Čo je život? Je ťažké presne definovať život, ale každý dokáže presne rozlíšiť medzi živým a neživým. To znamená, že za živého a mŕtveho koňa sa platí iná cena.
V skutočnosti intuitívne rozumieme tomu, čo je živé a čo mŕtve, ale spravidla je pre nás ťažké presne formulovať rozdiel. Existuje mnoho známych pokusov poskytnúť definíciu, definíciu pojmu „život“, ale všetky sa ukážu ako nedokonalé. Preto inteligentný človek vo všeobecnosti odmieta definovať a nahrádza ho tautológiou. Život je život, to, v ktorom je život, ktorý je usporiadaný ako život.
Napríklad život je to, čo nás robí príbuznými malými baktériami, rastlinami a obrovskými veľrybami. Život je neustály a nepredvídateľný pohyb. Život je niečo, čo sa môže narodiť a zomrieť …
Všetky živé organizmy sú tvorené molekulami. Navyše, každá z molekúl už nežije sama. Molekula vody, ktorá je vo vnútri svalovej bunky, je teda rovnaká ako molekula vody v pohári čaju. Ale keď sa spoja, molekuly najrôznejších látok môžu tvoriť napríklad svalovú bunku, ktorá má schopnosť sťahovať sa a reagovať na zmeny v prostredí, jedným slovom, žiť.
Hovoríme zázrak, čo nedokážeme vysvetliť. Preto sa zdanlivo nepostrehnuteľný prechod od neživých molekúl k živému organizmu často nazýva zázrakom života. Na druhej strane, možno sami mystifikujeme to, čo vidíme, ale všetko je oveľa jednoduchšie …
„Život je spôsob existencie bielkovinových telies, ktorého podstatným bodom je neustála výmena látok s vonkajšou povahou, ktorá ich obklopuje, a po ukončení tohto metabolizmu sa zastaví aj život, čo vedie k rozkladu bielkovín.“Túto definíciu uviedol Friedrich Engels - a relatívne nedávno bola u nás veľmi obľúbená. No nie taká zlá definícia. Ale je to dosť?
Sám Engels si to nemyslel. Metabolizmus je pre neho iba základným, ale nie jediným kritériom života. Môže byť tiež inherentnou súčasťou neživého objektu. Predpokladajme, že máme dve nepriehľadné skrinky, ktoré majú otvory „pri vchode“a „pri východe“. Čo je vo vnútri - nevieme. Môžeme však zmerať stav vzduchu na vstupe a výstupe. Merania preukázali, že v obidvoch prípadoch máme na výstupe nedostatok kyslíka, zvýšenú koncentráciu oxidu uhličitého a vodnej pary.
Zmeriame teplotu a zistíme, že vzduch na výstupe je teplejší ako na vstupe. Máme právo dospieť k záveru, že každá škatuľa obsahuje systém schopný výmeny látok s prostredím. Otvárame škatule a to, čo vidíme … v jednej z nich je živá myš a v druhej - horiaca sviečka. Kritérium metabolizmu tu nefunguje, neumožňuje rozlíšiť živý od neživého, odlíšiť proces spaľovania od procesu dýchania.
Propagačné video:
Ak prerušíme prívod vzduchu, myš zomrie. Ale aj mŕtvy organizmus si môže vymieňať látky s prostredím. To je predovšetkým základom pre vznik fosílií: zvyšky živočíchov a rastlín v horninovej vrstve dodávajú prostrediu organickú hmotu a na jej miesto prichádzajú minerály. Najmä skamenené stromy sú úžasné: navonok zachovávajú štruktúru dreva do najmenších detailov, ale pred miliónmi rokov ho nahradil oxid kremičitý a oxidy železa.
Aký záver možno vyvodiť tu? Metabolizmus je nevyhnutnou podmienkou, ak hovoríme o živom stave. Samotný metabolizmus však na definovanie života nestačí! Je potrebné niečo iné.
Skúsme to opäť. Po prvé, život je aktívny. Život funguje. Aj keď je „v pasíve“, prispôsobuje sa podmienkam (to znamená „trpí“: „utrpenie“je u Aristotela kategória podrobenia, kategória protikladná k akcii: actio - passio), aktívna zložka je stále zachovaná, akoby nezávislý akt, “zo seba a pre seba. “K takejto činnosti nevyhnutne dochádza pri výdaji energie v systéme: na to, aby ste žili, sa energia vynakladá! Po druhé, život je údržba a reprodukcia vždy konkrétneho poriadku, určitej konkrétnej štruktúry. Konkrétne konkrétny. Na to sa vynakladá a vynakladá energia!
Čo je aktívne prehrávanie? Toto je proces, keď sa systém reprodukuje a udržuje svoju integritu pomocou prvkov prostredia v nižšom poradí. Pasívny proces tohto druhu nie je v žiadnom prípade znakom života. Vták si každý rok rozmnožuje svoje hniezda, bobor si stavia hrádzu, ale ani hniezdo, ani hrádzu nemožno na rozdiel od ich staviteľov považovať za živé objekty. Všeobecne je nepravdepodobné, že sa dá získať vták reprodukovaný z hniezda, bobor - z priehrady a Bigfoot - z jeho stopy …
Ďalej na výdaj energie. Z akého dôvodu je to nevyhnutná podmienka pri definovaní života? Pretože umožňuje odlíšiť živé bytosti od iných samoreprodukčných štruktúr, napríklad od kryštálu.
Už v 18. storočí sa robili analógie medzi rastom organizmov a rastom kryštálov. V skutočnosti má každý kryštál svoju špecifickú štruktúru, ktorá vzniká spontánne. Chlorid sodný kryštalizuje vo forme kocky, uhlíka (diamantu) - vo forme osemstena. Zhluky a medzirasty kryštálov sú niekedy prekvapivo podobné štruktúram živej prírody. Pripomeňme si mrazivé vzory na okenných tabuliach. Niekedy pripomínajú listy papradí a iných zvláštnych rastlín až do tej miery, že sa zdajú byť skutočnejšie ako tie skutočné. Aj kovy tvoria také štruktúry. Hutníci po celom svete dobre vedia, aký je takzvaný „Černovský strom“. Počas odlievania kovových výrobkov sa môžu vytvárať medzery, škrupiny, ako ich odborníci nazývajú. A niekedy kryštály železa rastú spolu v takýchto škrupinách - to je veľmi podobné známej rastline.
A napriek tomu sú analógie medzi mrazivými vzormi a listami papradia zavádzajúce. Aj keď sú tieto štruktúry navonok podobné, procesy ich formovania sú energeticky diametrálne odlišné. Krištáľ je systém s minimom voľnej energie. Čo to znamená? To znamená, že počas kryštalizácie sa energia uvoľňuje vo forme tepla. Napríklad, keď sa vyskytne jeden kilogram „mrazivých vzorov“, malo by sa uvoľniť 619 kcal tepla.
Rovnaké množstvo energie sa musí vynaložiť na zničenie tejto štruktúry. Listy papraďa naopak absorbujú energiu slnečných lúčov, keď vznikajú a rastú. Zničením tejto štruktúry môžeme získať energiu späť. My to v skutočnosti robíme napríklad spaľovaním uhlia, ktoré vzniklo zo zvyškov obrovských papradí z doby paleozoika, alebo sa jednoducho vyhrievame okolo obyčajného ohňa. A tu nejde o samotný listovitý vzor, ktorý navonok spája lesnú kapradinu a vzor na skle.
Beztvará ľadová kryha rovnakej hmotnosti bude vyžadovať rovnaké množstvo energie na to, aby sa roztopila a odparila. A na vytvorenie vonkajšej zložitosti listu rastliny je vynaložená energia zanedbateľná v porovnaní s tou, ktorá je konzervovaná v organickej hmote.
Ale čo vonkajšia podobnosť? Ide o to. Listy papradia aj mrazivé vzory majú maximálnu povrchovú plochu pre daný objem. Pre paprade (a pre každú inú rastlinu) je to nevyhnutné, pretože dýchanie a asimilácia oxidu uhličitého prechádza povrchom listov. V prípadoch, keď je potrebné znížiť spotrebu vody na odparovanie, získajú rastliny, napríklad kaktusy, guľovitý tvar s minimálnou povrchovou plochou. Musí to však byť zaplatené znížením rýchlosti asimilácie CO2 a v dôsledku toho spomalením rastu.
Vodná para kryštalizujúca na studenom skle tiež vytvára štruktúru s maximálnym povrchom, pretože rýchlosť straty voľnej energie je v tomto prípade maximálna (kryštály vyrastajú z povrchu). Takže analógie medzi kryštálmi a živými organizmami nemajú takpovediac žiadny podstatný význam. Kvapalina, ktorá je vyhodená z nádoby s nulovou gravitáciou, má tvar gule (minimálna energia povrchového napätia). To však ťažko môže znamenať, že kozmické zákony sú podobné pravidlám hry s loptičkami pri biliardovom stole!
Pre spravodlivosť treba poznamenať, že kryštalické formy nie sú životu cudzie. Mnoho ľudí pozná veľké a úplne neškodné stonožkové komáre s dlhými krehkými končatinami. Ich larvy žijú vo vlhkej pôde a živia sa rozpadajúcimi sa rastlinnými zvyškami. Medzi nimi sú aj jedinci maľovaní modrou farbou s dúhovým odtieňom. Pôsobia letargicky a sú skutočne chorí - infikovaní takzvaným dúhovým vírusom. V hemolymfe takýchto lariev pod mikroskopom možno nájsť kryštály úžasnej krásy, dúhové ako zafíry.
Tieto kryštály sú zložené z vírusových častíc - viriónov. Keď larva zomrie, dostanú sa do pôdy, aby ju pohltili larvy novej generácie komárov. Mimochodom, také kryštály sú tvorené mnohými vírusmi, nielen vírusmi hmyzu. Je však nevyhnutné, aby to bola práve neaktívna forma existencie vírusu, na rozdiel od aktívnej, živej. Vírus vo forme kryštálu sa nerozmnožuje, ale iba takto prežíva svoje „ťažké časy“. Slávny fyzik Erwin Schrödinger nazval chromozóm „aperiodický kryštál“. V skutočnosti je jadrová látka bunky počas obdobia delenia usporiadaná a formálne sa dá nazvať kryštál. Ale keď je jadrová látka (chromatín) „zabalená“do chromozómu, je opäť neaktívna a samotný chromozóm je iba spôsobom prenosu chromatínu z bunky do bunky.
Na kryštalizáciu teda nie je potrebná žiadna vonkajšia energia. Ale aby si udržalo a reprodukovalo svoj vlastný životný poriadok v nasledujúcej generácii, telo musí absorbovať energiu (vo forme ľahkých kvant alebo neoxidovaných organických zlúčenín, jednoduchých látok a uvoľňovania oxidovaných odpadových látok atď.). Toto je metabolizmus.
Ale prečo, na čo slúži táto výmena? "Všetko plynie," povedal Herakleitos z Efezu. Ak je to tak, potom najviac „žije“živý organizmus. Je to prúd, pozdĺž ktorého sa neustále pohybujú energie a látky - prvky na rekonštrukciu štruktúr. Počas celého života neustále dochádza k obmieňaniu starých bunkových štruktúr za novovzniknuté. Takže krvné bunky sú úplne nahradené po 4 mesiacoch. Nakoniec to sú tiež opravné práce, ale telo nahradzuje nielen bunky, ktoré dostali defekty, ale aj všetko.
Hovoria, že nervové bunky nie sú obnovené. To znamená, že telo negeneruje nové nervové bunky, nerozmnožujú sa - je ich toľko, koľko bolo. Áno, netvoria sa úplne nové bunky. Ale počas celého života sa neustále prestavujú. Je to ako hlboká oprava a prestavba domu. Dom je starý, ale zrekonštruovaný a vo výbornom stave! Môžeme len formálne brať do úvahy neuróny, s ktorými ukončíme náš život, rovnaké bunky, s ktorými sme ho začali.
A ešte jeden výraz: špecifická štruktúra. Čo to je? Z generácie na generáciu organizmy reprodukujú usporiadanie charakteristické pre druh, ku ktorému patria. To sa deje s takmer dokonalou presnosťou (slovo „takmer“je mimoriadne dôležité). Tu vlk zjedol zajaca. Potrebuje orgány zajaca, jeho tkanivá, bielkoviny a nukleové kyseliny - všetko, čo je špecifické pre štruktúru „zajac“, „objednávanie zajaca“? Samozrejme, že nie!
To všetko sa v žalúdku vlka premení na zmes nízkomolekulárnych organických látok - aminokyselín, uhľohydrátov, nukleotidov atď., Bežných pre celú živú prírodu, nešpecifických. Telo vlka niektoré z nich oxiduje na oxid uhličitý a vodu, aby (pomocou prijatej energie!) Vybudovalo zo zvyšných nešpecifických látok svoju vlastnú, konkrétne usporiadanú štruktúru „vlk“- svoje bielkoviny, bunky a tkanivá. Nakŕmte vlka chemicky syntetizovanou zmesou aminokyselín a urobí to isté.
Je to tak s ohľadom na život ako taký, život všeobecne? Otázka je otvorená. Ale takto sa veci majú na Zemi. Pozemské organizmy nepotrebujú príkaz niekoho iného. Bojujú a zúfalo s ňou bojujú. Každý vie o mnohých lekárskych pokusoch o transplantáciu rôznych orgánov alebo tkanív zvieratám a ľuďom: srdce, pľúca, obličky, pankreas atď. Je možné tieto pokusy označiť za úspešné? Výsledok bol vždy podobný: transplantované orgány mali pretrvávajúcu tendenciu k odmietnutiu.
Výnimkou boli iba orgány „rovnakého poriadku“s pacientom odobraté z identického dvojčaťa - a to je „štrukturálna“kópia toho istého organizmu. Pokiaľ ide o tkanivá, lekári ich radšej berú na transplantáciu tomu istému organizmu: napríklad koža z nohy obete sa transplantuje na miesto postihnuté popáleninou. Zachovať cudzí transplantovaný orgán je možné iba potlačením ochranného imunitného systému pred tvorbou protilátok. Ale potom bude pacient bezbranný proti akejkoľvek infekcii! Toto je obrovské fatálne riziko a tak či onak nakoniec ide iba o pokračovanie života, ale nie o predĺženie bežného plnohodnotného života.
Aj hormóny, takpovediac, sú jednoducho bioaktívne látky (to znamená nielen komplexné biologické formácie), sú druhovo špecifické. Tu samozrejme existuje medzera, je tu rozdiel v stupni. Napríklad inzulín, jediný účinný prostriedok proti cukrovke, má relatívne nízku druhovú špecificitu, takže tento proteín izolovaný z pankreasu hovädzieho dobytka sa môže použiť na liečbu diabetikov. Ale rastový hormón - somatotropín - je druhovo špecifický. Na liečbu rastu trpaslíkov u človeka je to práve ľudský rastový hormón, ktorý sa vylučuje z hypofýzy zosnulého človeka (áno, áno, zatiaľ neexistuje iná cesta).
Niekto si všimne: existujú zložité organizmy, ich štruktúrna identita je zložitá a ich štrukturálna špecifickosť je samozrejme dosť náročná. Ale existujú jednoduché organizmy, existujú dokonca aj tie najjednoduchšie. Ako potom? Zdá sa, že nižšie organizmy by mali mať menšiu averziu k „mimozemskému poriadku“. Rybám a obojživelníkom sa v skutočnosti darí transplantácie orgánov medzi rôznymi druhmi a hovädzí somatotropín môže stimulovať rast pstruhov. Ale všetko sú to polohy umelo vytvorené experimentátorom. To znamená, že nejde o úplne „normálny“, neprirodzený priebeh života. Na konci sa hovorí: ak zbijete zajaca, naučí sa zapaľovať zápalky. Jedinou otázkou je, či bude toto nešťastné lovené stvorenie ešte zajac? Povedzme to takto: zajac, ktorý uhynie vo vlčích zuboch, je oveľa viac zajacom, pravdivejším, „správnejším“ako zajac,kto môže zapáliť zápalky!
Zvieratá, ktoré sa živia inými zvieratami alebo rastlinami, začínajú ničením objednávky niekoho iného. Potraviny v ich žalúdkoch a črevách sa štiepia na jednoduché chemické zlúčeniny a podľa štruktúry napríklad aminokyselín glycínu alebo fenylalanínu nie je možné určiť, či sú získané z bielkovín hovädzieho mäsa, hrášku alebo syntetizované umelo dômyselným chemikom v okuliaroch. Z týchto základných stavebných prvkov života si organizmy vytvárajú iba svoje vlastné štruktúry. Pre každý organizmus je charakteristická jedinečná, inherentná iba kombinácia proteínových molekúl. A už na tomto základe sa objavuje komplex všetkých charakteristík organizmu - na úrovni buniek, tkanív a orgánov.
U rastlín je to ešte výraznejšie. Voda, sada výživných solí, oxid uhličitý a svetlo - s touto sadou rovnakých faktorov rastie ruža z jedného semena, žihľava rastie z druhého a strom rastie z tretieho (a už vôbec nie „Černov strom“- pamätáte?). Zakaždým - určitá rastlina s vlastnou sadou vlastností. Svojou poriadkumilovnosťou.
Telo teda neprijíma poriadok zvonku, ale energiu. Vďaka tejto energii buduje svoje konkrétne usporiadanie „podľa svojho druhu“- tak sa zdá, že sa hovorí v Písme, pričom zanedbáva cudzie usporiadanie. Z kuracieho vajca - homogénnej hmoty žĺtka a bielkovín - sa objaví kurča s hlavou, nohami, krídlami. A táto jednoduchá vec, tento zázrak sa nazýva život.
S. Minakov