простейшими одноклеточными.

Хотя рост можно наблюдать и в неживой природе (например, у кристаллов или пещерных сталагмитов), его механизм у живых организмов иной. В неживой природе рост осуществляется за счет простого присоединения вещества к наружной поверхности. Живые организмы растут за счет питательных веществ, поступающих внутрь. При этом у них увеличиваются не столько сами клетки, сколько возрастает их количество.

Клетки растут за счет увеличения своих размеров, организмы ‒ за счет увеличения количества клеток, биоценозы ‒ за счет увеличения количества составляющих их организмов.

Раздражимость и саморегуляция

Живые организмы обладают свойством в определенных пределах изменять свое состояние в зависимости от условий как внешней, так и внутренней среды. В процессе эволюции у видов выработались различные способы регистрации параметров среды (среди прочего посредством органов чувств) и ответной реакции на разные раздражители.

Раздражимость живых организмов избирательна, то есть они реагируют только на то, что важно для сохранения их жизни.

Раздражимость лежит в основе саморегуляции организма, которая, в свою очередь, имеет приспособительное значение. Так при повышении температуры тела у млекопитающих расширяются кровеносные сосуды, отдавая в окружающую среду тепло в большем количестве. В результате температура животного нормализуется.

У высших животных многие реакции на внешние раздражители зависят от достаточно сложного поведения. У многоклеточных животных раздражимость реализуется через рефлекс, у одноклеточных, растений ‒ с помощью таксисов, тропизмов.

При этом клетки, организмы способных сохранять постоянство своего химического состава и поддерживать интенсивность протекания многих физиологических процессов на прежнем уровне. Это способность живых систем к саморегуляции. Живое способно запасать вещества, а при необходимости их использовать для поддержания внутреннего постоянства. В многоклеточных организмах саморегуляция осуществляется благодаря нервной и эндокринной системам, которые улавливают изменения концентраций тех или иных веществ.

Ритмичность

Ритмичность встречается как в живой, так и в неживой природе. Она связана с циклическими космическими явлениями (вращение Земли вокруг оси и Солнца, фазы Луны и др.). Ритмичность живых организмов более сложная, возникла как приспособление к ритмичности в неживой природе. Например, у деревьев на зиму опадает листва, с увеличением длины светового дня многие животные приступают к размножению и т. п.

Различные авторы выделяют и другие свойства живого. Например, дискретность, целостность, упорядоченность. Однако это скорее всеобщие свойства материи, характерные в том числе и для живой природы. По отношению к биологическим системам дискретность выражается в том, что они состоят из отдельных изолированных компонентов. Например, клетка состоит из органелл, включений и др., организм состоит из клеток, биоценоз из отдельных обособленных организмов. Дискретность дает возможность обновлять поврежденные части системы без нарушения ее функционирования. Дискретность лежит в основе структурной упорядоченности.