Более четкая формулировка звучит так: «Организм – это отдельная (или – дискретная) единая биосистема, состоящая из различных органов и тканей, которые взаимодействуют между собой и с внешней средой».
А можно сказать и проще: «организм – это биологический объект, возникший в результате эволюции жизни на нашей планете».
Все живое представлено в природе в виде организмов.
Организм – это биологическая система открытого типа, то есть система, взаимодействующая с окружающей средой.
Организм обладает всеми свойствами живой природы – обменом веществ и энергии, питанием, дыханием, выделением, раздражимостью, способностью к размножению, способностью к саморегуляции, приспособленностью к среде обитания и т. д.
Место организменного уровня в организации жизни
Все организмы разделяют на две большие группы – одноклеточные и многоклеточные. Клетки одноклеточных организмов одновременно представляют собой как клеточный, так и организменный уровни организации жизни.
Все организмы, как вы уже знаете, делятся на прокариоты и эукариоты. Клетки-прокариоты не имеют ограниченных мембраной ядер и лишены большинства органоидов, а клетки-эукариоты имеют ядро и полный набор органоидов. Среди одноклеточных организмов могут встречаться как эукариоты (бактерии), так и прокариоты (простейшие), а все многоклеточные организмы являются эукариотами. Это логично, ведь более сложное строение дает больше возможностей для взаимодействия между клетками, для объединения их в одно целое.
Одноклеточные организмы
Сможете выразить одним словом разницу между одноклеточными организмами и клетками многоклеточных организмов?
В чем заключается разница?
Правильный ответ – самостоятельность! Разница между одноклеточными организмами и клетками многоклеточных организмов заключается в самостоятельности.
Одноклеточные организмы осуществляют все функции, присущие организмам, в частности они самостоятельно добывают пищу и, в большинстве своем, способны передвигаться. У одноклеточных организмов есть органоиды «специального назначения», помогающих им выполнять «организменные» функции. А вот специализации или дифференцировки у одноклеточных организмов нет, все они (при условии принадлежности к одному биологическому виду) совершенно одинаковы по строению и функциям. Дифференцируются по строению и функциям только клетки многоклеточных организмов, которые к самостоятельно существованию не способны. В первую очередь потому не способны, что не могут самостоятельно добывать пищу.
Количество клеток и их типов в многоклеточном организме варьируется. Так, например, организм гидры состоит всего из семи типов клеток, а в организме человека насчитывается более ста типов клеток (гордитесь!).
Жизнь на нашей планете началась с одноклеточных организмов. Принято считать, что в процессе эволюции разные организмы в разное время приходили к многоклеточности своими особыми путями.
Почему приходили?
Потому что это выгодно, ведь другого довода, кроме выгоды, у эволюции нет.
Многоклеточные организмы способны более успешно противостоять хищникам, чем одноклеточные, способны более успешно приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды, а также способны питаться более крупными жертвами. Выгода налицо!
Как известно, у любой медали есть две стороны и за все приходится платить. У многоклеточности есть один большой недостаток – высокие энергетические затраты. Для поддержания жизнедеятельности многоклеточного организма, состоящего из энного количества клеток, требуется гораздо больше энергии, чем для жизнедеятельности такого же количества одноклеточных организмов. Но эти расходы оправдываются, иначе на нашей планете не было бы многоклеточных организмов, совсем и вообще.
Что нужно для объединения множества клеток в единый организм?
Вообще-то перечень необходимого может растянуться на добрый десяток страниц, но главных условий три.
Во-первых, клетки должны обладать способностью вырабатывать сигнальные вещества, которые позволят им взаимодействовать между собой. Без взаимодействия единый организм не создать.
Во-вторых, клетки должны обладать способностью к соединению друг с другом. Только скованные одной цепью, только связанные одной целью – выжить и оставить потомство, могут считаться организмом.
В-третьих, нужен «наполнитель» межклеточного пространства, какой-то прочный и эластичный белок.
Знакомо ли вам слово «матрикс»?
Матрикс – это не матрица, а вещество, заполняющее определенное пространство. Матрикс бывает разным. Так, например, ядерный матрикс формирует основу клеточного ядра, клеточный матрикс заполняет клетку. А есть еще и внеклеточный или межклеточный матрикс – смесь различных веществ, в которой находятся клетки одноклеточных и многоклеточных организмов. Эволюционный смысл внеклеточного матрикса заключается в том, что его образование явилось решительным, если можно так выразиться, шагом к объединению разобщенных клеток в единое целое. Клетки начали формировать общую среду, которая объединяла их, защищала их и давала возможность общаться друг с другом – ведь именно во внеклеточный матрикс выделялись сигнальные вещества.
В биологии есть две великих загадки – появление первой клетки и появление первого многоклеточного организма. Ни то, ни другое пока еще не удалось смоделировать в лабораторных условиях. Дальше известного вам эксперимента Миллера-Юри ученые пока еще не продвинулись. Увы, увы, увы…
К месту можно вспомнить два недавних эксперименты по эволюции многоклеточности, проведенные исследователями Миннесотского университета.
В первом эксперименте моделью служли пекарские дрожжи-одноклеточные грибы, которые размножаются почкованием. Когда материнская клетка достигает определенных размеров и определенной степени зрелости, от нее отделяется более мелкая дочерняя клетка, которая растет и дает новые «почки».
Дрожжи были выбраны для участия в эксперименте потому что эти одноклеточные организмы способны слипаться друг с другом, образуя кластеры
[58] разных размеров. Исследователи отбирали для дальнейшего наблюдения самые крупные кластеры, размножая образующие их клетки. Таким образом, при помощи искусственного отбора в лабораторных условиях сформировалась группа клеток, отличающаяся гипертрофированной способностью к объединению, способностью к созданию особо крупных кластеров. Со временем эти кластеры начинали вести себя как единые организмы – происходила синхронизация жизненных циклов объединившихся клеток. Клетки синхронно росли и синхронно начинали размножаться, образуя дочерний кластер. Вот он – первый шаг на пути к многоклеточному организму.
