Kas ir dzīve? Precīzi definēt dzīvi ir grūti, bet visi var precīzi atšķirt, kur atrodas dzīvie un nedzīvie. Tas ir, par dzīvu un beigtu zirgu tiek dota atšķirīga cena.
Faktiski intuitīvi mēs saprotam, kas ir dzīvs un kas ir miris, bet parasti mums ir grūti precīzi formulēt atšķirību. Ir zināmi daudzi mēģinājumi sniegt definīciju, jēdziena "dzīve" definīciju, taču tie visi izrādās nepilnīgi. Tāpēc inteliģents cilvēks parasti atsakās definēt, aizstājot to ar tautoloģiju. Dzīvošana ir dzīvošana, tas, kurā ir dzīve, kas ir sakārtota kā dzīvošana.
Piemēram, dzīve padara mūs saistītus ar mazām baktērijām, augiem un milzu vaļiem. Dzīve ir pastāvīga un neparedzama kustība. Dzīve ir kaut kas tāds, kas var piedzimt un mirt …
Visus dzīvos organismus veido molekulas. Turklāt katra no molekulām pati par sevi nav dzīva. Tātad ūdens molekula, kas atrodas muskuļu šūnā, ir tāda pati kā ūdens molekula tējas glāzē. Bet, apvienojoties, visdažādāko vielu molekulas var veidot, piemēram, muskuļu šūnu, kurai ir iespēja sarauties un reaģēt uz izmaiņām vidē, vārdu sakot, dzīvot.
Mēs saucam par brīnumu, ko nevaram izskaidrot. Tāpēc šķietami nemanāmo pāreju no nedzīvām molekulām uz dzīvu organismu bieži sauc par dzīves brīnumu. No otras puses, varbūt mēs paši mistificējam redzēto, bet viss ir daudz vienkāršāk …
"Dzīve ir olbaltumvielu ķermeņu pastāvēšanas veids, kura būtisks punkts ir pastāvīga vielu apmaiņa ar apkārtējo ārējo dabu, un, pārtraucot šo metabolismu, arī dzīvība apstājas, kas noved pie olbaltumvielu sadalīšanās." Šo definīciju sniedza Frīdrihs Engelss - un salīdzinoši nesen tā bija ļoti populāra pie mums. Nu, nav tik slikta definīcija. Bet vai ar to pietiek?
Pats Engelss tā nedomāja. Viņam vielmaiņa ir tikai būtisks, bet ne vienīgais dzīves kritērijs. Tas var būt raksturīgs arī nedzīvam objektam. Pieņemsim, ka mums ir divas necaurspīdīgas kastes, kurām ir caurumi "pie ieejas" un "pie izejas". Kas ir iekšā - mēs nezinām. Tomēr mēs varam izmērīt gaisa stāvokli pie ieplūdes un izejas. Mērījumi parādīja, ka abos gadījumos mums ir skābekļa deficīts, paaugstināta oglekļa dioksīda un ūdens tvaiku koncentrācija.
Mēs izmērām temperatūru un redzam, ka gaiss izejā ir siltāks nekā pie ieplūdes. Mums ir tiesības secināt, ka katrā lodziņā ir sistēma, kas spēj apmainīties ar vielām ar vidi. Atveram kastes un to, ko redzam … vienā no tām ir dzīvā pele, bet otrā - degoša svece. Vielmaiņas kritērijs šeit nedarbojas, tas neļauj atšķirt dzīvi no nedzīvā, atšķirt sadegšanas procesu no elpošanas procesa.
Reklāmas video:
Ja mēs pārtraucam gaisa padevi, pele nomirst. Bet pat miris organisms var apmainīties ar vielām ar vidi. Tas jo īpaši ir fosiliju veidošanās pamats: dzīvnieku un augu atliekas iežu slānī dod videi organiskas vielas, un to vietu ieņem minerāli. Jo īpaši pārakmeņojušies koki ir pārsteidzoši: ārēji tie saglabā koka struktūru līdz sīkākajām detaļām, bet pirms miljoniem gadu to aizstāja silīcija dioksīds un dzelzs oksīdi.
Kādu secinājumu šeit var izdarīt? Metabolisms ir nepieciešams nosacījums, ja mēs runājam par dzīvo stāvokli. Tomēr ar vielmaiņu vien nepietiek, lai definētu dzīvi! Ir nepieciešams kaut kas cits.
Pamēģināsim vēlreiz. Pirmkārt, dzīve ir aktīva. Dzīve darbojas. Pat ja tas ir "pasīvā", pielāgojas apstākļiem (tas ir, "cieš": "ciešanas" Aristotelī ir pakļaušanās kategorija, kategorija, kas ir pretēja darbībai: actio - passio), aktīvā sastāvdaļa joprojām tiek saglabāta, it kā neatkarīgs akts, " no sevis un sevis. " Šāda darbība obligāti notiek ar enerģijas iztērēšanu sistēmā: lai dzīvotu, enerģija tiek tērēta! Otrkārt, dzīve ir vienmēr konkrētas kārtības, noteiktas, specifiskas struktūras uzturēšana un atveidošana. Konkrēti specifiski. Tas ir tas, ko enerģija tiek tērēta un enerģija tiek tērēta!
Kas ir aktīvā atskaņošana? Tas ir process, kad sistēma reproducē sevi un saglabā savu integritāti, izmantojot vides elementus ar zemāku secību. Šāda veida pasīvs process nebūt nav dzīves pazīme. Putns ligzdas pavairo katru gadu, bebrs uzbūvē aizsprostu, taču ne ligzdu, ne aizsprostu nevar uzskatīt par dzīviem objektiem, atšķirībā no viņu celtniekiem. Kopumā ir maz ticams, ka putnu var iegūt, pavairojot to ligzdā, bebru - ar aizsprostu un lielo pēdu - pēc viņa takas …
Tālāk par enerģijas patēriņu. Kāda iemesla dēļ tas ir nepieciešams nosacījums, lai definētu dzīvi? Jo tas ļauj atšķirt dzīvās būtnes no citām sevi reproducējošām struktūrām, piemēram, kristāla.
Jau 18. gadsimtā tika izveidotas analoģijas starp organismu augšanu un kristālu augšanu. Faktiski katram kristālam ir sava specifiskā struktūra, kas rodas spontāni. Nātrija hlorīds kristalizējas kuba formā, ogleklis (dimants) - oktaedra formā. Kopas, kristālu izaugumi dažkārt ir pārsteidzoši līdzīgi dzīvās dabas struktūrām. Atgādināsim sarmotos modeļus uz logu rūtīm. Dažreiz tie līdzinās papardes un citu dīvainu augu lapām tik lielā mērā, ka šķiet reālāki par īstajiem. Pat metāli veido šādas struktūras. Metalurgi visā pasaulē labi zina tā saucamo Černova koku. Metāla izstrādājumu liešanas laikā var veidoties spraugas, čaulas, kā eksperti viņus dēvē. Un dažreiz šādos apvalkos aug dzelzs kristāli - tas ir ļoti līdzīgs labi zināmam augam.
Un tomēr analoģijas starp sala modeļiem un papardes lapām ir maldinošas. Lai arī šīs struktūras ir ārēji līdzīgas, to veidošanās procesi enerģētiski ir diametrāli pretēji. Kristāls ir sistēma ar minimālu brīvās enerģijas daudzumu. Ko tas nozīmē? Tas nozīmē, ka kristalizācijas laikā enerģija tiek atbrīvota siltuma formā. Piemēram, kad rodas viens kilograms "sala modeļu", vajadzētu atbrīvot 619 kcal siltuma.
Šīs struktūras iznīcināšanai jāiztērē tikpat daudz enerģijas. Savukārt papardes lapas absorbē saules staru enerģiju, kad tie rodas un aug. Iznīcinot šo struktūru, mēs varam atgūt enerģiju. Mēs faktiski to darām, piemēram, sadedzinot ogles, kas izveidojušās no paleozoja laikmeta milzu papardes atliekām, vai vienkārši gozējoties ap parastu uguni. Un punkts šeit nav pašā lapveidīgajā rakstā, kas ārēji apvieno meža papardi un zīmējumu uz stikla.
Bezveidīgam vienas masas ledus klāstam vajadzēs vienādu enerģijas daudzumu, lai izkausētu un iztvaikotu. Augu lapas ārējās sarežģītības veidošanai tiek iztērēta enerģija, kas ir niecīga salīdzinājumā ar organiskajā vielā saglabāto.
Bet kā ar ārējo līdzību? Lieta ir tāda. Gan papardes lapām, gan sala modeļiem ir maksimālā virsmas platība dotajam tilpumam. Papardei (un jebkuram citam augam) tas ir nepieciešams, jo elpošana un oglekļa dioksīda asimilācija iet caur lapu virsmu. Gadījumos, kad nepieciešams samazināt ūdens patēriņu iztvaikošanai, augi, piemēram, kaktusi, iegūst sfērisku formu ar minimālu virsmas laukumu. Bet tas ir jāapmaksā ar CO2 asimilācijas ātruma samazināšanos un līdz ar to izaugsmes palēnināšanos.
Ūdens tvaiki, kristalizējoties uz aukstā stikla, arī veido struktūru ar maksimālu virsmu, jo brīvās enerģijas zuduma ātrums šajā gadījumā ir maksimāls (kristāli aug no virsmas). Tātad analogībām starp kristāliem un dzīvajiem organismiem nav, tā teikt, būtiskas nozīmes. Šķidrums, kas tiek izmests no trauka ar nulles smagumu, iegūst lodītes formu (minimālā virsmas spraiguma enerģija). Bet tas diez vai var nozīmēt, ka kosmosa likumi ir līdzīgi spēles noteikumiem ar bumbām pie biljarda galda!
Taisnības labad jāatzīmē, ka kristāliskās formas nav svešas dzīvībai. Daudzi cilvēki zina lielus un pilnīgi nekaitīgus simtkāju odus ar garām trauslām ekstremitātēm. Viņu kāpuri dzīvo mitrā augsnē, barojas ar sabrukušiem augu atliekām. Starp tiem ir indivīdi, kas krāsoti zilā krāsā ar zaigojošu nokrāsu. Viņi, šķiet, ir letarģiski, un patiesībā ir slimi - inficēti ar tā saukto varavīksnes vīrusu. Šādu kāpuru hemolimfā mikroskopā var atrast pārsteidzoša skaistuma kristālus, kas zaigojoši kā safīri.
Šie kristāli sastāv no vīrusa daļiņām - virioniem. Kad kūniņa nomirs, tā nonāks augsnē, lai to norītu jaunās paaudzes odu kāpuri. Starp citu, šādus kristālus veido daudzi vīrusi, un ne tikai kukaiņu vīrusi. Bet ir ļoti svarīgi, lai tas būtu tieši neaktīvs vīrusa eksistences veids, atšķirībā no aktīvā, dzīvā. Kristāla formā vīruss nepavairo, bet tikai šādā veidā pārdzīvo savus "grūtos laikus". Slavenais fiziķis Ervins Šrēdingers hromosomu nosauca par "aperiodisku kristālu". Faktiski šūnas kodolviela dalīšanās periodā ir sakārtota, un formāli to var saukt par kristālu. Bet, kad kodolviela (hromatīns) tiek “iesaiņota” hromosomā, tā atkal ir neaktīva, un pati hromosoma ir tikai veids, kā pārnest hromatīnu no šūnas uz šūnu.
Tātad kristalizācijai nav nepieciešama ārēja enerģija. Bet, lai saglabātu un atveidotu pats savu dzīves kārtību nākamajā paaudzē, ķermenim ir jāuzņem enerģija (gaismas kvantu vai neoksidētu organisko savienojumu, vienkāršu vielu veidā un jāizdalās oksidētie atkritumi utt.). Tā ir vielmaiņa.
Tomēr kāpēc, kam paredzēta šī apmaiņa? "Viss plūst," sacīja Efesas Heraklīts. Ja tas tā ir, tad galvenokārt "plūst" dzīvais organisms. Viņš ir straume, pa kuru nepārtraukti pārvietojas enerģija un vielas - elementi konstrukciju rekonstrukcijai. Visā mūžā notiek nepārtraukta veco šūnu struktūru nomaiņa ar jaunizveidotajām. Tātad pēc 4 mēnešiem asins šūnas tiek pilnībā aizstātas. Galu galā tas ir arī remonta darbs, taču ķermenis aizstāj ne tikai šūnas, kas saņēmušas defektus, bet arī visu.
Viņi saka, ka nervu šūnas netiek atjaunotas. Tas nozīmē, ka ķermenis neveido jaunas nervu šūnas, tās nevairojas - to ir tik daudz, cik bija. Jā, absolūti jaunas šūnas neveidojas. Bet visu mūžu viņi pastāvīgi tiek atjaunoti. Tas ir kā mājas pamatīgs remonts un pārbūve. Māja ir veca, bet renovēta un lieliskā stāvoklī! Mēs varam tikai formāli uzskatīt neironus, ar kuriem mēs pārtraucam savu dzīvi, par tām pašām šūnām, ar kurām mēs to sākām.
Un vēl viens izteiciens: specifiska struktūra. Kas tas ir? Organismi no paaudzes paaudzē atveido to sugu, kurai tie pieder, kārtības raksturojumu. Tas tiek darīts ar gandrīz nevainojamu precizitāti (vārds "gandrīz" ir ārkārtīgi svarīgs). Šeit vilks apēda zaķi. Vai viņam nepieciešami zaķa orgāni, tā audi, olbaltumvielas un nukleīnskābes - viss, kas raksturīgs "zaķa", "zaķa pasūtīšanas" struktūrai? Protams ka nē!
Tas viss vilka vēderā pārvērtīsies par zemas molekulmasas organisko vielu - aminoskābju, ogļhidrātu, nukleotīdu utt. - maisījumu, kas raksturīgs visai dzīvajai dabai, nespecifisks. Dažus no tiem vilka ķermenis oksidēs līdz oglekļa dioksīdam un ūdenim, lai (izmantojot saņemto enerģiju!) Lai izveidotu no atlikušajām nespecifiskajām vielām savu, īpaši pasūtīto struktūru "vilks" - tā olbaltumvielas, šūnas un audi. Barojiet vilku ar ķīmiķa sintezētu aminoskābju maisījumu, un tas darīs to pašu.
Vai tas tā ir attiecībā uz dzīvi kā tādu, dzīvi kopumā? Jautājums ir atklāts. Bet tā uz Zemes ir lietas. Zemes organismiem nav nepieciešama kāda cita kārtība. Viņi cīnās, izmisīgi cīnās ar viņu. Ikviens zina par daudziem medicīniskiem mēģinājumiem pārstādīt dzīvniekiem un cilvēkiem dažādus orgānus vai audus: sirdi, plaušas, nieres, aizkuņģa dziedzeri utt. Vai ir iespējams šos mēģinājumus nosaukt par veiksmīgiem? Rezultāts vienmēr bija līdzīgs: transplantētajiem orgāniem bija pastāvīga tendence uz atgrūšanu.
Vienīgie izņēmumi bija orgāni, kas ar pacientu ir "vienā secībā" un kas ņemti no identiska dvīņa - un tā ir tā paša organisma "strukturālā" kopija. Kas attiecas uz audiem, ārsti tos izvēlas pārstādīt no viena un tā paša organisma: piemēram, āda no upura kājas tiek pārstādīta uz vietu, kuru skārusi apdegums. Saglabāt svešu transplantēto orgānu ir iespējams, tikai nomācot aizsargājošo imūnsistēmu antivielu veidošanai. Bet tad pacients būs neaizsargāts pret jebkādu infekciju! Tas ir milzīgs, letāls risks, un, tā vai citādi, galu galā tas attiecas tikai uz dzīves turpināšanu, bet ne par parastas pilnvērtīgas dzīves pagarināšanu.
Pat hormoni, tā sakot, ir vienkārši bioaktīvas vielas (tas ir, ne tikai sarežģītas bioloģiskas formācijas), ir specifiskas sugām. Šeit, protams, ir plaisa, ir pakāpes atšķirība. Piemēram, insulīnam, kas ir vienīgais efektīvais līdzeklis pret diabētu, ir salīdzinoši zema sugu specifika, tāpēc šo olbaltumvielu, kas izolēta no liellopu aizkuņģa dziedzera, var izmantot diabēta slimnieku ārstēšanai. Bet augšanas hormons - somatotropīns - ir raksturīgs sugai. Punduru augšanas ārstēšanai cilvēkam tieši mirušā cilvēka hipofīzē tiek izdalīts tieši cilvēka augšanas hormons (jā, jā, cita ceļa vēl nav).
Kāds pamanīs: ir sarežģīti organismi, to strukturālā identitāte ir sarežģīta, un, protams, to strukturālā specifika ir diezgan prasīga. Bet ir vienkārši organismi, ir pat visvienkāršākie. Kā tad? Varētu šķist, ka zemākiem organismiem vajadzētu mazāk nepatikt pret "svešzemju kārtību". Faktiski zivīm un abiniekiem izdodas orgānu transplantācijas starp dažādām sugām, un liellopu somatotropīns var stimulēt foreles augšanu. Bet visas šīs ir eksperimenta mākslīgi radītās pozīcijas. Tas nozīmē, ka tas nav pilnīgi "normāls", nedabisks dzīves ceļš. Galu galā viņi saka: ja jūs sitat zaķi, viņš iemācīsies iedegt sērkociņus. Jautājums tikai, vai šī nelaimīgā nomedītā būtne joprojām būs zaķis? Teiksim tā: zaķis, kas mirst vilka zobos, ir daudz vairāk zaķis, patiesāks, "pareizāks" nekā zaķis,kas var iedegt sērkociņus!
Dzīvnieki, barojoties ar citiem dzīvniekiem vai augiem, vispirms iznīcina kāda cita kārtību. Pārtika viņu kuņģī un zarnās tiek sadalīta vienkāršos ķīmiskajos savienojumos, un pēc, piemēram, glicīna vai fenilalanīna aminoskābju struktūras nav iespējams noteikt, vai tos iegūst no liellopu gaļas, zirņu olbaltumvielām, vai tos sintezē mākslīgi gudrs ķīmiķis, kurš nēsā brilles. No šiem elementārajiem dzīves blokiem organismi veido tikai sev raksturīgās struktūras. Katram organismam raksturīga unikāla, raksturīga tikai olbaltumvielu molekulu kombinācija. Un jau uz šī pamata parādās visu organisma īpašību komplekss - šūnu, audu un orgānu līmenī.
Augos tas ir vēl izteiktāk. Ūdens, barības vielu sāļu kopums, oglekļa dioksīds un gaisma - ar šo pašu faktoru kopumu no vienas sēklas izaug roze, no otras nātres, no trešās - koks (un nemaz “Černova koks” - atceraties?). Katru reizi - noteikts augs ar savu īpašību kopumu. Ar savu sakārtotību.
Tātad organisms uzņem enerģiju no ārpuses, nevis kārtību. Šīs enerģijas dēļ viņš veido savu specifisko pasūtījumu "pēc viņu veida" - tā, šķiet, Svētajos Rakstos ir teikts, atstājot novārtā citu. No vistas olas - viendabīgas dzeltenuma un olbaltumvielu masas - parādās vista ar galvu, kājām, spārniem. Un šo vienkāršo lietu, šo brīnumu sauc par dzīvi.
S. Minakovs