Содержание материала

1.3. 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 существовал 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 сложные 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, что в начальный момент возникновения жизни собственные планетарные источники активности имели большое значение. 

Простейшие внутриобъектные биологические взаимодействия (на уровне первоклетки) отличаются от предшествующих вещественных только своей сложностью и уровнем организации (в виде открытых неравновесных динамических самоподдерживающихся систем). Сначала возникают 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), которая на начальном этапе образования жизни выполняла роль ДНК [19]. Порядок может быть иным, но только совокупность трех указанных видов протобиологических взаимодействий, представляющих собой фактически форму организации вещественных взаимодействий в виде отдельных, но сопряженных процессов, а не в виде локальных взаимодействий отдельных элементов, например на уровне биохимии, привела к появлению нового объекта эволюционного развития материи – жизни. Подчеркнем, что поскольку жизнь представляет собой совокупность определенных процессов, каждый из этих процессов в отдельности (вне живого организма) не может считаться биологическим. Еще одно принципиальное отличие живого вещества от неживого состоит в том, что биологические объекты всегда обладают некоторой активностью, при этом наблюдается ее непрерывная циркуляция 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 учитывать 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 имели способности отличать воздействие других организмов от воздействия внешней среды (для них любое воздействие было просто внешним), 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 был также больше направлен на совместное сосуществование, чем на «конкуренцию». Возникли новые системы (но не новые формы) взаимодействий, обладающие собственными закономерностями, от локальных экосистем до биосферы в целом. Обычно выделяются следующие объекты экосистемного взаимодействия: биогеоценоз, биогеоценотический комплекс, ландшафт, биом, биогеографическая подобласть, географическая область, экосистемы суши и океана, биосфера (экосфера).

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 взаимодействия с окружающей средой. 

К внутригенным взаимодействиям можно отнести и взаимодействия между аллелями одного и того же гена: доминантные, межаллельной комплементации, аллельного исключения, множественного аллелизма. 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 этот перенос играет в мире прокариот, где можно даже говорить о существовании единой геномной базы [20]. Взаимодействия гена с окружающей средой включают в себя как взаимодействие с организмом, частью которого он является (и это его специфическое взаимодействие), так и косвенное взаимодействие с окружающей организм внешней средой, что влияет на формирование его фенотипа. 

Со временем генетическое разнообразие дифференцировалось, что привело к формированию видов организмов в основном за счет процесса их деления и обособления в свободных экологических нишах. Биологический вид является относительно обособленным видом взаимодействий, в том числе генетических (геномных), но на уровне организма, представляя следующую, в биологическом ряду, форму взаимодействия – видовую. Соответственно можно выделить типы видовых взаимодействий: внутривидовые, межвидовые и взаимодействия с окружающей средой. В связи с тем, что вид не является единичным объектом, а представляет собой определенную 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, являющимся фактически  внутривидовым, но имеющим 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.

При описании взаимодействия организма с окружающей средой необходимо учитывать такое новое всеобщее свойство биологических объектов, как раздражимость – способность организма реагировать на внешнее воздействие изменением своих внутренних взаимодействий, включая их вещественную основу. Поскольку такие изменения не произвольны, а находятся в определенной, но не однозначной зависимости от внешних воздействий, при их описании часто говорят об «отражении» (в широком смысле слова) организмом свойств внешней среды (в основном для последующего построения логической цепочки к психическому отражению), что представляется не совсем верным как с точки зрения двусмысленности самого термина, так и сути процесса, который пытаются им описать. При воздействии внешней среды на организм возможны различные последствия – его полное или частичное отражение, полное или частичное проникновение с последующей утилизацией (или без нее) и выведение из организма продуктов метаболизма, связанных с этим воздействием. При этом, если воздействие оказывает негативное влияние на организм, последний пытается ограничить его проникновение, то есть отразить. Изменения же внутреннего обмена веществ и энергии, связанные с проникшей частью воздействия, связаны не с «отражением» внешней реальности (такая задача перед организмом, по крайней мере на донервной стадии, не стоит), а с использованием этого воздействия (или минимизацией его негативного влияния) для выживания организма. Поэтому никакого «отражения» как некоего типового прообраза окружающей среды (в форме изменения внутренних взаимодействий и взаимосвязей) в организме не происходит – организм развивается по своей внутренней программе. Разнообразие биологических организмов, существующих в одинаковых условиях внешней среды, вполне подтверждает этот тезис. В то же время при взаимодействиях вещественных объектов у них могут наблюдаться взаимные отпечатки, следы таких взаимодействий. Аналогичные процессы могут наблюдаться при взаимодействии организма с окружающей средой, но только они имеют отношение к понятию «память» (онтогенетическая, в дополнение к генетической, присущей всем организмам изначально), а не к понятию «отражение».

Возвращаясь к биологическим взаимодействиям, рассмотрим этап их развития, связанный с возникновением у одноклеточных организмов раздражимости в форме движения как реакции на биологически значимые воздействия (то есть разнообразных таксисов). 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 новых, более сложных 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). Если рассматривать взаимодействия на уровне нового объекта (многоклеточного организма), то межклеточные взаимодействия являются частью его внутриобъектных взаимодействий. 


Наверх