Hvad er livet? Det er vanskeligt at give en nøjagtig definition af livet, men alle kan skelne nøjagtigt mellem levende og ikke-levende. Det vil sige, at der gives en anden pris for en levende og en død hest.
Faktisk forstår vi intuitivt, hvad der er i live, og hvad der er dødt, men som regel har vi svært ved at formulere forskellen præcist. Der er mange kendte forsøg på at give en definition, en definition af begrebet "liv", men de viser sig alle at være ufuldkomne. Derfor nægter en intelligent person generelt at definere og erstatter den med en tautologi. At leve er at leve, det, hvor der er liv, som er arrangeret som at leve.
For eksempel er livet det, der gør os beslægtede med små bakterier, planter og kæmpe hvaler. Livet er en konstant og uforudsigelig bevægelse. Livet er noget, der kan fødes og dø….
Alle levende organismer består af molekyler. Desuden lever hvert af molekylerne ikke i sig selv. Så vandmolekylet, der er inde i muskelcellen, er det samme som vandmolekylet i et glas te. Men når de kommer sammen, kan molekyler af en lang række stoffer danne for eksempel en muskelcelle, som har evnen til at trække sig sammen og reagere på ændringer i miljøet, med et ord, at leve.
Vi kalder et mirakel, hvad vi ikke kan forklare. Derfor kaldes den tilsyneladende umærkelige overgang fra ikke-levende molekyler til en levende organisme ofte livets mirakel. På den anden side mystificerer vi måske selv det, vi ser, men alt er meget enklere …
"Livet er en måde at eksistere på proteiner, hvor et væsentligt punkt er en konstant udveksling af stoffer med den ydre natur, der omgiver dem, og med afslutningen af dette stofskifte stopper livet også, hvilket fører til nedbrydning af protein." Denne definition blev givet af Friedrich Engels - og relativt nylig var den meget populær hos os. Nå, ikke sådan en dårlig definition. Men er det nok?
Engels selv troede ikke det. For ham er stofskifte kun et væsentligt, men ikke det eneste livskriterium. Det kan også være iboende i et livløst objekt. Antag, at vi har to uigennemsigtige kasser, der har huller "ved indgangen" og "ved udgangen". Hvad der er indeni - ved vi ikke. Vi kan dog måle luftens tilstand ved indløbet og udløbet. Målinger har vist, at vi i begge tilfælde har en iltmangel ved udgangen, en øget koncentration af kuldioxid og vanddamp.
Vi måler temperaturen og ser, at luften ved udløbet er varmere end ved indløbet. Vi har ret til at konkludere, at hver kasse indeholder et system, der er i stand til at udveksle stoffer med miljøet. Vi åbner kasser og hvad vi ser … i den ene er der en levende mus og i den anden - et brændende lys. Metabolismekriteriet fungerer ikke her, det gør det ikke muligt at skelne mellem levende og ikke-levende, at skelne forbrændingsprocessen fra respirationsprocessen.
Salgsfremmende video:
Hvis vi afbryder lufttilførslen, dør musen. Men selv en død organisme kan udveksle stoffer med miljøet. Dette er især grundlaget for dannelsen af fossiler: resterne af dyr og planter i klippelaget giver miljøet organisk materiale, og mineraler træder i stedet. Især forstenede træer er fantastiske: udadtil bevarer de træstrukturen til mindste detalje, men den blev erstattet for millioner af år siden af silica og jernoxider.
Hvilken konklusion kan drages her? Metabolisme er en nødvendig betingelse, hvis vi taler om en levende tilstand. Men stofskifte alene er ikke nok til at definere livet! Noget andet er nødvendigt.
Lad os prøve igen. For det første er livet aktivt. Livet fungerer. Selvom det er "i passiv", tilpasser sig betingelserne (dvs. "lider": "lidelse" i Aristoteles er en kategori af underkastelse, en kategori modsat handling: actio - passio), bevares den aktive komponent stadig, en uafhængig handling, som det var, " fra mig selv og for mig selv. " En sådan aktivitet forekommer nødvendigvis med energiforbruget i systemet: for at leve bruges energi! For det andet er livet opretholdelse og reproduktion af en altid konkret orden, en bestemt, specifik struktur. Specifikt specifikt. Dette er hvad energi bruges og energi bruges på!
Hvad er aktiv afspilning? Dette er en proces, når systemet reproducerer sig selv og opretholder dets integritet ved hjælp af miljøelementer med en lavere orden. En passiv proces af denne art er på ingen måde et tegn på liv. Fuglen reproducerer hvert år sine reder, bæveren bygger en dæmning, men hverken reden eller dæmningen kan betragtes som levende genstande i modsætning til deres bygherrer. Generelt er det usandsynligt, at en fugl kan fås, reproduceret fra en rede, en bæver - fra en dæmning og en Bigfoot - fra hans spor …
Yderligere om energiforbruget. Af hvilken grund er dette en nødvendig betingelse for at definere livet? Fordi det gør det muligt at skelne levende væsener fra andre selvreproduktionsstrukturer, for eksempel en krystal.
Allerede i det 18. århundrede blev der trukket analogier mellem væksten af organismer og væksten af krystaller. Faktisk har hver krystal sin egen specifikke struktur, der opstår spontant. Natriumchlorid krystalliserer i form af en terning, kulstof (diamant) - i form af en oktaeder. Klynger, sammenvækst af krystaller ligner undertiden overraskende strukturer i den levende natur. Lad os huske de frostede mønstre på ruderne. De ligner undertiden bladene på bregner og andre mærkelige planter i en sådan grad, at de virker mere virkelige end de rigtige. Selv metaller danner sådanne strukturer. Metallurgere over hele verden er meget opmærksomme på det såkaldte Chernov-træ. Under støbningen af metalprodukter kan der dannes huller, skaller, som eksperter kalder dem. Og nogle gange vokser jernkrystaller sammen i sådanne skaller - dette ligner meget en velkendt plante.
Og alligevel er analogierne mellem frostmønstre og bregne blade vildledende. Selvom disse strukturer er udadtil ens, er processerne for deres dannelse diametralt modsat energisk. En krystal er et system med et minimum af fri energi. Hvad betyder det? Dette betyder, at der frigøres energi i form af varme under krystallisering. For eksempel, når der opstår et kilo "frostmønstre", skal der frigøres 619 kcal varme.
Den samme mængde energi skal bruges på ødelæggelsen af denne struktur. Ferneblade absorberer på den anden side energien fra solens stråler, når de opstår og vokser. Ved at ødelægge denne struktur kan vi få energi tilbage. Det gør vi for eksempel ved at brænde kul, der blev dannet af resterne af kæmpe bregner fra den paleozoiske æra, eller blot baske omkring en almindelig ild. Og pointen her er ikke i selve det bladlignende mønster, der udad forener skovbregnen og mønsteret på glasset.
En formløs isflak med samme masse vil kræve den samme mængde energi for at smelte og fordampe. Og til dannelse af et planteblads ydre kompleksitet forbruges energi, ubetydelig sammenlignet med det, der er konserveret i organisk materiale.
Men hvad med den eksterne lighed? Pointen er dette. Både bregneblade og frostmønstre har det maksimale overfladeareal for et givet volumen. For en bregne (og enhver anden plante) er dette nødvendigt, fordi respiration og assimilering af kuldioxid går gennem bladets overflade. I tilfælde, hvor det er nødvendigt at reducere forbruget af vand til fordampning, får planter, såsom kaktus, en sfærisk form med et minimalt overfladeareal. Men dette skal betales af et fald i CO2-assimileringshastigheden og som følge heraf en afmatning i væksten.
Vanddamp, der krystalliserer på koldt glas, danner også en struktur med en maksimal overflade, fordi hastigheden for frit energitab er maksimalt i dette tilfælde (krystaller vokser fra overfladen). Så analogierne mellem krystaller og levende organismer har så at sige ingen væsentlig betydning. Væsken, der smides ud af beholderen i nul tyngdekraft, har form af en kugle (minimal overfladespændingsenergi). Men det kan næppe betyde, at kosmos love ligner spillereglerne med bolde ved poolbordet!
For at være retfærdig skal det bemærkes, at krystallinske former ikke er fremmede for livet. Mange mennesker kender store og helt harmløse tusindben myg med lange skrøbelige lemmer. Deres larver lever i fugtig jord og fodrer med rådnende planterester. Blandt dem er der individer malet i blåt med en iriserende farvetone. De virker sløv, og de er faktisk syge - inficeret med den såkaldte regnbuevirus. I hæmolymfen af sådanne larver under et mikroskop kan der findes krystaller af forbløffende skønhed, iriserende som safirer.
Disse krystaller er sammensat af viruspartikler - virioner. Når larven dør, kommer de ind i jorden for at blive slugt af larverne fra en ny generation af myg. Forresten er sådanne krystaller dannet af mange vira og ikke kun insektvira. Men det er vigtigt, at dette netop er den inaktive form for virussens eksistens i modsætning til den aktive, levende. I form af en krystal formerer virussen sig ikke, men gennemgår kun sine "hårde tider" på denne måde. Den berømte fysiker Erwin Schrödinger kaldte kromosomet "aperiodisk krystal." Faktisk bestilles det nukleare stof i cellen i delingsperioden, og formelt kan det kaldes en krystal. Men når et nukleart stof (kromatin) "pakkes" ind i et kromosom, er det igen inaktivt, og kromosomet i sig selv er kun en måde at overføre kromatin fra celle til celle.
Så der kræves ingen ekstern energi til krystallisering. Men for at opretholde og reproducere sin egen livsorden i den næste generation er kroppen nødt til at absorbere energi (i form af lette kvanta eller ikke-oxiderede organiske forbindelser, enkle stoffer og frigive oxiderede affaldsprodukter osv.). Dette er stofskifte.
Men hvorfor, hvad er denne udveksling til?”Alt flyder,” sagde Heraclitus fra Efesus. Hvis dette er tilfældet, "strømmer" mest af alt den levende organisme. Han er en strøm, hvor energi og stoffer konstant bevæger sig - elementer til rekonstruktion af strukturer. Gennem hele livet er der en kontinuerlig udskiftning af gamle cellulære strukturer med nydannede. Så blodceller udskiftes fuldstændigt efter 4 måneder. I sidste ende er dette også reparationsarbejde, men kroppen erstatter ikke kun celler, der har modtaget fejl, men alt.
De siger, at nerveceller ikke gendannes. Dette betyder, at kroppen ikke genererer nye nerveceller, de formerer sig ikke - der er så meget som der var. Ja, der dannes ikke helt nye celler. Men gennem hele deres liv genopbygges de konstant. Det er som en dyb eftersyn og ombygning af et hus. Huset er gammelt, men renoveret og i fremragende stand! Vi kan kun formelt overveje de neuroner, som vi slutter vores liv med, de samme celler, som vi startede det med.
Og endnu et udtryk: specifik struktur. Hvad er det? Fra generation til generation reproducerer organismer ordningskarakteristikken for den art, som de tilhører. Dette gøres med næsten perfekt præcision (ordet "næsten" er ekstremt vigtigt). Her spiste ulven en hare. Har han brug for en hare, dets væv, dets proteiner og nukleinsyrer - alt, hvad der er specifikt for strukturen "hare", "hare ordning"? Selvfølgelig ikke!
Alt dette i ulvens mave bliver til en blanding af organiske stoffer med lav molekylvægt - aminosyrer, kulhydrater, nukleotider osv., Der er fælles for al levende natur, ikke-specifikke. Ulvens krop oxiderer nogle af dem til kuldioxid og vand for at (ved hjælp af den modtagne energi!) At bygge fra de resterende ikke-specifikke stoffer sin egen, specifikt ordnede struktur "ulv" - dens proteiner, dens celler og væv. Giv ulven en kemistsyntetiseret aminosyreblanding, og den vil gøre det samme.
Er det så med hensyn til livet som sådan, livet generelt? Spørgsmålet er åbent. Men sådan er tingene på Jorden. Terrestriske organismer har ikke brug for andres ordre. De kæmper og kæmper desperat med hende. Alle kender til adskillige medicinske forsøg på at transplantere forskellige organer eller væv til dyr og mennesker: hjerte, lunger, nyrer, bugspytkirtel osv. Er det muligt at kalde disse forsøg vellykkede? Resultatet var altid ens: de transplanterede organer havde en vedvarende tendens til afvisning.
De eneste undtagelser var organer "af samme orden" med patienten, taget fra en identisk tvilling - og dette er en "strukturel" kopi af den samme organisme. Med hensyn til vævene foretrækker lægerne at tage dem til transplantation fra den samme organisme: for eksempel transplanteres huden fra offerets ben til det sted, der er berørt af forbrændingen. Det er kun muligt at bevare et fremmed transplanteret organ ved at undertrykke det beskyttende immunsystem til dannelse af antistoffer. Men så vil patienten være forsvarsløs mod enhver infektion! Dette er en enorm, dødelig risiko, og på en eller anden måde handler det i sidste ende kun om livets fortsættelse, men ikke om forlængelsen af et normalt fuldt ud liv.
Selv hormoner, så at sige, er simpelthen bioaktive stoffer (det vil sige ikke kun komplekse biologiske formationer) er artsspecifikke. Her er der selvfølgelig et hul, der er en forskel i grad. For eksempel har insulin, det eneste effektive middel mod diabetes, en relativt lav artsspecificitet, så dette protein isoleret fra bugspytkirtlen hos kvæg kan bruges til behandling af diabetikere. Men væksthormonet - somatotropin - er artsspecifikt. Til behandling af dværgvækst hos en person er det netop humant væksthormon, der udskilles fra hypofysen hos en afdød person (ja, ja, der er ingen anden måde endnu).
Nogen vil bemærke: der er komplekse organismer, deres strukturelle identitet er kompleks, og naturligvis er deres strukturelle specificitet ret krævende. Men der er enkle organismer, der er endda de enkleste. Hvordan da? Det ser ud til, at lavere organismer skal have mindre modvilje mod "fremmed orden". Faktisk lykkes fisk og padder med organtransplantationer mellem forskellige arter, og bovint somatotropin kan stimulere væksten af ørred. Men alt dette er kunstige forslag skabt af eksperimentatoren. Dette betyder, at ikke et helt "normalt", unaturligt livsforløb. Til sidst siger de: Hvis du slår en hare, lærer han at tænde tændstikker. Det eneste spørgsmål er, vil denne uheldige jagte skabning stadig være en hare? Lad os sige det sådan: en hare, der dør i ulvets tænder, er meget mere en hare, mere sand, "korrekt" end en hare,der kan tænde tændstikker!
Dyr, der fodrer med andre dyr eller planter, begynder med at ødelægge andres ordre. Fødevarer i deres mave og tarme opdeles i enkle kemiske forbindelser, og ved strukturen af for eksempel aminosyrerne glycin eller phenylalanin er det umuligt at fortælle, om de er fremstillet af proteiner fra kvæg, ærter eller syntetiseret af en kunstigt klog kemiker, der bærer briller. Fra disse elementære byggesten i livet bygger organismer kun deres iboende strukturer. Hver organisme er kendetegnet ved en unik, kun iboende kombination af proteinmolekyler. Og allerede på dette grundlag vises et kompleks af alle organismens egenskaber - på niveau med celler, væv og organer.
I planter er dette endnu mere udtalt. Vand, et sæt næringssalte, kuldioxid og lys - med dette sæt af de samme faktorer vokser en rose fra et frø, en brændenælde vokser fra et andet, og et træ vokser fra det tredje (og slet ikke et "Chernov-træ" - husker du?). Hver gang - en bestemt plante med sit eget sæt egenskaber. Med sin ordenlighed.
Så kroppen tager ikke orden udefra, men energi. På grund af denne energi bygger han sin specifikke rækkefølge "efter deres art" - så det ser ud til, siges der i Skriften og forsømmer andres. Fra et kyllingæg - en homogen masse af æggeblomme og protein - vises en kylling med hoved, ben, vinger. Og denne enkle ting, dette mirakel kaldes liv.
S. Minakov