Сущность жизни и свойства живого

Определения и обозначения

Жизнь — особая форма существования материи, для которой характерны организация и совокупность свойств живых систем. Её нельзя свести к сумме отдельных веществ: одни и те же молекулы могут входить и в живой организм, и в неживое тело, но только в организме они образуют согласованно работающую систему. Это понятие помогает отличать наличие вещества от организованной жизнедеятельности.

Обмен веществ и энергии — поступление веществ и энергии в организм, их преобразование и выделение продуктов жизнедеятельности. В организме одни вещества используются для построения клеток, другие — для получения энергии, а ненужные продукты удаляются. Благодаря этому поддерживается работа органов и клеток, поэтому обмен необходим для существования организма.

Раздражимость — способность живого организма воспринимать воздействия среды и отвечать на них. Например, растение может поворачивать листья к свету, а человек отдёргивает руку от горячего предмета. Такие реакции помогают организму взаимодействовать с окружающими условиями, а иногда — избегать опасности или получать необходимые ресурсы.

Самовоспроизведение — способность живых систем создавать новые поколения организмов. При воспроизведении потомкам передаётся наследственная информация, благодаря чему жизнь не обрывается после гибели отдельных организмов. Само по себе это свойство не означает, что потомки будут точными копиями родителей: на них влияют наследственность и изменчивость.

Как это устроено

Единого короткого определения, которое охватывало бы все случаи жизни и одновременно было бы простым, дать трудно. Одни признаки встречаются и у неживых объектов: камень может перемещаться, а кристалл — увеличиваться в размерах. Поэтому жизнь описывают через несколько взаимосвязанных свойств, а не по одному внешнему сходству. Когда свойства рассматривают вместе, легче понять, как организм устроен и поддерживает своё существование.

Химические элементы и многие вещества встречаются как в живой, так и в неживой природе. Следовательно, обнаружить в объекте воду, белки или другие вещества ещё не значит доказать, что он живой. В организме вещества объединены в клетки и участвуют в согласованных процессах; без такой организации отдельные молекулы не выполняют общую работу живой системы. Именно взаимодействие составляющих частей отличает организм от простого набора веществ.

Обмен веществ и энергии даёт организму материалы для построения и обновления клеток, а также энергию для их работы. За счёт этих процессов организм растёт и развивается, то есть не только становится больше, но и меняется в ходе жизни. Обмен помогает поддерживать относительно постоянные условия внутри организма, несмотря на перемены снаружи. Он же обеспечивает работу систем, которые воспринимают воздействия и отвечают на них.

Самовоспроизведение связано с наследственностью: при образовании потомков им передаётся информация о признаках родителей. Однако наследование не делает потомков совершенно одинаковыми — организмы различаются, а некоторые различия могут передаваться следующим поколениям. Это называют изменчивостью. Если условия среды меняются, различия между организмами могут повлиять на то, какие из них выживут и оставят потомство.

Рост или движение по отдельности не дают надёжного ответа на вопрос, живой ли объект. Кристалл увеличивается благодаря присоединению частиц снаружи, а рост организма обеспечивается обменом веществ и связан с развитием. Движение может быть у живого организма, как у животного, или у его части, но неподвижность растения не отменяет его жизнедеятельности. Поэтому оценивают не один заметный признак, а совокупность свойств и особенности организации объекта.

Основные свойства живых систем

Сопоставляй с таблицей конкретный объект и ищи не один эффектный признак, а несколько свойств. В графе со значением указано, какую роль свойство выполняет для организма. Примеры помогают представить проявление свойства, но один пример не заменяет рассмотрения всей системы.

Разбор задач

Задача. Вирус вне клетки не проявляет обмена веществ и не размножается самостоятельно. Объясните, почему его трудно однозначно отнести к живым организмам. Чтобы ответить, нужно сравнить его признаки со свойствами живого и учесть, откуда вирус получает возможность воспроизводиться.

1. Сначала проверим самостоятельную жизнедеятельность вируса вне клетки. В задании сказано, что обмена веществ у него в этих условиях нет. Значит, один из важнейших признаков живой системы самостоятельно не проявляется.
2. Затем учтём размножение. Вирус не создаёт новые частицы без клетки-хозяина, а использует ресурсы клетки и её механизмы. Следовательно, его воспроизведение зависит от другого организма.
3. Сопоставим это с общей картиной. Вирусы обладают наследственной информацией и способны воспроизводиться внутри клетки, но вне неё не ведут самостоятельной жизнедеятельности. Поэтому нельзя оценивать их только по одному признаку.

Ответ: вирусы занимают особое положение между живыми и неживыми объектами. Они проявляют некоторые свойства живого в клетке-хозяине, но вне клетки не обмениваются веществами и не размножаются самостоятельно.

Задача. Растение поворачивает листья к источнику света. Назовите свойство живого, которое проявляется в этой реакции, и объясните ответ. В условии указано воздействие среды и ответ растения на него. Нужно определить, какое общее свойство описывает такую связь.

1. Определим, что воздействует на растение. Источник света меняет условия, в которых находится организм. Это внешний раздражитель, то есть воздействие, на которое организм способен отвечать.
2. Найдём ответ растения. Листья изменяют своё положение и поворачиваются к свету. Значит, растение не просто находится рядом с источником, а реагирует на его воздействие.
3. Назовём свойство. Способность воспринимать раздражитель и отвечать на него называется раздражимостью. Реакция помогает растению направлять листья к свету.

Ответ: в примере проявляется раздражимость, потому что растение меняет положение листьев в ответ на воздействие света.

Задача. В популяции бактерий появляются наследуемые различия, а некоторые бактерии выживают при изменении условий среды. Объясните, какие свойства живого участвуют в этом процессе. Важно связать появление различий, их передачу потомкам и результат для организмов при новых условиях.

1. Сначала рассмотрим появление различий. Оно связано с изменчивостью: бактерии одной популяции могут отличаться по наследуемым признакам. Поэтому при изменении условий в популяции нет только одинаковых организмов.
2. Затем учтём передачу признаков. Наследственность позволяет бактериям передавать часть своих признаков потомкам, а самовоспроизведение создаёт новые поколения. Если различие наследуется, оно может сохраняться у потомков.
3. Наконец, сопоставим различия с новыми условиями. Некоторые признаки могут оказаться полезными и повысить вероятность выживания бактерий. Такие организмы способны оставить потомство и передать ему соответствующие признаки.

Ответ: в процессе участвуют изменчивость, наследственность и самовоспроизведение. Изменчивость создаёт различия, наследственность передаёт их потомкам, а воспроизведение позволяет полезным для новых условий признакам сохраняться в следующих поколениях.

Типичные ошибки

Считать движение обязательным признаком жизни. Так думают, потому что движения животных легко заметить, а неподвижное растение кажется пассивным. Но живое может оставаться на месте, а неживое тело — двигаться под действием внешней силы. Проверь себя: спроси, проявляются ли у объекта другие свойства живого, а не только перемещается ли он.

Принимать рост кристалла за рост организма. В обоих случаях объект становится крупнее, поэтому процессы легко спутать. Кристалл растёт за счёт присоединения частиц, тогда как рост организма связан с обменом веществ и развитием. Чтобы проверить ответ, выясни, происходит ли внутри объекта организованная жизнедеятельность.

Считать один признак доказательством того, что объект живой. Такой вывод возникает, если заметное свойство принимают за достаточное: например, увеличение размера или движение. Но отдельные проявления встречаются и у неживых объектов, поэтому важны организация и совокупность признаков. Проверь себя: можешь ли ты привести несколько взаимосвязанных свойств, а не опираешься ли только на одно?

Путать наследственность с полным сходством потомков и родителей. Потомки часто похожи на родителей, поэтому можно ошибочно считать их копиями. Наследственность передаёт признаки, а изменчивость создаёт различия между организмами. Проверь себя: объясни одновременно и сходство, и возможные различия потомков.

Связь с другими темами

Для понимания свойств живого нужно знать, что организмы состоят из клеток, а вещества и энергия участвуют в жизнедеятельности клетки. Эти знания помогают понять, почему организм нельзя считать простым набором веществ. Наследственность и изменчивость пригодятся при изучении эволюции: различия и их передача связаны с изменениями популяций. Свойства живых систем также помогают разбирать экосистемы и взаимодействие организмов со средой.

Что запомнить

• Жизнь характеризуется совокупностью взаимосвязанных свойств.
• Живые организмы имеют клеточное строение, за исключением неклеточных форм жизни.
• Обмен веществ и энергии необходим для поддержания жизнедеятельности.
• Живые системы способны реагировать на воздействия среды и регулировать свои процессы.
• Самовоспроизведение обеспечивает непрерывность жизни.
• Наследственность сохраняет признаки, а изменчивость создаёт различия между организмами.