Още от детството живите същества предизвикаха интерес и възхищение у мен. Прекарах детството си в северната част на Калифорния, където често играех сред природата сред растения и животни.
Моите приятели и аз наблюдавахме пчелите, докато опрашват цветята и ги улавяха в ципкови торбички, за да разгледат по-добре обсидиановите си очи и златистите косми, след което оставихме насекомите да се занимават с ежедневните си дейности.
Понякога правех лък и стрела от храста, който растеше на нашия сайт, използвах кора от същите храсти като носа и листата от тях отиваха в оперенето на стрелите. При пътувания до плажа със семейството си бързо се научих да намирам в кътчетата им раци и членестоноги, като наблюдавах мехурчетата в пясъка след прилива на следващата вълна. И аз живо си спомням как в началното училище отидохме на поход в евкалиптовата горичка в Санта Крус, където хиляди мигриращи пеперуди Данаид спряха да почиват. Те се вкопчиха в клони на дървета в големи кафяви буци, наподобяващи изсъхнали листа. И тогава някаква пеперуда започна да се движи и се оказа, че вътрешната част на крилата й е огнено оранжева.
Тези моменти, както и много от филмите на Дейвид Атънбъро, подсилиха очарованието ми към живия свят на планетата. Докато по-малкият ми брат с ентусиазъм се занимаваше с представения му комплект K'Nex, старателно изграждайки влакчета или железопътна линия, аз се опитах да разбера как работи нашата котка. Как вижда света? Защо мърка? От какво са изработени козината й, ноктите и мустаците? Веднъж поисках енциклопедия за животните за Коледа. Откъснах кафявата хартия от масивна книга, която тежеше около половината от мен, седях до дървото няколко часа, като я четях. Така че не е изненадващо, че в крайна сметка създадох писане на статии за природата и науката.
Но наскоро имах епифания, която ме накара да погледна свежо защо толкова много обичам всички живи същества и да мисля по нов начин за това какъв е животът. Факт е, че през цялото време, когато хората изучават живота, те все още не могат да му дадат ясно определение. И до днес учените нямат убедително и общоприето определение за живота. Мислейки за този проблем, си спомних как брат ми с ентусиазъм играеше на строителния комплект, а аз бях любопитен за котката.
Защо ни се струва, че конструкторът е нежив, но котката е жива? Не са ли и първата, и втората машина в крайна сметка? Разбира се, котка е много по-сложен механизъм, способен на удивителни дела, които дизайнерът никога няма да може да повтори. Но на най-основното ниво, каква е разликата между неживата машина и живия организъм? Какво, хората, котките, раците и други същества принадлежат към една категория, а конструкторите, компютрите, звездите и камъните към друга? Моят извод: не. Освен това реших, че животът всъщност не съществува.
Промоционално видео:
Нека обясня
Официални опити да се даде точна дефиниция на живота са предприети още по времето на древногръцките философи. Аристотел е вярвал, че за разлика от неживите, всички живи същества имат душа, а душата е от три вида: в растенията, при животните и рационалната душа, която е изключително при хората. Гръцкият анатом Гален предложи подобна, базирана на органи система „жизнен дух“в белите дробове, кръвоносната и нервната система. През 17 век немският лекар и химик Джордж Ернс Стал и други учени развиват теория, която по-късно се нарича витализъм.
Виталистите твърдят, че „живите организми са коренно различни от неодушевените същества, тъй като съдържат някакъв нематериален елемент и те се управляват по различни принципи, отколкото в неодушевените неща“, а също и че органичните вещества (молекули, съдържащи въглерод и водород и създадени живи организми) не могат да бъдат синтезирани от неорганични (това са молекули, където няма въглерод, който се появява главно в резултат на геоложки процеси). Последвалите експерименти показаха пълното несъответствие на витализма: неорганичните вещества могат да бъдат превърнати в органични както в лабораторни условия, така и извън стените на лабораториите.
Вместо да насаждат в организмите "някаква нематериална сила", други учени се опитват да извлекат определен набор от физически характеристики, които разграничават живите и неживите. Днес, поради липсата на кратко определение за живота в книгите на Кембъл и други широко използвани учебници по биология, има обширен списък с определящи характеристики, например: ред (фактът, че много организми се състоят или от една клетка с различни деления и органели, или от групи подредени клетки), растеж и развитие (промяна в размера и формата по предвидим начин), хомеостаза (стабилност на състава на вътрешната среда, която се различава от външната, както и баланса на биофизиологичните функции, например регулиране на степента на киселинност и концентрация на сол), метаболизъм (енергийни разходи за растеж и за забавяне на стареенето),реакция на стимули (промяна в поведението в отговор на светлина, температура, химикали и други компоненти на околната среда), репродукция (вегетативно размножаване или чифтосване за производство на нови организми с пренос на генетична информация от едно поколение на друго) и еволюция (промяна във времето на генетичната характеристики на населението).
Логиката на такива списъци може много лесно да бъде опровергана. Никой никога не е успял да състави такъв набор от физически свойства, в които всички живи същества са комбинирани и всичко, което наричаме неживо, е изключено. Винаги има изключения. Така че, повечето хора не смятат кристалите за живи, но са силно организирани и те растат. Огънят също консумира енергия и се увеличава. Обратно, бактериите, тардиградите и дори някои ракообразни могат да зимуват дълго време и по това време те не растат, не се метаболизират и изобщо не се променят, въпреки че и те не могат да бъдат наречени мъртви.
В каква категория можем да класифицираме листо, което е паднало от дърво? Повечето хора биха се съгласили, че листо, прикрепено към дърво, е живо. Многото му клетки работят неуморно, за да превръщат слънчевата светлина, въглеродния диоксид и водата в хранителни вещества, наред с други неща. Когато лист откъсне дърво, неговите клетки не преустановяват незабавно своята дейност. Умира ли, когато пада на земята, когато докосва земята или когато всичките му клетки умират? Ако откъснете лист от дърво и го поставите в хранителна среда в лабораторията, където клетките на листата са пълни и щастливи, това ли е животът?
Почти всички предложени характеристики на живота попадат в това затруднение. Отговор на околната среда - това свойство принадлежи не само на живите организми. Измислили сме безброй машини, които правят същото. И дори репродукцията не е определяща характеристика на живота. В много случаи отделно животно не може да се възпроизвежда самостоятелно.
Оказва се, че две котки са живи, защото заедно могат да родят нови котки, а една не може, тъй като не може да се възпроизвежда самостоятелно и да предава гените си. Помнете и безсмъртната медуза turritopsis nutricula, която може безкрайно да се върне от „възрастния“стадий на медузата до стадия „дете“на полипа. Тя не възпроизвежда потомство, не се размножава вегетативно и дори не остарява по традиционния начин - обаче повечето хора биха се съгласили, че тази медуза е жива.
Ами еволюцията? Способността да съхраняват информация в молекулите на ДНК и РНК, да предават тази информация на потомството и да се адаптират към променящите се условия на околната среда чрез промяна на генетичната информация - разбира се, не само живи същества притежават тези таланти. Много биолози са се фокусирали върху еволюцията като ключова и отличителна черта на живота.
В началото на 90-те години Джералд Джойс от изследователския институт „Скриппс“беше част от консултативна група на Джон Румел, който по това време беше ръководител на програмата за извънземна биология на НАСА. По време на дискусиите за най-добрите начини за намиране на живот в други светове Джойс и колегите му създадоха много популярна работна дефиниция на живота днес: независима система, способна на еволюция на Дарвин. Определението е ясно, кратко и изчерпателно. Но работи ли на практика?
Нека да видим как тази дефиниция се прилага за вируси, които най-вече усложняват търсенето на определение за живот. Всъщност вирусите са нишки от ДНК или РНК, опаковани в протеинова обвивка. Те нямат клетки, нямат метаболизъм, но имат гени и те могат да се развиват. Както обаче обяснява Джойс, за да се превърне в "самостоятелна система", организмът трябва да съдържа цялата информация, която му е необходима за възпроизвеждане на дарвинистката еволюция. Той заявява, че поради това състояние вирусите не отговарят на работното определение. В крайна сметка вирусът трябва да нахлуе в клетката и да я улови, за да се възпроизведе. "Вирусният геном се развива само в клетката гостоприемник", казва Джойс в скорошно интервю.
ленивец
Но като се замислите, работната дефиниция на НАСА не е по-добра в улавянето на двусмислието на вируса от всяка друга предложена дефиниция. Паразитният червей, живеещ в човешките черва, който мнозина считат за отвратителна, но съвсем реална форма на живот, разполага с цялата генетична информация, необходима за възпроизводството. Но паразитът не може да се възпроизвежда по никакъв начин без клетки и молекули в червата на човека, от които открадва енергията, необходима за оцеляване. По същия начин вирусът има цялата генетична информация, която му е необходима за възпроизвеждане, но му липсват необходимите клетъчни машини. Твърдението, че ситуацията с паразитния червей е коренно различна от ситуацията с вируса, е доста слаб аргумент.
И червеят, и вирусът се размножават и развиват само в рамките на своя "гостоприемник". Всъщност вирусът се репликира много по-ефективно от червея. Вирусът започва да работи незабавно и са му нужни само няколко протеина в клетъчното ядро, за да започне да се размножава в голям мащаб. А паразитът се нуждае от цял орган от друго животно за размножаване и червейът ще постигне успех само ако е в състояние да оцелее, докато не отглежда и снася яйца. Така че, ако използваме работното определение на НАСА, за да изключим вирусите от живите, ние също трябва да изключим всички други по-големи паразити, включително червеи, гъби и растения.
Определянето на живота като независима система, способна на еволюцията на Дарвин, също ни принуждава да признаем, че някои компютърни програми също са живи. Например, генетичните алгоритми имитират естествения подбор, за да намерят оптималното решение на даден проблем. Тези растерни кодират черти и свойства, развиват се, гледат помежду си за възпроизвеждане и дори обменят информация. По същия начин софтуерните платформи като Avida създават "цифрови организми", направени от цифрови битове, които мутират по същия начин, както ДНК мутира. С други думи, те също се развиват. „Avida не е симулация на еволюцията, тя е пример за това“, казва Робърт Пенок от Държавния университет в Мичиган пред Карл Цимер в своята програма „Открийте“. - Има процес на естествен подбор. Всички компоненти на дарвинисткия процес присъстват там. Тези неща се възпроизвеждат, мутират, конкурират се помежду си. Ако това е основното в дефинирането на живота, тогава тези неща също трябва да бъдат взети под внимание."
Бих казал, че самата лаборатория на Джойс нанесе пагубен удар върху работното определение на живота на НАСА. Той, заедно с много други учени, дава предпочитание на теорията за произхода на живота, наречена „Светът на РНК“. Целият живот на нашата планета зависи от ДНК и РНК. В съвременните живи организми ДНК съхранява информацията, необходима за създаването на протеини и молекулярни механизми, които работят заедно, за да образуват суетлива клетка. В началото учените смятали, че само протеини, ензими, могат да действат като катализатор на химическата реакция, необходима за изграждането на клетъчната структура.
Но през 80-те години Томаш Чех и Сидни Алтман откриват, че взаимодействайки с различни протеинови ензими, много видове РНК ензими или рибозими четат информацията, кодирана в ДНК, и изграждат различни части от клетката стъпка по стъпка. Хипотезата на RNA World гласи, че най-ранните организми на нашата планета са изпълнявали всички тези задачи за съхраняване и използване на генетична информация изключително с помощта на РНК и без помощта на ДНК и цял набор от протеинови ензими.
Как може да се случи това? Ето как. Преди около четири милиарда години свободните нуклеотиди от първичната супа на земята, които са градивните елементи на РНК и ДНК, се комбинират във все по-дълги вериги и с времето произвеждат рибозими, които са достатъчно големи и сложни, за да създадат нови копия на себе си. По този начин те бяха много по-склонни да оцелеят от тези, които не могат да възпроизведат РНК. Тези ранни ензими обвиват самосглобяващите се мембрани, образувайки началните клетки. Рибозимите не само създават повече РНК, но също така могат да свързват нуклеотиди в ДНК вериги. Нуклеотидите също могат спонтанно да образуват ДНК.
Както и да е, ДНК замести РНК като основна молекула за съхраняване на информация, защото е по-стабилна. И протеините са започнали да играят ролята на катализатори, тъй като са много разнообразни и лесно адаптивни. Клетките на съвременните организми обаче все още съдържат останки от първоначалния РНК свят. По този начин рибозомите, които са набор от РНК и протеини, които синтезират протеини от аминокиселини, са рибозими. Има и група вируси, които използват РНК като основен генетичен материал.
За да тестват хипотезата на РНК Свят, Джойс и други се опитват да създадат типовете самовъзпроизвеждащи се рибозими, които някога са съществували в първичната супа на Земята. В средата на 2000-те Джойс и Трейси Линкълн създават трилиони случайни и несвързани последователности на РНК в лабораторията, подобно на ранните РНК, които биха могли да се конкурират помежду си преди милиарди години.
В допълнение, те създадоха изолирани последователности, които случайно показаха способността за свързване на две други части от РНК. Противопоставяйки си такива последователности помежду си, тази двойка в крайна сметка произвежда два рибозима, които могат да се възпроизвеждат един друг за неопределено време, стига да получат достатъчно нуклеотиди. Тези голи РНК молекули са способни не само да се възпроизвеждат, но и могат да мутират и да се развиват. Рибозимите например са променили малки сегменти от своя генетичен код, за да се адаптират към променящите се условия на околната среда.
„Те отговарят на работното определение на живота“, казва Джойс. „Това е независима дарвинова еволюция“. Той обаче не може да каже със сигурност дали рибозимите са живи. За да не се превърне в доктор Франкенщайн, Джойс иска да види как неговото създаване придобива напълно нови свойства, а не просто да променя това, което вече знае как да прави. „Мисля, че липсващата връзка тук е, че рибозимите трябва да бъдат изобретателни, да създават нови решения“, казва той.
Но ми се струва, че Джойс не прави справедливост на рибозимите. Еволюцията е генетична промяна, която настъпва във времето. За да видите еволюцията в действие, не е нужно да чакате прасетата да развият крилата си и РНК да се събере в буквите на азбуката. Синият цвят на очите, появил се преди 6000 - 10 000 години, е просто друг вид пигмент на ириса. Това е същият обоснован пример за еволюция като първите пернати динозаври. Ако дефинираме живота като „независима система, способна да ервиновата еволюция“, тогава не виждам убедителна причина да лишаваме титлата на живот от самовъзпроизвеждащи се рибозими или вируси. Но аз също не виждам причина за пълно отхвърляне на това работно определение и на всички други дефиниции на живота.
Защо е толкова трудно да се определи живота? Защо учените и мислителите от векове не са успели да намерят определено физическо свойство или набор от свойства, които ясно могат да разграничат живото от неживото? Защото няма такива свойства. Животът е концепция, която сме измислили. На най-основното си ниво цялата съществуваща материя е организиран набор от атоми и техните съставни частици. Това е невероятно сложен набор, който съдържа неща като елементарния водороден атом и най-сложния мозък.
Опитвайки се да определим живота, ние произволно начертахме линия в този сложен набор и заявихме: всичко над него е живо, а всичко под него не е. Всъщност това разграничение съществува само в мозъка ни. Няма праг, над който внезапно да се съживи струпване от атоми, няма ясно разграничение между живи и неживи, няма пословична Франкенщайнска искра. Не можем да дадем определение на живота, защото тук няма какво да се дефинира.
Нервно обясних тези идеи на Джойс по телефона, очаквайки той да се смее и да ги нарече абсурдни. В крайна сметка именно той помогна на НАСА да разработи определението за живот. Но Джойс нарече "идеалния" аргумент, че животът е само концепция или идея. Той е съгласен, че определянето на живота в известен смисъл е празна идея. Работното определение съществува просто за езиково удобство. „Опитвахме се да помогнем на НАСА да намери извънземен живот“, казва той. „Не бихме могли да използваме думата„ живот “във всеки абзац, без да я дефинираме.“
Карол Клеланд, философ от Университета на Колорадо в Боулдър, който е прекарал много години в опити за описване на живота, също намира за грешно да се опита да го определи точно. Но тя все още не е готова да отрече живота във физическата си реалност. „Заключението, че няма истинска природа на живота, е толкова преждевременно, колкото и дефинирането му“, казва тя. "Струва ми се, че най-добрият вариант при такива условия е да се считат крайните критерии за живота като хипотетични и спекулативни."
Това, от което наистина се нуждаем, пише Клеланд, е „достатъчно обоснована и адекватна обща теория на живота“. Тя прави сравнения с химиците от ХVI век. Преди учените да разберат, че въздухът, мръсотията, киселините и всички химикали са изградени от молекули, те не могат да определят водата. Те биха могли да изброят свойствата му - мокри, прозрачни, безвкусни, замръзват, могат да разтворят много други вещества, но те не успяха да го характеризират точно, докато изследователите не открият, че водата е два водородни атома във връзка с кислороден атом.
Солена, мръсна, оцветена, течна, замръзнала - водата винаги е H2O. Той може да съдържа други елементи като примес, но трите атома, които съставляват това, което наричаме вода, винаги присъстват в него. Азотната киселина може да наподобява вода, но не е вода, тъй като двете вещества имат различни молекулни структури. Ще бъде необходим много по-голям размер на извадката, за да се създаде теория за живота, която да отговаря на молекулярната теория, казва Клеланд. Тя твърди, че досега имаме само един пример за това какъв е животът - това е земният живот, който се основава на ДНК и РНК. Как можете да създадете теория за бозайниците, като наблюдавате само зебри? Това е мястото, където се оказваме в опитите си да определим какво прави живота живот, заключава Клиланд.
Клъстер от бактериофаги, вируси, които са се развили
Не съм съгласен с нея. Разбира се, откриването на образци от извънземен живот на други планети ще разшири нашето разбиране за това как работи това, което наричаме живи организми, и най-вече как са се развили. Но подобни открития едва ли ще ни помогнат да развием нова революционна теория за живота. Химиците от 16 век не можеха да кажат как водата се различава от другите вещества, защото не разбираха нейната основна същност: не знаеха, че всяко вещество е съставено от специфичен и подреден набор от молекули. И съвременните учени знаят точно от какво са създадени съществата на нашата планета - клетки, протеини, ДНК и РНК.
Разликата между молекулите на водата, почвата и среброто от котки, хора и други живи същества не е „животът“, а нивото на сложност. Учените вече имат достатъчно знания, за да обяснят защо така наречените организми могат да правят това, което повечето неживи не могат. Те могат да кажат как бактериите правят нови копия от себе си, как бързо се адаптират към средата си и защо камъните не могат. Но в същото време те може да не казват, че живото е това и това, а неживото е това и че тази двойка никога няма да се обедини.
Признавайки живота като концепция и идея, ние по никакъв начин не го лишаваме от присъщото му величие. Не става въпрос за липсата на материални разлики между живите и неживите. Най-вероятно никога няма да намерим ясна разделителна линия между тях, тъй като понятието живот и неживот като определени категории е просто понятие, а не реалност. Всичко, което ме очарова в дивата природа в детството, сега е също толкова изненадващо, дори и с новото ми разбиране за живота. Мисля, че онези неща, които наричаме живи, всъщност обединяват не само някои от присъщите им свойства; по-скоро те са обединени от разбирането им за тях, любовта ни към тях и, честно казано, арогантността и нарцисизма.
Първо обявихме, че всичко на Земята може да бъде разделено на две групи - живи и неживи и не е тайна коя група считаме за най-висока. Освен това ние не само се поставихме в първата група, ние настояхме всички останали форми на живот на нашата планета да бъдат съдени по отношение на нас. Колкото повече тази форма ни прилича - колкото повече се движи, говори, чувства, мисли - толкова по-живи го смятаме. Но в същото време конкретен набор от свойства и характеристики, които правят човек човек, далеч не е единственият начин (и далеч не е най-успешният от гледна точка на еволюцията) за описване на живо същество.
В действителност това, което наричаме живот, е невъзможно без и е неделимо от онова, което считаме за неодушевено. Ако можехме по някакъв начин да надникнем в основната същност на нашата планета, да разберем нейната структура на всички нива едновременно - от микроскопично до макроскопично, щяхме да видим света като безброй пясъчни зърна, като гигантска трепереща сфера от атоми. Човек може да построи замъци на плажа от хиляди почти еднакви пясъци, да прави медузи и всичко останало, което само може да си представи.
По същия начин безбройните атоми, които изграждат всичко на нашата планета, непрекъснато се събират, разпадат и създават непрекъснато променящ се калейдоскоп на материята. Няколко от тези частици стават планини, океани и облаци; други произвеждат дървета, риби и птици. Някои комплекти остават относително неподвижни и инертни; други се променят с невъобразима скорост и пъзел над сложността на техните конструкции. Нещо прави конструкторът K'Nex и нещо котешко.
Оригинална публикация: Защо животът наистина не съществува
