Клеточный уровень исследования живых систем
В структуре каждой системы имеются подсистемы наименьшего уровня организации, но еще сохраняющие свойства системы. Такие подсистемы называют «первокирпичиками», «клеточками» системы. Так, у К. Маркса в системе капитала «клеточкой» выступает товар. С подобными «клеточками» мы сталкивались в предыдущих главах: предельный уровень организации, изучаемый физикой, — фундаментальные микрочастицы; минимальный уровень организации, отражающий специфику химических отношений, — атомы химических элементов.
Подобного рода фундаментальная подсистема в биологии («квант» биологической картины мира) — живая клетка, хотя определенные характеристики живой материи проявляются и на более низком уровне — молекулярно-генетическом. Термин «клетка» впервые предложил в 1665 г. английский естествоиспытатель Р. Гук для описания ячеистой структуры среза пробки, наблюдаемого иод микроскопом.
Создание клеточной теории — одно из самых крупных достижений биологической науки XIX в. Ее основы впервые изложены в 1838 г. немецкими учеными М. Шлейденом (1804—1881) и Т. Шванном (1810—1882). У истоков этой теории стояли также чешский физиолог Я. Э. Пуркинье (1787—1869), по имени которого назван один из видов нервных клеток, и русский ботаник Р. Ф. Горянинов (1796—1865), который наличие клеточных структур положил в основу деления природы на органическую и неорганическую.
Основное положение клеточной теории: все живые организмы, независимо от сложности их организации, состоят из клеток, которые являются сходными по своему строению. До этого предполагалось, что существует четыре царства природы: минералов, растений, животных, человека, каждое из которых обособлено от других и существует но собственным законам. Открытие клетки наглядно продемонстрировало единство происхождения и структурное единство всех царств живой природы.
В живой системе был выявлен новый структурный уровень организации — клеточный, появился новый критерий классификации организмов: одно-, мало- и многоклеточные организмы. Концепция клеточной организации живой материи встречала сопротивление как со стороны редукционистов (они стремились редуцировать жизненные биологические процессы к набору химических реакций), так и со стороны виталистов, при помощи некоей «жизненной силы» (якобы существующей в живых организмах) объяснявших специфику живого.
Вульгарные материалисты (Л. Бюхнер, 1824—1899, Я. Молешотт, 1822— 1893, К. Фогт, 1817—1895) даже мыслительные процессы стремились редуцировать к проявлениям химизма, утверждая, что «мозг выделяет мысль так же, как печень выделяет желчь»1.
Цитология — биологическая наука о клетках; в ее рамках показано, что все клетки и в строении, и в функциях имеют некоторые общие свойства: в каждой клетке происходит обмен веществ, все клетки способны к саморегуляции, в каждой клетке происходит обмен наследственной информацией.
Исследование структуры клеточных белков выявило, что в их формировании участвуют лишь 20 аминокислот из 100, известных современным химикам. При всем разнообразии функций различные клетки обладают сходным химическим составом (%): 70—85 массы клетки составляет вода, 10—20 — белки, 1—5 — липиды, 0,2—2 — углеводы, 1—2 — нуклеиновые кислоты, 0,1—0,5 — низкомолекулярные органические соединения, 1—1,5 минеральные соли[1] [2].
Л. Пастер впервые обнаружил, что многие органические вещества способны вращать поляризованный луч и пришел к выводу, что важнейшим свойством живого является молекулярная асимметричность, подобная асимметричности левой и правой рук {молекулярная хиральность). Это свойство ярко проявляется на клеточном уровне. Каждая из молекул аминокислот имеет изомер, который зеркально повторяет ее структуру; однако живая природа для построения белковых молекул использует аминокислоты левого вращения. Почему не используются аминокислоты правого вращения, биология пока ответить не может.
