Экология: биология взаимодействия. 2.11. (дополнение) Что такое жизнь?

2.10. (дополнение) Эволюция Вселенной, Солнечной системы и Земли

Д. Шабанов, М. Кравченко. Экология: биология взаимодействия

Глава 2. Биосферология

2.12. (дополнение) Возникновение жизни. Предживые системы

2.11. (дополнение) Что такое жизнь?

Для представителей точных наук кажется невозможным, что в биологии ключевые понятия не имеют однозначных определений. К их числу относятся понятия «вид», «организм», «адаптация», «экологическая ниша», «эволюция» и другие, в том числе «жизнь». Вопрос о сущности жизни относится к числу вечных и не имеющих исчерпывающего ответа. Некоторые из определений жизни являются скорее афоризмами:

жизнью мы называем любое питание, рост и упадок тела, имеющие основание в самих себе (Аристотель);

жизнь — это экспансия (Андрей Дмитриевич Сахаров, советский физик, создатель водородной бомбы).

Распространенный подход к разработке определения жизни заключается в поиске наиболее характерных особенностей известных нам живых систем. Например, Фридрих Энгельс, классик научного коммунизма, в XIX веке сформулировал известное определение, вполне соответствующее уровню знаний того времени. Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с внешней природой.

Современным представлениям более соответствует такие определения:

живыми называются системы, имеющие в своем составе нуклеиновые кислоты и белки и способные сами синтезировать эти вещества;

живыми называются системы, имеющие генотип, записанный в нуклеиновых кислотах.

Первому из этих определений не соответствуют вирусы и вироиды, а и первому, и второму — прионы, если считать их живыми системами. А вдруг возможна жизнь на иной химической основе, чем та, которая нам известна? Непонятно, пригодны ли эти определения для биологических систем на ранних этапах возникновения жизни и внеземных живых систем, организация которых нам неизвестна.

Можно дать еще немало иных определений жизни. Они будут лучше или хуже указывать на какую-то особенность биосистем, но при этом касаться ее частных, не главных качеств, и, кроме того, могут иметь немало исключений. Среди признаков живых систем нет ни одного, по которому можно было бы четко разграничить живую и неживую природу.

К примеру, смесь белков и нуклеиновых кислот не является живой. Осуществление в химическом реакторе любой из реакций, идущих в клетке (или даже всего их комплекса), не сделает этот реактор живым. Процессы в обычной луже или пламени горящей свечи имеют много общего с обменом веществ в организме. Умерший организм обладает характерной структурой, является результатом онто– и филогенеза, даже осуществляет определенный обмен веществ, но все же не является живым. К воспроизводству себе подобных способны не только живые организмы, но ядра кристаллизации соли в ее насыщенном растворе, а также компьютерные вирусы в операционной системе персонального компьютера.

То, что биологические вирусы (и тем более вироиды и прионы) традиционно рассматриваются как часть живой природы, существенно затрудняет разграничение живого и неживого. В клетках других организмов вирусы проявляют многие свойства живого, но вне клеток они лишены этих свойств. Логичным было бы решение рассматривать вирусы, вироиды и прионы как молекулярно–генетические инфекционные системы и не считать их живыми. Жизнь при этом оказалась бы связана с клетками — структурами, которые обладают целым комплексом общих черт. Однако этому решению противоречит не только научная традиция, но и наличие форм жизни, носящих переходный между вирусами и клетками характер (очень сложных вирусов и очень простых бактерий).

Самый общий подход к поиску определения жизни связан с термодинамическими свойствами живых систем. Прежде всего, это связано с тем, что живые организмы являются диссипативными структурами (лат. dissipatio — рассеивание), увеличивающими собственную упорядоченность за счет роста неупорядоченности окружающей среды. В соответствии с этим мы предлагаем следующее определение феномена жизни.

Жизнь — это поддержание и воспроизводство характерных высокоупорядоченных структур, которое совершенствуется в ходе эволюции и осуществляется в соответствии с внутренней программой благодаря внешним источникам вещества и энергии.

В данном определении акцент сделан на особенностях структуры (но без их детализации: мы не знаем, с какими структурами может, а с какими не может быть связана жизнь), наличии внутренней программы (без конкретизации благодаря каким веществам и как именно она функционирует), способности к эволюции и использованию вещества и энергии. Приняв такое определение жизни, можно понять, почему к живым системам можно относить молекулярно-генетические инфекционные системы, для которых не характерна жизнь в тех ее проявлениях, которые нам известны на организменном уровне. Существенной особенностью этих систем является их способность к эволюции. Как ни прост вирус, он является результатом выработки адаптаций, зависящих от особенностей среды и результатов взаимодействия с ней этой молекулярно-генетической системы. Чтобы объяснить вирус, необходимо рассмотреть всю его предысторию, и все равно при этом его нельзя будет исчерпывающе, детерминировано предсказать.

В отличие от этого искусственная жизнь, когда она будет создана в лаборатории, окажется поддающейся детерминистскому описанию. Она будет обладать такими свойствами, какие в силу тех или иных закономерностей сочтут необходимым придать ей ее создатели.

2.10. (дополнение) Эволюция Вселенной, Солнечной системы и Земли

Д. Шабанов, М. Кравченко. Экология: биология взаимодействия

Глава 2. Биосферология

2.12. (дополнение) Возникновение жизни. Предживые системы