Vad är livet? Det är svårt att ge en exakt definition av livet, men alla kan exakt skilja mellan levande och icke-levande. Det vill säga ett annat pris ges för en levande och en död häst.
I själva verket förstår vi intuitivt vad som lever och vad som är dött, men som regel har vi svårt att noggrant formulera skillnaden. Det finns många kända försök att ge en definition, en definition av begreppet "liv", men alla visar sig vara ofullkomliga. Därför vägrar en intelligent person i allmänhet att definiera och ersätter den med en tautologi. Att leva är att leva, det där det finns liv, som är ordnat som att leva.
Till exempel är livet det som gör oss relaterade till små bakterier, växter och jättevalar. Livet är en konstant och oförutsägbar rörelse. Livet är något som kan födas och dö….
Alla levande organismer består av molekyler. Dessutom lever inte var och en av molekylerna av sig själv. Så, vattenmolekylen som finns inuti muskelcellen är densamma som vattenmolekylen i ett glas te. Men när de kommer ihop kan molekyler av en mängd olika ämnen bilda till exempel en muskelcell, som har förmågan att dra ihop sig och svara på förändringar i miljön, i ett ord, att leva.
Vi kallar ett mirakel vad vi inte kan förklara. Därför kallas den till synes omärkliga övergången från icke-levande molekyler till en levande organism livets mirakel. Å andra sidan kanske vi själva mystifierar vad vi ser, men allt är mycket enklare …
"Livet är ett sätt att existera hos proteinkroppar, vars viktiga punkt är ett ständigt utbyte av ämnen med den yttre naturen som omger dem, och med upphörandet av denna ämnesomsättning stannar också livet, vilket leder till sönderdelningen av protein." Denna definition gavs av Friedrich Engels - och relativt nyligen var den mycket populär hos oss. Tja, inte en så dålig definition. Men räcker det?
Engels själv trodde inte det. För honom är ämnesomsättningen bara ett väsentligt men inte det enda livskriteriet. Det kan också vara inneboende i ett livlöst objekt. Antag att vi har två ogenomskinliga lådor som har hål "vid ingången" och "vid utgången". Vad som finns inuti - vi vet inte. Vi kan dock mäta luftens tillstånd vid inlopp och utlopp. Mätningar har visat att i båda fallen har vi en syrebrist vid utgången, en ökad koncentration av koldioxid och vattenånga.
Vi mäter temperaturen och ser att luften vid utloppet är varmare än vid inloppet. Vi har rätt att dra slutsatsen att varje låda innehåller ett system som kan utbyta ämnen med miljön. Vi öppnar lådorna och vad vi ser … i en av dem finns en levande mus och i den andra - ett brinnande ljus. Metabolismkriteriet fungerar inte här, det gör det inte möjligt att skilja levande från icke-levande, att skilja förbränningsprocessen från andningsprocessen.
Kampanjvideo:
Om vi stänger av lufttillförseln dör musen. Men även en död organism kan utbyta ämnen med miljön. Detta är i synnerhet grunden för bildandet av fossiler: resterna av djur och växter i bergskiktet ger miljön organiskt material och dess plats tas av mineraler. I synnerhet är förstenade träd fantastiska: utåt bevarar de trästrukturen till minsta detalj, men den ersattes för miljontals år sedan av kiseldioxid och järnoxider.
Vilken slutsats kan man dra här? Metabolism är ett nödvändigt villkor om vi talar om ett levande tillstånd. Men metabolism ensam räcker inte för att definiera livet! Något annat behövs.
Låt oss försöka igen. För det första är livet aktivt. Livet fungerar. Även om det är "i passiv", anpassar sig till förhållandena (det vill säga "lider": "lidande" i Aristoteles är en kategori av underkastelse, en kategori som är motsatt till handling: actio - passio), är den aktiva komponenten fortfarande bevarad, en oberoende handling, som det var, " från mig själv och för mig själv. " Sådan aktivitet sker nödvändigtvis med energiförbrukningen i systemet: för att leva spenderas energi! För det andra är livet upprätthållande och reproduktion av en alltid konkret ordning, en bestämd, specifik struktur. Specifikt specifikt. Detta är vad energi spenderas och energi spenderas på!
Vad är aktiv uppspelning? Detta är en process när systemet reproducerar sig själv och bibehåller sin integritet med hjälp av miljöelement med lägre ordning. En passiv process av detta slag är inte alls ett tecken på liv. Fågeln reproducerar sina bon varje år, bäverna bygger en damm, men varken boet eller dammen kan betraktas som levande föremål, till skillnad från deras byggare. I allmänhet är det osannolikt att en fågel kan erhållas, reproduceras från ett bo, en bäver - från en fördämning och en Bigfoot - från hans spår …
Mer om energiförbrukningen. Av vilken anledning är detta ett nödvändigt villkor för att definiera livet? Eftersom det gör det möjligt att skilja levande varelser från andra självreproduktionsstrukturer, till exempel en kristall.
Redan på 1700-talet drogs analogier mellan tillväxten av organismer och kristallernas tillväxt. Faktum är att varje kristall har sin egen specifika struktur, som uppstår spontant. Natriumklorid kristalliserar i form av en kub, kol (diamant) - i form av en oktaeder. Kluster, växter av kristaller är ibland överraskande lika strukturerna i den levande naturen. Låt oss komma ihåg de frostiga mönstren på fönsterrutorna. De liknar ibland löv från ormbunkar och andra konstiga växter i en sådan utsträckning att de verkar mer verkliga än de verkliga. Även metaller bildar sådana strukturer. Metallurgister över hela världen är väl medvetna om det så kallade Chernov-trädet. Under gjutningen av metallprodukter kan luckor, skal, som experter kallar dem, bildas. Och ibland växer järnkristaller tillsammans i sådana skal - det här liknar en välkänd växt.
Och ändå är analogierna mellan frostiga mönster och ormbunksblad missvisande. Även om dessa strukturer är lika i utseende är processerna för deras bildning diametralt motsatta energiskt. En kristall är ett system med ett minimum av fri energi. Vad betyder det? Detta innebär att under kristallisering frigörs energi i form av värme. Till exempel, när ett kilo "frostiga mönster" förekommer, bör 619 kcal värme släppas ut.
Samma mängd energi måste spenderas på förstörelsen av denna struktur. Ormbunksblad absorberar å andra sidan energin från solens strålar när de uppstår och växer. Genom att förstöra denna struktur kan vi få tillbaka energi. Vi gör det faktiskt till exempel genom att bränna kol, som bildades från resterna av jätte ormbunkar från den paleozoiska eran, eller helt enkelt sola runt en vanlig eld. Och poängen här är inte i själva det bladliknande mönstret, som utåt förenar skogsbärnsten och mönstret på glaset.
En formlös isflak av samma massa kommer att kräva samma mängd energi för att smälta och avdunsta. Och för bildandet av ett växtblads yttre komplexitet förbrukas energi, försumbar i jämförelse med det som bevaras i organiskt material.
Men hur är det med den externa likheten? Poängen är detta. Både ormbunksblad och frostiga mönster har maximal yta för en viss volym. För en ormbunke (och alla andra växter) är detta nödvändigt, eftersom andning och assimilering av koldioxid går genom lövytan. I de fall det är nödvändigt att minska förbrukningen av vatten för avdunstning, får växter, såsom kaktusar, en sfärisk form med en minimal ytarea. Men detta måste betalas av en minskning av koldioxidassimileringen och som en följd av en avmattning i tillväxten.
Vattenånga, som kristalliserar på kallt glas, bildar också en struktur med maximal yta, eftersom frekvensen av fri energiförlust är maximal i detta fall (kristaller växer från ytan). Så analogierna mellan kristaller och levande organismer har ingen väsentlig betydelse, så att säga. Vätskan, som kastas ut ur kärlet i tyngdkraften, har formen av en boll (minimal ytspänningsenergi). Men detta kan knappast betyda att kosmos lagar liknar spelreglerna med bollar vid ett biljardbord!
För att vara rättvis bör det noteras att kristallina former inte är främmande för livet. Många känner till stora och helt ofarliga tusenfotmyggor med långa spröda extremiteter. Deras larver lever i fuktig jord och matar på ruttnande växtrester. Bland dem finns individer målade i blått med en skimrande nyans. De verkar slöa, och de är faktiskt sjuka - infekterade med det så kallade regnbågsviruset. I hemolymfen av sådana larver under ett mikroskop kan kristaller av fantastisk skönhet hittas, skimrande som safirer.
Dessa kristaller består av viruspartiklar - virioner. När larven dör kommer de in i jorden för att sväljas av larverna från en ny generation myggor. Förresten bildas sådana kristaller av många virus och inte bara insektsvirus. Men det är viktigt att det just är den inaktiva formen av virusets existens, i motsats till den aktiva, levande. I form av en kristall multipliceras inte viruset utan bara genom sina "hårda tider" på detta sätt. Den berömda fysikern Erwin Schrödinger kallade kromosomen "aperiodisk kristall". Faktum är att kärnämnet i cellen under uppdelningsperioden beställs och formellt kan den kallas en kristall. Men när en kärnämne (kromatin) "förpackas" i en kromosom är den återigen inaktiv och kromosomen i sig är bara ett sätt att överföra kromatin från cell till cell.
Så ingen yttre energi behövs för kristallisering. Men för att bibehålla och reproducera sin egen livsordning i nästa generation, behöver kroppen absorbera energi (i form av lätta kvantiteter eller ooxiderade organiska föreningar, enkla ämnen och släppa oxiderade avfallsprodukter etc.). Detta är ämnesomsättningen.
Men varför, vad är det här utbytet för?”Allt flödar,” sade Heraklitus från Efesos. Om så är fallet, "flyter" mest av allt den levande organismen. Han är en ström längs vilken energi och ämnen kontinuerligt rör sig - element för rekonstruktion av strukturer. Under hela livet finns det en kontinuerlig ersättning av gamla mobilstrukturer med nybildade. Så, blodceller ersätts helt efter 4 månader. I slutändan är detta också reparationsarbete, men kroppen ersätter inte bara celler som har fått defekter utan allt.
De säger att nervceller inte återställs. Detta innebär att kroppen inte genererar nya nervceller, de multiplicerar inte - det finns så mycket som det var. Ja, helt nya celler bildas inte. Men under hela deras liv byggs de ständigt upp igen. Det är som en djup översyn och ombyggnad av ett hus. Huset är gammalt, men renoverat och i utmärkt skick! Vi kan bara formellt överväga de neuroner som vi avslutar vårt liv med, samma celler som vi startade det med.
Och ytterligare ett uttryck: specifik struktur. Vad det är? Från generation till generation reproducerar organismer ordningskaraktäristiken för den art de tillhör. Detta görs med nästan perfekt precision (ordet "nästan" är oerhört viktigt). Här åt vargen en hare. Behöver han en hare, dess vävnader, dess proteiner och nukleinsyror - allt som är specifikt för strukturen "hare", "hare ordering"? Naturligtvis nej!
Allt detta i vargens mage kommer att förvandlas till en blandning av organiska ämnen med låg molekylvikt - aminosyror, kolhydrater, nukleotider etc., gemensamma för alla levande natur, ospecifika. Vargens kropp kommer att oxidera några av dem till koldioxid och vatten för att (använda den mottagna energin!) Att bygga från de återstående icke-specifika ämnena sin egen, speciellt ordnade struktur "varg" - dess proteiner, dess celler och vävnader. Mata vargen med en kemistsyntetiserad aminosyrablandning och den kommer att göra detsamma.
Är det så med avseende på livet som sådant, livet i allmänhet? Frågan är öppen. Men så är det på jorden. Terrestriska organismer behöver inte någon annans ordning. De kämpar och desperat slåss mot henne. Alla känner till många medicinska försök att transplantera olika organ eller vävnader till djur och människor: hjärta, lungor, njurar, bukspottkörtel osv. Är det möjligt att kalla dessa försök framgångsrika? Resultatet var alltid liknande: de transplanterade organen hade en ihållande tendens till avstötning.
De enda undantagen var organ "av samma ordning" med patienten, tagna från en identisk tvilling - och detta är en "strukturell" kopia av samma organism. När det gäller vävnaderna föredrar läkare att ta dem för transplantation från samma organism: till exempel transplanteras huden från offrets ben till den plats som drabbas av brännskador. Det är möjligt att bevara ett främmande transplanterat organ endast genom att undertrycka det skyddande immunsystemet för bildandet av antikroppar. Men då kommer patienten att vara försvarslös mot alla infektioner! Detta är en enorm, dödlig risk, och på ett eller annat sätt, i slutändan handlar det bara om livets fortsättning, men inte om förlängningen av ett normalt fullfjädrat liv.
Även hormoner, så att säga, är helt enkelt bioaktiva ämnen (det vill säga inte bara komplexa biologiska formationer) är artsspecifika. Här är det naturligtvis ett gap, det finns en skillnad i grad. Till exempel har insulin, det enda effektiva botemedlet mot diabetes, en relativt låg artsspecificitet, så detta protein, isolerat från bukspottkörteln hos nötkreatur, kan användas för att behandla diabetiker. Men tillväxthormonet - somatotropin - är artsspecifikt. För behandling av dvärgtillväxt hos en person är det just humant tillväxthormon som utsöndras från hypofysen hos en avliden person (ja, ja, det finns inget annat sätt än).
Någon kommer att märka: det finns komplexa organismer, deras strukturella identitet är komplex, och naturligtvis är deras strukturella specificitet ganska krävande. Men det finns enkla organismer, det finns till och med de enklaste. Hur då? Det verkar som om lägre organismer borde ha mindre motvilja mot "främmande ordning". Faktum är att fisk och amfibier lyckas med organtransplantationer mellan olika arter, och bovint somatotropin kan stimulera öringens tillväxt. Men alla dessa är de positioner som experimentellt skapat konstgjorda. Detta innebär att inte en helt "normal", onaturlig livslängd. Till slut säger de: om du slår en hare lär han sig att tända tändstickor. Frågan är bara, kommer denna olyckliga jagade varelse fortfarande att vara en hare? Låt oss säga det så här: en hare som dör i vargens tänder är mycket mer en hare, mer sann, "korrekt" än en hare,som kan tända tändstickor!
Djur, som matar på andra djur eller växter, börjar med att förstöra någon annans ordning. Mat i magen och tarmarna bryts ner i enkla kemiska föreningar, och genom strukturen av till exempel aminosyrorna glycin eller fenylalanin är det omöjligt att säga om de erhålls från proteiner av nötkött, ärtor eller syntetiseras av en konstgjord smart kemist som bär glasögon. Från dessa elementära byggstenar i livet bygger organismer bara sina inneboende strukturer. Varje organism kännetecknas av en unik, inneboende enda kombination av proteinmolekyler. Och redan på denna grund visas ett komplex av alla organismens egenskaper - på nivån av celler, vävnader och organ.
I växter är detta ännu mer uttalat. Vatten, en uppsättning näringssalter, koldioxid och ljus - med denna uppsättning av samma faktorer växer en ros från ett frö, en nässla växer från en annan och ett träd växer från det tredje (och inte alls "Chernovs träd" - minns du?). Varje gång - en viss anläggning med sin egen uppsättning egenskaper. Med sin ordning.
Så, organismen tar energi från utsidan, inte ordning. På grund av denna energi bygger han sin specifika ordning "efter deras slag" - så verkar det sägas i Skriften och försumma någon annans. Från ett kycklingägg - en homogen massa av äggula och protein - visas en kyckling med huvud, ben, vingar. Och denna enkla sak, detta mirakel kallas liv.
S. Minakov