Углерод по своей роли является универсальной основой жизни, поскольку обеспечивает образование соединений, на несколько порядков превышающее возможности других элементов. Углеродные соединения отличаются высокой прочностью внутримолекулярных связей, многообразием пространственных конфигураций и функциональных групп.
Кроме основных шести элементов, важная роль в придании органическим соединениям специфических функций принадлежит калию, натрию, кальцию, натрию, магнию, хлору и множеству микроэлементов; железу, цинку, меди, марганцу, кобальту и др.
Первоначальный хаос, из которого возникла жизнь, – не просто нагромождение молекул, а наличие потенциальных возможностей, дополняющих друг друга и подлежащих испытанию временем.
Накопление информации происходит одновременно с сокращением вариантов выбора при удачных шагах. Критерием предпочтительной направленности процессов объединения молекул является устойчивость и повышение вероятности самовоспроизведения. Успехом самоорганизации клеток на этом пути было бы крайне маловероятное событие: создание производства с наличием в структуре обязательных служб и цехов. При этом должны быть обеспечены материальное снабжение комплектующими, канализация – отвод лишних молекул и продуктов реакций, энергоснабжения, конструкторский отдел с чертежами изделия, главный технолог, осуществляющий выбор материалов их доставку к месту сборки, её очерёдность и контроль за соответствием образцу, а также защиту от внешних воздействий.
Природа сотворила это чудо, которое стало кирпичиком всего живого, а мы назвали ее клеткой.
У клетки имеются защита в форме наружной части оболочки – стенки, под которой располагается мембрана, обеспечивающая избирательное проникновение веществ из среды внутрь и вывод отходов. Клетка содержит следующие органеллы:
Митохондрия – энергетический отдел клетки.
Вполне возможно, что эта важная органелла клетки имеет свою историю, на некотором этапе вступившая с клеткой во взаимовыгодный симбиоз.
Аппарат Гольджи с функцией транспорта веществ и химической обработки поступающих клеточных продуктов.
Ядро – важнейшее образования в клетке, регулирующее ее жизнедеятельность. Именно ядро несет в себе генетическую (наследственную) информацию, хранимую в ДНК.В ядре непосредственно перед его делением происходит воспроизведение (репликация) ДНК.
РНК и особенно ДНК – нуклеиновые кислоты – хранители генетического кода, но собственно сохранение обеспечивается жизнедеятельностью клетки – микрозавода размерами в несколько микрон и массой такой незначительной, что в одном грамме содержится несколько миллиардов клеток.
Следует отметить высокую энергонапряженность процессов в клетке. Так, по параметру теплоотдачи на единицу массы клетка превосходит Солнце на несколько порядков (примерно в миллион раз). Перевес по отношению к крупным животным составляет около двух порядков.
Протекание процессов зарождения и жизнедеятельности клетки возможно в достаточно узком диапазоне температур и при наличии водного бульона, содержащего набор необходимых веществ. Здесь мы не рассматриваем специфические микроорганизмы, с которыми не связано возникновение жизни.
Предельная температура по фактору денатурацин белков (свертывание и потеря активности) составляет около 40 оС; оптимальная – примерно 27 оС; при низкой температуре активность снижается, но клетки не гибнут и восстанавливают жизнедеятельность при повышении температуры и наличии питательной среды.
Без воды жизнь не может существовать, поскольку она является не только неотъемлемым компонентом живого, но и в течение длительного времени была единственной средой обитания.
Вода является колыбелью жизни, что обеспечивается ее уникальным свойствами.
– Способность растворять соли, сахар, спирты и другие соединения, а так же связанная с этим возможность переносить вещества диффузией или в потоках,
– Большая теплоемкость не допускает опасного изменения температуры, обеспечивая относительное термостатирование;
– Высокая теплота испарение способствует эффективному охлаждению живых организмов, фотосинтезирующих растений при приемлемом уровне потери влаги,
– Значительная теплота затвердевания воды затрудняет образование кристаллов льда в живых организмах, что губительно для них;
– Высокий теплоизолирующие характеристики снега предохраняют корневую систему растений от гибели в зимний период;
– Максимальное среди всех жидкостей поверхностное натяжение обеспечивает возможность роста растений до больших высот, что определяет большую производительность по биомассе в том числе ценного делового строительного материала, относительную проходимость зарослей, возможность укрытия животных от хищников, работоспособность корневой системы растений в сухих почвах и т. д.;
– Вода – источник водорода в процессе фотосинтеза, реагент гидролиза;
– Защита первых микроорганизмов от губительного ультрафиолетового солнечного из лучения,
– Среда оплодотворения, распространения семян, микроорганизмов потоками моских и океанических течений
