Kas yra gyvenimas? Tikslų gyvenimo apibrėžimą sunku pateikti, tačiau kiekvienas gali tiksliai atskirti, kur yra gyvieji ir negyvieji. Tai yra, skirtinga kaina už gyvą ir nugaišusį arklį.
Tiesą sakant, intuityviai suprantame, kas gyva, o kas negyva, tačiau paprastai sunku tiksliai suformuluoti skirtumą. Yra daugybė bandymų pateikti „gyvenimo“sąvokos apibrėžimą, apibrėžimą, tačiau visi jie pasirodo netobuli. Todėl protingas žmogus paprastai atsisako apibrėžti, pakeisdamas jį tautologija. Gyvenimas yra gyvenimas, tas, kuriame yra gyvenimas, kuris sutvarkytas kaip gyvenimas.
Pavyzdžiui, gyvenimas yra tai, kas mus sieja su mažomis bakterijomis, augalais ir milžinais banginiais. Gyvenimas yra nuolatinis ir nenuspėjamas judėjimas. Gyvenimas gali gimti ir mirti…
Visi gyvi organizmai susideda iš molekulių. Be to, kiekviena molekulė savaime nėra gyva. Taigi, vandens molekulė, esanti raumenų ląstelėje, yra tokia pati kaip vandens molekulė stiklinėje arbatos. Bet, susivienijus, gali susidaryti įvairiausių medžiagų molekulės, pavyzdžiui, raumenų ląstelė, kuri sugeba susitraukti ir reaguoti į aplinkos pokyčius, žodžiu, gyventi.
Mes vadiname stebuklu tai, ko negalime paaiškinti. Todėl iš pažiūros nepastebimas perėjimas nuo negyvų molekulių prie gyvo organizmo dažnai vadinamas gyvenimo stebuklu. Kita vertus, galbūt mes patys mistifikuojame tai, ką matome, bet viskas yra daug paprasčiau …
"Gyvenimas yra baltymų kūnų egzistavimo būdas, kurio esminis taškas yra nuolatinis medžiagų mainai su juos supančia išorine prigimtimi, o pasibaigus šiai medžiagų apykaitai, gyvenimas taip pat sustoja, o tai lemia baltymų skaidymąsi". Šį apibrėžimą pateikė Friedrichas Engelsas - ir palyginti neseniai jis buvo labai populiarus pas mus. Na, nėra toks blogas apibrėžimas. Bet ar to pakanka?
Pats Engelsas taip nemanė. Jam medžiagų apykaita yra tik esminis, bet ne vienintelis gyvenimo kriterijus. Tai taip pat gali būti būdinga negyvam daiktui. Tarkime, kad turime dvi nepermatomas dėžutes, kuriose yra skylių „prie įėjimo“ir „prie išėjimo“. Kas yra viduje - mes nežinome. Tačiau mes galime išmatuoti oro būklę įleidimo ir išleidimo angose. Matavimai parodė, kad abiem atvejais išeigoje trūksta deguonies, padidėja anglies dioksido ir vandens garų koncentracija.
Matuojame temperatūrą ir matome, kad išleidimo angos oras yra šiltesnis nei įleidimo angoje. Mes turime teisę daryti išvadą, kad kiekvienoje dėžutėje yra sistema, galinti keistis medžiagomis su aplinka. Atidarome dėžes ir tai, ką matome … vienoje jų yra gyva pelė, o kitoje - deganti žvakė. Medžiagų apykaitos kriterijus čia neveikia, jis neleidžia atskirti gyvenimo nuo negyvenimo, atskirti degimo procesą nuo kvėpavimo proceso.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Jei nutrauksime oro tiekimą, pelė miršta. Bet net negyvas organizmas gali keistis medžiagomis su aplinka. Tai visų pirma yra fosilijų susidarymo pagrindas: gyvūnų ir augalų liekanos uolienų sluoksnyje suteikia aplinkai organinių medžiagų, o jos vietą užima mineralai. Visų pirma, nuostabūs yra suakmenėję medžiai: išoriškai jie išsaugo medienos struktūrą iki smulkmenų, tačiau prieš milijonus metų ją pakeitė silicio dioksidas ir geležies oksidai.
Kokią išvadą čia galima padaryti? Metabolizmas yra būtina sąlyga, jei kalbame apie gyvą būseną. Tačiau vien medžiagų apykaitos nepakanka norint apibrėžti gyvenimą! Reikia dar kažko.
Pabandykime dar kartą. Pirma, gyvenimas yra aktyvus. Gyvenimas veikia. Net jei jis yra „pasyvus“, jis prisitaiko prie sąlygų (tai yra „kenčia“: „kančia“Aristotelyje yra pavaldumo kategorija, priešinga veiksmui kategorija: actio - passio), aktyvusis komponentas vis tiek išsaugotas, tarsi savarankiškas aktas “. nuo savęs ir dėl savęs “. Tokia veikla būtinai vyksta su energijos sąnaudomis sistemoje: norint gyventi, energija išleidžiama! Antra, gyvenimas yra visada konkrečios tvarkos, apibrėžtos, specifinės struktūros palaikymas ir atkūrimas. Konkrečiai konkretus. Tai yra tai, ką išleidžia energija ir energija!
Kas yra aktyvus atkūrimas? Tai yra procesas, kai sistema atkuria save ir išlaiko savo vientisumą, naudodama aplinkos elementus žemesne tvarka. Tokio pobūdžio pasyvus procesas jokiu būdu nėra gyvenimo ženklas. Paukštis kasmet daugina savo lizdus, bebras stato užtvanką, tačiau nei lizdo, nei užtvankos negalima laikyti gyvais objektais, skirtingai nei jų statytojai. Apskritai mažai tikėtina, kad paukštį galima gauti, dauginti iš lizdo, bebrą - iš užtvankos, o Bigfoot - iš jo tako …
Toliau apie energijos sąnaudas. Dėl kokios priežasties tai yra būtina sąlyga apibrėžiant gyvenimą? Nes tai leidžia atskirti gyvas būtybes nuo kitų save reprodukuojančių struktūrų, pavyzdžiui, kristalo.
Jau XVIII amžiuje buvo sukurtos analogijos tarp organizmų augimo ir kristalų augimo. Iš tikrųjų kiekvienas kristalas turi savo specifinę struktūrą, kuri atsiranda savaime. Natrio chloridas kristalizuojasi kubo pavidalu, anglis (deimantas) - oktaedro pavidalu. Kristalų sankaupos ir ataugos kartais stebėtinai panašios į gyvosios gamtos struktūras. Prisiminkime šalnų modelius ant langų stiklų. Kartais jie panašūs į paparčių ir kitų keistų augalų lapus, kad atrodo tikresni nei tikrieji. Net metalai sudaro tokias struktūras. Viso pasaulio metalurgai puikiai žino vadinamąjį „Černovo medį“. Metalo gaminių liejimo metu gali susidaryti spragos, apvalkalai, kaip juos vadina ekspertai. Ir kartais tokiuose apvalkaluose kartu auga geležies kristalai - tai labai panašu į gerai žinomą augalą.
Ir vis dėlto, šalčio modelių ir paparčio lapų analogijos yra klaidinančios. Nors šios struktūros yra išoriškai panašios, jų susidarymo procesai yra visiškai priešingi energetiškai. Kristalas yra sistema, turinti kuo mažiau laisvos energijos. Ką tai reiškia? Tai reiškia, kad kristalizacijos metu energija išsiskiria šilumos pavidalu. Pavyzdžiui, atsiradus vienam kilogramui „šalnų modelių“, turėtų išsiskirti 619 kcal šilumos.
Šios struktūros sunaikinimui reikia išleisti tiek pat energijos. Kita vertus, paparčio lapai sugeria saulės spindulių energiją, kai jie atsiranda ir auga. Sunaikinę šią struktūrą, mes galime atgauti energiją. Mes, tiesą sakant, tai darome, pavyzdžiui, degindami anglį, susidariusią iš milžiniškų paleozojaus eros paparčių liekanų, arba tiesiog kaitindamiesi aplink paprastą ugnį. Ir esmė čia nėra pačiame lapų pavidale, kuris išoriškai sujungia miško paparčius ir raštą ant stiklo.
Beformis tos pačios masės ledo sluoksnis ištirps ir išgarins tiek pat energijos. Išoriniam augalų lapų sudėtingumui formuoti išleidžiama energija yra nereikšminga, palyginti su ta, kuri išsaugoma organinėse medžiagose.
Bet kaip su išoriniu panašumu? Esmė tame. Tiek paparčio lapai, tiek šalti raštai turi didžiausią paviršiaus plotą tam tikram tūriui. Paparčiui (ir bet kuriam kitam augalui) tai yra būtina, nes kvėpavimas ir anglies dvideginio pasisavinimas eina per lapų paviršių. Tais atvejais, kai reikia sumažinti vandens sunaudojimą garavimui, augalai, pavyzdžiui, kaktusai, įgauna sferinę formą su minimaliu paviršiaus plotu. Bet tai turi būti sumokėta sumažinus CO2 įsisavinimo greitį ir dėl to sulėtėjus augimui.
Vandens garai, kristalizuodamiesi ant šalto stiklo, taip pat suformuoja maksimalaus paviršiaus struktūrą, nes laisvosios energijos nuostolių greitis šiuo atveju yra didžiausias (kristalai auga iš paviršiaus). Taigi analogijos tarp kristalų ir gyvų organizmų neturi, taip sakant, esminės prasmės. Skystis, kuris išmetamas iš indo be gravitacijos, įgauna rutulio formą (minimali paviršiaus įtempimo energija). Bet tai vargu ar gali reikšti, kad kosmoso dėsniai yra panašūs į žaidimo su kamuoliais prie biliardo stalo taisykles!
Teisybės dėlei reikia pažymėti, kad kristalinės formos nėra svetimos gyvenimui. Daugelis žmonių žino didelius ir visiškai nekenksmingus šimtakojus uodus su ilgomis trapiomis galūnėmis. Jų lervos gyvena drėgnoje dirvoje, maitinasi pūvančiomis augalų liekanomis. Tarp jų yra asmenų, nudažytų mėlynai su vaivorykštiniu atspalviu. Jie atrodo vangūs ir iš tikrųjų serga - užkrėsti vadinamuoju vaivorykštės virusu. Tokių lervų hemolimfoje, esančiame mikroskopu, galima rasti nuostabaus grožio kristalų, kurie žvilgantys kaip safyrai.
Šie kristalai susideda iš viruso dalelių - virionų. Mirus lervai, jos pateks į dirvą, kad jas nurytų naujos kartos uodų lervos. Beje, tokius kristalus formuoja daugybė virusų, ir ne tik vabzdžių virusai. Tačiau būtina, kad tai būtų neaktyvi viruso egzistavimo forma, priešingai nei aktyvioji, gyvoji. Kristalo pavidalu virusas nesidaugina, bet tik tokiu būdu išgyvena savo „sunkius laikus“. Garsus fizikas Erwinas Schrödingeris chromosomą pavadino „aperiodiniu kristalu“. Tiesą sakant, ląstelės branduolinė medžiaga dalijimosi laikotarpiu yra užsakyta ir formaliai ją galima pavadinti kristalu. Bet kai branduolinė medžiaga (chromatinas) yra „supakuota“į chromosomą, ji vėl yra neaktyvi, o pati chromosoma yra tik būdas chromatiną pernešti iš ląstelės į ląstelę.
Taigi, kristalizacijai nereikia jokios išorinės energijos. Tačiau norėdamas išlaikyti ir atkurti savo gyvenimo tvarką kitoje kartoje, kūnas turi absorbuoti energiją (šviesos kvantų ar neoksiduotų organinių junginių, paprastų medžiagų pavidalu ir išskirti oksiduotas atliekas ir kt.). Tai yra medžiagų apykaita.
Tačiau kodėl, kam tai mainai? - Viskas teka, - tarė Herakleitas iš Efeso. Jei taip yra, tada labiausiai „teka“gyvas organizmas. Jis yra srautas, kuriuo nuolat juda energija ir medžiagos - elementai konstrukcijoms rekonstruoti. Visą gyvenimą nuolat keičiamos senos ląstelių struktūros naujai suformuotomis. Taigi, kraujo ląstelės visiškai pakeičiamos po 4 mėnesių. Galų gale tai taip pat yra remonto darbai, tačiau kūnas pakeičia ne tik ląsteles, kurios gavo defektus, bet ir viską.
Jie sako, kad nervinės ląstelės nėra atkurtos. Tai reiškia, kad kūnas negeneruoja naujų nervinių ląstelių, jos nesidaugina - jų yra tiek, kiek buvo. Taip, visiškai naujos ląstelės nesusidaro. Tačiau per visą gyvenimą jie nuolat atstatomi. Tai tarsi gilus namo remontas ir pertvarkymas. Namas yra senas, bet renovuotas ir puikios būklės! Neuronus, kuriais baigiame savo gyvenimą, galime laikyti tik formaliai, tomis pačiomis ląstelėmis, kuriomis jį ir pradėjome.
Ir dar viena išraiška: specifinė struktūra. Kas tai yra? Iš kartos į kartą organizmai atkuria rūšies, kuriai jie priklauso, eiliškumą. Tai daroma beveik tobulai (žodis „beveik“yra nepaprastai svarbus). Čia vilkas suvalgė kiškį. Ar jam reikalingi kiškio organai, jo audiniai, baltymai ir nukleorūgštys - viskas, kas būdinga „kiškio“, „kiškio užsakymo“struktūrai? Zinoma kad ne!
Visa tai vilko skrandyje virs mažos molekulinės masės organinių medžiagų mišiniu - amino rūgštimis, angliavandeniais, nukleotidais ir kt., Būdinga visai gyvajai gamtai, nespecifiškai. Vilko kūnas kai kuriuos iš jų oksiduos iki anglies dioksido ir vandens, kad (panaudodamas gautą energiją!) Iš likusių nespecifinių medžiagų pastatytų savo, specialiai sutvarkytą „vilko“struktūrą - baltymus, ląsteles ir audinius. Pašarų vilką chemikų sintezuojamu aminorūgščių mišiniu ir jis padarys tą patį.
Ar taip yra dėl gyvenimo kaip tokio, gyvenimo apskritai? Klausimas atviras. Bet taip yra, kaip viskas yra Žemėje. Sausumos organizmams nereikia kažkieno kito nurodymo. Jie kovoja, beviltiškai kovoja su ja. Visi žino apie daugybę medicininių bandymų gyvūnams ir žmonėms persodinti įvairius organus ar audinius: širdį, plaučius, inkstus, kasą ir kt. Ar įmanoma šiuos bandymus pavadinti sėkmingais? Rezultatas visada buvo panašus: persodinti organai turėjo nuolatinį atmetimo polinkį.
Vienintelės išimtys buvo organai, kurių pacientas buvo „tos pačios eilės“ir paimti iš identiško dvynio - ir tai yra „struktūrinė“to paties organizmo kopija. Kalbant apie audinius, gydytojai mieliau juos paima transplantacijai iš to paties organizmo: pavyzdžiui, oda nuo aukos kojos persodinama į vietą, kurią paveikė nudegimas. Išsaugoti svetimą transplantuotą organą įmanoma tik slopinant apsaugines imunines sistemas antikūnams susidaryti. Bet tada pacientas bus neapsaugotas nuo bet kokios infekcijos! Tai yra didžiulė, lemtinga rizika ir, vienaip ar kitaip, galų gale kalbama tik apie gyvenimo tęsimą, bet ne apie įprasto visiško gyvenimo pratęsimą.
Net hormonai, taip sakant, yra tiesiog bioaktyvios medžiagos (tai yra, ne tik sudėtingi biologiniai dariniai), būdingi rūšiai. Čia, žinoma, yra spraga, yra laipsnių skirtumas. Pavyzdžiui, insulinas, vienintelis veiksmingas vaistas nuo diabeto, pasižymi santykinai mažu rūšies specifiškumu, todėl šį baltymą, išskiriamą iš galvijų kasos, galima naudoti diabetikams gydyti. Tačiau augimo hormonas - somatotropinas - būdingas rūšiai. Žmogaus nykštukų augimui gydyti būtent iš augimo hormono išsiskiria iš mirusio žmogaus hipofizės (taip, taip, kito kelio dar nėra).
Kažkas pastebės: yra sudėtingi organizmai, jų struktūrinė tapatybė yra sudėtinga ir, žinoma, jų struktūrinė specifika yra gana sudėtinga. Tačiau yra paprastų organizmų, yra net paprasčiausių. Kaip tada? Atrodytų, kad žemesnieji organizmai turėtų mažiau vengti „svetimos tvarkos“. Tiesą sakant, žuvims ir varliagyviams pavyksta transplantuoti organus tarp skirtingų rūšių, o galvijų somatotropinas gali skatinti upėtakių augimą. Bet tai visi dirbtiniai eksperimento sukurti teiginiai. Tai reiškia, kad ne visai „įprasta“, nenatūrali gyvenimo eiga. Pabaigoje jie sako: jei muši kiškį, jis išmoks uždegti degtukus. Klausimas tik toks, ar ši nelemta sumedžiota būtybė vis tiek bus kiškis? Sakykime taip: kiškis, kuris miršta vilko dantyse, yra daug labiau kiškis, teisingesnis, „teisingesnis“nei kiškis,kas gali uždegti degtukus!
Gyvūnai, maitindamiesi kitais gyvūnais ar augalais, pirmiausia sunaikina kažkieno tvarką. Maistas skrandyje ir žarnyne yra suskaidomas į paprastus cheminius junginius, o pagal, pavyzdžiui, glicino ar fenilalanino aminorūgščių struktūrą neįmanoma pasakyti, ar jie gaunami iš galvijų mėsos, žirnių baltymų, ar sintetinami dirbtinai sumanaus chemiko, nešiojančio akinius. Iš šių elementarių gyvenimo blokų organizmai kuria tik jiems būdingas struktūras. Kiekvienam organizmui būdingas unikalus, būdingas tik baltymų molekulių derinys. Ir jau tuo remiantis atsiranda visų organizmo savybių kompleksas - ląstelių, audinių ir organų lygmenyje.
Augaluose tai dar labiau išryškėja. Vanduo, maistinių druskų rinkinys, anglies dioksidas ir šviesa - su šiais pačiais veiksniais iš vienos sėklos išauga rožė, iš kitos - dilgėlė, o iš trečios - medis (o visai ne „Černovo medis“- prisimeni?). Kiekvieną kartą - tam tikras augalas su savo savybių rinkiniu. Savo tvarkingumu.
Taigi, kūnas priima tvarką ne iš išorės, o energiją. Dėl šios energijos jis kuria savo specifinę tvarką „pagal jų rūšį“- taip, atrodo, sakoma Šventajame Rašte, nepaisant kažkieno kito. Iš vištienos kiaušinio - vienalytės trynio ir baltymų masės - višta pasirodo su galva, kojomis, sparnais. Ir šis paprastas dalykas, šis stebuklas vadinamas gyvenimu.
S. Minakovas