Высокоразвитые организмы проходят большой цикл развития органической жизни, начиная от одной клетки до сложного организма, за время существования одной особи. Зарождение нового организма начинается в родительском организме с образования клетки гаметы, содержащей набор хромосом – комплексов ДНК и белков, обеспечивающих передачу наследственной информацию потомству. При однополом размножении организм развивается из одной гаметы. При двуполом размножении – из образующейся при слиянии гамет женского и мужского организмов клетки зиготы, в которой содержится генетическая информация – набор ДНК, переданная обоими родителями. Оплодотворенная клетка зигота проходит стадию простых делений, затем происходит формирование функциональных органов и систем нового организма.
У растений в результате делений зиготы с функциональной специализацией клеток образуется зародыш, включающий зачатки органов, растение формирует облаченное в защитную оболочку семя с зародышем и питательными веществами. Сформированное (созревшее) семя покидает материнское растение. Попадая в благоприятную для жизни среду, зародыш пробуждается, развивается за счет содержащихся в семени питательных веществ, формирует органы взаимодействия с внешней средой и продолжает дальнейшую самостоятельную жизнь, потребляя питательные вещества и энергию из окружающей среды. У сложного растения формируются в соответствии с заложенной информацией развития функциональные системы – корни, стебель, каркас, листва, органы размножения, с некоторыми различиями, определяемые воздействием среды.
У человека и живородящих животных в процессе деления и дифференциации клеток зародыша у их части образуются выросты (ворсины), которые врастаются в ткани материнского организма, у плода и матери формируется механизм обмена веществ. У плода, получающего в период внутриутробного развития питание от матери, формируются различные ткани и органы. К моменту рождения ребенок имеет полный состав тканей, органов и систем жизнеобеспечения, в том числе нервную систему с набором врожденных программ (инстинктов) контроля и управления.
После рождения человек проживает: стадию развития, включающую физиологический рост организма и завершение формирования головного мозга с выстраиванием развитой нейронной сети и формированием приобретенных программ поведения; стадию устойчивой жизни, включая размножение – продолжение рода; стадию физиологической деградации и умирания.
Органическая жизнь идет по пути организации локальных и глобальных сообществ. При этом на всех уровнях организации сообществ живых организмов существуют отношения симбиоза, сотрудничества и паразитирования.
Одноклеточные организмы образуют колонии и так называемые биофильмы, в которых они могут обмениваться информацией с помощью электрических сигналов и химических веществ. В «социальных» объединениях возникает простейшая функциональная специализация микроорганизмов, обеспечивающая улучшение адаптации и более высокую выживаемость, а также паразитирование – жизнь отдельных микроорганизмов за счет продуктов деятельности других организмов без вклада в обеспечения жизнедеятельности сообщества.
Группы растений, грибов, лишайников, микроорганизмов и животных образуют биоценозы с различным видовым разнообразием. Составляющие биоценоз особи разных видов вступают между собой в разнообразные прямые и косвенные отношения, обеспечивающие улучшение возможностей их жизни и размножения.
На Земле создается сложная биосфера с огромным количеством находящихся во взаимосвязи простых и сложных организмов. В биосфере выстраивается пищевая пирамида и пищевые цепочки с круговоротом органических и минеральных веществ, составляющих организмы. На нижнем уровне находятся микроорганизмы, водоросли и растения, синтезирующие органические вещества из неорганических – продуценты. На втором уровне – питающиеся растительностью животные, биота растениеядных животных и паразитические растения – консументы первого порядка. На третьем и последующих уровнях – плотоядные животные (хищники) и паразиты биологических организмов – консументы второго, третьего и т. д. порядка, в том числе со смешанным питанием плотью животных и растениями. В среде плотоядных животных выстраивается пищевые цепочки, в которых мелкие хищники поедается более крупными. Единая основа организации белков живых организмов на базе 20 аминокислот определяет эффективность пищевой пирамиды.
Круговорот вещества органической жизни замыкают грибы и микроорганизмы деструкторы (разрушители) и редуценты (восстановители), которые перерабатывают отходы жизнедеятельности организмов и умирающие организмы до минеральных, органоминеральных соединений и простейших органических веществ, являющихся основой питания растений и микроорганизмов продуцентов.
В водной среде круговорот вещества органической жизни осуществляется в единых для жизни всех организмов слоях воды с дифференциацией по находящимся на разной глубине слоям и в донных отложениях.
На суше Земли в результате геохимических процессов и деятельности живых организмов образуется почвы, через которые замыкается большая часть круговорота органических и минеральных веществ, составляющих сухопутные организмы. В состав почв входят минеральные вещества, органоминеральные соединения, органические остатки растений и животных, в них живет множество организмов – бактерии, водоросли, грибки, беспозвоночные животные, большая часть из которых являются деструкторами и редуцентами, и в них располагаются корни растений. В результате деятельности организмов и протекающих в почвах химических и биохимических процессов в почвах создаются питательные вещества для произрастания на них растений, а растения снабжают питанием находящиеся в почве организмы.
Наличие плодородных почв обеспечило на определенной стадии развития людей возможность выращивания ими продовольственных культур и перехода к жизни за счет своего созидательного труда.
У насекомых и развитых животных образуются групповые социальные структуры (муравейник, рой, стая), у людей – социальные образования – род, племя, община, государства со сложной иерархией, локальные и глобальные цивилизации. Возникает негеномная передача и наследование поведенческой информации и коллективный социальный разум.
Люди переходят от простого потребления необходимых для жизни природных продуктов к созидательной и познавательной деятельности, направленной на удовлетворение своих биологических потребностей, а затем потребностей деятельности их нервной системы и коллективного разума. От простого использования мускульной силы человек переходит к применению физической энергии вещества и природных явлений, создает сложную техносферу.
Основой органической жизни является информационное взаимодействие, которое происходит на всех уровнях ее дифференциации. На уровне клетки работает информационный механизм ДНК, обеспечивающий синтез белков с требуемыми для жизни клеток структурой и функциональными свойствами и наследование свойств материнской клетки. Клетки сложного организма посредством выделяемых ими химических веществ, воздействующих на соответствующие клеточные рецепторы, обмениваются между собой информацией, определяющей их взаимодействие и выполнение определенных функций организма. Нервная система получает информацию от клеток тканей и воздействует на них посредством передачи электрических сигналов и химических веществ, организует путем информационного воздействия единое функционирование органов. Все организмы посредством рецепторов и органов чувств, реагирующих на воздействие химических веществ, давления, света, теплового излучения и различных полей, получают из окружающей среды информацию и осуществляют необходимые для их жизни соответствующее действия. У высокоорганизованных организмов существует обмен информацией посредством жестов, звуков. Главным средством взаимного информационного взаимодействия людей является речь.
У живых организмов существуют различные способы реагирования и переработки воспринимаемой информации – от простого однозначного прямого действия, до сложной переработки, осмысления. У людей и высших животных существует внутренний информационный процесс мышления, в том числе переработки информации без непосредственного сиюминутного внешнего воздействия. Основой мышления людей является речь и формируемая в головном мозге информационная речевая модель мира, функционирующая совместно с образами, порожденными восприятием окружающей действительности всеми органами чувств, и сформированными разумом образами, символами и абстракциями. Разум человека содержит образы, отображающие реальную действительность, и порождает промыслительные образы, конструкции и миры, которые базируются на объективной реальности, но в ней не содержатся. Разум является биоинформационной сущностью, создающей свои информационные сущности. Движение и взаимодействие материальных объектов порождает новые материальные объекты и сущности. Взаимодействие информационных сущностей с объектами внешнего мира, а также между собой в мозге человека и коллективном разуме людей порождает новые информационные сущности, оказывающие воздействие на материальную действительность.
Эволюционное развитие органической жизни приводит к появлению новых уровней ее структурной организации. Возникновение каждого нового уровня сопровождается перестройкой нижележащих уровней, появлению их новых взаимодействий. Структурная организация и движение материальных физических элементов живого организма порождает информационную сущность, которая затем организует его жизнь. В своей сути органическая жизнь разных уровней дифференциации является проявлением информационных сущностей различного порядка, и глобальной информационной сущности Вселенной.
Ген – минимальная биоинформационная сущность клетки тела человека, организующая отдельные элементы клетки. Совокупность активных генов клетки – биоинформационная сущность, организующая строение и функционирование клетки. Геном человека – интегральная биоинформационная сущность, организующая единое человеческое тело и его жизнь.
Нейрон – функциональная клетка нервной системы, воспринимающая, перерабатывающая и передающая простейшие информационные воздействия, является минимальным носителем разума, минимальной информационной сущности сознания. Совокупности взаимодействующих через систему связей (сеть) нейронов головного мозга образуют когнитивные группы, реализующие элементы разума, информационные сущности, отображающие простые образы картины мира и оказывающие определенное информационное воздействие. Совокупность когнитивных групп головного мозга, связанных посредством нейронной гиперсети между собой и клетками тела, является носителем интегральной информационной сущности разума и сознания человека.
В процессе жизни любой сущности возникают внутренние и внешние силы (факторы) действия и противодействия развитию с периодическим и апериодическим изменением их баланса. При большом изменении этого баланса происходит перерождение в сущность нового типа, либо гибель.
Основными побудительными факторами функционального развития, увеличения адаптационных возможностей живых организмов и их сообществ являются присущее им свойство экспансии и изменение условий существования. Развитие происходит, если организмы (сообщества организмов) способны к наследуемым изменениям, дающим преимущества жизни в текущих и особенно в новых условиях, и когда существует достаточно времени и ресурсов для закрепления изменений. Механизмом наследуемых изменений являются происходящие у всех живых организмов мутации ДНК. При накоплении некого критического количества изменений возникает новый вид организмов (новые сообщества). В зависимости от характера изменения условий окружающей среды процесс модификации организма и формирования нового вида может быть постепенный, долговременный, либо скачкообразный.
Для органической жизни Земли важную роль играют изменения климата, излучения солнца и других звезд, физического состояния поверхности и атмосферы планеты. При небольших и постепенных их изменениях многие виды организмов и их сообщества мутируют, приобретают новые функциональные возможности, адаптируются к новым условиям и продолжают жить. Не приспособившиеся к изменению среды обитания виды организмов вымирают. Несмотря на гибель организмов, не сумевших выжить в новых условиях, изменения среды обитания приводят к общему развитию органической жизни, особенно ее высших уровней. В истории Земли было множество массовых вымираний многих видов организмов, вместо которых появлялись и развивались другие виды, со скоростью, превышающей развитие предшествующих видов.
При локальных изменениях среды обитания проживающие в местах ухудшения условий жизни организмы и их сообщества перемещаются на новые территории с благоприятными условиями. У них вырабатывается механизм поиска лучших условий, обеспечивающий совместно с вынужденной миграцией пространственное распространение ареала их обитания.
Помимо относительно небольших изменений условий жизни, возникают катастрофические изменения, сила которых и короткое время нарастания не позволяют организмам и их сообществам адаптироваться, и они погибают.
Катастрофы происходят на всех уровнях дифференциации материи – от космических масштабов, до микромира. Возникают глобальные, разрушающие множество сущностей катастрофы, и локальные, распространяющиеся на отдельные сущности.
В космическом пространстве происходят взрывы звезд, энергия которых уничтожает планеты, либо кардинально меняет их физическое состояние. Происходит столкновение планет с другими планетами, приводящие к их разрушению, столкновение планет с крупными астероидами или кометами, существенно меняющие на них физические условия. Происходящие в недрах Земли процессы приводят к извержению крупных вулканов, уничтожающих жизнь на близлежащих территориях, и к извержению супервулканов, приводящих к катастрофическим для многих видов земных организмов последствиям. На Земле происходили катастрофы, именуемые «великим потопом», ставившие на грань выживания многие формы жизни, включая людей. Климатические изменения приводили неоднократно к сокращению на Земле численности людей, к упадку или гибели достигших достаточно высокого уровня цивилизаций, крупных империй и государств. К катастрофам бытия отдельных видов и сообществ организмов приводит исчерпание жизненно необходимых ресурсов, агрессия других видов, или деградация их жизненных способностей.
Неизбежность катастроф является одним из законов бытия Вселенной.
Катастрофы как правило воспринимаются людьми как внезапные случайные события, хотя в своей сути они являются следствием воздействия некой совокупности закономерных, или даже периодических процессов, суммарная сила действия которых приводит к разрушению баланса существующих сил равновесия. У людей существует биологически определенные и социально наследуемые механизмы реагирования на текущие опасности и защиты от их воздействия. Катастрофы являются более существенными угрозами жизни и одновременно являются божественным стимулом созидательного развития. Угроза их воздействия может привести к развитию у человечества новых возможностей и его переходу на новый уровень бытия. Не готовое к противодействию катастроф человечество погибнет. Возможность противостоять их разрушительному воздействию является принципиально более важным, чем защита от текущих опасностей. Человек благодаря его развитому разуму в состоянии это осознать и сделать все возможное для выживания в условиях неизбежных катастроф.
Все сущности и явления Вселенной конечны, проходят цикл рождения, развития, гибели или перерождения в сущность нового вида. Гибель наступает при достижении естественного предела жизни, остановки развития, в результате катастрофы или исчерпания ресурса жизнеобеспечения.
1.2. Человек
Человек является частичкой Вселенной и в то же время представляет собой целый мир, является гиперсложной биологической системой, с организмом, живущим в симбиозе с множеством существующих в нем микроорганизмов, под управлением самой развитой для животного мира Земли нервной системы, с геномной и социальной передачей функциональной информации.
В теле взрослого человека содержится около 400 видов клеток с общим количеством порядка 25 – 40 триллионов, из которых сформированы 79 функциональных органов, составляющих 10 основных систем жизнеобеспечения.
В теле человека живет несколько тысяч видов самостоятельных микроорганизмов (микробиота) – бактерии, археи, грибы, протисты и вирусы, количество которых по разным оценкам составляет от 30 до 50 трлн. Подавляющее большинство из них находятся в мутуалистическом обоюдополезном симбиозе с организмом человека и играют важную для его жизни роль – участвуют в процессе пищеварения, выполняют функцию защиты от влияния вредных паразитов и факторов внешней среды, стимулируют работу иммунной системы. Часть микроорганизмов паразитируют, не нанося вреда, часть паразитических микроорганизмов являются вредными и опасными для человека.
В межклеточном пространстве тела человека циркулируют квадриллионы химических соединений различной сложности, обеспечивающих жизнь и взаимодействие клеток. В среднем тело взрослого человека весом 70 кг содержит приблизительно 7?10
атомов.
Каждая клетка тела и каждый организм микробиоты имеют свою программу жизни, выполняют отдельную функцию. Вместе все клетки тела и микробиота образуют единый живой биологический организм человека с децентрализованными индивидуальными программами жизни каждой клетки, бактерии и общей программой функционирования организма, реализацию которой обеспечивают внутренние системы контроля и управления.
У людей имеются следующие внутренние системы контроля и управления:
– генетический механизм, определяющий цикл рождения, жизни и смерти;
– иммунная система, со скоростью реакции часы, сутки, месяцы;
– эндокринная (гормональная) система, со скоростью реакции минуты, часы;
– нервная система, со скоростью реакции доли секунды, максимум минута;
– другие непознанные на настоящем уровне знаний механизмы регулирования.
Генетический механизм является основой жизни человека, он обеспечивает хранение и передачу из поколения в поколение наследственной (генетической) информации и управление процессом жизни на уровне клеток, органов и систем.
Генетическая информация человека содержится в 22 парах одинаковых для мужчин и женщин хромосомах (аутосомах) и одной паре разных для мужчин и женщин половых хромосомах. Каждая хромосома содержит одну молекулу ДНК, связанную с белками-гистонами. По результатам различных исследований генома человека на 2012 год было выявлено, что ДНК хромосом содержат от 19,9 до 21,3 тыс. белок кодирующих генов. Небольшая часть генов (37 шт., включающих 16,5 тысячи пар нуклеотидов) хранится не в хромосомах, расположенных в ядре клетки, а в митохондриях – энергетических органеллах клеток. Вся совокупность ДНК человека состоит ориентировочно из 3 млрд пар нуклеотидов. Данные о количестве генов уточняются.
Набор генов (геном) оплодотворенной материнской клетки содержит информацию, определяющую формирование и развитие организма человека, поддержание его жизни и естественную смерть.
На этапе внутриутробного формирования тела в соответствии с заложенной в генах программой идет процесс деления клеток с дифференциацией их по типам, формирование тканей, органов и функциональных систем. При делении клетки осуществляется копирование и передача новой клетке ДНК материнской клетки.
После рождения ребенка идет процесс дальнейшего деления клеток, обеспечивающий рост органов тела до величины, в соответствии с его генетической программой с учетом условий жизни.
После окончания формирования органов и систем наступает этап устойчивой физиологической жизни, на котором в организме идет непрерывный сбалансированный процесс деления и гибели клеток. Клетки погибают в результате повреждений и вследствие действия генетически запрограммированного механизма обновления организма. Каждый день в теле здорового взрослого человека происходит естественное запрограммированное разрушение порядка 50 млрд клеток. Суммарная масса подвергаемых в течение года запрограммированному разрушению клеток ориентировочно равна массе тела человека. Взамен отмирающих клеток формируются новые путем деления материнских клеток с наследованием их свойств за счет передачи копии ДНК. Полезные элементы разрушенной клетки используются другими живыми клетками, остальные удаляются иммунной системой.
Различные типы клеток обладают разной длительностью жизненного цикла. Одни клетки разрушаются и обновляются за несколько дней, другие – за месяцы и годы, а некоторые не обновляются в течение всей жизни организма. Количество делений клеток органов человека ограничено генетически определенным пределом. Механизм запрограммированной гибели клеток с ограничением количества их делений определяют неизбежную биологическую смерть человека.
Помимо генетически запрограммированной длительности периодов обновления и ограничения количества делений клеток на суммарную длительность жизни клеток, образующих отдельные ткани и органы, влияют факторы, приводящие к преждевременной гибели клетки или сокращающие запрограммированное время цикла ее жизни – травмы, воздействие патогенов, условия среды обитания, питание, особенности жизни и характер деятельности человека. В результате происходит неравномерная функциональная деградация различных органов и систем жизнеобеспечения человека, приводящая к возникновению возрастных ограничений его возможностей, заболеваний и вызванных ими физиологических страданий и сокращение возможной генетически определенной продолжительности жизни.
