Život (divlji svijet). Apstrakt: Razlika između žive prirode i nežive prirode Svojstva tijela žive prirode
Priroda je sve što nas okružuje i prija oko. Od davnina je postao predmet istraživanja. Zahvaljujući njoj ljudi su mogli shvatiti osnovne principe svemira, kao i napraviti nezamisliv broj otkrića za čovječanstvo. Danas se priroda može uvjetno podijeliti na živu i neživu sa svim elementima i karakteristikama svojstvenim samo ovim tipovima.
Neživa priroda je neka vrsta simbioze najjednostavnijih elemenata, svih vrsta supstanci i energija. Ovo uključuje resurse, kamenje, prirodne pojave, planete i zvijezde. Neživa priroda često postaje predmet proučavanja hemičara, fizičara, geologa i drugih naučnika.
Mikroorganizmi su u stanju da prežive u gotovo svakom okruženju gde ima vode. Prisutni su čak iu tvrdim stijenama. Karakteristika mikroorganizama je sposobnost brzog i intenzivnog razmnožavanja. Svi mikroorganizmi imaju horizontalni transfer gena, odnosno da bi širio svoj uticaj, mikroorganizam ne mora prenositi gene na svoje potomke. Mogu se razviti uz pomoć biljaka, životinja i drugih živih organizama. Upravo ovaj faktor im omogućava da prežive u bilo kojoj sredini. Neki mikroorganizmi mogu preživjeti čak iu svemiru.
Potrebno je razlikovati korisne mikroorganizme od štetnih. Korisni doprinose razvoju života na planeti, dok su štetni stvoreni da ga unište. Ali u nekim slučajevima, štetni mikroorganizmi mogu postati korisni. Na primjer, neki virusi se koriste za liječenje ozbiljnih bolesti.
Flora
Biljni svijet je danas velik i višestruk. Danas postoji mnogo parkova prirode koji sakupljaju veliki broj neverovatne biljke. Bez biljaka ne može biti života na Zemlji, jer se zahvaljujući njima stvara kiseonik, neophodan većini živih organizama. Biljke također apsorbiraju ugljični dioksid, koji šteti klimi planete i ljudskom zdravlju.
Biljke su višećelijski organizmi. Danas se nijedan ekosistem ne može zamisliti bez njih. Biljke ne samo da služe kao element ljepote na Zemlji, već su i veoma korisne za ljude. Osim što proizvode svježi zrak, biljke služe kao vrijedan izvor hrane.
Uobičajeno, biljke se mogu podijeliti prema karakteristikama hrane: one koje se mogu jesti i one koje ne mogu. Jestivo bilje uključuje razne biljke, orašaste plodove, voće, povrće, žitarice i neke alge. Nejestive biljke uključuju drveće, mnoge ukrasne trave i grmlje. Ista biljka može sadržavati i jestivi i nejestivi element u isto vrijeme. Na primjer, stablo jabuke i jabuka, grm ribizle i bobice ribizle.
Životinjski svijet
Fauna je neverovatna i raznolika. Predstavlja cjelokupnu faunu naše planete. Karakteristike životinja su sposobnost da se kreću, dišu, jedu i razmnožavaju. Tokom postojanja naše planete mnoge su životinje nestale, mnoge su evoluirale, a neke su se jednostavno pojavile. Danas su životinje podijeljene u različite klasifikacije. Ovisno o svom staništu i načinu preživljavanja, one su vodene ptice ili vodozemci, mesožderi ili biljojedi itd. Životinje se također dijele u zavisnosti od stepena pripitomljavanja: divlje i domaće.
Divlje životinje odlikuju se slobodnim ponašanjem. Među njima ima i biljojeda i grabežljivaca koji se hrane mesom. Veliki izbor životinjskih vrsta živi u različitim dijelovima planete. Svi se trude da se prilagode mjestu u kojem žive. Ako su to glečeri i visoke planine, tada će boja životinja biti svijetla. U pustinji i stepi prevladava oker boja. Svaka životinja na sve načine pokušava preživjeti, a promjena boje krzna ili perja glavni je dokaz adaptacije.
Nekada su i domaće životinje bile divlje. Ali čovjek ih je pripitomio za svoje potrebe. Počeo je da uzgaja svinje, krave i ovce. Počeo je koristiti pse kao zaštitu. Za zabavu je pripitomio mačke, papagaje i druge životinje. Važnost kućnih ljubimaca u životu čovjeka je vrlo velika ako nije vegetarijanac. Od životinja dobija meso, mlijeko, jaja i vunu za odjeću.
Živa i neživa priroda u umjetnosti
Čovjek je oduvijek poštovao i cijenio prirodu. Shvaća da je njegovo postojanje moguće samo u harmoniji s njom. Stoga postoji mnogo djela velikih umjetnika, muzičara i pjesnika o prirodi. Neki su umjetnici, ovisno o svojoj privrženosti jednom ili drugom elementu prirode, stvarali vlastite pokrete u umjetnosti. Pojavili su se pravci poput pejzaža i mrtve prirode. Veliki italijanski kompozitor Vivaldi posvetio je mnoga svoja dela prirodi. Jedan od njegovih izuzetnih koncerata je “The Seasons”.
Priroda je veoma važna za ljude. Što se više brine o njoj, to više dobija zauzvrat. Treba da je volite i poštujete i tada će život na planeti biti mnogo bolji!
Sve što vidimo oko sebe, sve što nas okružuje i nije stvoreno ljudskim rukama je živa i neživa priroda. Odlikuje se širokim spektrom pojava i procesa. Hajde da saznamo koje su karakteristike prirode i po čemu se živa priroda razlikuje od nežive prirode.
Wildlife
Svi objekti žive prirode imaju važne kvalitete: rađaju se, rastu, jedu, dišu, kreću se, umiru. Za život im je potrebna hrana, toplina, voda, vazduh. Divlji svijet uključuje ne samo ljude, već i životinje, biljke, pa čak i mikroorganizme. Proučavanjem objekata žive prirode bavi se veoma opsežna i važna nauka - biologija.
- Mikroorganizmi
Mnogo prije nego što su se životinje pojavile na našoj planeti, već su je naseljavali sićušni, nevidljivi organizmi: bakterije, gljive, virusi. Mogu postojati u gotovo svakom okruženju gdje ima barem malo vode. Glavna karakteristika svih mikroorganizama je sposobnost vrlo brzog razmnožavanja.
Rice. 1. Bakterije
- Biljke
Biljni svijet je veoma velik i raznolik. Bez njih ne bi bilo života na Zemlji, jer biljke proizvode najvažniji plin za disanje – kisik. Oni također apsorbiraju štetni ugljični dioksid, koji vrlo loše utiče na zdravlje ljudi i klimu planete.
Biljke su važan izvor hrana za ljude i životinje. Ali morate biti veoma oprezni, jer biljke mogu biti jestive (voće, orašasti plodovi, žitarice, povrće) i nejestive (cvijeće, ukrasno grmlje bilje).
TOP 4 člankakoji čitaju uz ovo
- Životinje
Životinje uključuju sve životinje, ptice, vodozemce i insekte naše planete. Kroz istoriju Zemlje, neke životinje su nestale, dok su se druge jako promijenile.
Prije mnogo godina, gospodari naše planete bili su dinosaurusi - ogromni gušteri kojima nije bilo ravnog. Ali zbog naglih klimatskih promjena, gotovo svi su izumrli, a samo nekoliko predstavnika drevnih životinja uspjelo se prilagoditi novim životnim uvjetima.
Životinje mogu biti mesožderi i biljojedi, domaće i divlje. Prilagođavaju se uslovima u kojima žive, a životinje se mogu naći bilo gde u svetu, od vrućih pustinja do ledenog Arktika.
Rice. 2. Polarni medvjed
- Ljudski
Naravno, i ljudi pripadaju živoj prirodi. Zahvaljujući svojoj inteligenciji, snalažljivosti i inteligentnom planiranju svojih aktivnosti, uspio je osvojiti cijelu planetu. Ali, kao i životinje, biljke i mikroorganizmi, ne može živjeti bez hrane, zraka i vode.
Neživa priroda
Predmeti nežive prirode uključuju zrak, vodu, tlo i minerale. Oni su prvi stvorili našu planetu i zato se objekti nežive prirode često nazivaju primarnim.
Mogu biti u tri stanja:
- teško (stene, planine, pesak, led);
- tečnost (voda, oblak, magla, nafta);
- gasoviti (para, vazduh).
Na objektima nežive prirode ne dolazi do promjena već nekoliko desetina i stotina godina. Ne dišu, ne razmnožavaju se i ne hrane se. Njihova veličina se može povećati ili smanjiti, mogu se kretati u prostoru, ali samo pod utjecajem vanjskih faktora. Pošto se ne rađaju, nikada ne umiru.
Neki neživi objekti mogu promijeniti svoje stanje. Na primjer, voda može biti čvrsta u obliku leda, poznata tekućina i plinovita u obliku pare. Ali ona nigdje ne nestaje i ne pojavljuje se niotkuda.
Tabela “Znakovi žive i nežive prirode”
Odnos žive i nežive prirode
Razmatrajući primjere žive i nežive prirode, možemo zaključiti da je na našoj planeti sve međusobno povezano i da je sve u harmoniji jedno s drugim. Živa bića ne bi mogla postojati bez neživih predmeta. A da nema biljaka i životinja, Zemlja bi izgledala kao beživotna pustinja.
Rice. 3. Shema odnosa žive i nežive prirode
Šta smo naučili?
Proučavajući jednu od zanimljivih tema u programu zaštite životne sredine od 1. do 2. razreda, saznali smo šta se odnosi na živu i neživu prirodu. Pristupačan obris nacrta pomogao je da se identifikuju glavne razlike između objekata žive i nežive prirode, te njihov blizak međusobni odnos.
Testirajte na temu
Evaluacija izvještaja
Prosječna ocjena: 4.6. Ukupno primljenih ocjena: 306.
Proučavajući univerzalne zakone evolucije i samoorganizacije složenih sistema, sinergetika otkriva duboki izomorfizam živog i inertnog, zajedničkost obrazaca evolucije i strukturnih formacija u carstvima žive i „mrtve“ prirode za raspravu brojna neočekivana pitanja: Koje strukture „prežive“ na „telu“ prirode? Zašto strukture inertne prirode prate određene „ritmove života“? Da li atomi evoluiraju? Postoji li pamćenje u „neživoj“ prirodi? Kako se sklapa složena struktura? O svemu tome govori se u članku Elena Nikolaevna KNYAZEVA i Sergej Pavlovič KURDJUMOV.
Sinergetika o analozima živih bića u „neživoj“ prirodi
Šta priroda „preferira“? Spektri evolucijskih oblika
Čini se da priroda uživa u beskrajnom variranju istog mehanizma. na razne načine. D. Diderot
Uobičajeno se vjeruje da je priroda beskonačno raznolika, da nije ni na koji način ograničena u varijaciji svojih evolucijskih mehanizama i oblika organizacije. Ali sinergetika pokazuje varljivost takvog pogleda.
Prije svega, javlja se paradoksalna ideja da u otvorenom okruženju (sa izvorima i ponorima energije), uz rasipanje energije, mogu nastati lokalizirani procesi koji se održivo samoodržavaju - disipativne strukture. U kontinuiranom mediju može doći do lokalizacije – žarišta intenzivnijih procesa, npr. konstrukcije za sagorevanje. Osim toga, ne može se implementirati bilo koja struktura u datom okruženju.
Za neke klase otvorenih nelinearnih okruženja (sistema) utvrđeno je da potencijalno sadrže čitave spektre struktura (spektre evolucionih oblika organizacije), koji mogu nastati samo u razvijenim, asimptotičkim fazama procesa. To je jedan od temeljnih zadataka koji se u sinergetici naziva problem nalaženja sopstvenih funkcija nelinearne sredine, odnosno održivi načini organizovanja procesa u okruženju koji su njoj adekvatni i prema kojima se vremenom razvijaju sva druga stanja. Koliko i koje relativno stabilne strukture mogu samoodržati kao metastabilne stabilne u datom prirodnom sistemu određeno je isključivo njegovim unutrašnjim svojstvima.
Traži spektri evolucijskih oblika priroda je, u suštini, super-zadatak, blizak takozvanom Heisenbergovom problemu u nuklearnoj fizici, kada je potrebno napisati nelinearne jednačine određenog medija, koji bi kao samoorganizirajući medij davao stabilna stanja u oblik spektra elementarnih čestica.
Još uvijek, na primjer, nije jasno zašto je broj hemijskih elemenata (vrsta atoma) ograničen. Zašto ima oko stotinu atoma, a ne, recimo, značajno više ili manje? Zašto postoji diskretni skup naboja na atomskim jezgrima, ili spektar atomskih tipova? Zašto su naboji cijeli brojevi? Ova pitanja utiču na duboku fizičku, kvantno-mehaničku osnovu opisa hemijskih svojstava i reakcija.
Postoje razlozi da se postavi zadatak dobijanja spektra atoma kao samoorganizirajuće strukture nekog otvorenog nelinearnog okruženja, poput spektra oblika, masa, naboja. Već je posebno pokazano da postoji duboka analogija između vlastitih funkcija izgaranja nelinearnog medija na kvazistacionarnom stupnju i vlastitih funkcija stacionarnog Schrödingerovog problema u centralnom polju sila s Kulonovskim potencijalom. (U ovom radu, linearna stacionarna Schrödingerova jednadžba sa Kulombovim potencijalom izvedena je iz općenitije kvazilinearne toplotne jednačine s nelinearnim izvorom; osim toga, pronađeni su uslovi za normalizaciju i kontinuitet funkcije.) Iza ovog rezultata postoji cjelina niz prirodnih posledica i, pre svega, pokušaj konstruisanja model atoma kao strukture sagorevanja određenog medija i nude drugačije razumevanje razloga za kvantizaciju, povezano sa posebnom stabilnošću invarijantnih grupnih rešenja koja deluju kao atraktori-ciljevi razvoja.
Ograničeni broj svojstvenih funkcija kvazilinearne jednačine toplote sa izvorom je matematički analog konačnog broja sopstvenih struktura nelinearne sredine, a na osnovu ove analogije, prebrojiv broj tipova atoma i hemijskih elemenata. Uz ovaj pristup, kvantizacija bi trebala biti posljedica rješavanja klasičnog, ali nelinearnog problema. Cijeli spektar atoma, kako je predstavljen u periodičnom sistemu D.I. Mendeljejeva, mora se dobiti u obliku spektra vlastitih funkcija sredine, određenih odgovarajućim nelinearnim diferencijalnim jednadžbama.
Uopšte diskretnost Moguće organizacione strukture su uobičajene stvari koje povezuju svijet živih i “neživih” stvari, iako to možda nije očigledno. Živi sistemi su otvoreni i izrazito nelinearni, pa njihov odgovor na vanjske utjecaje može biti višestruko jači (ili slabiji) od njegove veličine i kvalitativno različit u različitim situacijama. Nelinearnost nameće određeni okvir tipovima struktura živih bića. Nije sve moguće kao metastabilno stabilno u nelinearnom svijetu. Nelinearnost kvantizira i čini mogućim skupovima pokreta, poza i gestova živih bića diskretnim.
„Arhitektura“ živih bića povezana je, prije svega, s kretanjem i razvojem živih bića. To je harmonična kombinacija, raspored dijelova u metastabilnu evolucijsku cjelinu. Iako postoji mnogo vrsta struktura i konfiguracija, "arhitektura" života nikako nije proizvoljna. Na primjer, poznati su osnovni tipovi kretanja konja naprijed - hod: hodanje, galop, kas, hod. Konj nikako ne hoda, već svaki put „koristi“ jednu od svojih osnovnih vrsta pokreta. U svakoj vrsti kretanja konji su koordinirani na određeni način, a prijelaz s jedne vrste kretanja na drugu odvija se u skokovima.
Dakle, priroda ima unutrašnje preferencije za određene oblike živih i inertnih stvari. Samo određeni skupovi formi su izvodljivi u prirodnom okruženju. A drugim oblicima nameće se evolucijska zabrana: oni su nestabilni i vrlo brzo evoluiraju ka stabilnim oblicima organizacije, „padaju“ na njih.
Atraktorske strukture kao neispoljene
Priroda voli da se krije.
Heraklit
Relativno stabilne strukture do kojih evolucijski procesi neizbježno dosežu u otvorenim i nelinearnim sistemima nazivaju se, podsjetimo, atraktori. Budući da se atraktori ovdje podrazumijevaju stvarne strukture, a ne njihove slike u faznom prostoru (prostor fizičkih parametara), koristi se izraz: atraktorske strukture.
Najjednostavniji matematički modeli nelinearnih otvorenih medija ukazuju na to da takav sistem krije određene oblici organizacije. Atraktorske strukture su potencijalno ugrađene u okolinu i određene su isključivo sopstvenim nelinearnim svojstvima. Oni su UNMANIFEST - “duh formiranja” sistema. Oni postavljaju tendencije procesa u njemu.
Skrivenost, potencijalnost, druga strana postojanja inherentni su i ljudskom svijetu i svijetu “nežive” prirode. I u okruženju plazme, i u živoj materiji, i u polju ljudske svesti, i u telu kulture, i u okruženju naučne zajednice, postoje svoje unutrašnje tendencije, težnje - „sklonosti“. I nema smisla suprotstavljati im se. Ipak, oni će vas, poput jake riječne struje, natjerati da se krećete u pravom smjeru: u polju privlačenja jednog uzorka-atraktora - prema njemu, a u polju privlačenja drugog uzorka-atraktora - prema drugom . U tom smislu ideje Platona, Aristotela i mudraca drevne Kine zvuče izuzetno konstruktivno.
Kontinuirano otvoreno i nelinearno okruženje, zajedno sa nesavršenim ispoljenim oblicima. sadrži potencijalno biće, idealne strukture. Ona je “ispunjena” formama koje se još nisu odigrale. Svaka od ovih atraktorskih struktura odgovara sopstvenoj tendenciji u okruženju i ima šansu da se realizuje. Na pojednostavljeno matematički modeli može se videti čitavo polje mogućih puteva evolucije, čitav „Tao“ okruženja.
Izborom razvojne putanje, pristupom jednoj od atraktorskih struktura, čini se da su svi ostali evolucijski putevi zatvoreni. A kako se u toku razvoja sama sredina, njena unutrašnja svojstva mogu mijenjati, čitavo polje dopuštenih promjena može se transformisati, donekle pregraditi, a neke atraktorske strukture, neki ciljevi se možda neće ostvariti.
Sasvim je ozbiljno reći da otvoreni kompleksni sistemi imaju mnogo evolucionih puteva. Otuda sva raznolikost oblika, posebno u nelinearnom svijetu. Postavljeni u određene uslove, mi svaki put implementiramo jedan od mogućih oblika organizacije, jedini od svih potencijalnih struktura. Pristup atraktorskoj strukturi određen je određenim principima najodrživiji razvoj proces, a posebno održivi razvoj, a ne stacionarno stanje.
"Ritmovi života" prirode
Darovana nam je samo jedna mudrost:
Sva živa bića moraju pratiti put žita.
V.F. Khodasevič
Niko se neće sporiti sa činjenicom da su sva živa bića podložna ritmovima života. Dijalektika života, ciklična promjena stanja - uspon i pad aktivnosti, budnost i san, život i smrt - simbolično je predstavljena u orijentalnoj slici yin-yanga. Vrhunac blagostanja sadrži „crvotočinu“ padanja, kada noć počinje u podne, kada jang slabi i „zrno“ jina počinje da raste u njoj. Kao što kaže jedna od taoističkih parabola, “u životu postoji generacija, u smrti postoji povratak, počeci i krajevi su suprotni jedan drugome, ali nemaju početak, i [kada] će se završiti ne zna se.”
kukuruz, yin, je kontinuirana potencijalnost, ispunjena težnjom. I biljka jang,- to je nešto što je već postalo, aktualizovano. Yin simbolizira neizvjesnost i dvosmislenost, lutanje u evolucionom lavirintu, i yang— ostvarenje cilja i izgradnja cjeline, izvjesne zaokruženosti. Sinergetika nam uvjerljivo pokazuje da u samom temelju prirode, i žive i inertne, leži princip yin-yang, posmatraju se procesi ekspanzije i kolapsa, evolucije i involucije, rasta i izumiranja.
Rasprostranjena u prirodi nelinearna pozitivne povratne informacije(kada posljedica „potakne“ djelovanje uzroka. - Crveni.) određuju razvoj struktura u režim egzacerbacije, a to ukazuje na to „Vek trajanja“ konstrukcija je ograničen. Pod režimima pogoršanja podrazumevamo ultra-brzo procesi kada se karakteristične količine (temperatura, energija, koncentracija, novčani kapital, itd.) neograničeno povećavaju u konačnom vremenu, tzv. vrijeme egzacerbacije. Ako faktor koji stvara nehomogenosti u mediju (djelovanje nelinearnih volumetrijskih izvora) djeluje jače od faktora raspršivanja (disipativnog), tada nastaju lokalizirani procesi i valovi sagorijevanja koji konvergiraju unutar područja lokalizacije. Proces se razvija sve intenzivnije u području koje se sužava blizu maksimuma. Ovo je takozvani LS režim sa egzacerbacijom, praćen koncentracijom (rupama), ali prepun desinhronizacije unutar sistema.
Stoga je složena lokalizirana struktura koja nastaje u LS režimu samo relativno stabilna. Blizu trenutka egzacerbacije postaje nestabilan, osjetljiv na male smetnje i dezintegrira (ovo je već jin djelovanje. - Ed.). Prisutnost trenutka egzacerbacije, odnosno konačnosti postojanja složene strukture, samo po sebi je zadivljujuća. Za nastanak strukture neophodan je LS mod, a potonji dovodi do nestabilnosti. Ispada da složena struktura postoji samo zato što postoji ograničeno vrijeme! Postoji ograničeno vrijeme za život da biste uopće živjeli! Ili drugim riječima: samo smrtnici su sposobni da se samoorganiziraju („Mi rastemo kroz prepreke!“ - Ed.). Ako želite da dobijete lokalizaciju, složenu strukturu, onda je vreme njene implementacije ograničeno trenutkom pogoršanja. Sebe činjenica prevazilaženja haosa, držeći ga u određenom obliku sugerira konačnost života složene strukture.
I još jedan jednako važan rezultat: za široku klasu jednadžbi sa jako nelinearnim izvorima, postojanje dva suprotna, komplementarna modusa. Pretpostavlja se da se proces propadanja složene strukture koji se razvija u LS-modu rasta (temperatura) uz pogoršanje može izbjeći ako se s vremenom (zbog fluktuacija - haosa) dogodi prelazak na drugi mod - HS-mod; tada se intenzitet smanjuje (temperatura pada), a „talasi se neograničeno šire“, nastavljaju se procesi „po starim tragovima“. Dezintegracija, barem djelomična, zamjenjuje se ujedinjenjem, maksimalni razvoj heterogenosti zamjenjuje se njihovim zamagljivanjem, izglađivanjem, širenjem, sinhronizacijom.
Kao rezultat kompjuterskih eksperimenata, do sada je dobijen i proučavan samo prelazak sa HS na LS režim. Obrnuti prelazak sa LS na HS mod za medije sa jakom nelinearnošću može se smatrati hipotezom, kao rezultatom teorijskog modeliranja (na osnovu analize fazne ravni dobijene metodom usrednjavanja).
Sinergetika nas navodi na zaključak da zakoni ritma, ciklična promjena stanja, univerzalni. Za osobu je ovo dan i noć, izmjena budnosti i sna. U prirodi je ovo ljeto i zima. Na vrućini se biološki procesi ubrzavaju, a na hladnoći usporavaju. Ova vrsta pulsiranja karakteristična je i za inertnu prirodu. Oscilatorni modovi su poznati u hemijske reakcije(u reakciji Belousov-Zhabotinsky - "hemijski sat"). Prema jednoj od kosmoloških hipoteza, ako je prosječna gustina materije u Univerzumu veća od određene kritične, tada bi trenutnu fazu širenja opservabilnog Univerzuma, "bijeg svega od svega", trebalo zamijeniti faza kompresije, "kolaps prema centru." Razvijaju se ideje o pulsirajućem razvoju Zemlje i sinhronoj evoluciji biološkog života na planeti: planeta se ili širi ili skuplja – kao da diše.
Prebacivanje između HS i LS načina je matematički ekvivalent yin-yang procesa. LS mod je pogoršanje, ubrzanje procesa, kontrakcija do određenog centra i ispoljavanje potencijala; HS modus je, naprotiv, usporavanje procesa i raspršivanje, „obnavljanje starih tragova“, uranjanje u prošlost, okretanje carstvu neispoljenog.
Stare li atomi?
Ponovo će biti raj
Nije isto kao kod nas...
F. Sologub
Kvantna mehanika potvrđuje nerazlučivost i identitet svih elementarnih čestica iste vrste, kao i atoma. Pretpostavlja se da su svi mikroobjekti određene vrste isti, pa je nemoguće razlikovati, recimo, jedan foton od drugog ili jedan atom vodika od drugog atoma vodika.
Sinergetski pogled na svijet - evolucijski pogled. Evolucija ima sveobuhvatan karakter. Ona prožima sve nivoe organizacije inertnog i živog. Vjeruje se da je trenutna era evolucije svemira povezana sa širenjem galaksija. Sa evolucijske tačke gledišta, može se pokušati razmotriti takav objekt kao atom. Tada su, na atomskom nivou organizacije svijeta, vidljivi analogi života, pa čak i istorije.
Kao što je već spomenuto, razumijevanju kvantnomehaničke stvarnosti može se pristupiti rješavanjem klasičnog problema, kvazilinearne jednačine topline s nelinearnim izvorom. I u ovom slučaju moguć je model atoma kao strukture sagorijevanja nelinearne sredine. Naravno, ovo je samo postavka za dalja istraživanja.
Stabilan atom sa konstantnim nivoima, kako se to razmatra u stacionarnom Schrödingerovom problemu u kvantnoj mehanici, odgovara ovakvom modelu – razvoju procesa u režimima sa napuhavanje, ali verovatno samo u kvazistacionarnoj fazi. (Režimi egzacerbacije, zajedno sa stadijumom ultrabrzog rasta procesa, imaju i dugu početnu kvazistacionarnu fazu.)
Dakle, model atoma sličnog vodiku je opisan toplotnom jednadžbom sa raspoređenom gustinom i izvorom, a određene temperaturne nehomogenosti odgovaraju stabilnim stanjima (nivoima) atoma. U ovom problemu postoje sagorevanje, toplotna provodljivost (faktor koji apsorbuje nehomogenosti) i data raspodela gustine. U kvazistacionarnoj fazi, distribucija temperature ostaje gotovo nepromijenjena. Stoga možemo pretpostaviti da imamo posla sa nivoima koji su „zamrznuti“ na određenim udaljenostima od centra.
Ali ako počnemo da razmatramo velike vremenske periode, da idemo dalje od kvazistacionarnog stadija, otkrićemo da „talasi sagorevanja” konvergiraju, idu prema centru, do analoga atomskog jezgra. “Život” atoma odgovara LS modu s egzacerbacijom, modu “konvergentnog vala”, kada se intenzitet procesa povećava u sve užem području oko centra. Pogled na atom kao na lokalizirani kvazistacionarni proces u mediju sa složenom strukturom je očigledno plodonosan, jer nam omogućava da objasnimo neke činjenice, na primjer, učinak “crvenog pomaka” spektralnih linija u udaljenim galaksijama.
I dalje se pretpostavlja da je serija razni faktori može dovesti do pojave crvenog pomaka. Prvo, prema uobičajenom, najraširenijem tumačenju, ovaj fenomen može biti posljedica širenja galaksija u trenutnoj fazi evolucije svemira, praćenog Doplerovim efektom. Drugo, neki naučnici se pridržavaju verzije da je privremena promjena kvanta radijacije - "starenje" kvanta - odgovorna za efekat "crvenila kvanta". Treće, u modelu koji razmatramo, ovaj efekat može biti uzrokovan “starenjem” samih atoma. Ovdje je sve izgrađeno na evoluciji tokom vremena, uključujući atom može predstavljati organizaciju koja se mijenja tokom vremena.
Svjetlost iz galaksija koje se nalaze na značajnoj udaljenosti od Zemlje stiže do nas tokom ogromnih vremenskih perioda. Vidimo ove galaksije kakve su bile prije mnogo miliona godina. Ova daleka prošlost, o kojoj nam dokazi dolaze sa sve većih udaljenosti, odgovara, s naše tačke gledišta, ranim fazama evolucije atoma. Nivoi tih atoma trebali su biti dalje od centra, a zatim se polako približavaju jezgru. Dakle, dok idemo u prošlost, vidimo atome čiji se energetski nivoi nalaze sve dalje i dalje od jezgra. A ovo je tačno ekvivalentno efektu crvenog pomaka. I u principu, moguće je procijeniti njegovu konstantu na osnovu onih konstanti nelinearne sredine koje smo dobili modeliranjem atoma kao konvergentnih valova sagorijevanja u LS modu.
Rast i širenje skale Univerzuma može značiti da na makro nivou, za razliku od mikro nivoa, postoji HS način rastezanja svih skala, čak i ako galaksije nemaju nikakvu mehaničku brzinu - jednostavno zbog „nabujanje samog prostora“, zbog HS režima hlađenja. Za posmatrača, slika izgleda kao da galaksije lete velikom brzinom.
Pokušaji da se izgradi model atoma kao svojevrsne evoluirajuće strukture koja ima svoju istoriju su od velikog interesa. Ako je moguće dosljedno razvijati takav model, tada će postati moguće pretpostaviti da se evolucijski procesi odvijaju u mikrokosmosu, ali promjene su uočljive samo u gigantskim vremenskim periodima.
Imaju li “neživi” memoriju?
Ali tvoj, priroda, svijet šuti o danima davnima
Sa dvosmislenim i tajnim osmehom.
F.I. Tyutchev
Neki neobični fenomeni nelinearnog svijeta ukazuju na elemente „pamćenja“, uključujući procese inertne prirode.
Prvo, Ovo - nastavljanje starih staza u HS modu. Gore je rečeno da u medijima sa dovoljno jakom nelinearnošću vjerovatno može doći do spontanog prebacivanja LS i HS moda. Način povećanja intenziteta procesa i trčanja prema centru (LS-mode) zamijenjen je načinom hlađenja i širenja (HS-mode), procesi tipa yang su zamijenjeni procesima tipa yin. U HS režimu, proces se širi uglavnom „po starim tragovima“, budući da je toplotna provodljivost takvih područja, zbog nelinearnosti koeficijenta toplotne provodljivosti, znatno veća od „hladnih“ područja ostatka okoline.
Ali ipak se širenje, iako slabo, dešava i u hladnom okruženju, odnosno struktura postaje sve simetričnija, njen oblik degeneriše iz složenog u jednostavan. Stoga, iako zatvaranje ciklusa međusobnog prebacivanja suprotno usmjerenih modova uvelike produžava “život” strukture sa jakom nelinearnošću, to je ipak ne može učiniti besmrtnom. Akumulacija "memorijskih" elemenata dovodi do "starenja" i, na kraju, do "smrti" složenih struktura, uprkos njihovom ritmičkom načinu života kao što je npr. yin-yang .
U procesima evolucije složenih struktura prošlost ne nestaje. Ostaje da postoji u drugačijem, sporijem ili manje intenzivnom tempo svijetu, "suptilnom". Intenzivni procesi u centru u LS modu su svijet koji se brzo razvija. A tragovi širenja i blijeđenja u HS modu, koji ostaju na periferiji složene strukture, svijet su sporog tempa. Povratak na prethodne spore procese u modelu sveta koji se razmatra je u izvesnom smislu analogija podsvesnog i još dubljeg pamćenja vrsta. Uopšteno govoreći, ništa ne nestaje, ali sve nastavlja da gori u drugačijem, sporom i malo uočljivom ritmu sveta („subjektivno.“ - Red.). Isto tako, ljudska podsvest je skladište svega što je čovek ikada video, čuo, uradio i znao.
Možda nas ovo ne treba previše čuditi. Zaista, u fizici su odavno poznati takvi procesi kada ponašanje sistema zavisi ne samo od veličine spoljašnjeg uticaja na njega i njegovih sopstvenih fluktuacija sada, već i od prirode procesa koji su se u njemu odvijali u prethodnim trenucima. vremena. Ovo je, na primjer, histereza - zaostala magnetizacija, zaostale deformacije itd. Dakle, istorija sistema utiče na njegovo ponašanje u sadašnjosti.
Drugo, memorija je informacije o prošlosti sadržane u složenoj evolucijskoj strukturi. Pojedini fragmenti (prostorni prostori) sinhronog presjeka građevine su sveukupni pokazatelj njenog dosadašnjeg razvoja, a drugi fragmenti su pokazatelj budućnosti. Na primjer, ako se struktura razvija uz pogoršanje u načinu kolapsa prema centru (LS-mode), tada trenutni tok procesa u centru ukazuje na prirodu prošlog razvoja cijele strukture, a tok procesa na periferija sada ukazuje na prirodu njenog budućeg razvoja.
Treće, memorija je konstrukcija prema modelu, matrična reprodukcija koja se odvija u evolucijskim procesima. Memorijski elementi igraju ulogu katalizatora, omogućavajući nam da značajno ubrzamo evoluciju, bez ponavljanja dugog povijesnog puta lutanja i slučajnog odabira. Osim toga, kroz pamćenje, složene strukture se kombiniraju i povezuju u jedinstvenu cjelinu. Ovo je evolucijski ljepilo, da tako kažem. Konačno, postoji suptilna interakcija kada se strukture mogu povezati kroz slabe tragove („repove“) sporih, naizgled potpuno nestalih procesa, kroz „curenje“ procesa izvan područja njihove efektivne lokalizacije. Topološki ispravnim ujedinjenjem dolazi do izlaza u drugi tempo-svijet, ubrzanje razvoja strukture u nastajanju.
„Priroda ne zna za prošlost“, rekao nam je F.I. Sinergetika nas tjera da sumnjamo u ispravnost ovih riječi. Možda priroda još uvijek zna za prošlost. Problem je naučiti pronaći informacije o njegovim prethodnim stanjima i procesima u evolucijskim strukturama.
Sećanje... Možda to nije samo svest o prethodnom iskustvu, već i informacija o samoj prošlosti, razbacane po Univerzumu. Ideja pamćenja je objektivizirana. Sećanje nije ono čega se sećamo, već ono što pamti nas. Sjećanje na “nežive”... Da li je ovo samo metafora?
“Kada Veliki dah izdahne, sve unutar spona forme mora se proširiti. Kao rezultat ove ekspanzije, kada se dostigne posljednji stepen njegovog zadržavanja, ovaj oblik - bilo da je sunce, planeta ili biljno sjeme - mora eksplodirati, rasipajući svoje fragmente. Svaki fragment, ili manji centar, odnese se u svemir i tako nastaju nove planete, nove zvijezde, nova vegetacija i novi životi.”
(Učenje hrama. T. 1. M.. ICR, 2001. str. 320)
Dva puta prirode: put selekcije kroz haos i put rezonantne ekscitacije
I tajna života - dva puta -
Oba vode ka istom cilju.
I nije važno kuda ići.
D.S.Merezhkovsky
Dug i naporan put evolucije prirode je put prevladavanja haosa i nastanka struktura, slučajnih varijacija, žestoke konkurencije i opstanka najsposobnijih. Disipativni procesi vrše „jedenje“. Slabljenje „nepotrebnog“, zahvaljujući haosu na mikro nivou (uopšteno, na nižem nivou organizacije. - Uredba), leži u osnovi pristupa atraktorskim strukturama evolucije. Ovako je tekla kosmička i biološka evolucija nekoliko milijardi godina. Ali da li je ovo jedini mogući način?
Živa priroda je naučila da iznova smanjuje vrijeme potrebno da se dođe do željenih struktura izradom genetskih programa. Nosilac nasljedne DNK postaje svojevrsna matrica na kojoj se grade kompleksna proteinska tijela i biološka sredina. Možete stvarati složene stvari dovoljno brzo bez ponavljanja čitavog monstruozno radno intenzivnog i dugog puta evolucije prirode. Ona zna kako da ga smanji milionima puta - od jednostavne ćelije do složenog organizma. Na kraju krajeva, niti jedan živi sistem, tokom svoje ontogeneze, ne prolazi ponovo cijeli filogenetski put evolucije. Ovo je velika tajna morfogeneze!
Konstrukcija zasnovana na modelu, dupliciranje matrice, je oblik rezonantna ekscitacija. Ovo je mehanizam „žigosanja“ kao što je replikacija DNK, koji radi u otvorenim nelinearnim sistemima.
Da, oba puta vode ka zajedničkim ciljevima - atraktorskim strukturama evolucije. I u ovome je D.S. Merezhkovsky u pravu. Ali nije bitno kuda ići, koji put izabrati.
Selekcija kroz haos je spor put nasumične varijacije i evolucijske selekcije, postepeni prijelaz od jednostavnih struktura ka sve složenijim. Put rezonantne ekscitacije je brzi prelazak u kompleks, višestruko smanjenje vremenskih troškova i materijalnih napora, pokretanje željenih i - što nije manje važno - struktura koje se mogu realizovati u datom okruženju. Istovremeno, to je, takoreći, put joge, kada meditacija doprinosi najkraćem pristupu „strukturi atraktora“, a dolazi do kristalizacije duha, višeg znanja i talenta.
Cijela priroda je dizajnirana tako da u njoj djeluju principi ekonomičnosti i povećanja brzine evolucije. Ubrzanje brzine procesa javlja se u režimima sa pogoršanjem, koji su karakteristični i za svijet žive i za „mrtve“ prirode u prisustvu nelinearnih pozitivnih povratnih „petlji“ u ovoj drugoj. Kroz rezonantnu pobudu procesi se kompresuju u vremenu.
Kao rezultat evolucije, priroda je razvila određene mehanizme, koji se u jednostavnim nelinearnim modelima namjerno rekreiraju kroz rezonantne efekte na otvoreno nelinearno okruženje. Neophodno je ispravno „bockati“ životnu sredinu – vršiti male uticaje na nju u pravo vreme i na pravom mestu. Potrebno je pravilno rasporediti ove uticaje prostorno, jer nije bitna snaga (veličina, trajanje, obuhvatnost, itd.), već njena prostorna konfiguracija, topologija, posebno prostorna simetrija. Ako na okolinu utječemo na konfiguracijski konzistentan način svojim vlastitim strukturama, tada će se pred nama razotkriti različiti oblici skriveni u njoj. Doći će do samoorganizacije, otkrivanja skrivenog i realizacije potencijala.
I neka nas filisterci ne plaše baukom Kineza ili našeg Velikog skoka Rusije. Priroda čini ove skokove, vrši to kolosalno sabijanje vremena neprestano, u svim činovima razvoja živih bića.
Ubrzavanje procesa. Kataliza
Trenutak leti nekontrolisano...
N. Gumilyov
A u "mrtvih" postoje mehanizmi za ubrzavanje sinteze kompleksa.
Kataliza je jedan od najzanimljivijih fenomena koji se proučava u modernoj hemiji. Posebno se razvijaju modeli procesa koji se odvijaju na površini katalizatora. Atomi nasumično padaju na površinu kristala, odnosno na određenu strukturu rešetke, iz okoline u kojoj se odvija katalitička reakcija i fiksiraju se na rešetku kao rezultat adsorpcije i/ili površinskih reakcija. Rešetka igra ulogu matrice, koja vam omogućava da držite atome na datim udaljenostima. Možemo reći da se s vremenom, sa određenim zakašnjenjem, na njemu dešavaju analozi sudara više čestica, koji se proučavaju u sinergiji.
Razlog za ultrabrz razvoj procesa koji se odvija na rešetki je naglo povećanje vjerojatnosti složene reakcije - analoga sudara mnogih čestica. Tokom katalitičkog procesa, proizvod se „reproducira“. Rešetka na kojoj se odvija katalitička reakcija nije samo akcelerator procesa, već i sredstvo za proizvodnju potrebne vrste tvari.
Matrica katalizatora omogućava neslučajno zbrajanje čestica (na primjer, atoma) koje slučajno padnu na nju, odnosno izvođenje složenih kolektivnih interakcija. Do ubrzanja procesa dolazi zbog određene prostorne organizacije katalitičke površine, specifičnog rasporeda i rasporeda atoma rešetke. Ovdje postoji duboka povezanost s idejama rezonantne ekscitacije u sinergologiji. Ispravna topologija utjecaja na medij je ekvivalentna pobuđivanju vlastite strukture u njemu, ispravnoj kombinaciji atoma u složeni molekul. Dakle, oblik rezonantne ekscitacije u biologiji je reduplikacija DNK, konstrukcija prema modelu, koja omogućava značajno ubrzanje bioloških procesa.
Zašto je priroda tako ekonomična?
Priroda je poput štedljivog vlasnika koji je štedljiv tamo gdje je to potrebno da bi mogao biti velikodušan u svom vremenu i mjestu. Velikodušna je u svojim postupcima i štedljiva u razlozima koje koristi.
G. Leibniz
U mnogim slučajevima u hemiji jednostavno je neobjašnjivo zašto molekula ima upravo ovu stereometriju asocijacije, a ne neku drugu. Ovo se često posmatra jednostavno kao eksperimentalna činjenica. Mogući, možda jedini način da se objasne hemijske veze i hemijske strukture je objašnjenje zasnovano na varijacionim principima. Pokazano je da određene konfiguracije kombinacija atoma znače najstabilnija stanja, jer odgovaraju (pospješuju) minimiziranju energije ili slobodne energije.
Nelinearna analiza i sinergetika nam omogućavaju da zauzmemo fundamentalno drugačiji pristup potrazi za najstabilnijim stanjima i strukturama prirode. Takvo pretraživanje se može sprovesti ne bazirano na varijacionim principima minimiziranja funkcionalnosti (energija, akcija, itd.). Štaviše, bilo bi lijepo razumjeti odakle dolaze sami varijacijski ili ekstremni principi.
U sinergetici se proučavaju mehanizmi samoorganizacije prirode, odnosno kako se dolazi do najstabilnijih stanja.
Prvo, pokazano je da za svaki manje ili više složen sistem može postojati mnogo takvih stanja. Rješenje nelinearnog problema dovodi do svojevrsnog kvantnog efekta, do izolacije nekih stanja, do diskretnosti evolucijskih puteva. Na primjer, poznata su dva tipa „izgrađivanja“ okoline tokom konvektivne nestabilnosti. To su klasične, dobro poznate heksagonalne "Benardove ćelije", koje formiraju strukturu tipa "saće", ili manje stabilne tetraedarske ćelije.
Drugo, otkriva se sam mehanizam „ispadanja“ u stabilna stanja, u atraktorske strukture evolucije. Ovo je mehanizam za „prevazilaženje“ haosa, nadmetanja dva principa – haotičnog, raspršenog, koji djeluje kroz disipativne procese i principa koji povećava nehomogenosti u okolini (zahvaljujući nelinearnim volumetrijskim izvorima). Njihovo međusobno djelovanje dovodi do “jedenja”, određuje, takoreći, silu privlačenja prema atraktoru, selekciji iz budućnosti, u skladu sa idealnim modelom, iz jedne od atraktorskih struktura.
Sinergetika također otkriva još jedan metod ekonomije, razvijen od prirode, sažimanja procesa evolucije u vremenu. Ovo je rezonantna ekscitacija. Mali, ali topološki pravilno organizovan uticaj, koji se, kako je rekao Lajbnic, „u svom vremenu i mestu” pokazuje kao izuzetno efikasan. Jer to je ekvivalentno stabilnim stanjima prirodno okruženje, vlastitim oblicima organizacije.
U okruženju možete odmah uzbuditi jednu od atraktorskih struktura i, osim toga, onu koja je poželjna. Možete doći do atraktora, zaobilazeći dugi put evolucije do njega uz neizbježno uništenje svega što mu ne odgovara. pravilnu organizaciju. Pisac naučne fantastike Ivan Efremov rekao bi da je moguće minimizirati zlo - pakao. Da, nepotrebno sagorevanje okoline je eliminisano i vreme za dostizanje atraktora je radikalno smanjeno, vreme evolucije je komprimovano. Ali postoji i opasnost od velikih skokova. To znači da morate poznavati zakonitosti pravilne strukture atraktora koji su adekvatni datom okruženju, a ne nametati sistemu neuobičajene oblike organizacije.
Principi ekonomičnosti takođe igraju ulogu pri spajanju struktura. Pravilnim tokom takvog procesa približava se trenutak zaoštravanja - uspostavlja se veći tempo u cijelom ujedinjenom regionu. Celina se razvija brže od njenih sastavnih delova.
Invarijante oko nas
Pogovor urednika
Ideje sinergije su posuđene iz života mnogostrane prirode - ma koliko apstraktne bile na prvi pogled. Na kraju krajeva, zakoni organizacije (strukture i razvoja) bezbrojnih prirodnih sistema su univerzalni, bez obzira da li su živi ili inertni. Mislimo, prije svega, opšti princip harmonizacija sistema - međusobno i njihovih dijelova. Ovo je princip zlatni omjer, sljediv i u prostoru i u vremenu, odnosno za strukture i procese - na bilo kojoj skali od mikro- do mega-svijeta. Ovaj princip se posebno jasno manifestuje u biosferi, u čoveku, fiksiranom u njegovoj psihi, formirajući i formalizujući princip LEPOTE, odražavajući zakon NAMENE. Zahvaljujući općim pravilima harmonije koja osiguravaju, iako privremenu, stabilnost, ravnotežu u jednom ili drugom sistemu, unutar čak i potpuno različitih formacija jedna od druge, uspostavlja se cjelina, npr. utrostručiti njihove karakteristične skale.
U prirodi, na svim njenim nivoima, striktno djeluje princip ANALOGIJE, toliko poštovan u drevnim doktrinama - zakon sličnosti, izomorfizma. On joj je obezbedio fraktal, "holografski" uređaj, kada se, po pravilu, u centru sistema (na početku, u prošlosti!) može pratiti spiralna struktura ("proleće potencije"), a na periferiji (na kraju , u budućnosti!) - grananje, turbulentna kvazi-haotična organizacija koja zatvara sistem, obezbeđujući mu razmenu sa okolinom vanjski svijet(„ispružena ruka“)
I nije iznenađujuće da postoji određena duboka veza između relativnih položaja planetarnih nivoa u solarni sistem(to znači atomski!) i karakteristične faze ljudskog života. Dakle, mi sami i sve oko nas jedinstveno utjelovljuje djelovanje sinergijskog principa rezonantna ekscitacija. I zato prostor treba ispuniti nekim nevidljivim, vanzemaljskim, „tankim“ okruženjem, u kojem se to dešava instant Note ed.
Paralele nastaju sa prestankom procesa reinkarnacije, kada se iskupe svi “karmički dugovi” periodičnog boravka na zemaljskom planu i dođe vrijeme da individualizirana samosvijest ostane u svijetu “božanske svijesti”. - Napomena edit.
To znači ono što se dešava u crnoj rupi (vidi “Delphis” br. 4(28)/2001), da tako kažem, tj. V singularnost, ili za izvan naših trenutnih fizičkih koncepata prostora, vremena, gravitacije, itd., sadržano je, takoreći, u PROŠLOSTI? Na primjer, da li je "unutrašnjost" ili jezgro galaksija također njihova prošlost? Crne rupe su poput „prozora nazad“, a gravitacijski kolaps koji dovodi do fenomena crne rupe je način povratka u ovu prošlost? - Napomena edit. ] Elenin G.G., Slinko M.G.. Matematičko modeliranje elementarni procesi na površini katalizatora//Nauka, tehnologija, računski eksperiment. M., Nauka, 1993. str. 99.
Dodatak 2
| SADRŽAJ | |
| UVOD | 3 |
| Poglavlje br. 1 Proces organizacije i samoorganizacije u živoj prirodi | 4 |
| 1. Wildlife | 4 |
| 1.1 Organizacija u divljini | 6 |
|
8 |
|
10 |
| Zaključak | 13 |
| Reference | 14 |
Uvod
Pitanje žive prirode jedno je od davnih pitanja u biologiji, jer interesovanje za nju datira još od davnina. Definicije žive prirode date u različitim vremenima nisu mogle biti sveobuhvatne zbog nedostatka dovoljno podataka. Tek kasniji razvoj biologije doveo je do novog shvatanja suštine živih bića i određivanja svojstava živih bića.
Naš svijet, sve što je u njemu vidljivo, prolazi kroz stalne promjene – mi promatramo njegovu kontinuiranu evoluciju. Lamarck je glavnim razlogom evolucije smatrao izvornu (iniciranu od Stvoritelja) želju svojstvenu živoj prirodi da zakomplikuje i samopoboljša svoju organizaciju. Drugi faktor evolucije nazvao je uticajem spoljašnje sredine.
Postoji, na primjer, još jedna pozicija. Prema Borovom principu, imamo pravo smatrati postojećim samo ono što je vidljivo ili što se može učiniti takvim. Dakle, takve sile ne postoje. Dakle, sve što se dešava oko nas možemo smatrati procesom samoorganizacije, odnosno procesom vođenim unutrašnjim podražajima koji ne zahtijevaju intervenciju vanjskih faktora koji ne pripadaju sistemu.
Vidimo dva važna procesa koja se dešavaju u živoj prirodi – organizaciju i samoorganizaciju. Bez sumnje, svaki od ovih procesa daje svoj doprinos i ima svoj specifični značaj u oblasti žive prirode.
Zato je svrha mog rada detaljno ispitivanje procesa organizacije i samoorganizacije. Cilj mog rada je da se utvrdi suština ovih procesa, kao i da se identifikuju njihove razlike i zajedničke karakteristike.
Poglavlje br. 1: Proces organizacije i samoorganizacije u živoj prirodi
1.Wildlife
Priroda - materijalni svijet Univerzum , u suštini - glavni objekt proučavanje nauke. U svakodnevnom životu, riječ "priroda" se često koristi za označavanje prirodnog stanište (sve što nije stvorio čovjek). Čitav materijalni svijet može se podijeliti na dvije komponente - neživu i živu prirodu.
Neživa priroda ili inertna materija predstavljen u formi tvari i polja koji imaju energije . Organizovan je u nekoliko nivoa:elementarne čestice, atomi , hemijski elementi, nebeska tijela, zvijezde, galaksije i svemir . Supstanca može postojati u jednom od nekolikoagregatna stanja(na primjer: plin, tekućina, čvrsta supstanca, plazma ) Rasporedivši objekte Univerzuma po veličini, Sukhonos S.I. otkrivena periodičnost. Razvoj Nežive prirode doveo je do pojave Žive prirode.
Živa priroda je skup organizama. Biologija proučava živu prirodu (od grčkog bios - život i logos - učenje, nauka).
Interes za razumijevanje žive prirode pojavio se u čovjeku veoma davno, još u primitivno doba, i bio je usko povezan s njegovim najvažnijim potrebama: hranom, lijekovima, odjećom, stanovanjem itd. Međutim, tek u prvim drevnim civilizacijama ljudi su počeli namjerno i sistematski proučavati žive organizme i sastavljati popise životinja i biljaka koje naseljavaju različite dijelove zemlje. 1
Podijeljeno u pet kraljevstava: virusi, bakterije, gljive, biljke i životinje . Divlji svijet je organiziran u ekosistema , koji čine biosfera . Glavni atribut žive materije jegenetske informacije, manifestuje se u replikacija i mutacija . Razvoj žive prirode doveo je do nastankačovječanstvo . Svijet žive prirode nam se čini pokretnim, promjenjivim i iznenađujuće raznolikim.
Često se definicija življenja svodi na navođenje karakterističnih svojstava (ili razlika od nežive materije):
složena, uređena struktura;
aktivna reakcija na vanjske utjecaje ili iritacije;
u procesu razvoja ne samo da se mijenjaju, već i postaju složeniji;
sposobnost reprodukcije;
sposobnost prenošenja nasljednih informacija od roditelja do potomaka;
prilagodljivost okolini;
primaju energiju iz vanjskog okruženja, koristeći je za održavanje vlastitog reda. 2
Postoje pojmovi kao što su okruženje i uslovi postojanja organizama, odnosno njihova sposobnost da se organizuju i samoorganizuju u živoj prirodi.
Pogledajmo bliže ove procese.
1.1.Organizacija u divljini
Organizacija sistema se shvata kao promena u njegovoj strukturi, koja obezbeđuje dosledno ponašanje, odnosno funkcionisanje sistema, koje je determinisano spoljnim uslovima.
Naučnici iz različitih vremena obraćali su pažnju na različite stepene organizacije žive materije. Još u prošlom vijeku njemački botaničar M. Schleiden je govorio o različitom poretku organizacije živih tijela. Do tada je stvorena ćelijska teorija žive materije. Njemački evolucijski biolog E. Haeckel smatrao je da je protoplazma ćelije heterogena i sastoji se od čestica koje je nazvao plastiduli. Prema engleskom filozofu G. Spenseru (1820-1903), plastiduli nisu statični, već su u stanju stalne funkcionalne aktivnosti, pa su se zato nazvali fiziološkim jedinicama. Tako se afirmirala ideja diskretnosti, tj. djeljivost žive materije na sastavne dijelove niže organizacije, kojima su dodijeljene vrlo specifične funkcije. 3
Koncept strukturnih nivoa žive materije uključuje ideje sistematičnosti i povezanog organskog integriteta živih organizama. Međutim, istorija teorije sistema započela je mehaničkim shvatanjem organizacije žive materije, prema kojem je sve „više“ svedeno na „niže“: životni procesi – na skup fizičkih i hemijskih reakcija, i organizacija tijelo - na interakciju molekula, ćelija, tkiva, organa itd. Negirane su kvalitativne karakteristike živih organizama. U to vrijeme, jedan od predstavnika fiziološkog determinizma, francuski patofiziolog C. Bernard (1813-1878), vjerovao je da su sve strukture i procesi u višećelijskom organizmu određeni unutrašnjim uzrocima, čija priroda još nije dešifrirana.
Istorijski gledano, koncept „strukturnih nivoa“ nisu uveli biolozi, već filozofi. Koncept strukturalnih nivoa je prvi put predložen 1920-ih. U skladu sa ovim konceptom, strukturni nivoi se razlikuju ne samo po klasama složenosti, već i po obrascima funkcionisanja. Osim toga, koncept uključuje hijerarhiju strukturnih nivoa, u kojoj je svaki sljedeći nivo uključen u prethodni, čineći tako jedinstvenu cjelinu, gdje je najniži nivo sadržan u najvišem. Tako se koncept nivoa organizacije spaja sa organskim integritetom.
Koncept strukturnih nivoa je dalje razvijen. Ona najpotpunije odražava objektivnu stvarnost koja se razvila tokom istorijskog razvoja žive prirode.
1.2. Nivoi organizacije žive prirode
Živa priroda ima složenu strukturu. Razlikuje sljedeće nivoe: molekularni, ćelijski, organizmski, populacijsko-vrsta, biocenotički i biosferni.
Molekularni je najstariji nivo strukture žive prirode, koji graniči sa neživom prirodom. On ovom nivou proučava se hemijski sastav i struktura molekula složenih organskih supstanci koje čine ćeliju (proteini, nukleinske kiseline itd.), uloga nukleinskih kiselina u skladištenju naslednih informacija, proteina - u formiranju ćelijskih struktura, u životnim procesima ćelije se otkriva.
Ćelijski nivo života, koji uključuje i molekularni nivo. Razmatra složenu strukturu ćelije, prisustvo membrane, plazma membrane, jezgra, citoplazme i drugih organela; različiti vitalni procesi koji su mu svojstveni: rast, razvoj, dioba, metabolizam, kao i slična struktura i vitalna aktivnost stanica u biljkama, životinjama, gljivama i bakterijama. 4
Organski nivo, uključujući molekularni i ćelijski. Proučava sličnost organizama različitih carstava žive prirode - njihovu ćelijsku strukturu, sličnu strukturu ćelija i životnih procesa koji se u njima odvijaju i identifikuje razlike između biljaka i životinja u strukturi i načinu ishrane, a takođe istražuje povezanost organizama. sa svojim staništem, njihovom prilagodljivošću na njega.
Populacija-vrsta - supraorganizmski nivo života, uključujući i nivo organizma. Njegova pažnja je posvećena prehrambenim, teritorijalnim i porodičnim vezama između jedinki jedne vrste, njihovoj povezanosti sa faktorima nežive prirode, plus relevantnost ekoloških obrazaca i evolucionih procesa za ovaj nivo.
Biocenotski nivo života, koji je zajednica pojedinaca različite vrste na određenoj teritoriji, povezani različitim intraspecifičnim i međuvrsnim odnosima, kao i faktorima nežive prirode. Manifestacija ekoloških obrazaca i evolucijskih procesa na ovom nivou.
biosfera - najviši nivo organizacija života. Biosfera je biološka ljuska Zemlje, ukupnost cjelokupne žive populacije. Kruženje supstanci i transformacija energije u biosferi je osnova njenog integriteta, uloge živih organizama u njoj. Uloga sunčeve energije u kruženju supstanci, značaj biljaka i fotosinteze u apsorpciji i korištenju sunčeve energije za podržavanje života cjelokupne raznolikosti vrsta na Zemlji, održavanje ravnoteže.
1.3.Samoorganizacija u živoj prirodi
Samoorganizacija je prirodni naučni izraz procesa samokretanja materije. Sistemi žive i nežive prirode, kao i veštački sistemi, imaju sposobnost samoorganizovanja. Samoorganizaciju karakteriše pojava interno konzistentnog funkcionisanja zbog unutrašnjih veza i veza sa spoljašnje okruženje. Štaviše, koncepti funkcije i strukture sistema su usko povezani; sistem je organizovan, tj. mijenja strukturu kako bi izvršila funkciju.
Pitanje međusobnih odnosa
itd.............
Kiralnost je nekompatibilnost objekta sa njegovom slikom u ogledalu bilo kojom kombinacijom rotacija i translacija u trodimenzionalnom prostoru. Govorimo samo o idealnom ravnom ogledalu. U njemu se dešnjak pretvara u ljevaka i obrnuto.
Kiralnost je tipična za biljke i životinje, a sam pojam dolazi iz grčkog. χείρ - ruku.
U križokljunima postoje desna i lijeva školjka, pa čak i desni i lijevi kljun (Sl. 1).
„Spekularnost“ je takođe uobičajena u neživoj prirodi (slika 2).
Rice. 2. Fotografija sa scienceblogs.com (“Trinity option” br. 24(218), 12/06/2016)" border="0">
Nedavno su u modi ušli „hiralni“ satovi, odnosno satovi sa ogledalom (obratite pažnju na natpis na brojčaniku) (slika 3).
Čak iu lingvistici ima mjesta za kiralnost! To su palindromi: riječi i rečenice koje su obrnute, na primjer: UDARIĆU UJAKA, TETKA SRETNA, UDARIĆU TETKU, UJAK SRETAN ili LENSON JE BOA KONTEJNER, ALI NIJE TI POJEO NOS U PAKLU!
Hiralnost je veoma važna za hemičare i farmaceute. Hemija se bavi objektima na nanoskali (modna riječ "nano" dolazi iz grčkog. νάννος - patuljak). Hiralnosti u hemiji posvećena je monografija na čijoj naslovnici (na slici) u pravu) - kiralne kolone i dvije kiralne heksagelicenske molekule (od helix- spirala).
A važnost kiralnosti za medicinu simbolizira naslovnica junskog izdanja jednog američkog časopisa Časopis za hemijsko obrazovanje za 1996. godinu (sl. 4). Strukturna formula penicilamina prikazana je na strani dobroćudnog psa koji maše repom. Pas se gleda u ogledalo, a odatle gleda u njega scary beast sa golim očnjastim ustima, očima koje gori od vatre i kosom nakostrešenom. Na strani zvijeri je prikazana ista strukturna formula kao zrcalna slika prve. Naslov članka o kiralnim drogama objavljenog u ovom broju nije bio ništa manje rječit: “Kada se molekuli lijeka pogledaju u ogledalo.” Zašto “zrcalni odraz” tako dramatično mijenja izgled molekula? A kako ste saznali da su dva molekula „ogledalni antipodi“?
Polarizacija svjetlosti i optička aktivnost
Još od vremena Njutna, u nauci se vodi debata o tome da li je svetlost talas ili čestice. Newton je vjerovao da se svjetlost sastoji od čestica sa dva pola - "sjevernim" i "južnim". Francuski fizičar Etienne Louis Malus uveo je koncept polarizovane svjetlosti, s jednim smjerom "polova". Malusova teorija nije potvrđena, ali je ime ostalo.
Francuski fizičar Augustin Jean Fresnel je 1816. godine izrazio neobičnu za to vrijeme ideju da su svjetlosni valovi poprečni, poput valova na površini vode.
Fresnel je objasnio i fenomen polarizacije svjetlosti: kod običnog svjetla, vibracije se javljaju haotično, u svim smjerovima okomitim na smjer snopa. Ali nakon prolaska kroz neke kristale, poput islandskog šparta ili turmalina, svjetlost poprima posebna svojstva: valovi u njoj vibriraju samo u jednoj ravni. Slikovito rečeno, snop takve svjetlosti je poput vunene niti koja se provlači kroz uski razmak između dvije oštre oštrice brijača. Ako se drugi kristal istog tipa postavi okomito na prvi, polarizirana svjetlost neće proći kroz njega.
Možete razlikovati običnu svjetlost od polarizirane svjetlosti pomoću optičkih instrumenata - polarimetara; Koriste ih, na primjer, fotografi: polarizacijski filteri pomažu da se riješite odsjaja na fotografijama koji nastaju kada se svjetlost reflektira od površine vode.
Ispostavilo se da kada polarizovana svetlost prođe kroz neke supstance, ravan polarizacije rotira. Ovaj fenomen je prvi otkrio francuski fizičar Francois Dominique Arago 1811. godine u kristalima kvarca. To je zbog strukture kristala. Prirodni kvarcni kristali su asimetrični, a dolaze u dvije vrste, koji se razlikuju po svom obliku, poput predmeta od zrcalne slike (sl. 5). Ovi kristali rotiraju ravan polarizacije svjetlosti u suprotnim smjerovima; zvali su se dešnjaci i ljevoruki.
Godine 1815. francuski fizičar Jean Baptiste Biot i njemački fizičar Thomas Johann Seebeck otkrili su da neke organske tvari, kao što su šećer i terpentin, također imaju sposobnost da rotiraju ravan polarizacije, ne samo u kristalnoj, već iu tekućini, otopljenom i čak gasovitim stanjima. Ispostavilo se da se svaki "zračak boje" bijele svjetlosti rotira pod različitim uglom. Ravan polarizacije se najviše rotira za ljubičaste zrake, a najmanje za crvene zrake. Stoga, bezbojna tvar može postati obojena u polariziranoj svjetlosti.
Kao i kod kristala, neka hemijska jedinjenja mogu postojati bilo u dekstro- ili levorukim varijantama. Međutim, ostalo je nejasno s kojim se svojstvom molekula povezuje ovaj fenomen: najtemeljnija hemijska analiza nije mogla otkriti nikakve razlike među njima! Ove vrste supstanci su nazvane optički izomeri, a sami spojevi nazivani su optički aktivnim. Pokazalo se da optički aktivne supstance imaju i treću vrstu izomera - optički neaktivne. Ovo je 1830. otkrio poznati švedski hemičar Jons Jakob Berzelius: kiselina grožđa C 4 H 6 O 6 je optički neaktivna, a vinska kiselina potpuno istog sastava ima pravu rotaciju u rastvoru. Ali niko nije znao da li postoji „levoruka“ vinska kiselina, antipod desnorotacione kiseline, koja ne postoji u prirodi.
Pasteurovo otkriće
Fizičari su povezivali optičku aktivnost kristala sa njihovom asimetrijom; potpuno simetrični kristali, kao što su kubični kristali kuhinjske soli, optički su neaktivni. Razlog za optičku aktivnost molekula dugo vremena ostao potpuno misteriozan. Prvo otkriće koje je rasvijetlilo ovaj fenomen napravio je 1848. godine tada nepoznati francuski naučnik Louis Pasteur. Još kao student zainteresovao se za hemiju i kristalografiju, radeći pod vodstvom spomenutog Jean Baptiste Biota i istaknutog francuskog organskog hemičara Jean Baptiste Dumasa. Nakon što je diplomirao na Ecole Normale Supérieure u Parizu, mladi (imao je samo 26 godina) Pasteur je radio kao laboratorijski asistent kod Antoinea Balarda. Balard je već bio poznati hemičar, koji je 22 godine ranije postao poznat po otkriću novog elementa - broma. On je svom asistentu dao temu o kristalografiji, ne očekujući da će to dovesti do izvanrednog otkrića.
Tokom istraživanja, Pasteur je pripremio rastvor natrijum-amonijum soli optički neaktivne kiseline grožđa i polaganim isparavanjem vode dobio prelepe prizmatične kristale te soli. Pokazalo se da su ovi kristali, za razliku od kristala kiseline grožđa, asimetrični. Neki kristali su imali jedno karakteristično lice na desnoj strani, dok su drugi imali jedno na lijevoj strani, a po obliku su dvije vrste kristala bile poput ogledala jedan drugog.
Postojao je jednak broj oba kristala. Znajući da se u takvim slučajevima kristali kvarca rotiraju u različitim smjerovima, Pasteur je odlučio provjeriti da li će se ova pojava primijetiti i na soli koju je primio. Naoružan lupom i pincetom, Pasteur je pažljivo razdvojio kristale u dvije hrpe. Njihova rješenja, kao što se i očekivalo, imala su suprotnu optičku rotaciju, a mješavina rješenja bila je optički neaktivna (desna i lijeva polarizacija su međusobno kompenzirane). Pasteur se tu nije zaustavio. Iz svake od dvije otopine, koristeći jaku sumpornu kiselinu, istisnuo je slabiju organsku kiselinu. Moglo bi se pretpostaviti da će se u oba slučaja dobiti originalna kiselina grožđa, koja je optički neaktivna. Međutim, ispostavilo se da iz jedne otopine nije nastala grožđana kiselina, već dobro poznata desnorotirajuća vinska kiselina, a iz druge otopine također se dobija vinska kiselina, ali rotirajuća ulijevo! Ove kiseline se nazivaju d-vino (od lat. dexter- desno) i l- vino (od lat. laevus- lijevo). Nakon toga, smjer optičke rotacije počeo se označavati znakovima (+) i (–), a apsolutna konfiguracija molekula u prostoru - slovima R I S. Tako se pokazalo da je neaktivna grožđana kiselina mješavina jednakih količina poznate „desne“ vinske kiseline i ranije nepoznate „lijeve“. Zato jednaka mješavina njihovih molekula u kristalu ili u otopini nema optičku aktivnost. Za takvu mješavinu počeo se koristiti naziv "racemat", od lat. racemus- grožđe. Dva antipoda, koja kada se pomiješaju u jednakim količinama daju optički neaktivnu smjesu, nazivaju se enantiomeri (od grčkog. έναντίος - suprotno).
Shvativši značaj svog eksperimenta, Pasteur je istrčao iz laboratorije i, susrevši laboratorijskog asistenta u kabinetu fizike, dojurio do njega i uzviknuo: "Upravo sam napravio veliko otkriće!" Inače, Pasteur je imao veliku sreću sa supstancom: kasniji hemičari su otkrili samo nekoliko sličnih slučajeva kristalizacije na određenoj temperaturi mješavine optički različitih kristala, dovoljno velikih da se mogu odvojiti pod lupom pincetom.
Pasteur je otkrio još dvije metode za razdvajanje racemata na dva antipoda. Biohemijska metoda temelji se na selektivnoj sposobnosti nekih mikroorganizama da asimiliraju samo jedan od izomera. Prilikom posjete Njemačkoj, jedan od farmaceuta mu je dao dugogodišnju bočicu grožđane kiseline u kojoj je izrasla zelena plijesan. U svojoj laboratoriji, Pasteur je otkrio da je nekada neaktivna kiselina postala levorotirajuća. Ispostavilo se da je to zelena plijesan Penicillium glaucum"jede" samo desni izomer, ostavljajući lijevi nepromijenjen. Ova plijesan ima isti učinak na racemat bademove kiseline, samo što u ovom slučaju „jede“ levorotirajući izomer, a da ne dodiruje desnorotirajući izomer.
Treća metoda odvajanja racemata bila je čisto hemijska. Za to je bilo potrebno imati optički aktivnu supstancu koja bi se, u interakciji s racemskom smjesom, različito vezala za svaki od enantiomera. Kao rezultat, dvije tvari u smjesi neće biti antipodi (enantiomeri) i mogu se razdvojiti kao dvije različite tvari. Ovo se može objasniti takvim modelom u avionu. Uzmimo mješavinu dva antipoda - I i R. Njihova hemijska svojstva su ista. Dodajmo nesimetričnu (kiralnu) komponentu u smjesu, na primjer Z, koja može reagirati sa bilo kojim mjestom u ovim enantiomerima. Dobijamo dvije supstance: RZ i ZR (ili ŽZ i RZ). Ove strukture nisu zrcalno simetrične, stoga će se takve supstance razlikovati isključivo fizički (tačka topljenja, rastvorljivost, itd.) i mogu se odvojiti.
Pasteur je napravio još mnogo otkrića, uključujući vakcinaciju protiv antraksa i bjesnila, te uveo aseptičke i antiseptičke metode.
Pasteurovo istraživanje, koje je dokazalo mogućnost "cijepanja" optički neaktivnog spoja na antipode - enantiomere, u početku je izazvalo nepovjerenje kod mnogih hemičara, međutim, kao i njegov kasniji rad, privuklo je najveću pažnju naučnika. Uskoro Francuski hemičar Joseph Achille Le Bel je, koristeći treću Pasteurovu metodu, podijelio nekoliko alkohola u optički aktivne antipode. Njemački hemičar Johann Wislicenus ustanovio je da postoje dvije mliječne kiseline: optički neaktivna, nastala u kiselom mlijeku (fermentacija mliječne kiseline), i desnorotirajuća, koja se pojavljuje u radnom mišiću (mliječna kiselina). Bilo je sve više sličnih primjera, a bila je potrebna teorija da se objasni kako se molekuli antipoda razlikuju jedni od drugih.
Van't Hoffova teorija
Ovu teoriju stvorio je mladi holandski naučnik Jacob Hendrik van't Hoff, koji je 1901. godine dobio prvu Nobelovu nagradu za hemiju. Prema njegovoj teoriji, molekuli, poput kristala, mogu biti kiralni - "desnoruki" i "ljevoruki", koji su jedni druge kao zrcalna slika. Najjednostavniji primjer- molekule u kojima se nalazi takozvani asimetrični atom ugljika okružen sa četiri različite grupe. To se može pokazati na primjeru najjednostavnije aminokiseline alanina. Dva prikazana molekula ne mogu se kombinovati u prostoru nikakvom rotacijom (slika 6, vrh).
Mnogi naučnici su bili nepoverljivi prema Vant Hofovoj teoriji. A čuveni nemački organski hemičar, izvanredni eksperimentator, profesor Univerziteta u Lajpcigu, Adolf Kolbe, prasnuo je nepristojno oštrim člankom u Journal für praktische Chemie sa zlonamjernim naslovom “Zeiche der Zeit” (“Znakovi vremena”). Uporedio je Van't Hoffovu teoriju sa "ološem ljudskog uma", sa "kokotom obučenom u moderna odeća i prekrila lice bjelinom i rumenilama kako bi ušla u pristojno društvo, u kojem za nju nema mjesta.” Kolbe je napisao da " izvjesni dr. Van't Hoff, koji radi na Utrechtskoj veterinarskoj školi, očito ne voli precizna hemijska istraživanja. Bilo mu je prijatnije sjediti na Pegazu (vjerovatno posuđen iz veterinarske škole) i pričati svijetu šta je vidio od kemijskog Parnasa... Pravi istraživači se čude kako se gotovo nepoznati hemičari upuštaju da tako samouvjereno sude o najvišem problemu hemije - pitanje prostornog položaja atoma, koje, možda, nikada neće biti riješeno... Ovakav pristup naučnim pitanjima nije daleko od vjerovanja u vještice i duhove. A takve hemičare treba isključiti iz redova pravih naučnika i uvrstiti u tabor prirodnih filozofa, vrlo malo drugačijih od spiritualista».
Vremenom je Van't Hoffova teorija dobila puno priznanje. Svaki hemičar zna da ako mješavina sadrži jednak broj „desnorukih” i „lijevorukih” molekula, supstanca kao cjelina će biti optički neaktivna. Upravo se te tvari dobivaju u tikvici kao rezultat konvencionalne kemijske sinteze. I samo u živim organizmima, uz učešće asimetričnih agenasa, kao što su enzimi, nastaju asimetrična jedinjenja. Tako u prirodi prevladavaju aminokiseline i šećeri samo jedne konfiguracije, a stvaranje njihovih antipoda je potisnuto. U nekim slučajevima, različiti enantiomeri se mogu razlikovati bez ikakve opreme – kada različito stupaju u interakciju s asimetričnim receptorima u našem tijelu. Upečatljiv primjer je aminokiselina leucin: njen desnorotirajući izomer je sladak, a levorotirajući izomer gorak.
Naravno, odmah se postavlja pitanje kako su se na Zemlji pojavili prvi optički aktivni kemijski spojevi, na primjer ista prirodna desnorotirajuća vinska kiselina, ili kako su se pojavili „asimetrični“ mikroorganizmi koji se hrane samo jednim od enantiomera. Zaista, u odsustvu ljudi, nije bilo ko da izvrši usmerenu sintezu optički aktivnih supstanci, nije bilo ko da razdvoji kristale na desno i levo! Međutim, ispostavilo se da su takva pitanja toliko složena da na njih još uvijek nema jasnog odgovora. Naučnici se slažu samo da postoje asimetrični anorganski ili fizički agensi (asimetrični katalizatori, polarizirana sunčeva svjetlost, polarizirano magnetsko polje) koji bi mogli dati početni poticaj asimetričnoj sintezi organskih tvari. Sličan fenomen opažamo u slučaju asimetrije “materija – antimaterija”, budući da se sva kosmička tijela sastoje samo od materije, a selekcija se dogodila u najranijim fazama formiranja Univerzuma.
Kiralne droge
Hemičari često tretiraju enantiomere kao jedno jedinjenje jer su njihova hemijska svojstva identična. Međutim, njihova biološka aktivnost može biti potpuno različita. Čovek je hiralno biće. I to se ne odnosi samo na njegove izgled. “Dešnjaci” i “ljevoruki” lijekovi, kada su u interakciji s kiralnim molekulima u tijelu, kao što su enzimi, mogu djelovati drugačije. “Pravi” lijek pristaje svom receptoru kao ključ od brave i pokreće željenu biokemijsku reakciju. Djelovanje “pogrešnog” antipoda može se usporediti s pokušajem protresanja desnom rukom leva ruka vaš gost. Potreba za optički čistim enantiomerima objašnjava se i činjenicom da često samo jedan od njih ima željeni terapeutski učinak, dok drugi antipod može u najboljem slučaju biti beskoristan, au najgorem izazvati neželjene nuspojave ili čak biti toksičan. To je postalo očigledno nakon senzacionalne tragične priče o talidomidu, lijeku koji se prepisivao trudnicama 1960-ih kao djelotvorno sredstvo za spavanje i sedativ. Međutim, s vremenom, njegove teratogene nuspojave (od grč. τέρας - monstrum) akcije, a mnogo beba je rođeno sa urođenim deformitetima. Tek kasnih 1980-ih postalo je jasno da je samo jedan od enantiomera talidomida, desnorotacioni enantiomer, odgovoran za nesreće, a samo levorotirajući izomer je moćno sredstvo za smirenje (Sl. 6, dole). Nažalost, ova razlika u djelovanju doznih oblika ranije nije bila poznata, pa je prodani talidomid bio racemična mješavina oba antipoda. Oni su različiti relativnu poziciju u prostoru dva fragmenta molekula.
Još jedan primjer. Penicilamin, čija je struktura nacrtana na psu i vuku na naslovnici časopisa, prilično je jednostavan derivat aminokiseline cisteina. Ova supstanca se koristi za akutna i hronična trovanja bakrom, živom, olovom i drugim teškim metalima, jer ima sposobnost stvaranja jakih kompleksa sa jonima ovih metala; nastale komplekse uklanjaju bubrezi. Penicilamin se također koristi za različite oblike reumatoidnog artritisa, te u nizu drugih slučajeva. U ovom slučaju koristi se samo "lijevi" oblik lijeka, jer je "desni" toksičan i može dovesti do sljepoće.
Takođe se dešava da svaki enantiomer ima svoje specifično dejstvo. Da, ljevoruki S-tiroksin ( medicinski proizvod levotroid) je prirodni hormon štitaste žlezde. I desnorotirajuće R-tiroksin (dekstroid) snižava holesterol u krvi. Neki proizvođači smišljaju palindromske trgovačke nazive za takve slučajeve, na primjer, darvon i novrad za sintetički narkotički analgetik i lijek protiv kašlja.
Trenutno se mnogi lijekovi proizvode u obliku optički čistih spojeva. Dobivaju se trima metodama: odvajanjem racemskih smjesa, modifikacijom prirodnih optički aktivnih spojeva i direktnom sintezom. Ovo posljednje također zahtijeva kiralne izvore, od bilo kojeg drugog tradicionalne metode sinteza daje racemat. To je, inače, jedan od razloga vrlo visoke cijene nekih lijekova, budući da je ciljana sinteza samo jednog od njih težak zadatak. Stoga ne čudi da je od mnogih sintetičkih kiralnih droga proizvedenih u cijelom svijetu, samo mali dio optički čist, a ostalo su racemati.
O kiralnosti molekula pogledajte i:
Poglavlje Poreklo hiralne čistoće iz knjige Mihaila Nikitina
