2.2. Признаки живых организмов. Наследственность и изменчивость

Признаки живых организмов (табл. 1, разд. 2.1) имеют особенности проявления у организмов разных царств, представленных в схеме «Многообразие организмов» (разд. 3.1).

Организмы всех царств, кроме вирусов, состоят из клеток. Наибольшие отличия имеются между прокариотами, не имеющими ядер в клетках, и эукариотами, хромосомы которых заключены в ядро. У представителей разных царств есть существенные отличия в процессах обмена веществ, роста и размножения (табл. 1, разд. 2.2), в проявлении наследственности и изменчивости (см. теоретический материал).

Основные отличия связаны со способом питания, т. е. получения питательных органических веществ (сущность процессов см. табл. 5, разд. 2.1).

Автотрофы сами создают органические вещества из неорганических, источником углерода для них служит углекислый газ. К ним относятся фототрофы, которые используют для синтеза энергию света (растения, цианобактерии и другие фотосинтезирующие бактерии), и хемо-синтетики, использующие для синтеза энергию окисления неорганических веществ (некоторые бактерии). Фотосинтезирующие и хемосинтезирующие организмы не нуждаются в поиске и захвате пищи, поэтому у них нет большой подвижности, развитых органов чувств, клетки не способны к фагоцитозу.

Гетеротрофы питаются готовыми органическими веществами. Это животные, грибы, болезнетворные и гнилостные бактерии. По источникам пищи и способам её захвата гетеротрофы могут быть хищниками, поедающими другие организмы; паразитами, питающимися веществами живых организмов; сапротрофами, для которых пищей является мёртвая органика; симбионтами, которые используют органические вещества другого живого организма, при этом со своей стороны принося ему какую-либо пользу (например, клубеньковые бактерии).

Можно отметить характерные особенности роста организмов разных царств — у растений и грибов наблюдается неограниченный рост в течение всей жизни. Животные обычно растут до достижения репродуктивного возраста.

Наследственность и изменчивость

Особенности наследственности и изменчивости (определение см. табл. 1, разд. 2.1) организмов разных царств связаны с особенностями способов их размножения и развития.

Передача признаков потомству происходит в любом случае через ДНК, где содержится информация о строении всех клеточных белков. Реализация наследственной программы осуществляется в процессе биосинтеза белков. Белки, катализируя все реакции, определяют то, как будут протекать все процессы в клетках, и то, какими признаками будет обладать организм.

Бактерии размножаются делением надвое. Перед делением удваивается находящаяся в цитоплазме кольцевая ДНК, при этом она прикрепляется в некоторой точке к мембране и с помощью мембраны происходит расхождение копий в разные стороны. Таким образом, дочерние клетки получают одинаковый набор генов.

Однако при копировании ДНК у бактерий, как и у всех организмов, случаются ошибки — мутации (см. «Нарушения в строении и функционировании клеток», разд. 2.1), которые вызывают изменение признаков у дочерних клеток, т. е. для бактерий характерна наследственная мутационная изменчивость. Дополнительным источником изменчивости для некоторых бактерий является обмен генетическим материалом между клетками.

Наследственная изменчивость, как правило, приводит к худшему функционированию белков, поскольку исходный вариант их строения, имевшийся в материнской клетке, являлся результатом отбора лучших вариантов в течение многих поколений. Однако в меняющихся условиях среды изменения могут оказаться полезными. Они могут определить возникновение устойчивости к ядохимикатам, позволить организмам освоить новый вид пищи или новую среду обитания. Тогда изменённые особи получат преимущество в борьбе за существование и в результате естественного отбора оставят потомков с новыми признаками. Таким образом, наследственная изменчивость служит основой эволюции, поставляя материал для естественного отбора.

Большинство эукариотических организмов — растений, животных и грибов — могут размножаться половым или бесполым путём; к бесполому размножению относится также вегетативное. Для большинства растений, многих грибов и низших животных (обладающих хорошей способностью к регенерации) характерны оба способа размножения. У некоторых организмов наблюдается правильное чередование полового и бесполого поколений.

…

Черви в основном размножаются половым путём, некоторые способны к бесполому размножению путём фрагментации за счёт хорошей регенерации (планарии, дождевые черви) и путём почкования (см. задание 11, с. 130). Паразитические черви имеют особые жизненные циклы, часто со сменой хозяев, причём в основном (окончательном) хозяине обитают взрослые половозрелые особи, а в промежуточном — личинки, иногда тоже способные к размножению (см. задания 5 и 6, с. 77).

Более высокоорганизованные животные — моллюски, членистоногие, хордовые размножаются половым путём. При этом животные, обитающие в воде, обычно вымётывают половые клетки в воду, где и происходит встреча гамет. Наружное оплодотворение характерно и для класса Земноводные. У животных, обитающих на суше, внутреннее оплодотворение, а развитие зародыша происходит в яйце или в организме матери.

Бесполое размножение эукариот обеспечивается митотическим делением клеток (см. «Гены и хромосомы», разд. 2.1). В процессе митоза может возникать мутационная изменчивость: в ходе подготовки к делению возможны ошибки при репликации ДНК, в анафазе может произойти неправильное расхождение хромосом в дочерние клетки из-за неправильной работы нитей веретена деления и др.

Половое размножение эукариот обеспечивается процессом мейоза (см. «Гены и хромосомы», разд. 2.1). Возникновение полового размножения и мейоза явилось крупным ароморфо-зом в эволюции живых организмов, т. е. изменением, открывшим перед ними новые широкие возможности. Теперь дочерний организм сочетал в себе признаки двух родителей и естественному отбору подвергалась особь каждый раз с новой уникальной комбинацией генов. К мутационной изменчивости добавилась комбинативная, источниками которой явились:

• — независимое расхождение хромосом в ходе мейоза;
• — кроссинговер в ходе мейоза;
• — случайная встреча гамет при оплодотворении.