Co je život? Je těžké přesně definovat život, ale každý dokáže přesně rozlišit, kde jsou živí a neživí. To znamená, že za živého a mrtvého koně je dána jiná cena.
Ve skutečnosti intuitivně chápeme, co je naživu a co je mrtvé, ale zpravidla je pro nás obtížné přesně formulovat rozdíl. Existuje mnoho známých pokusů o definici, definici pojmu „život“, ale všechny se ukázaly jako nedokonalé. Inteligentní člověk proto obecně odmítá definovat a nahrazuje ji tautologií. Život je život, ve kterém je život, který je uspořádán jako život.
Například život nás přivádí k příbuznosti s malými bakteriemi, rostlinami a obřími velrybami. Život je neustálý a nepředvídatelný pohyb. Život je něco, co se může narodit a zemřít …
Všechny živé organismy jsou složeny z molekul. Navíc každá z molekul sama o sobě nežije. Molekula vody, která je uvnitř svalové buňky, je tedy stejná jako molekula vody ve sklenici čaje. Ale když se spojí, molekuly nejrůznějších látek mohou tvořit například svalovou buňku, která má schopnost stahovat se a reagovat na změny v prostředí, slovy, žít.
Říkáme zázrak, co nedokážeme vysvětlit. Zdánlivě nepostřehnutelný přechod od neživých molekul k živému organismu se proto často nazývá zázrak života. Na druhou stranu možná sami mystifikujeme to, co vidíme, ale všechno je mnohem jednodušší …
„Život je způsob existence proteinových těl, jehož podstatným bodem je neustálá výměna látek s vnější povahou, která je obklopuje, a po ukončení tohoto metabolismu se život také zastaví, což vede k rozkladu bílkovin.“Tuto definici dal Friedrich Engels - a relativně nedávno byla u nás velmi oblíbená. No, tak špatná definice. Ale je to dost?
Sám Engels si to nemyslel. Metabolismus je pro něj pouze základním, ale ne jediným kritériem života. Může být také inherentní neživému objektu. Předpokládejme, že máme dvě neprůhledné krabice, které mají otvory „u vchodu“a „u východu“. Co je uvnitř - nevíme. Můžeme však měřit stav vzduchu na vstupu a výstupu. Měření ukázala, že v obou případech máme na výstupu nedostatek kyslíku, zvýšenou koncentraci oxidu uhličitého a vodní páry.
Změříme teplotu a zjistíme, že vzduch na výstupu je teplejší než na vstupu. Máme právo dojít k závěru, že každá krabice obsahuje systém schopný výměny látek s prostředím. Otevřeme krabice a to, co vidíme … v jedné z nich je živá myš a ve druhé - hořící svíčka. Kritérium metabolismu zde nefunguje, neumožňuje rozlišit mezi živým a neživým, odlišit proces spalování od procesu dýchání.
Propagační video:
Pokud odpojíme přívod vzduchu, myš zemře. Ale i mrtvý organismus si může vyměňovat látky s prostředím. To je zejména základem pro tvorbu fosilií: zbytky zvířat a rostlin ve vrstvě hornin dodávají životnímu prostředí organickou hmotu a na jeho místo přicházejí minerály. Zejména zkamenělé stromy jsou úžasné: navenek zachovávají strukturu dřeva do nejmenších detailů, ale před miliony let byl nahrazen oxidem křemičitým a oxidy železa.
Jaký závěr lze vyvodit zde? Metabolismus je nezbytnou podmínkou, pokud mluvíme o živém stavu. Samotný metabolismus však k definování života nestačí! Je potřeba něco jiného.
Pojď to zkusit znovu. Za prvé, život je aktivní. Život funguje. I když je „pasivní“, přizpůsobuje se podmínkám (tj. „Trpí“: „utrpení“je u Aristotela kategorie podrobení, kategorie opačné k akci: actio - passio), aktivní složka je stále zachována, samostatný akt, jako by byl, „ ze sebe a pro sebe. “K takové činnosti nutně dochází při výdaji energie v systému: aby bylo možné žít, je energie utracena! Zadruhé, život je udržování a reprodukce vždy konkrétního řádu, určité konkrétní struktury. Konkrétně konkrétní. Na to se vynakládá energie a vynakládá se na ni energie!
Co je aktivní přehrávání? Jedná se o proces, kdy se systém reprodukuje a udržuje svou integritu pomocí prvků prostředí s nižším řádem. Pasivní proces tohoto druhu není v žádném případě známkou života. Pták si každý rok rozmnožuje hnízda, bobr staví přehradu, ale ani hnízdo, ani přehradu nelze na rozdíl od jejich stavitelů považovat za živé objekty. Obecně je nepravděpodobné, že by bylo možné získat ptáka, rozmnoženého hnízdem, bobra - přehradou a Bigfoota - jeho stopou …
Dále na výdej energie. Z jakého důvodu je to nezbytná podmínka při definování života? Protože umožňuje odlišit živé bytosti od jiných samoreprodukčních struktur, například krystalu.
Již v 18. století byly analogie mezi růstem organismů a růstem krystalů. Ve skutečnosti má každý krystal svou vlastní specifickou strukturu, která vzniká spontánně. Chlorid sodný krystalizuje ve formě krychle, uhlíku (diamantu) - ve formě osmistěnu. Shluky, mezirosty krystalů jsou někdy překvapivě podobné strukturám živé přírody. Připomeňme si mrazivé vzory na okenních tabulích. Někdy připomínají listy kapradin a jiných podivných rostlin do takové míry, že se zdají být skutečnější než skutečné. Dokonce i kovy tvoří takové struktury. Hutníci po celém světě dobře znají takzvaný „Černovský strom“. Během odlévání kovových výrobků mohou vznikat mezery, skořápky, jak jim říkají odborníci. A někdy v takovýchto skořápkách společně rostou krystaly železa - to je velmi podobné známé rostlině.
A přesto jsou analogie mezi mrazivými vzory a listy kapradin zavádějící. I když jsou tyto struktury navenek podobné, procesy jejich formování jsou energeticky diametrálně odlišné. Krystal je systém s minimem volné energie. Co to znamená? To znamená, že během krystalizace se energie uvolňuje ve formě tepla. Když se například vyskytne jeden kilogram „mrazivých vzorů“, mělo by se uvolnit 619 kcal tepla.
Stejné množství energie musí být vynaloženo na zničení této struktury. Listy kapradí naopak absorbují energii slunečních paprsků, když vznikají a rostou. Zničením této struktury můžeme získat energii zpět. Ve skutečnosti to děláme například spalováním uhlí, které vzniklo ze zbytků obřích kapradin paleozoické éry, nebo jednoduše vyhříváním kolem obyčejného ohně. A zde nejde o samotný listovitý vzor, který navenek spojuje lesní kapradinu a vzor na skle.
Beztvará ledová kra stejné hmotnosti bude vyžadovat stejné množství energie k roztavení a odpaření. A pro vytvoření vnější složitosti rostlinného listu je vynaložena energie, zanedbatelná ve srovnání s energií konzervovanou v organické hmotě.
Ale co vnější podobnost? Jde o to. Listy kapradiny i mrazivé vzory mají maximální plochu pro daný objem. Pro kapradinu (a jakoukoli jinou rostlinu) je to nutné, protože dýchání a asimilace oxidu uhličitého prochází povrchem listů. V případech, kdy je nutné snížit spotřebu vody pro odpařování, získají rostliny, jako například kaktusy, sférický tvar s minimální povrchovou plochou. To však musí být zaplaceno snížením rychlosti asimilace CO2 a v důsledku toho zpomalením růstu.
Vodní pára, krystalizující na studeném skle, také vytváří strukturu s maximálním povrchem, protože rychlost ztráty volné energie je v tomto případě maximální (krystaly rostou z povrchu). Analogie mezi krystaly a živými organismy tedy nemají takříkajíc zásadní význam. Kapalina, která je vyhozena z nádoby při nulové gravitaci, má tvar koule (minimální povrchové napětí). To ale sotva může znamenat, že kosmické zákony jsou podobné pravidlům hry s míčky u kulečníkového stolu!
Spravedlivě je třeba poznamenat, že krystalické formy nejsou životu cizí. Mnoho lidí zná velké a zcela neškodné stonožkové komáry s dlouhými křehkými končetinami. Jejich larvy žijí ve vlhké půdě a živí se rozpadajícími se rostlinnými zbytky. Mezi nimi jsou jedinci namalovaní modře s duhovým odstínem. Vypadají letargicky a jsou skutečně nemocní - infikovaní takzvaným duhovým virem. V hemolymfě těchto larev pod mikroskopem lze nalézt krystaly úžasné krásy, duhové jako safíry.
Tyto krystaly jsou složeny z virových částic - virionů. Když larva zemře, vstoupí do půdy, aby ji pohltili larvy nové generace komárů. Mimochodem, takové krystaly jsou tvořeny mnoha viry, nejen hmyzími viry. Je však nezbytné, aby se jednalo právě o neaktivní formu existence viru, na rozdíl od aktivní, živé. Ve formě krystalu se virus nerozmnožuje, ale pouze prochází tímto způsobem „těžkými časy“. Slavný fyzik Erwin Schrödinger nazval chromozom „aperiodický krystal“. Ve skutečnosti je jaderná látka buňky během období dělení uspořádána a formálně ji lze nazvat krystalem. Ale když je jaderná látka (chromatin) „zabalena“do chromozomu, je opět neaktivní a samotný chromozom je pouze způsob přenosu chromatinu z buňky do buňky.
K krystalizaci tedy není potřeba žádná vnější energie. Ale aby si udržel a reprodukoval svůj vlastní řád života v příští generaci, tělo potřebuje absorbovat energii (ve formě světelných kvant nebo neoxidovaných organických sloučenin, jednoduchých látek a uvolňování oxidovaných odpadních produktů atd.). To je metabolismus.
Proč však k čemu je tato výměna? "Všechno plyne," řekl Heraclitus z Efezu. Je-li tomu tak, pak většina živého organismu „proudí“. Je to proud, kolem kterého se neustále pohybují energie a látky - prvky pro rekonstrukci staveb. Po celý život dochází k nepřetržitému nahrazování starých buněčných struktur nově vytvořenými. Krevní buňky jsou tedy zcela nahrazeny po 4 měsících. Nakonec jde také o opravy, ale tělo nahradí nejen buňky, které dostaly defekty, ale všechno.
Říkají, že nervové buňky nejsou obnoveny. To znamená, že tělo negeneruje nové nervové buňky, nerozmnožují se - je toho tolik, kolik bylo. Ano, nevznikají zcela nové buňky. Ale po celý život jsou neustále přestavováni. Je to jako hluboká oprava a přestavba domu. Dům je starý, ale zrekonstruovaný a ve výborném stavu! Můžeme pouze formálně uvažovat o neuronech, kterými ukončujeme náš život, o stejných buňkách, kterými jsme ho začali.
A ještě jeden výraz: specifická struktura. Co to je? Z generace na generaci organismy reprodukují pořadí charakteristik druhů, ke kterým patří. To se děje s téměř dokonalou přesností (slovo „téměř“je nesmírně důležité). Vlk zde snědl zajíce. Potřebuje orgány zajíce, jeho tkáně, bílkoviny a nukleové kyseliny - vše, co je specifické pro strukturu „zajíc“, „objednávání zajíce“? Jistě, že ne!
To vše se v žaludku vlka změní na směs nízkomolekulárních organických látek - aminokyselin, sacharidů, nukleotidů atd., Společných pro všechny živé přírody, nespecifických. Některé z nich budou vlčím tělem oxidovány na oxid uhličitý a vodu, aby (pomocí přijaté energie!) Vybudovaly ze zbývajících nespecifických látek vlastní, specificky uspořádanou strukturu „vlka“- její bílkoviny, buňky a tkáně. Nakrmte vlka chemicky syntetizovanou aminokyselinovou směsí a udělá to samé.
Je to tak s ohledem na život jako takový, život obecně? Otázka je otevřená. Ale takto se věci mají na Zemi. Pozemské organismy nepotřebují rozkaz někoho jiného. Bojují a zoufale s ní bojují. Každý ví o mnoha lékařských pokusech o transplantaci různých orgánů nebo tkání zvířatům a lidem: srdce, plíce, ledviny, slinivka břišní atd. Je možné tyto pokusy označit za úspěšné? Výsledek byl vždy podobný: transplantované orgány měly trvalou tendenci k odmítnutí.
Jedinou výjimkou byly orgány „stejného řádu“s pacientem, odebrané od stejného dvojčete - a to je „strukturální“kopie stejného organismu. Pokud jde o tkáně, lékaři je raději vezmou k transplantaci ze stejného organismu: například kůže z nohy oběti je transplantována na místo zasažené popáleninou. Zachovat cizí transplantovaný orgán je možné pouze potlačením ochranného imunitního systému pro tvorbu protilátek. Ale pak bude pacient bezbranný proti jakékoli infekci! Jedná se o obrovské fatální riziko a tak či onak nakonec jde pouze o pokračování života, ale ne o prodloužení normálního plnohodnotného života.
Dokonce i hormony, tak říkajíc, jsou jednoduše bioaktivní látky (tj. Nejen složité biologické formace), jsou druhově specifické. Zde samozřejmě existuje mezera, je zde rozdíl v míře. Například inzulin, jediný účinný prostředek proti cukrovce, má relativně nízkou druhovou specificitu, takže tento protein izolovaný z pankreatu skotu lze použít k léčbě diabetiků. Ale růstový hormon - somatotropin - je druhově specifický. Pro léčbu růstu trpaslíků u člověka je to právě lidský růstový hormon, který se vylučuje z hypofýzy zemřelého člověka (ano, ano, zatím neexistuje jiná cesta).
Někdo si všimne: existují složité organismy, jejich strukturální identita je složitá a jejich strukturální specifičnost je přirozeně poměrně náročná. Ale existují jednoduché organismy, existují dokonce i ty nejjednodušší. Jak tedy? Zdá se, že nižší organismy by měly mít menší averzi k „mimozemskému řádu“. Ve skutečnosti se rybám a obojživelníkům daří transplantace orgánů mezi různými druhy a hovězí somatotropin může stimulovat růst pstruhů. Ale to vše jsou polohy uměle vytvořené experimentátorem. To znamená, že nejde o úplně „normální“, nepřirozený průběh života. Nakonec říkají: pokud porazíte zajíce, naučí se zapalovat zápasy. Jedinou otázkou je, bude toto nešťastné lovené stvoření stále zajícem? Řekněme to takto: zajíc, který umírá ve vlčích zubech, je mnohem více zajíc, pravdivější, „správnější“než zajíc,kdo může zapálit zápasy!
Zvířata, která se živí jinými zvířaty nebo rostlinami, začínají ničením řádu někoho jiného. Potraviny v jejich žaludcích a střevech se štěpí na jednoduché chemické sloučeniny a podle struktury například aminokyselin glycinu nebo fenylalaninu nelze určit, zda jsou získávány z bílkovin hovězího masa, hrášku nebo syntetizovány uměle chytrým chemikem v brýlích. Z těchto základních stavebních kamenů života si organismy vytvářejí pouze své vlastní struktury. Každý organismus je charakterizován jedinečnou vlastní kombinací proteinových molekul. A již na tomto základě se objevuje komplex všech charakteristik organismu - na úrovni buněk, tkání a orgánů.
U rostlin je to ještě výraznější. Voda, sada výživných solí, oxid uhličitý a světlo - s touto sadou stejných faktorů vyrůstá růže z jednoho semene, kopřiva vyroste z druhého a strom vyroste ze třetího (a už vůbec ne „Černovův strom“- pamatujete?). Pokaždé - určitá rostlina s vlastní sadou vlastností. Se svou uspořádaností.
Tělo tedy nebere řád zvenčí, ale energii. Díky této energii buduje své specifické uspořádání „podle svého druhu“- jak se zdá, říká se v Písmu a zanedbává něčí jiný. Z kuřecího vejce - homogenní hmoty žloutku a bílkovin - se objeví kuře s hlavou, nohama a křídly. A tato jednoduchá věc, tento zázrak se nazývá život.
S. Minakov