Układ biologiczny: definicja, cechy, poziomy i zasady

Świat wokół nas zmierza do chaosu. Tylko systemy biologiczne opierają się entropii i nadal istnieją w dynamicznej równowadze. Wszystkie żywe obiekty, które nas otaczają, wyróżniają się złożonością, uporządkowaniem strukturalnym i funkcjonalnym. Chociaż dziś nie ma jednej definicji życia, jako formy istnienia materii, to w pewnej interpretacji jest to możliwość istnienia biologicznego systemu o najróżniejszych poziomach organizacji.

Podstawy interdyscyplinarne

W dowolnej dziedzinie nauki system jest połączeniem elementów funkcjonalnych, które są ze sobą połączone i mają pełnić jedną funkcję. Jednocześnie wykonują ją jako całość, a suma jednostek w tym przypadku nie jest równa wynikowi.

Pojęcie systemu biologicznego obejmuje żywe elementy strukturalne, które wchodzą w interakcje i współzależne. Z tych składników jedna żywa istota powstaje jako system elementów powstających jedna od drugiej i spełniających jedną funkcję - zapewniającą życie.

Zdolność systemów biologicznych do tworzenia porządku z chaotycznego ruchu atomów dążących do zwiększenia entropii jest najbardziej niesamowitą i niesamowitą cechą życia. Porządek jest pierwszą podstawową cechą życia na naszej planecie. Inne właściwości życia to wewnętrzny i zewnętrzny metabolizm i energia, zdolność do poruszania się i drażliwość, zdolność do adaptacji (adaptacji), wzrostu, rozwoju i produkcji własnego rodzaju.

Poziomy organizacji życia

Różnorodność otaczającego nas świata organicznego można warunkowo zredukować do sześciu poziomów organizacji systemów biologicznych, z których trzy są superorganizmalne:

• Genetyka molekularna. Na tym poziomie następuje wymiana substancji i energii oraz zachowanie informacji dziedzicznych.
• Komórkowy poziom organizacji. Komórka jako system biologiczny realizuje procesy metabolizmu, różnicowania i specjalizacji. Na tym poziomie rozpoczyna się przekazywanie informacji dziedzicznych przez pokolenia. W organizmy wielokomórkowe wydzielają również poziom organo-tkanek, który tworzą równie wyspecjalizowane komórki, które w ogóle wykonują jedną funkcję.
• Poziom organizacyjny lub ontogenetyczny. Kluczowy poziom do zrozumienia życia. Holistyczny organizm (jednokomórkowy lub wielokomórkowy) funkcjonuje na podstawie ekspresji materiału genu uzyskanego z form rodzicielskich.

A potem zaczyna się nieśmiertelność

Jeśli na poprzednich poziomach organizacji życia materii jest skończona, to od następnego kroku zaczyna się potencjalna nieśmiertelność.

• Poziom specyficzny dla ludności. Na tym poziomie to nie jednostka wchodzi w grę, ale grupa - gatunek, populacja. Grupa organizmów jednego gatunku przenosi swój dziedziczny materiał z pokolenia na pokolenie, jednocześnie adaptując się. I staje się jednostką mikroewolucji lub specjacji.
• Poziom biogeocenotyczny. Na tym poziomie mówimy o środowisku ekologicznym różnych gatunków zwierząt i roślin na danym obszarze. Mają dynamiczną równowagę i stabilną kompozycję oraz stały obieg substancji i energii.
• Ostatnim poziomem jest biosfera. Jest to "żywy film" naszej planety, który jest włączony i jednocześnie jest integralną częścią globalnego ekosystemu Ziemi.

Może z biegiem czasu ludzkość otworzy nowy poziom organizacji systemów biologicznych - międzyplanetarnych lub galaktycznych. Ale na razie to wszystko, co wiemy.

Jedność i wzajemne połączenia

Hierarchicznie opisane poziomy koniugatów nie zawsze są wskazane przy wyborze konkretnego gatunku lub osoby. Na przykład, badając jednokomórkowe bakterie, pojęcie gatunku jest raczej arbitralne - bakterie żyją w osobnych szczepach, a w prostych słowach - w rodzinach. I gatunek, populacja i kawałek biosfery w tym samym czasie.

Najważniejsze jest to, że na każdym poziomie system biologiczny jest otwarty, zdolny do wzrostu i rozwoju, dynamicznie stabilną i samoreplikującą się strukturę, w przeciwieństwie do nieożywionych systemów - zamkniętych, statycznych i podatnych na degradację. Możesz rozważyć różne systemy biologiczne, ich zasady zawsze będą takie same.

Na tym, co stoimy

Zasadniczo wszystkie systemy życia opierają się na następujących postulatach:

• Zunifikowany skład chemiczny. Wszystkie żywe stworzenia składają się z tych samych elementów, co nieożywione ciała. Jedyny stosunek to 98% - węgiel, wodór, tlen i azot.
• Metabolizm i ich transformacja, które zapewniają homeostazę - dynamiczną stałość kompozycji.
• Reprodukcja podobna na podstawie materiału dziedzicznego (DNA).
• Własności dziedziczności i zmienności wynikają z poprzedniej własności.
• Rozwój (zmiana kierunku) i wzrost (wzrost wskaźników ilościowych).
• Selektywna (sprzężenie zwrotne) drażliwość na wpływy zewnętrzne.
• Dyskrecjonalność (złożona z oddzielnych elementów) i integralność (jedność funkcjonalna).
• Samoregulacja, która zapewnia homeostazę.
• Zmienność. Systemy otwarte, które wymagają ciągłego uzupełniania energii ze środowiska zewnętrznego.
• Hierarchia i podporządkowanie.

Podporządkowanie i wzajemne połączenia

Każdy składnik systemu biologicznego jest jednocześnie dyskretny i kompletny. Złożoność całego życia, która rozpoczyna się na poziomie organizacji biomolekuł polimerowych, trwa na wyższych poziomach organizacji życia. A jeśli na niższych poziomach systemów biologicznych samo uświadomienie sobie właściwości życia jest koniecznym warunkiem i przesłanką wyższego poziomu, to wraz z rosnącą złożonością organizacji, właściwości żywych są coraz wyraźniej widoczne.

Człowiek zawsze był najbardziej zainteresowany sobą. A my w artykule uznamy osobę za biologiczny. W tym przypadku życie pojawia się na poziomie komórki, a nieśmiertelność na poziomie populacji i biosfery.

Gdzie zaczyna się życie

Jednostką strukturalną wszelkiego życia na naszej planecie jest komórka. Ten uniwersalny układ biologiczny jest oddzielony od środowiska zewnętrznego membraną cytoplazmatyczną. Są komórki z jądrem (eukariota), nie ma jądra (prokariota). Istnieje wiele organelli (rośliny - chloroplasty, plastydy, mitochondria), absolutnie bez nich (komórki tkanki tłuszczowej). Struktura i składniki tych elementów życia są określone przez ich funkcje.

Ale na poziomie komórki realizowane są wszystkie najważniejsze właściwości całego życia na Ziemi.

Z czego są zrobione chłopcy i dziewczęta?

Człowiek jest systemem biologicznym z wielopoziomową organizacją i złożoną samoregulacją. W strukturze naszego ciała wyróżniamy następujące poziomy organizacji:

• Komórkowy. Właśnie z komórką, jako jednostką strukturalną, zaczyna się nasz organizm (komórka jajowa, neuron lub kardiomiocyt).
• Tkanina Zestaw komórek o tej samej strukturze, metabolizmie i funkcjach łączy się w 4 główne tkanki ciała: nerwowe, mięśniowe, łącznotkankowe i nabłonkowe.
• Organ. Łączenie kilku rodzajów tkanek w jedną strukturę, która zajmuje określone miejsce i pełni określoną funkcję, nazywane jest narządami ludzkimi (mózg, wątroba, nerki, śledziona).
• Systemowy Dzieje się tak, gdy kilka narządów, różniących się budową i położeniem, łączy się w jeden układ fizjologiczny (układ sercowo-naczyniowy, nerwowy, wydalniczy, oddechowy).
• Organizacyjne. Łącząc wszystkie poprzednie poziomy, aby zapewnić żywotną aktywność całego organizmu w ciągle zmieniających się warunkach środowiskowych.

Nieśmiertelny "film" planety

Nie będziemy cytować pierwszego słowa tytułu, ponieważ utrzymujemy pewną nadzieję, że ludzkość nie zniszczy planety razem z biosferą. Ta skorupa ziemska, na której żyją żywe organizmy, stanowi zaledwie 0,1% jej masy.

Gdybyśmy rozproszyli całą biomasę biosfery na całej powierzchni planety, byłaby to warstwa 2 milimetrów.

Ale już od pierwszych dni pojawienia się życia zmieniła "twarz" Ziemi. Zawdzięczamy obecność tlenu w atmosferze bakteriom beztlenowym, które żyły miliardy lat temu, w przypadku torfu, ropy, gazu i węgla musimy również podziękować bakteriom jednokomórkowym.

I tylko w ciągu ostatnich 500 lat ludzkość wytarła ponad 800 gatunków z planety, którą natura stworzyła przez miliony lat. I antropogeniczny wpływ na ekosystem Ziemi trwa. Istnieje wiele dowodów na to - wzrost dziury ozonowej, zmiany klimatyczne i częstsze kataklizmy geologiczne. Możesz kontynuować, ale jest to temat innego artykułu.