Біологія. Повторне видання. 9 клас. Остапченко

Узагальнення. Основні властивості живих систем

Питання про появу і суть життя здавна хвилювали вчених, філософів і широкі верстви населення; це зрозуміло, адже ми самі - живі істоти. Незважаючи на бурхливий розвиток біологічних наук, застосування сучасних біохімічних, молекулярно-генетичних методів досліджень, методів генної та клітинної інженерії, електронної мікроскопії та складної обчислювальної техніки, сутність життя досі залишається загадковою для людства. Сучасна наука не здатна штучно створити навіть найпростіший організм, невідомі причини появи життя на нашій планеті. Тому дотепер визначення життя має лише описовий характер і складається з перерахування його основних форм і властивостей:

1. Організми складаються з тих самих хімічних елементів, що й неживі тіла. На відміну від неживої природи, процентне співвідношення хімічних елементів у всіх живих істотах майже однакове (пригадайте його).

2. Живі істоти складаються з особливих, переважно високомолекулярних, органічних сполук, води й деяких інших неорганічних речовин. Серед органічних речовин основні - це білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи й ліпіди.

3. Обмін речовинами та енергією з навколишнім середовищем - необхідна умова існування живих систем. Дві його сторони - асиміляція (пластичний обмін) й дисиміляція (енергетичний обмін), взаємно врівноважуючись, забезпечують динамічну сталість будови та властивостей внутрішнього середовища біологічних систем, що складає основу їхньої здатності до саморегуляції.

4. Жива матерія характеризується різними взаємопов'язаними рівнями організації: молекулярним, клітинним, організмовим, популяційно-видовим, екосистемним (біогеоценотичним) і біосферним.

5. Живі істоти здатні до розмноження, росту та індивідуального розвитку. Усі нові клітини та організми утворюються завдяки розмноженню материнських клітин та організмів.

6. Спадкова інформація закодована у вигляді певної послідовності нуклеотидів молекул нуклеїнових кислот (ДНК чи вірусної РНК). Під час поділу клітини вона або повністю (мітотичний поділ), або частково (мейотичний поділ) передається кожній з дочірніх клітин.

7. Генотип реалізується у фенотипі під час матричного синтезу білків і може змінюватися за рахунок мутацій і рекомбінацій. Фенотип формується за рахунок взаємодії генотипу організму з факторами навколишнього середовища.

8. Процеси життєдіяльності клітин забезпечуються органелами, а багатоклітинних організмів - ще й тканинами та органами.

9. Для всіх живих істот характерна подразливість: здатність сприймати подразники внутрішнього та зовнішнього середовища і певним чином на них відповідати.

10. Функції організмів регулюються біологічно активними речовинами (наприклад, фітогормонами), а більшості багатоклітинних тварин - ще й нервовою (шляхом рефлексів), ендокринною (за допомогою гормонів та інших біологічно активних речовин) та імунною системами.

11. Еволюція - процес виникнення адаптацій організмів до змін навколишнього середовища в послідовних рядах поколінь. Здатність живих істот та надорганізмових живих систем пристосовуватись до умов середовища життя - показник ступеня їхньої екологічної пластичності. Процес формування адаптацій відбувається в елементарних еволюційних одиницях - популяціях, при цьому екосистеми (біогеоценози) слугують середовищем еволюції. Темпи еволюції залежать від швидкості змін умов довкілля.

12. Живі системи всіх рівнів організації можуть нормально функціонувати лише за умови підтримання їхнього гомеостазу.

Можливості й перспективи застосування досягнень біології у забезпеченні існування людства. Біологічні дослідження потрібні для створення наукових основ прогнозування та планування розвитку збалансованого процвітаючого людського суспільства майбутнього. Для цього необхідно відвернути наявну загрозу біосферної кризи, яку в пресі часто називають «екологічною». Причина загрози сучасної екологічної кризи у змінах біосфери, спричинених господарською діяльністю людини.

Одне з важливих завдань біології - це вивчення біорізноманіття істот нашої планети. Воно далеко незавершене: учені-систематики вважають, що невідомими науці залишаються щонайменше один чи декілька мільйонів видів нині існуючих живих організмів.

Значні перспективи має генетична (генна) інженерія. Крім практичних напрямів (підвищення продуктивності штамів мікроорганізмів, перенесення в клітини прокаріотів генів еукаріотів, які відповідають за синтез важливих сполук (вітамінів, гормонів, ферментів тощо), у майбутньому вона зможе розв’язувати глобальні проблеми. Так, у галузі боротьби зі спадковими захворюваннями будуть розроблені методи вилучення з хромосом генів - носіїв інформації про ці захворювання, із заміною на безпечні алелі, та інші способи змін генотипу. А перенесення генів бактерій, які визначають здатність до фіксування атмосферного азоту, до хромосом вищих рослин дало б можливість значно економити кошти, які витрачаються на виробництво і внесення азотних добрив, а також знизило б небезпеку забруднення довкілля нітратами. Для подальшого розвитку генетичної інженерії створюють банки генів - колекції генів різноманітних організмів, вбудованих в плазміди.

Широко застосовуватимуть у майбутньому генетично змінені, так звані трансгенні, або генетично модифіковані, організми. Вони часто характеризуються стійкістю до впливу несприятливих чинників, високою продуктивністю і плодючістю, що може допомогти розв’язати проблему забезпечення людства продуктами харчування.

Багато чекають у майбутньому від клітинної інженерії. Унаслідок штучного поєднання соматичних клітин організмів різних видів, що можуть належати до різних родів і родин, буде отримано багато високопродуктивних гібридів. Гібридизація соматичних клітин дає можливість створювати препарати, які підвищують стійкість організму до різноманітних інфекцій.

Завдяки виділенню соматичних клітин з організму та перенесенню на поживні середовища будуть створювати культури клітин (тканин) для отримання цінних речовин, що значно зменшить їхню собівартість і припинить вилучення лікарських рослин та інших організмів з природи. Крім того, оскільки соматичні клітини містять усю спадкову інформацію, притаманну особині, існує можливість вирощувати із них значну кількість нащадків з ідентичними спадковими властивостями, тобто здійснювати клонування.

Застосування стовбурових клітин у медицині дасть можливість лікувати різноманітні захворювання, зокрема онкологічні, відновлювати ушкоджені органи, омолоджувати організм тощо.

На завершення нашого курсу автори цього підручника бажають вам успіхів у вивченні та збереженні різноманітного і чудового світу живої природи.