Биологическая жизнь

Биологическая ФВМ связана с возникновением жизни. Возможно, первые живые организмы возникали неоднократно, но, учитывая хиральную чистоту живого вещества на Земле, а также определенное единство его генетического кода и ряда других структур, все существующее многообразие органического мира произошло, в конечном счете, от одной единственной «первоклетки», которой удалось запустить непрерывный процесс репликации. Если под взаимодействием соответствующего уровня понимать двусторонний обмен веществом и энергией, то для полноценного биологического взаимодействия требуется наличие как минимум двух биологических объектов. На начальном этапе возникновения жизни был только один биологический объект, который взаимодействовал с окружающей его средой, поскольку такой обмен веществ является одним из атрибутов жизни. Но взаимодействие предполагает наличие активности хотя бы у одной из сторон. В данном случае в качестве источника первичной активности выступает окружающая среда. Скорее всего, это был локальный источник активности (типа «белого курильщика»), который также содержал и некоторые органические вещества. Это тем более вероятно, что для начальных форм жизни требовалось непрерывное, длительное и относительно стабильное поступление энергии и органического вещества извне. Кроме всего прочего, это означает большую роль в начальный момент возникновения жизни собственных планетарных источников активности. 

Простейшие внутриобъектные биологические взаимодействия (на уровне первоклетки) отличаются от предшествующих вещественных только своей сложностью и уровнем организации (в виде открытых неравновесных динамических самоподдерживающихся систем). Причем сначала возникает одновременно два вида протобиологических взаимодействий – обмен веществ и энергии с окружающей средой (включая воздействие первичного источника активности) и обмен внутри протобиологического объекта, и они дополняются взаимодействием с участием РНК (появляется способность репликации). Порядок может быть обратным, но только совокупность трех указанных видов протобиологических взаимодействий, представляющих собой фактически форму организации вещественных взаимодействий в виде отдельных процессов, а не в виде локальных взаимодействий отдельных элементов, например, на уровне биохимии, привела к появлению нового объекта эволюционного развития материи – жизни. Принципиальное отличие живого вещества от неживого состоит в том, что биологические объекты всегда обладают некоторой активностью, при этом наблюдается ее непрерывный обмен по внутренним взаимосвязям, то есть вся внутренняя структура организма находится в процессе непрерывного взаимодействия.

Межобъектные биологические взаимодействия появляются после завершения процесса репликации первоклетки. При оценке взаимодействия первичных организмов между собой следует учесть некоторые особенности этого процесса на начальных этапах становления жизни. Первые (донервные) организмы не обладали свободой действий, все внутренние процессы и процессы взаимодействия с окружающей средой происходили у них в автоматическом режиме, поэтому они не обладали способностью отличать воздействие других организмов от воздействия внешней среды (для них любое воздействие было просто внешним воздействием), однако конечные результаты таких взаимодействий могли отличаться. Наличие достаточно постоянного внешнего источника питания приводило к тому, что основные проблемы первых организмов были связаны не столько с конкуренцией за это питание, сколько с другими условиями существования, в том числе с нестабильностью параметров как внутренней среды организмов, так и окружающей их среды. Локальный характер места образования первых организмов (и органических веществ) при относительной динамичности окружающей среды благоприятствовал хотя и случайному, но регулярному взаимодействию первых организмов как между собой, так и с органическими соединениями различной степени сложности. В некоторых случаях это приводило к дополнительному увеличению разнообразия первых организмов (за счет механического включения в состав живых организмов сложных органических образований), а иногда и к симбиотическим образованиям. В целом на данном этапе формирования жизни явно преобладали взаимоотношения, которые можно отнести к протокооперативным.

Поскольку организмы взаимодействовали не только между собой, но и с окружающей средой, они изменяли эту среду, причем в более благоприятную для своего дальнейшего существования сторону. Фактически происходило формирование первой экосистемы в условиях наличия свободных экологических ниш. В этих условиях естественный отбор также был направлен больше на совместное сосуществование, чем конкуренцию. Возникает система взаимодействий, обладающих собственными закономерностями, – от локальных экосистем до биосферы в целом. Поэтому данную систему взаимодействий целесообразно выделить в отдельный эволюционный этап развития мира, начало которого хотя и совпадает по времени с этапом развития биологической эволюции (точнее, идет параллельно), но обладает своими специфическими особенностями. Назовем эту форму взаимодействий экосистемной. Выделяются следующие объекты экосистемного взаимодействия: биогеоценоз, биогеоценотический комплекс, ландшафт, биом, биогеографическая подобласть, географическая область, экосистемы суши и океана, биосфера (экосфера).

Внутриобъектный тип экосистемной ФВМ представляет собой взаимодействия между элементами соответствующей экосистемы, межобъектный – с другими экосистемами аналогичного уровня. В тип взаимодействия с окружающей средой входят по сути два подтипа взаимодействий (как, впрочем, и у других форм взаимодействия, обладающих выраженной системной иерархией, например, вещественной ФВМ) – взаимодействия с экосистемами более высокого уровня организации (для локальной экосистемы это, по сути, фактор внешней среды, под который в основном приходится подстраиваться) и взаимодействия с другими факторами окружающей среды.

Учитывая несовершенство первичного генетического аппарата, каждое последующее поколение живых существ, скорее всего, несколько отличалось от предшествующего, вследствие чего достаточно быстро возникло разнообразие первичных организмов в районе зарождения жизни со своими особенностями репликации, изменчивости и наследуемости. Ген, являясь базовой единицей наследственности, лежит в основе соответствующей ФВМ – генной, без которой эволюция биологического мира была бы невозможной. Соответственно, можно выделить внутриобъектные генные взаимодействия, межобъектные и с окружающей средой. 

К внутригенным взаимодействиям можно отнести и взаимодействия между аллелями одного и того же гена. Межобъектные взаимодействия заключаются как во взаимодействии генов в составе генома организма, в том числе, по видам влияния на его признаки (комплементарность, эпистаз, полимерия), так и взаимодействии, происходящем при осуществлении полового процесса. Кроме того, в межгенных взаимодействиях присутствует и такой процесс, как горизонтальный перенос генов. Значительную роль горизонтальный перенос генов играет в мире прокариот, где можно даже говорить о существовании у них единой геномной базы [6]. Взаимодействия гена с окружающей средой включают в себя как взаимодействие с организмом, частью которого он является (это его специфическое взаимодействие), так и косвенного взаимодействия с окружающей организм внешней средой, что влияет на формирование фенотипа. 

Со временем генетическое разнообразие дифференцировалось до формирования видов организмов (в основном за счет процесса деления организмов и обособления их в свободных экологических нишах). Биологический вид представляет собой относительно обособленный вид взаимодействий, в том числе генетических (геномных), но на уровне организма, представляя следующую в биологическом ряду форму взаимодействия – видовую. Соответственно, выделяются типы видовых взаимодействий: внутривидовые, межвидовые и взаимодействия вида с окружающей средой. Учитывая, что вид не является единичным объектом, а представляет собой определенную их совокупность объектов, это ведет к некоторому усложнению указанных типов взаимодействия по отношению к ранее рассмотренным.

Под внутривидовыми взаимодействиями в основном понимаются взаимодействия между организмами одного вида. Однако в некоторых случаях можно говорить и о популяционном взаимодействии, которое также фактически является внутривидовым, но имеет свою специфику. Что касается межвидовых взаимодействий, то к ним относятся системные взаимодействия между организмами различных видов (которые следует отличать от межобъектных взаимодействий биологического уровня). К взаимодействиям с окружающей средой относятся также и биоценотические взаимодействия различного уровня.

Обратим внимание на промежуточный этап развития, связанный с возникновением у одноклеточных организмов раздражимости в форме движения, представляющего собой реакцию на биологически значимые воздействия (разнообразные таксисы). Хотя таксисы тоже действуют в автоматическом режиме, их появление способствовало неслучайному учащению контактов одноклеточных организмов и созданию первых биоценозов в виде бактериальных матов, а также появлению многоклеточных организмов (как высшей формы клеточной кооперации). 

Одноклеточные и многоклеточные организмы представляют собой две разные стратегии развития основной жизненной формы – клетки. Эти стратегии связаны, с одной стороны, с процессом индивидуализации жизнедеятельности, с другой – кооперации (протокооперации), которая со временем приводит к появлению нового биологического объекта (по уровню сложности) с его самостоятельным существованием. Однако среди множества новых объектов опять происходит дифференциация (через видообразование) на объекты, ведущие индивидуальную жизнедеятельность, и объекты, склонные к кооперации. Именно последние являются основой для появления все новых форм организации жизни. С этой точки зрения многоклеточный организм представляет собой одну из форм межвидовых взаимодействий одноклеточных организмов (вторая форма связана с их индивидуальным существованием). При рассмотрении же взаимодействий на уровне нового объекта (многоклеточного организма) межклеточные взаимодействия являются частью его внутриобъектных взаимодействий.