Систематика живых существ

Что такое живые существа и на какие группы они разделяются современной наукой, чем они отличаются друг от друга, для чего нужны эти знания? Все новое мы описываем на базе уже известного, для науки о жизни - биологии это прежде всего химия. Она отвечает на вопрос из каких молекул построен интересующий нас объект. Любое живое существо построено прежде всего из биологических полимеров. Что же это такое? Есть два типа веществ, неорганические и органические, названия эти были даны еще в 18 веке, означают они, что органические построены из молекул со скелетом из атомов углерода, а неорганические не имеют этого скелета. В 1828 году было синтезированно первое органическое вещество (мочевина) из неорганических веществ и процесс пошел. Сейчас насчитывают более 12 миллионов органических веществ, как природного происхождения, так и синтетических и 0,5 миллиона неорганических. Последние в природе, как правило, встречаются в виде смесей, чистые вещества среди них крайне редки. Камни, горные породы, драгоценные самоцветы, все это смеси неорганических веществ, плюс изделия рук человеческих: силикаты, под этим термином скрываются все виды керамики от печного горшка до тончайшего фарфора, все виды стекла. В их состав обязательно входит оксид кремния. Помимо знаний химии и физики нам придется прибегать к логическому мышления горячо нелюбимому всеми тоталитарными режимами. Оно позволяет отделять выдумки от фактов, факты не противоречат основным законам природы и всегда могут быть подтверждены теми, кто занимается данным разделом знаний. Что такое живые существа и на какие группы они разделяются современной наукой, чем они отличаются друг от друга, для чего нужны эти знания? Все новое мы описываем на базе уже известного, для науки о жизни - биологии это прежде всего химия. Она отвечает на вопрос из каких молекул построен интересующий нас объект. Любое живое существо построено прежде всего из биологических полимеров. Что же это такое? Есть два типа веществ, неорганические и органические, названия эти были даны еще в 18 веке, означают они, что органические построены из молекул со скелетом из атомов углерода, а неорганические не имеют этого скелета. В 1828 году было синтезированно первое органическое вещество (мочевина) из неорганических веществ и процесс пошел. Сейчас насчитывают более 12 миллионов органических веществ, как природного происхождения, так и синтетических и 0,5 миллиона неорганических. Последние в природе, как правило, встречаются в виде смесей, чистые вещества среди них крайне редки. Камни, горные породы, драгоценные самоцветы, все это смеси неорганических веществ, плюс изделия рук человеческих: силикаты, под этим термином скрываются все виды керамики от печного горшка до тончайшего фарфора, все виды стекла. В их состав обязательно входит оксид кремния. Помимо знаний химии и физики нам придется прибегать к логическому мышления горячо нелюбимому всеми тоталитарными режимами. Оно позволяет отделять выдумки от фактов, факты не противоречат основным законам природы и всегда могут быть подтверждены теми, кто занимается данным разделом знаний.    Что же такое главные молекулы всего живого - биологические полимеры (биополимеры)? Полимеры – молекулы из многих небольших молекул (мономеров ) соединенных в длинные цепи, как вагоны поезда или бусины ожерелья.Таковы бесчисленные пластики, сейчас даже странно думать, что они появились в 30-е годы 20-го века.Но матушка – природа изобрела  полимеры несравненно раньше, с них и началась жизнь. Есть очень важная техническая дисциплина – детали машин, с ней можно сравнить скромные наборы мономеров из которых построены все биополимеры. Наверное все помнят фразу Остапа Бендера, что самогон можно гнать даже из табуреток, великий комбинатор был неплохим учеником в школе. Это определение гидролизной индустрии, то, что мы называем древесиной один из биологических полимеров под названием целлюлеза, а построен он из сахаров и их производных.Расщепление целлюлезы или на языке химии гидролиз дает их смесь, которую используют при получении дешевого сырья, для производства этилового и метилового спиртов с помощью дрожжей. Полимерами являются и самые важные из биополимеров – белки. Значительная часть из них являются ферментами ( энзимами ), они с фантастической точностью и быстротой направляют ход всех химических реакций идущих в клетках живых существ. Их можно сравнить с инструментами, которые позволили Робинзону Крузо построить дома, лодки, возделывать землю. Но одних инструментов недостаточно, нужен еще источник энергии. Это т.наз. полифосфаты, важнейший из них АТФ(АТР) примелькался в СМИ.    В отличии от машин созданных человеком старые живые машины не исчезают полностью, точнее подобно примитивным орудиям человека они продолжают существовать невзирая на свой почтенный возраст.У живых мащин всегда есть две главные задачи: добыть источник строительных материалов – мономеров  и источник энергии. Общность мономеров биополимеров есть лучшее доказательство общности всего живого, все белки всех живых существ состоят всего лишь из 20-ти мономеров – аминокислот, химики синтезировали тысячи иных аминокислот, но все их создания никакого отношения к живому не имеют. Природа сверхконсервативна, в этом ее важнейшая особенность и доказательство  единства всего живого. Жизнь – велинайшее чудо, но поскольку мы сами одно из ее явлений, то нам трудно это осознать.    Будем придерживаться “машинного”принципа для описания мира живых существ. Тем более,что в нем действует свой неумолимый контролер – естественный отбор, он щадит простые, но удачные разработки и уничтожает все неудачные. Наверное мало кто подозревает, что самый распространенный и легко регистрируемый вид естественного отбора – поддерживающий, он сохраняет удачные конструкции организмов.В чем же основные признаки любого живого организма, это хитрый вопрос, речь идет о всех живых существах, что же у всех них общее? Способность воспроизводить себя и получать энергию и все необходимые вещества из окружающей среды. Для первых организмов все было просто, их пища, источники энергии образованные на добиологическом этапе были в водной среде, где они и обитали. Так и сейчас живут некоторые бактерии. Но все хорошее недолговечно, пришлось приспосабливаться к новому миру, где не было пищи в среде обитания.    Тут нам придется познакомится с принципами устройства элементарных едiниц всего живого, с клетками, на вопрос из чего, из каких частей построен дом мы отвечаем – из стен. Лучший пример для нас – японский дом, где стены еще и часть мебели и могут сдвигаться, нести различные функции. В клетке это биологические мембраны (точнее плазматические), они не только ограничивают клетку, но и работают на ее благо. Они поддерживают гомеостаз - постоянный ионный состав ( ионы – заряженные атомы, молекулы, они же, т.е. различные мембранные органоиды) образуют мебилировку клетки. Как видите все весьма непросто.Все живые существа разделяют прежде всего по Царствам, их три: самые примитивные безъядерные (прокариотические ), это бактерии и их очень странные родичи актиномицеты, о них будет подробнее в другой статье (Мы живем в мире микробов ), грибы, которые совмещают признаки животных и растений и ядерные организмы, их не всегда выделяют в отдельное царство. Для удобства здесь не даны латичские названия царств.    Все названия в биологической систематике смысловые, путать их недопустимо, как, например, называть самолет пароходом, а адмирала старшиной. О носителях генетической информации  ( ДНК, РНК ) пишут теперь и в детских книжках, мы только уточним их функции. Генетическая информация есть информация обо всех белках организма, в случае, многоклеточного организма, т.е. привычных нам растений, животных содержится она в каждой его клетке. Знаменитое сейчас клонирование относится к животным, для растений оно достигается несравненно проще. О размножении растений саженцами знает любой из нас, культуры клеток можно получать из любой части растения и далее получать любое необходимое количество генетических копий ( клонов )..Этот метод оказался очень удобным для лесного хозяйства, трудности клонирования млекопитающих – их специфика. Неклеточные формы жизни : вирусы и бактериофаги результат вторичного упрощения, они внутриклеточные паразиты, паразитизм всегда связан с упрощениями. Дрожжи – уникальная группа грибов, их колоссальное удобство состоит в том, что они являясь  ядерными клетками быстро размножаются, с ними исключительно удобно работать молекулярным биологам, на них можно моделировать массу явлений общих для всех ядерных организмов, включая человека. Поэтому натыкаясь на нелепости в СМИ, где вирусами ухитряются называть дрожжи или одноклеточных животных вспоминается угроза одного из героев Джером К.Джерома : убить, разрушить его дом и петь на развалинах комические куплеты. Шутка, разумеется, но огромная просьба к господам журналистам, не пишите о том, о чем вы ничего не знаете.    Под словом ген в СМИ , как правило, подразумевается последовательность ДНК, в которой зашифрован какой-то белок, точнее последовательность его аминокислот ( структурный ген по терминологии молекулярных биологов). Но куда более обычно последовательностей ДНК связано с управлением, порядком считывания, реализацией этой информации. Есть и просто лишняя ДНК, ее называют “мусорной”, это своего рода отходы и сырье эволюции. Сложнейший механизм регуляции активности генов пока очень плохо известен, понадобится много времени и трудов прежде чем мы станем его достаточно хорошо понимать. Сейчас же мы не можем хорошо объяснить почему с ходом эволюции объем ДНК может сокращаться, это явное отражение совершенствования механизмов регуляции транскрипции - считывания генетической информации. На клетку лягушки приходится в 5 раз более ДНК, чем на клетку человека. В реальной жизни тайн и загадок несравненно больше, чем известного, чем больше мы узнаем, тем больше возникает новых вопросов и загадок.    Мы привыкли разделять все живые существа на животных и растения.Основной признак для нас – растения не двигаются, но он, увы, не верен. Растения питаются неорганическими веществами, в шутку я предлагал своим ученикам для лучшего осознания этого отказаться от обычной пищи и перейти на питание минеральными удобрениями. Царство растений за исключением паразитических видов питается по автотрофному типу,т.е.растения синтезируют все необходимые им органические вещества из неорганических, на что животные абсолютно не способны, что нисколько не мешает продажам “всех минеральных веществ необходимых человеку”. Клетки растений окружены клеточными стенками из целлюлезы, а вот подвижность для различения этих двух царств признак нестрогий, есть очень подвижные микроскопические растения и т.наз. сидячие животные, которые проводят всю жизнь на одном месте. Наверняка Вы любовались на экране ТВ коралловыми полипами, трубчатыми червями и другими сидячими морскими животными похожими на красивые цветы. Зеленые или иначе фотосинтезирующие растения – основа жизни, они создают из углекислого газа и воды, неорганических веществ, используя энергию солнечного света минимальный набор сахаров и органических кислот. Но им необходим еще в разных количествах огромный набор неорганических веществ, их они получают из окружающей среды, т.е. почвы,воды, мы в своей практике называем их удобрениями. Животные, в том числе и мы способны усваивать только хлористый натрий(поваренную соль). Царство Грибов уникально, эти существа питаются целлюлезой, недоступной за редким исключением иным многоклеточным организмам, многочисленные травоядные животные – симбионты, в их пищеварительном тракте целлюлезу расщепляют микроорганизмы). У грибов есть и клеточные стенки, но в отличии от растений они состоят не из целлюлезы, а веществ сходных с хитиним, панцирем – скелртом ракообразных, насекомых. Этим, потребностью в  минеральных веществах, объясняется существование самой большой по масштабам промышленности минеральных удобрений. Это же причина крайне неравномерного распределения зон морских промыслов, они зависят от притока неoрганических веществ.    Царство животных питается по гетеротрофному типу, с ним для нас все проще, благо к нему относимся и мы. Речь идет о питании другими живыми существами, основу их составляют зеленые растения, будь это фитопланктон – микроскопические водоросли ( см. “Модное слово экология”) или степные травы. Царство грибов при всей их неприметности незаменимо в экологических сообществах поскольку они питаются целлюлезой, обладая ферментом целлюлазой ресщепляющим ее на моносахара. Без них невозможно существование наземных экологических сообществ:лесов, степей и др. Из животных аналогичным ферментом обладают лишь наземные улитки, все прочие потребители целлюлезы существуют только благодаря симбиозу ( взаимовыгодному сожительству ) с определенными бактериями обладающими ферментом целлюлазой. После инъекций высоких доз антибактериальных антибиотиков корова обречена на смерть от голода. В обыденной жизни мы не замечаем, что общее количество животных и их размер совершенно разные вещи. В фильмах об африканских национальных парках мы видим огромные стада крупных травоядных животных, но не видим тех, кто составляет наибольшую массу потребителей растений. Это насекомые, их биомасса гораздо больше биомассы травоядных млекопитающих ( см. “Модное сложо экология”). Это общее правило, мелкие растительноядные  животные образуют наибольшую биомассу. Более того, они успешно конкурируют с царством Минералов в создании горных пород.Наши жилища сделаны чаще всего из углекислого кальция. Эта соль – основной компонент костей, раковин, скелетов коралловых полипов, из них и образовались известняки, мел, мрамор, которые незаменимы для строителей и скульпторов.    Систематика живых существ базируется на достижениях всех биологических наук, она непрерывно уточняется, это своего рода отражение развития биологии. Но пытаться давать ее даже в предельно упрощенном виде массовому читателю дело рискованное, он заскучает. Поэтому ограничимся экологическим значением больших систематических групп и барьерами, которые разделяют виды живых существ. На суше наибольшую биомассу образуют насекомые, эти крохотные шестиногие создания безусловно самые важные в экономике природы, т.е. экологии животные.    Малые размеры, быстрота размножения – достоинства в борьбе за выживание, так легче сменить генофонд – набор наследственных признаков, это мы и называем адаптацией. В Священном Писании саранча – один из бичей Б-их, даже сейчас она не утратила этой способности и продолжает внушать людям ужас. Не меньший страх вызывают и многие иные растительноядные насекомые. Воспользуемся же этими малоприятными явлениями, чтобы рассказать о вещах черезвычайно распространенных, но обычно мало понятных. Речь идет о независимых событиях. Адаптация организмов к изменениям среды обитания у неподготовленного читателя приводит к нелепым выводам, они с “легкостью необыкновенной”делают свои предположения фактами. У любого из нас есть житейский опыт, но он вовсе не позволяет распространять свои предположения на что-то неизвестное. Одна печальная и забавная история 30-х годов. Милая и весьма неглупая деревенская девушка приехала в Москву работать домработницей. Она получила подробную инструкцию как доехать до дома будущих работодателей, но подвела маленькая деталь, в инструкции было написано “сесть на трамвай  28 – ой и доехать до остановки такой-то”. Но, бедняга, никогда не имела дела с городским транспортом и стала считать трамваи, устала и расплакалась, хорошо ее выручили добрые люди.   Это был типичный случай переноса известного на неизвестное, самая распространенная логическая ошибка, причем в подобных случаях люди проявляют максимальное упорство и непреклонную волю, глупость и неумение использовать элементарную логику всегда ведут к непреклонности, как в “Истории города Глупова ”Салтыкова-Щедрина, когда он был переименован в Непреклонск. Лишь меньшинство из нас способны без подсказки признать свое незнание, например, мало кто из употребляющих слово наука понимает его смысл.    Появление более совершенных существ не означает гибель менее совершенных, так мы продолжаем жить в мире крайне просто устроенных микроорганизмов, очень эволюционно древних видов беспозвоночных и т.д. Все организмы эволюционируют совместно, вмешательство современных технологий ведет к могучему искуственному отбору, часто для нас крайне нежелательному. По мере сил мы расскажем об этом в специальных статьях о генетике,эволюции.    Раз уж мы упомянули насекомых, то нельзя уклонится от их роли в жизни, точнее выживании человечества. Самые страшные инфекционные заболевания, чума тиф, малярия, а последняя и сейчас убивает не менее миллиона людей в год переносятся насекомыми. Через кровососущих насекомых, чума через блох, тиф через вшей они веками убивали многие миллионы, меняли судьбы империй, народов. В вестибюле Музея Естественной истории в Нью-Йорке выставлена увеличенная копия одного из таких “героев” , это комар, который переносил возбудителей желтой лихорадки. В 19-м веке они еще плодились в водопойных колодах города Нью-Йорка, убивая летом старых и малых. Только на рубеже 19-го и 20-го веков в ходе американо-испанской войны эта болезнь была изучена, найдены способы борьбы с ней. Лишнее объяснять, что тут необходимость знать врага сомнений не вызывает. Планета наша для веселия плохо оборудована, как сказал поэт. Сейчас идут сражения с переносчиками той же малярии (о причинах  подробнее в разделе “Генетика “). Шелк не был только предметом роскоши и материалом для тетив, поводьев, он защищал от вшей, спасл таким образом от чумы, тифа, вошь на нем не держится. Сейчас оказались крайне актуальны исследования о переносчиках вирусных болезней, они быстро меняются – мутируют, современные средства сообщения сделали весь мир одной деревней. Очень примечательно, что народная медицина знала о многих путях переноса инфекций, горцы Кавказа переносили из пещер летучих мышей, выпускали их возле своих домов, это была зашита от малярии, о роли блох и их носителей – мышей, крыс знали еще в Древнем Египте.    Насекомые и их переносчики – обычно грызуны играют важнейшую роль в планах биологических войн, дай Б-ог,чтобы нам не пришлось познакомиться с этим вплотную. Читая последние новости биологи часто содрагаются, катострофа 9/11 была детской забавой сравнительно с терактами, которые возможны при наличии элементарных познаний в биологии и в том числе в систематике животных.Во все времена люди были и остаются сейчас более всего бестолковыми, безграмотными потребителями того, что создано природой. Сейчас для выживания в нашем хрупком мире задействованы все естественные науки включая и скучную систематику. Но поскольку ближе всего и интереснее для нас животные подтипа Позвоночные, благо, что и мы сами к ним относимся, следующая статья будет посвящена им.

 

« Пред.		След. »