Какво е живот? Трудно е да се даде точна дефиниция на живота, но всеки може точно да направи разлика между живия и неживия. Тоест, дава се различна цена за жив и мъртъв кон.
Всъщност интуитивно разбираме какво е живо и какво е мъртво, но като правило ни е трудно да формулираме точно разликата. Известни са много опити да се даде определение, определение на понятието „живот“, но всички те се оказват несъвършени. Следователно интелигентният човек обикновено отказва да дефинира, заменяйки го с тавтология. Животът е живот, това, в което има живот, което е подредено като живот.
Например животът е това, което ни свързва с малки бактерии, растения и гигантски китове. Животът е постоянно и непредсказуемо движение. Животът е нещо, което може да се роди и умре …
Всички живи организми са изградени от молекули. Освен това всяка от молекулите не е жива сама по себе си. И така, молекулата на водата в мускулната клетка е същата като молекулата на водата в чаша чай. Но, обединявайки се, молекули от голямо разнообразие от вещества могат да образуват например мускулна клетка, която има способността да се свива и да реагира на промените в околната среда, с една дума, да живее.
Ние наричаме чудо това, което не можем да обясним. Следователно, на пръв поглед неусетен преход от неживи молекули към жив организъм често се нарича чудо на живота. От друга страна, може би ние самите мистифицираме това, което виждаме, но всичко е много по-просто …
"Животът е начин на съществуване на протеинови тела, чийто съществен момент е постоянният обмен на вещества с външната природа, която ги заобикаля, а с прекратяването на този метаболизъм животът също спира, което води до разграждането на протеина." Това определение е дадено от Фридрих Енгелс - и сравнително наскоро беше много популярно сред нас. Е, не е толкова лошо определение. Но достатъчно ли е?
Самият Енгелс не смяташе така. За него метаболизмът е само основен, но не и единствен критерий на живота. Той може да бъде присъщ и на неодушевен обект. Да предположим, че имаме две непрозрачни кутии, които имат дупки "на входа" и "на изхода". Какво има вътре - не знаем. Въпреки това можем да измерим състоянието на въздуха на входа и изхода. Измерванията показват, че и в двата случая имаме дефицит на кислород на изхода, повишена концентрация на въглероден диоксид и водни пари.
Измерваме температурата и виждаме, че въздухът на изхода е по-топъл, отколкото на входа. Имаме правото да заключим, че всяка кутия съдържа система, способна да обменя вещества с околната среда. Отваряме кутиите и това, което виждаме … в едната има жива мишка, а в другата - горяща свещ. Критерият за метаболизъм тук не работи, не дава възможност да се разграничат живите от неживите, да се разграничи процесът на горене от процеса на дишане.
Промоционално видео:
Ако прекъснем подаването на въздух, мишката умира. Но дори мъртъв организъм може да обменя вещества с околната среда. Това по-специално е в основата на образуването на вкаменелости: останките от животни и растения в скалния слой придават на околната среда органични вещества, а минералите заемат нейното място. По-специално вкаменените дървета са невероятни: външно те запазват структурата на дървото до най-малките детайли, но преди милиони години е заменен от силициев диоксид и железни оксиди.
Какъв извод може да се направи тук? Метаболизмът е необходимо условие, ако говорим за живо състояние. Само метаболизмът обаче не е достатъчен, за да определи живота! Необходимо е нещо друго.
Нека опитаме отново. Първо, животът е активен. Животът работи. Дори и да е „в пасивно състояние“, да се адаптира към условията (т.е. „страда“: „страданието“при Аристотел е категория на подчинение, категория, противоположна на действието: actio - passio), активният компонент все още се запазва, самостоятелен акт, като че ли, „ от себе си и за себе си. Подобна дейност задължително се случва с изразходването на енергия в системата: за да се живее, се изразходва енергия! На второ място, животът е поддържането и възпроизвеждането на винаги конкретен ред, определена, специфична структура. Конкретно конкретно. За това се изразходва и се изразходва енергия!
Какво е активно възпроизвеждане? Това е процес, когато системата се възпроизвежда и поддържа своята цялост, използвайки елементи от околната среда с по-нисък ред. Пасивен процес от този вид в никакъв случай не е признак на живот. Птицата възпроизвежда гнездата си всяка година, бобърът изгражда язовир, но нито гнездото, нито язовирът не могат да се считат за живи обекти, за разлика от техните строители. Като цяло е малко вероятно птица да бъде получена, възпроизведена от гнездо, бобър - от язовир, а Бигфут - по следите му …
По-нататък за разхода на енергия. По каква причина това е необходимо условие за определяне на живота? Тъй като дава възможност да се разграничат живите същества от други самовъзпроизвеждащи се структури, например кристал.
Още през 18 век се правят аналогии между растежа на организмите и растежа на кристалите. Всъщност всеки кристал има своя специфична структура, която възниква спонтанно. Натриевият хлорид кристализира под формата на куб, въглеродът (диамант) - под формата на октаедър. Клъстерите и срастванията на кристали понякога са изненадващо подобни на структурите на живата природа. Нека си припомним мразовити шарки на стъклата на прозореца. Понякога наподобяват листата на папрати и други странни растения до такава степен, че изглеждат по-реални от истинските. Дори металите образуват такива структури. Металурзите от цял свят са добре запознати с така нареченото „дърво Чернов“. По време на отливането на метални изделия могат да се образуват пролуки, черупки, както ги наричат експертите. И понякога в такива черупки растат заедно железни кристали - това много прилича на добре познато растение.
И все пак, аналогиите между мразовити шарки и листа от папрат са подвеждащи. Въпреки че тези структури си приличат отвън, процесите на тяхното формиране са диаметрално противоположни енергийно. Кристалът е система с минимум свободна енергия. Какво означава? Това означава, че по време на кристализация енергията се отделя под формата на топлина. Например, когато възникне един килограм „мразовити шарки“, трябва да се отдели 619 ккал топлина.
Същото количество енергия трябва да бъде изразходвано за разрушаването на тази структура. Листата на папрат, от друга страна, поглъщат енергията на слънчевите лъчи, когато възникнат и растат. Чрез разрушаването на тази структура можем да си върнем енергията. Ние всъщност правим това, например, като изгаряме въглища, образувани от останките на гигантски папрати от палеозойската ера, или просто се опитваме около обикновен огън. И въпросът тук не е в самия листен модел, който външно обединява горската папрат и шарката върху стъклото.
Безформеният лед със същата маса ще изисква същото количество енергия, за да се стопи и изпари. И за формирането на външната сложност на растителния лист се изразходва енергия, незначителна в сравнение с тази, която се запазва в органичните вещества.
Но какво да кажем за външната прилика? Въпросът е в това. Както листата на папрат, така и мразовитите модели имат максималната повърхност за даден обем. За папрат (и всяко друго растение) това е необходимо, тъй като дишането и усвояването на въглероден диоксид преминава през повърхността на листата. В случаите, когато е необходимо да се намали консумацията на вода за изпаряване, растенията, като кактуси, приемат сферична форма с минимална повърхност. Но това трябва да бъде платено чрез намаляване на скоростта на асимилация на CO2 и в резултат на това забавяне на растежа.
Водните пари, кристализирайки върху студено стъкло, също образуват структура с максимална повърхност, тъй като скоростта на загуба на свободна енергия е максимална в този случай (кристалите растат от повърхността). Така че аналогиите между кристали и живи организми нямат съществено значение, така да се каже. Течността, която се изхвърля от съда под нулева гравитация, приема формата на топка (минимална енергия на повърхностното напрежение). Но това едва ли може да означава, че законите на космоса са подобни на правилата на играта с топки на билярдната маса!
За справедливост трябва да се отбележи, че кристалните форми не са чужди на живота. Много хора познават големи и напълно безвредни комари-стоножки с дълги чупливи крайници. Техните ларви живеят във влажна почва, като се хранят с разлагащи се растителни остатъци. Сред тях има индивиди, боядисани в синьо с преливащ се оттенък. Те изглеждат летаргични и всъщност са болни - заразени с така наречения дъгов вирус. В хемолимфата на такива ларви под микроскоп могат да бъдат намерени кристали с невероятна красота, ирисцентни като сапфири.
Тези кристали са съставени от вирусни частици - вириони. Когато ларвата умре, те ще навлязат в почвата, за да бъдат погълнати от ларвите на ново поколение комари. Между другото, такива кристали се образуват от много вируси, а не само от вируси на насекоми. Но е от съществено значение това да е именно неактивната форма на съществуване на вируса, за разлика от активната, жива. Под формата на кристал вирусът не се размножава, а само преминава през „тежките си времена“по този начин. Известният физик Ервин Шрьодингер нарича хромозомата "апериодичен кристал". Всъщност ядреното вещество на клетката по време на периода на делене е подредено и формално може да се нарече кристал. Но когато ядрено вещество (хроматин) е „опаковано“в хромозома, то отново е неактивно и самата хромозома е само начин за прехвърляне на хроматин от клетка в клетка.
Така че, не е необходима външна енергия за кристализация. Но за да поддържа и възпроизвежда свой собствен ред на живот в следващото поколение, тялото трябва да абсорбира енергия (под формата на леки кванти или неокислени органични съединения, прости вещества и да освобождава окислени отпадъчни продукти и т.н.). Това е метаболизмът.
Но защо, за какво е тази размяна? „Всичко тече“, каза Хераклит от Ефес. Ако случаят е такъв, тогава по-голямата част от живия организъм „тече“. Той е поток, по който енергията и веществата непрекъснато се движат - елементи за възстановяване на структурите. През целия живот непрекъснато се заменят старите клетъчни структури с новообразувани. И така, кръвните клетки се заместват напълно след 4 месеца. В крайна сметка това също е ремонтна дейност, но тялото замества не само клетките, които са получили дефекти, но и всичко.
Казват, че нервните клетки не се възстановяват. Това означава, че тялото не генерира нови нервни клетки, те не се размножават - има толкова, колкото е имало. Да, не се образуват абсолютно нови клетки. Но през целия си живот те непрекъснато се възстановяват. Това е като основен ремонт и преустройство на къща. Къщата е стара, но реновирана и в отлично състояние! Можем само формално да разглеждаме невроните, с които завършваме живота си, същите клетки, с които сме го започнали.
И още един израз: специфична структура. Какво е? От поколение на поколение организмите възпроизвеждат подреждането, характерно за видовете, към които принадлежат. Това се прави с почти перфектна точност (думата „почти“е изключително важна). Тук вълкът изял заек. Има ли нужда от органите на заек, неговите тъкани, неговите протеини и нуклеинови киселини - всичко, което е специфично за структурата „заек“, „заек подреждане“? Разбира се, че не!
Всичко това в стомаха на вълка ще се превърне в смес от органични вещества с ниско молекулно тегло - аминокиселини, въглехидрати, нуклеотиди и др., Общи за цялата жива природа, неспецифични. Някои от тях ще бъдат окислени от тялото на вълка до въглероден диоксид и вода, за да (използвайки получената енергия!) Да изградят от останалите неспецифични вещества своя собствена, специално подредена структура „вълк“- нейните протеини, клетките и тъканите. Нахранете вълка със синтезирана от химици аминокиселинна смес и той ще направи същото.
Така ли е по отношение на живота като такъв, живота като цяло? Въпросът е отворен. Но така стоят нещата на Земята. Наземните организми не се нуждаят от чужда заповед. Те се борят, отчаяно се бият с нея. Всеки знае за многобройните медицински опити за трансплантация на различни органи или тъкани на животни и хора: сърце, бели дробове, бъбреци, панкреас и др. Възможно ли е тези опити да бъдат наречени успешни? Резултатът винаги е бил подобен: трансплантираните органи са имали постоянна тенденция към отхвърляне.
Единствените изключения бяха органи "от същия ред" с пациента, взети от еднояйчен близнак - и това е "структурно" копие на същия организъм. Що се отнася до тъканите, лекарите предпочитат да ги вземат за трансплантация от един и същ организъм: например кожата от крака на жертвата се трансплантира на мястото, засегнато от изгарянето. Възможно е да се запази чужд трансплантиран орган само чрез потискане на защитната имунна система за образуване на антитела. Но тогава пациентът ще бъде беззащитен срещу всяка инфекция! Това е огромен, фатален риск и, по един или друг начин, в крайна сметка става въпрос само за продължаване на живота, но не и за удължаване на нормален пълноценен живот.
Дори хормоните, така да се каже, са просто биоактивни вещества (тоест не само сложни биологични образувания) са специфични за видовете. Тук, разбира се, има пропуск, има разлика в степента. Например инсулинът, единственият ефективен агент срещу диабет, има относително ниска видова специфичност, така че този протеин, изолиран от панкреаса на говедата, може да се използва за лечение на диабетици. Но растежният хормон - соматотропин - е специфичен за видовете. За лечение на растеж на джуджета при човек, именно човешкият хормон на растежа се секретира от хипофизната жлеза на починал човек (да, да, все още няма друг начин).
Някой ще забележи: има сложни организми, тяхната структурна идентичност е сложна и, естествено, тяхната структурна специфичност е доста взискателна. Но има прости организми, има дори и най-прости. Как тогава? Изглежда, че нисшите организми трябва да имат по-малко отвращение към "извънземния ред". Всъщност рибите и земноводните успяват да трансплантират органи между различни видове и говеждият соматотропин може да стимулира растежа на пъстърва. Но всичко това са изкуствени предложения, създадени от експериментатора. Това означава, че това не е напълно "нормален", неестествен ход на живота. В крайна сметка те казват: ако победите заек, той ще се научи да запалва кибритени клечки. Въпросът е само дали това нещастно преследвано същество все още ще бъде заек? Нека го кажем така: заек, който умира във вълчи зъби, е много повече заек, по-истински, „правилен“от заек,кой може да запали кибритени клечки!
Животните, хранещи се с други животни или растения, започват с разрушаването на чужд ред. Храната в стомаха и червата им се разгражда на прости химични съединения и по структурата на, например, аминокиселините глицин или фенилаланин, е невъзможно да се разбере дали са получени от протеини от говеждо месо, грах или синтезирани от изкуствено умен химик, носещ очила. От тези елементарни градивни елементи на живота организмите изграждат само присъщите им структури. Всеки организъм се характеризира с уникална, присъща само комбинация от протеинови молекули. И вече на тази основа се появява комплекс от всички характеристики на организма - на ниво клетки, тъкани и органи.
При растенията това е още по-силно изразено. Вода, набор от хранителни соли, въглероден диоксид и светлина - с този набор от същите фактори розата расте от едно семе, копривата расте от друго, а дървото расте от третото (и изобщо не е „дървото на Чернов“- помните ли?). Всеки път - определено растение със свой набор от свойства. Със своята подреденост.
И така, организмът приема енергия отвън, а не ред. Благодарение на тази енергия той изгражда своя специфичен ред "според техния вид" - така, изглежда, се казва в Писанието, пренебрегвайки чуждия. От пилешко яйце - хомогенна маса от жълтък и протеин - се появява пиле с глава, крака, крила. И това просто нещо, това чудо се нарича живот.
С. Минаков
