Клітинна та неклітинна форми органічного світу

У всьому розмаїтті органічного світу можна ви­ділити дві форми –неклітинну і клітинну.

Неклітинні форми органічного світу. До не­клітинних належать віруси, які утворюють групу Віра (Vira). Віруси проявляють життєдіяльність тільки у стадії внутрішньоклітинного паразитизму. Дуже малі розміри дозволяють їм легко проходити крізь будь-які фільтри, у тому числі каолінові, з найдрібнішими порами, тому спочатку їх називали фільтрівними вірусами. Існування вірусів було до­ведено в 1892 р. російським ботаніком Д. І. Івановським (1864-1920), але побачили їх багато пізніше. Більшість вірусів субмікроскопічних розмірів (рис. 1.2), тому для вивчення їхньої будови корис­туються електронним мікроскопом. Найдрібніші віруси - наприклад, збудник ящуру - ненабагато пе­ревищують розміри молекули яєчного білка, проте зустрічаються і такі віруси (збудник віспи), які можна бачити у світловий мікроскоп.

 

 

Рис. 1.2 Вірус імунодефіциту людини (мікрофотографія).

 

Зрілі частинки вірусів – віріони, або віроспори, складаються з білкової оболонки і нуклеокапсиду, в якому зосереджений генетичний матеріал – нуклеї­нова кислота. Одні віруси містять дезоксирибонук­леїнову кислоту (ДНК), інші – рибонуклеїнову (РНК). На стадії віроспори ніяких проявів життя не спосте­рігається. Тому немає єдиної думки, чи можна віруси на цій стадії вважати живими. Деякі віруси можуть утворювати кристали подібно до неживих речовин, проте, коли вони проникають у клітини чутливих до них організмів, то виявляють всі ознаки живого. Таким чином, у формі вірусів проявляється ніби "перехідний міст", що зв’язує в єдине ціле світ організмів і неживі органічні речовини. Вірус являє собою діалектичну єдність живого і неживого: поза клітиною це речовина, у клітині це істота, тобто він одночасно і нежива речовина, і жива істота. Віроспора – лише одна із стадій існування вірусу. У житті вірусів можна виділити такі етапи: прикріплен­ня вірусу до клітини, вторгнення в неї, латентну ста­дію, утворення нового покоління вірусів, вихід віроспор. У період латентної стадії вірус ніби зникає. Його не вдається побачити або виділити з клітини, але в цей період вся клітина синтезує необхідні для вірусу білки і нуклеїнові кислоти, в результаті чого утворюється нове покоління віроспор.

Описано сотні вірусів, які викликають захворю­вання у рослин, тварин і людини. До вірусних хвороб людини відносять сказ, віспу, тайговий енцефаліт, грип, епідемічний паротит, кір, СНІД та ін.

Віруси, які пристосувалися до паразитування у клітині бактерій, називаються фагами. За своєю будовою фаги складніші від вірусів, що паразиту­ють у клітинах рослин і тварин. Багато фагів ма­ють пуголовкоподібну форму, складаються з голов­ки і хвоста. Внутрішній вміст фага – це переважно ДНК, а білковий компонент зосереджений в основ­ному у так званій оболонці. Фаги проникаючи у певні види бактерій, розмножуються і викликають роз­чинення (лізис) бактеріальної клітини.

Іноді проникання фагів у клітину не супрово­джується лізисом бактерії, а ДНК фага включаєть­ся у спадкові структури бактерії і передається її на­щадкам. Це може продовжуватися впродовж ба­гатьох поколінь бактеріальної клітини, яка сприйня­ла фаг. Такі бактерії називають лізогенними. Під впливом зовнішніх факторів, особливо іонізуючого випромінювання, фаг у лізогенних бактеріях почи­нає проявляти себе, і бактерії зазнають лізису, їх ви­користовують для вивчення явищ спадковості на мо­лекулярному рівні.

Походження вірусів не з’ясоване. Одні вважа­ють їх первинно примітивними організмами, які є основою життя. Інші схиляються до думки, що віру­си походять від організмів, які мали більш високий ступінь організації, але дуже спростилися у зв’язку з паразитичним способом життя. Очевидно, у їхній еволюції мала місце загальна дегенерація, що призвела до біологічного прогресу. Нарешті, існує і третя точка зору: віруси - група генів або фрагментів інших клітинних структур, які набули автономності.

 

Рис. 1.3 Клітина прокаріотів (мікрофотографія):

1 - нуклеоїд; 2 - клітинна мембрана; 3 - цитоплазма.

 

Клітинні форми життя. Основну масу живих істот складають організми, які мають клітинну бу­дову. У процесі еволюції органічного світу клітина набула властивостей елементарної системи, в якій можливий прояв усіх закономірностей, що характе­ризують життя.

Клітинні організми поділяють на дві категорії: ті, що не мають типового ядра – доядерні, або про­каріоти (Procaryota) (рис. 1.3), та ті, які мають ядро – ядерні, або еукаріоти (Eucaryota) (рис. 1.4). До прокаріотів належать бактерії та синьозелені во­дорості, до еукаріотів – більшість рослин, гриби і тварини. Встановлено, що різниця між одноклітин­ними прокаріотами й еукаріотами більш суттєва, ніж між одноклітинними еукаріотами та вищими росли­нами і тваринами.

Прокаріоти – доядерні організми, які не мають типового ядра, оточеного ядерною оболонкою. Ге­нетичний матеріал представлений генофором – ниткою ДНК, яка утворює кільце. Ця нитка не на­була ще складної будови, що характерно для хро­мосом, у ній немає білків-гістонів. Поділ клітини простий, але йому передує процес реплікації. У клітині прокаріотів відсутні мітохондрії, центріолі, пластиди, розвинена система мембран.

Із організмів, що мають клітинну будову, найбільш примітивні мікоплазми (рис. 1.5).

Рис. 1.4 Клітина еукаріотів (мікрофотографія): 1 - ядро; 2 - клітинна мемб­рана; 3 - цитоплазма; 4 - органели та включення.

 

Рис. 1.5 Мікоплазма (мікрофотографія).

Це подібні до бактерій організми, що ведуть парази­тичний або сапрофітний спосіб життя. За розміра­ми мікоплазми наближаються до вірусів. На відміну від вірусів, у яких процеси життєдіяльності відбува­ються тільки після проникнення у клітину, мікоплаз­ми здатні жити, як і інші організми, що мають клітин­ну будову. Ці бактеріоподібні організми можуть рос­ти і розмножуватися на синтетичному середовищі, їхня клітина побудована з порівняно невеликої кількості молекул (близько 1200), але має повний набір макромолекул, що характерні для будь-яких клітин (білки, ДНК, РНК) і містить близько 300 різ­них ферментів.

За деякими ознаками клітини мікоплазми стоять ближче до клітин тварин, ніж до рослин. Вони не ма­ють твердої оболонки, оточені гнучкою мембраною, склад ліпідів близький до тваринної клітини.

Бактерії (рис. 1.6) та синьозелені водорості об’єднані в підцарство Дроб’янки. Клітина типових дроб’янок вкрита оболонкою із целюлози. Дроб’ян­ки відіграють суттєву роль у кругообігу речовин у природі: синьозелені водорості – як синтетики орган­ічної речовини, бактерії – як мінералізатори її. Ба­гато бактерій мають медичне і ветеринарне зна­чення як збудники хвороб.

Еукаріоти – ядерні організми, які мають ядро, оточене ядерною мембраною. Генетичний матері­ал зосереджений переважно у хромосомах, які скла­даються з ниток ДНК та білкових молекул. Ділять­ся ці клітини мітотично.

Рис. 1.6 Ціанобактерії (мікрофотографія).

Є центріолі, мітохондрії, пластиди. Серед еукаріотів є як одноклітинні, так і багатоклітинні організми.

Жива клітина – це впорядкована система, для якої є характерним отримувати ззовні, перетворювати і частково виділяти різні хімічні сполуки. Отже, кліти­ни – це відкриті системи; робота їх відбувається за принципом саморегуляції, яка генетично запро­грамована. Збереження генетичної інформації та її наступна реалізація в довгій низці поколінь здійснюєть­ся системою нуклеїнових кислот. У цілому це забез­печує фундаментальну властивість життя - історич­ну неперервність біологічних процесів.

 

Основні властивості життя

• обмін речовин та енергії

• здатність протистояти наростанню ентропії

• подразливість

• самооновлення

• саморегуляція

• самовідтворення

• спадковість і мінливість

• ріст та розвиток

• дискретність і цілісність

До складу живих організмів на атомному рівні вхо­дять ті самі хімічні елементи, що й до неживої матерії.

Однак на молекулярному рівні виникають відмінності, що відмежовують живе від неживого. Живі організми мають властиві лише їм системи хімічних зв’язків і взаємодій між молекулами: ковалентні, іонні, водневі зв’язки, гідрофобні взаємодії. Молекули живих організмів здатні утворювати полімерні комплекси. Здатність утворювати ці комплекси, їх наступні пере­творення, а також зруйнування, забезпечує найважли­вішу властивість живої системи – обмін речовин, зміст якого складають синхронізовані процеси асимі­ляції (процеси синтезу, анаболізм) і дисиміляції (про­цеси розпаду, катаболізм). Під час асиміляції ство­рюються або оновлюються різні морфологічні струк­тури, процес відбувається з поглинанням енергії й на­зивається пластичним обміном. Під час дисиміляції відбувається розщеплення складних хімічних сполук до відносно простих, що супроводжується виділенням енергії. Цей процес називають енергетичним об­міном. Пластичний та енергетичний обміни тісно по­в’язані, складають єдиний метаболічний цикл, який відбувається у клітині (рис. 1.7).

Отримані ззовні речовини в процесі пластичного обміну організми перетворюють у власні, які замі­нюють старі елементи й одночасно видаляють у зовнішнє середовище сполуки, які утворилися в про­цесі дисиміляції, а також речовини, не використані організмом. Тому живий організм є відкритою сис­темою - відбувається неперервна взаємодія з довкіл­лям, під час якої здійснюється обмін із середовищем енергією, матерією (речовиною) та інформацією.

Рис. 1.7 Ганс Кребс (Н. Krebs) (1900-1981)

відкрив цикл трикарбонових кислот.

 

Здатність протистояти наростанню ен­тропії. Небіологічні системи здатні виконувати ро­боту за рахунок теплової енергії. Живі системи функціонують в ізотермічному режимі, а тому для здійснення процесів життєдіяльності використову­ють хімічну енергію і підпорядковуються законам термодинаміки. Аутотрофні організми використову­ють енергію сонячного світла або розщеплення хімічних сполук (залізо- та сіркобактерії). Гетеро­трофні організми отримують енергію в результаті поєднання метаболізму з процесом розпаду склад­них органічних молекул, які надходять ззовні.

Згідно з першим законом термодинаміки, внут­рішня енергія разом з її оточенням залишається ста­лою. За будь-яких змін системи внутрішня енергія не витрачається і не набувається. Ця енергія може переходити від однієї частини до іншої або перетво­рюватися з однієї форми в іншу.

За другим законом термодинаміки, ентропія при самовільних процесах зростає. Ентропія є мірою не­впорядкованості, хаотичності системи і досягає мак­симального значення, коли система переходить до стану справжньої рівноваги.

У живих системах постійно відбуваються біохімічні реакції, що супроводжується виділенням тепла. Такі процеси проходять за участю ферментів самовільно і характеризуються зменшенням вільної енергії. Енергетичні процеси в клітині здійснюють­ся впорядковано, а не хаотично. За таких умов не може бути справжньої, сталої рівноваги. Тому кліти­ни як живі організми здатні протистояти зростанню ентропії. Високовпорядковані системи (живі органі­зми) легко руйнуються; якщо на підтримання їх відносної сталості не витрачається енергія, вони на­бувають невпорядкованості (ентропії).

Самооновлення. В основі самооновлення ле­жать реакції синтезу, тобто утворення нових моле­кул і структур на основі інформації, закладеної в послідовності нуклеотидів ДНК (рис. 1.8).

Саморегуляція. Саморегуляція, або ауторегуляція – це здатність організмів підтримувати віднос­ну сталість хімічного складу та перебігу фізіологіч­них процесів – гомеостаз. Саморегуляція відбу­вається за участі нервової, імунної та ендокринної систем. Сигналами для корекції гомеостазу є над­лишок або нестача тих чи інших речовин, виведен­ня системи з рівноваги тощо.

Рис. 1.8 Схема будови ДНК (фрагмент).

 

Важливим проявом життя є подразливість – здатність живих організмів реагувати на певні впли­ви довкілля. Характер подразників, а, отже, й аде­кватні реакції-відповіді організмів на них різноманітні. Вони мають свої особливості у представників тва­ринного і рослинного світу. Поширеною формою про­яву подразливості є рухи - активні чи пасивні. У світі тварин рухи виявляються у вигляді таксисів. Це певне позитивне чи негативне переміщення відносно подразника (фототаксис, термотаксис, хемотаксис). Рослинам притаманні тропізми, насти, нутації. Рухи віддзеркалюють різні шляхи еволюційних перебудов і адаптацій організмів до середовища існування.

Однією з обов’язкових властивостей життя є здатність до самовідтворення (розмноження). У процесі розмноження організми дають потомство, тобто виникають організми, схожі з батьківськими формами. Таким чином забезпечується спадкоєм­ність між батьками і нащадками. У сучасних умо­вах організми можуть виникати тільки з матеріаль­них форм (клітин) шляхом розмноження.

Самовідтворення відбувається на всіх рівнях організації живої матерії. Завдяки репродукції не тільки цілі організми, але і клітини після поділу схожі на своїх попередників.

Самовідтворення забезпечується ДНК. Крім ДНК, жодна інша структура клітини, зокрема і всі білки, та­кою властивістю не наділена. Здатність молекул ДНК до саморепродукції має винятковий зв’язок з проце­сом поділу клітин і розмноженням організмів.

Розмноження є необхідною умовою існування будь-якого виду рослин і тварин.

Життєвим віддзеркаленням космічних процесів є ево­люційно сформована біологічна ритмічність – уні­версальна особливість життя. Біоритми - це кількісні й якісні зміни біологічних процесів, які відбуваються на різних рівнях організації. їх виникнення зумовлено планетарними взаємодіями, обертанням Землі навко­ло своєї осі й навколо Сонця. Найпоширенішим є циркадіанний (білядобовий) хроноритм, що випливає з фо­топеріоду – зміни довжини дня і ночі. Рослинний і тва­ринний світ реагує на фотоперіод фотоперіодизмом – складним комплексом змін життєдіяльності. Фотопе­ріодизм є суттєвим компонентом таких елементів вищої нервової діяльності, як інстинкти.

Спадковість і мінливість. Молекули ДНК ма­ють виняткову стійкість. З цією властивістю ДНК пов’язана її участь в явищі спадковості – процесі відтворення організмами в ряду наступних поколінь схожих ознак і властивостей.

Спадковість – це здатність організму передавати свої ознаки, властивості й особливості розвитку від покоління до покоління. При розмноженні ознаки і влас­тивості передаються досить стійко. Проте існують і деякі відмінності. Спадковість – це не просто відтво­рення, копіювання. Вона завжди супроводжується мінливістю. При розмноженні організмів виникають нові властивості, це явище отримало назву мінливість.

Мінливість – це здатність організмів набувати нових ознак і властивостей. При цьому виникає різноманітність, поява нових форм життя, нових видів організмів.

Спадковість і мінливість – невід’ємні явища живої матерії. Вони проявляються в процесі розмножен­ня організмів.

Ріст і розвиток. Ріст зв’язаний з обміном ре­човин. Якщо переважає анаболізм – відбувається рістживої системи.

Ріст здійснюється на будь-яких рівнях біологіч­ної організації: ріст клітин, ріст органів, ріст організмів, ріст популяцій тощо. Ріст супроводжується збільшен­ням маси органа, організму або зростанням числа особин у популяції тощо.

Властивістю живої матерії є здатність до роз­витку - незворотної закономірної зміни біологічної системи. В результаті розвитку зазнає змін склад або структура системи, формується нова якість. Роз­виток складових організму носить назву онтоге­нез, або індивідуальний розвиток. Розвиток живої природи (еволюція) з утворенням нових видів, про­гресивним ускладненням форм життя носить назву філогенез, або історичний розвиток.

Дискретність і цілісність. Дискретність (від лат. discretus – переривчастість, розділення) озна­чає, що біологічна система (популяція, організм, орган, клітина) складається з відособлених або об­межених у просторі складових (види, особини, тка­нини, органели). Проте кожна з частин тісно пов’я­зана з іншою, вони взаємодіють між собою, утво­рюють структурно-функціональну єдність, структур­ну впорядкованість щодо виконуваної функції.

Дискретність забезпечує сталість перебігу біоло­гічних процесів у часі і просторі. Взаємодія складових біологічної системи відбувається не ізольовано, а пе­ребуває у зв’язку з оточуючим середовищем, вона відповідно реагує на стимули, які надходять зовні.

За таких умов біологічна система розглядаєть­ся як цілісна система. її складові утворюють ціліс­ність, єдине ціле. Про це свідчать однотипність реакцій різних видів на дію подразника, взаємопереходи біохімічних реакцій, тотожність фізіологіч­них функцій тощо.

Життя багатолике. Всі його властивості об’єднує єдиний процес розвитку, який охоплює неживу при­роду, живу речовину і людське суспільство.

Стратегія життя

• стійка здатність до передаван­ня інформації та її реалізації

• адаптація до умов навколиш­нього середовища

• поступальний розвиток

Численні знахідки вчених у вигляді скам’янінь, відбитків у породах та інших об’єктивних доказів вказують на те, що життя на Землі існує не менше 4 млрд. років.

Рис. 1.9 Фотосинтез відбувається у зеленому листку за участі сонячного світла.

 

Упродовж 3 млрд. років живі організ­ми мешкали виключно у водному середовищі. До моменту виходу на сушу життя уже було представ­лене різновидними формами: прокаріотами, нижчи­ми і вищими рослинами, найпростішими і багатоклі­тинними еукаріотами, зокрема ранніми представ­никами хребетних тварин. За вказаний період, що складає близько 6/7 всього часу існування життя на нашій планеті, відбулись еволюційні перетворення, визначивши обличчя сучасного органічного світу. Знайомство з найважливішими із них допо­магає зрозуміти стратегію життя.

Першими з’явилися прокаріотичні організми, які панували на Землі більше 2 млрд. років. З їх еволю­цією пов’язана поява фотосинтезу й організмів еукаріотичного типу.

Фотосинтез відкрив доступ до сонячної енергії, яка за допомогою цього механізму запа­сається в органічних речовинах і потім викорис­товується в процесах життєдіяльності. Широке розповсюдження фотосинтезуючих аутотрофних організмів, насамперед зелених рослин, призвело до утворення і накопичення в атмосфері Землі кис­ню. Це сприяло виникненню в еволюції механіз­му дихання, який відрізняється від безкисневого (анаеробного) енергозабезпечення життєвих процесів набагато більшою ефективністю (приблиз­но у 18 разів) (рис. 1.9).

Еукаріоти з’явилися серед жителів планети близько 1,5 млрд. років тому. Відрізняючись від про­каріотів складною організацією, вони використовують у своїй життєдіяльності більший об’єм спадкової інформації. Спочатку еукаріоти мали одноклітинну будову, згодом вони стали основою для виникнення багатоклітинних організмів, які з’явилися на Землі близько 600 млн. років тому і зумовили широкий різновид живих істот.

Понад 500 млн. років тому серед багатоклітинних з’являються хордові тварини (рис. 1.10). У процесі подальшої еволюції саме в цій групі виникають хре­бетні тварини (рис. 1.11). Приблизно 200-250 млн. років тому з’являються ссавці, характерною рисою яких стає особливий тип турботи про нащадків –годування народжених малят молоком. Саме через ссавців, зокрема через підряд приматів, пройшла лінія еволюції, що веде до людини (близько двох мільйонів років тому).

Отже, еволюція життя на Землі характеризується певними загальними рисами: по-перше, виникнув­ши у вигляді найпростіших одноклітинних форм, життя у своєму розвитку закономірно породжувало істоти із все складнішим типом організації тіла, дос­коналішими функціями, підвищеним ступенем неза­лежності від прямих впливів навколишнього середовища; по-друге, будь які варіанти живих форм, що виникали на планеті, зберігаються так довго, як довго існують геохімічні, кліматичні, біогеографічні умови, що задовольняють певною мірою їх життєві потреби; по-третє, у своєму розвитку окремі групи організмів проходять стадії підйому і спаду.

Рис. 1.10 Хордові. Ланцетник (Amphioxus lanceolatum).

 

Рис. 1.11 Хребетні. Собака (Canis familiaris).

 

Ряд послідовних великих еволюційних змін, та­ких як еукаріотичний тип організації клітин, багатоклітинність, виникнення хордових, хребетних і, нарешті, ссавців (що зумовило в кінцевому резуль­таті появу людини), складає в історичному розвит­ку життя лінію необмеженого прогресу.

 

Головні стратегічні принципи еволюції життя:

1) еволюція має пристосувальний характер;

2) у процесі історичного розвитку закономірно підвищується рівень організації живих форм, що відповідає прогресивному характеру еволюції;

3) чим вищий рівень морфофізіологічної органі­зації, тим більша кількість енергії потрібна для її підтримання; тому ще один стратегічний принцип еволюції полягає в освоєнні нових джерел і ефек­тивних механізмів енергозабезпечення життєвих процесів;

4) для утворення високоорганізованих форм не­обхідний більший об’єм спадкової інформації; зако­номірне зростання об’єму генетичної інформації, що використовується в життєдіяльності.

 

1.1.5 Еволюційно обумовлені структурні рівні органі­зації життя

• елементарні структури рівнів та основні біологічні явища, що їх характеризують

• значення уявлень про рівні орга­нізації живого для медицини

Жива природа є складно організованою систе­мою складових, об’єднаних загальною стратегією життя. Внаслідок цього в науці сформувалася уява про рівні організації живої матерії. Рівень організації визначається за двома принципами – часовим і те­риторіальним. Це пов’язано з тим, що різноманітні біологічні процеси потребують специфічних умов і тому здійснюються в певних межах, відрізняються за швидкістю перебігу. При об’єднанні територіаль­ного і часового параметрів формується той чи інший рівень організації у вигляді порівняно однорідного біо­логічного комплексу. Він характеризується двома основними показниками: елементарною структур­ною одиницею й елементарним біологічним яви­щем. Виділяють такі рівні живої матерії (рис. 1.12):

Молекулярногенетичний рівень. Елементарні структури – коди спадкової інформації, тобто по­слідовності триплетів нуклеотидів молекули ДНК. Елементарні явища – відтворення цих кодів за прин­ципом матричного синтезу або конваріантної редуплікації (подвоєння) молекули ДНК. Ме­ханізм редуплікації зумовлює копіювання генів. Це дозволяє передавати генетичну інформацію в низці поколінь клітин і забезпечує механізми спадковості. Випадки помилок синтезу змінюють кодони, що одразу ж відтворюється в молекулах-копіях. Редуп­лікація стає конваріантною, тобто такою, що призводить до змін (явище генних мутацій).

Перенесення інформації в оформлену структуру – білкову молекулу –забезпечується набором спе­ціалізованих внутрішньоклітинних – органел - у про­цесі біосинтезу білка.

Екологічні проблеми рівня: ріст мутагенних впливів і збільшення частки мутацій у генофондах.

Клітинний рівень. Елементарні структури -клітини. Елементарні явища – життєві цикли клітин.

Клітина перетворює речовини й енергію, що надходять до організму, у форму, придатну для використання організмом, і таким чином забезпечує процеси життєдіяльності. Кожна клітина відносно автономна, самостійна функціонуюча одиниця. У складі цілісного організму клітини об’єднуються у: тканини і системи органів. Між ними налагодже­на система фізіолого-біохімічних і структурно-функціональних зв’язків, яка є характерною для тка­нин даного організму.

Екологічні проблеми рівня: ріст клітинної пато­логії внаслідок забруднення середовища, порушен­ня відтворення клітин.

Оргтізмовмй рівень Елементарні структури – організми та системи органів, з яких вони склада­ються. Елементарні явища – комплекс фізіологіч­них процесів, що забезпечують життєдіяльність. На даному рівні здійснюється механізм адаптації і фор­мується певна поведінка живих істот у конкретних умовах середовища. Спадкова інформація, закодо­вана в генотипі, реалізується певними фенотипними проявами. Керуюча система – генотип.

 

Рис. 1.12 Рівні організації живої матерії.

 

Екологічні проблеми рівня: зниження адаптацій­них можливостей організмів, розвиток граничних станів у людини (стан між здоров’ям і хворобою).

Популяційно-видовий рівень. Елементарні структури – популяції. Елементарні явища – видо­утворення на підставі природного добору. Популяція – основна одиниця еволюції. Найважливіший еволю­ційно-генетичний показник популяції – її генофонд. Це керуюча підсистема рівня. Генофонд визначає еволюційні перспективи та екологічну пластичність популяцій. Є низка чинників, що викликають зміну генофонду популяцій: мутації, комбінативна мінливість, популяційні хвилі, ізоляція. Реалізація змін відбувається шляхом природного добору.

Екологічні проблеми рівня: погіршення екологіч­них показників популяції (чисельність, щільність, віко­вий склад тощо).

Біосферно-біогеоценотичний рівень. Елемен­тарні структури – біогеоценози. Елементарні яви­ща – динамічний взаємозв’язок біогеоценозів у мас­штабах біосфери. Керуюча підсистема – генопласт (термін увів український академік М. О. Голубець). Це сукупність генофондів і генотипів адаптованих одна до одної популяцій в оточуючому їх середо­вищі. Весь комплекс біогеоценозів утворює живу оболонку Землі – біосферу. Між біогеоценозами відбувається не тільки матеріально-енергетичнии обмін, але й постійна конкурентна боротьба, що надає біосфері в цілому великої динамічності. Вся біогеохімічна робота біосфери забезпечується її біогеоценозним комплексом.

Екологічні проблеми рівня: збільшення кількості антропоценозів та їх глобальне поширення, забруднен­ня середовища, руйнування озонового екрану Землі. Біологічні рівні організації живої природи взаєм­но пов’язані між собою за принципом біологічної ієрархії. Система нижчого рівня обов’язково вклю­чається до рівня вищого гатунку.

Ідея біологічних рівнів, з одного боку, поділяє живу природу на окремі складові – дискретні оди­ниці, а з іншого – пояснює її цілісність як системи взаємопов’язаних частин, починаючи від органіч­них макромолекул і закінчуючи живою оболонкою Землі – біосферою.