Kaj je življenje Težko je natančno opredeliti življenje, toda vsak lahko natančno loči, kje sta živo in neživo. Se pravi, da je za živega in mrtvega konja dana drugačna cena.
Dejansko intuitivno razumemo, kaj je živo in kaj mrtvo, vendar praviloma težko natančno oblikujemo razliko. Znano je veliko poskusov opredelitve, definicije pojma "življenje", vendar se vsi izkažejo za nepopolne. Zato inteligentna oseba na splošno noče definirati in jo nadomešča s tavtologijo. Življenje je življenje, tisto, v čemer obstaja življenje, ki je urejeno kot življenje.
Na primer, življenje je tisto, kar nas povezuje z majhnimi bakterijami, rastlinami in velikanskimi kiti. Življenje je nenehno in nepredvidljivo gibanje. Življenje je nekaj, kar se lahko rodi in umre …
Vsi živi organizmi so sestavljeni iz molekul. Poleg tega vsaka od molekul sama po sebi ni živa. Torej je molekula vode, ki je znotraj mišične celice, enaka molekuli vode v kozarcu čaja. Toda, ko se združijo, lahko molekule najrazličnejših snovi tvorijo na primer mišično celico, ki ima sposobnost krčenja in odzivanja na spremembe v okolju, z eno besedo, da živi.
Čudežu pravimo tisto, česar si ne moremo razložiti. Zato na videz neopazen prehod iz neživih molekul v živi organizem pogosto imenujemo čudež življenja. Po drugi strani morda sami mistificiramo to, kar vidimo, a vse je veliko bolj preprosto …
"Življenje je način obstoja beljakovinskih teles, katerega bistveni trenutek je nenehna izmenjava snovi z zunanjo naravo, ki jih obdaja, s prekinitvijo te presnove pa se tudi življenje ustavi, kar vodi v razgradnjo beljakovin." To definicijo je dal Friedrich Engels - in pred kratkim je bila pri nas zelo priljubljena. No, ni tako slaba opredelitev. Toda ali je dovolj?
Engels tudi sam ni mislil tako. Zanj je presnova le bistveno, a ne edino merilo življenja. Lahko je tudi neživ predmet. Recimo, da imamo dve neprozorni škatli, ki imata luknje "na vhodu" in "na izhodu". Kaj je notri - ne vemo. Lahko pa izmerimo stanje zraka na vstopu in izstopu. Meritve so pokazale, da imamo v obeh primerih na izhodu pomanjkanje kisika, povečano koncentracijo ogljikovega dioksida in vodne pare.
Izmerimo temperaturo in vidimo, da je zrak na izhodu toplejši kot na vstopu. Imamo pravico sklepati, da vsaka škatla vsebuje sistem, ki lahko izmenjuje snovi z okoljem. Odpremo škatle in kar vidimo … v enem je živa miška, v drugem pa goreča sveča. Kriterij metabolizma tukaj ne deluje, ne omogoča ločevanja živega od neživega, ločevanja procesa zgorevanja od procesa dihanja.
Promocijski video:
Če prekinemo dotok zraka, miška umre. Toda tudi odmrli organizem lahko snovi izmenjuje z okoljem. To je zlasti osnova za tvorbo fosilov: ostanki živali in rastlin v kamniti plasti dajejo okolju organske snovi, na njegovo mesto pa minerali. Zlasti okamenela drevesa so neverjetna: navzven ohranjajo strukturo lesa do najmanjših podrobnosti, vendar so ga pred milijoni let nadomestili silicijev dioksid in železovi oksidi.
Kakšen zaključek je mogoče narediti tukaj? Presnova je nujen pogoj, če govorimo o živem stanju. Vendar samo metabolizem ni dovolj za opredelitev življenja! Nekaj drugega je treba.
Poskusimo znova. Prvič, življenje je aktivno. Življenje deluje. Tudi če je »pasivno«, se prilagodi razmeram (torej »trpi«: »trpljenje« je pri Aristotelu kategorija podrejenosti, kategorija, ki je nasprotna dejanju: actio - passio), je aktivna komponenta še vedno ohranjena, samostojno dejanje, tako rekoč, « od sebe in zase. Takšna dejavnost se nujno zgodi z porabo energije v sistemu: za življenje se porabi energija! Drugič, življenje je vzdrževanje in reprodukcija vedno konkretnega reda, določene, posebne strukture. Natančneje. Za to se porablja in porablja energija!
Kaj je aktivno predvajanje? To je proces, ko se sistem reproducira in ohranja svojo celovitost z uporabo elementov okolja nižjega reda. Tovrstni pasivni proces nikakor ni znak življenja. Ptica vsako leto razmnoži svoja gnezda, bober zgradi jez, vendar niti gnezdo niti jez v nasprotju z njihovimi graditelji ne moreta biti živa predmeta. Na splošno je malo verjetno, da bi ptico lahko dobili, razmnožili iz gnezda, bobra - z jezu in Bigfoota - s njegove poti …
Nadalje o porabi energije. Iz katerega razloga je to nujen pogoj za opredelitev življenja? Ker omogoča ločevanje živih bitij od drugih samorazmnožujočih se struktur, na primer kristala.
Že v 18. stoletju so potekale analogije med rastjo organizmov in rastjo kristalov. Pravzaprav ima vsak kristal svojo specifično strukturo, ki nastane spontano. Natrijev klorid kristalizira v obliki kocke, ogljik (diamant) - v obliki oktaedra. Grozdi in medrasti kristalov so včasih presenetljivo podobni zgradbam žive narave. Spomnimo se ledenih vzorcev na oknih. Včasih spominjajo na liste praproti in drugih čudnih rastlin do te mere, da se zdijo bolj resnične kot prave. Tudi kovine tvorijo takšne strukture. Metalurgi po vsem svetu dobro poznajo tako imenovano drevo Chernov. Med litjem kovinskih izdelkov lahko nastanejo reže, lupine, kot jim pravijo strokovnjaki. In včasih v takšnih lupinah rastejo kristali železa - to je zelo podobno znani rastlini.
Pa vendar so analogije med zmrznjenimi vzorci in listi praproti zavajajoče. Čeprav so si te strukture navzven podobne, so procesi njihovega nastanka energetsko diametralno nasprotni. Kristal je sistem z najmanj zastonj energije. Kaj to pomeni? To pomeni, da se med kristalizacijo energija sprošča v obliki toplote. Na primer, ko se pojavi en kilogram "zmrznjenih vzorcev", naj se sprosti 619 kcal toplote.
Za uničenje te strukture je treba porabiti enako količino energije. Listi praproti pa absorbirajo energijo sončnih žarkov, ko vzniknejo in rastejo. Z uničenjem te strukture lahko dobimo energijo nazaj. Dejansko to počnemo, na primer s sežiganjem premoga, ki je nastal iz ostankov velikanskih praproti iz paleozojske dobe, ali preprosto gremo okoli običajnega ognja. In bistvo tu ni v samem listju podobnem vzorcu, ki navzven združuje gozdno praprot in vzorec na steklu.
Brez brezoblična ledena plošča enake mase bo zahtevala enako količino energije, da se stopi in izhlapi. In za oblikovanje zunanje kompleksnosti rastlinskega lista se porabi energija, zanemarljiva v primerjavi s tisto, ki je ohranjena v organskih snoveh.
Kaj pa zunanja podobnost? Bistvo je v tem. Listi praproti in zmrznjeni vzorci imajo največjo površino za določeno prostornino. Za praprot (in katero koli drugo rastlino) je to nujno, saj gre dihanje in asimilacija ogljikovega dioksida skozi površino listov. V primerih, ko je treba zmanjšati porabo vode za izhlapevanje, imajo rastline, kot so kaktusi, kroglasto obliko z minimalno površino. Toda to je treba plačati z zmanjšanjem stopnje asimilacije CO2 in posledično z upočasnitvijo rasti.
Vodna para, ki kristalizira na hladnem steklu, tvori tudi strukturo z največjo površino, ker je stopnja izgube proste energije v tem primeru največja (kristali rastejo s površine). Torej analogije med kristali in živimi organizmi tako rekoč nimajo bistvenega pomena. Tekočina, ki jo iz posode vržemo pod ničelno težo, ima obliko krogle (najmanjša energija površinske napetosti). Toda to težko pomeni, da so zakoni vesolja podobni pravilom igre z žogami za biljardom!
Zaradi pravičnosti je treba opozoriti, da kristalnim oblikam življenje ni tuje. Veliko ljudi pozna velike in popolnoma neškodljive komarje stonoge z dolgimi krhkimi udi. Njihove ličinke živijo v vlažnih tleh in se hranijo z razpadajočimi rastlinskimi ostanki. Med njimi so posamezniki, modro pobarvani z mavričnim odtenkom. Zdijo se letargični in so dejansko bolni - okuženi s tako imenovanim mavričnim virusom. V hemolimfi takšnih ličink pod mikroskopom najdemo kristale neverjetne lepote, mavrične kot safirji.
Ti kristali so sestavljeni iz virusnih delcev - virionov. Ko ličinka umre, bodo vstopile v zemljo, da jih bodo požrle ličinke nove generacije komarjev. Mimogrede, takšne kristale tvori veliko virusov in ne samo virusov žuželk. Bistveno pa je, da je to ravno neaktivna oblika obstoja virusa, v nasprotju z aktivno, živo. V obliki kristala se virus ne razmnoži, ampak le tako prehaja skozi svoje "težke čase". Slavni fizik Erwin Schrödinger je kromosom imenoval "aperiodični kristal". Pravzaprav je jedrska snov celice urejena v obdobju delitve in formalno jo lahko imenujemo kristal. Toda ko je jedrska snov (kromatin) "zapakirana" v kromosom, je ta spet neaktiven, sam kromosom pa je le način prenosa kromatina iz celice v celico.
Torej za kristalizacijo ni potrebna zunanja energija. Da pa telo ohrani in reproducira svoj življenjski red v naslednji generaciji, mora telo absorbirati energijo (v obliki lahkih kvant ali neoksidiranih organskih spojin, preprostih snovi in sproščati oksidirane odpadne snovi itd.). To je presnova.
Zakaj pa, za kaj je ta menjava? "Vse teče," je rekel Heraklit iz Efeza. Če je temu tako, potem večina živega organizma "teče". Je tok, po katerem se energija in snovi neprestano gibljejo - elementi za obnovo struktur. Skozi življenje se nenehno nadomeščajo stare celične strukture z novonastalimi. Torej se krvne celice popolnoma zamenjajo po 4 mesecih. Na koncu je to tudi popravilo, vendar telo ne nadomešča samo celic, ki so bile deležne napak, ampak tudi vse.
Pravijo, da se živčne celice ne obnovijo. To pomeni, da telo ne ustvarja novih živčnih celic, ne razmnožujejo se - toliko jih je bilo. Da, popolnoma nove celice se ne tvorijo. Toda skozi vse življenje se nenehno obnavljajo. To je kot temeljita prenova in prenova hiše. Hiša je stara, vendar obnovljena in v odličnem stanju! Formalno lahko upoštevamo le nevrone, s katerimi končamo življenje, iste celice, s katerimi smo ga začeli.
In še en izraz: specifična struktura. Kaj je to? Iz generacije v generacijo organizmi reproducirajo urejenost, značilno za vrsto, ki ji pripadajo. To se naredi s skoraj popolno natančnostjo (beseda "skoraj" je izredno pomembna). Tu je volk pojel zajca. Ali potrebuje organe zajca, njegova tkiva, njegove beljakovine in nukleinske kisline - vse, kar je značilno za strukturo "zajec", "zajec"? Seveda ne!
Vse to se bo v želodcu volka spremenilo v mešanico organskih snovi z nizko molekulsko maso - aminokislin, ogljikovih hidratov, nukleotidov itd., Ki so skupne vsej živi naravi, nespecifične. Volčje telo bo nekatere od njih oksidiralo v ogljikov dioksid in vodo, da bi (s pomočjo prejete energije!) Iz preostalih nespecifičnih snovi zgradilo svojo, posebej urejeno strukturo "volka" - svoje beljakovine, celice in tkiva. Nahranite volka s kemično sintetizirano mešanico aminokislin in tudi on bo storil enako.
Je temu tako glede življenja kot takega, življenja nasploh? Vprašanje je odprto. Ampak tako je na Zemlji. Kopenski organizmi ne potrebujejo tujega reda. Trudijo se, obupno se borijo z njo. Vsi vedo o številnih medicinskih poskusih presaditve različnih organov ali tkiv živalim in ljudem: srce, pljuča, ledvice, trebušna slinavka itd. Ali je mogoče te poskuse označiti za uspešne? Rezultat je bil vedno podoben: presajeni organi so imeli stalno nagnjenost k zavrnitvi.
Izjema so bili le organi "istega reda" s pacientom, odvzeti enojajčnemu dvojčku - in to je "strukturna" kopija istega organizma. Kar zadeva tkiva, jih zdravniki raje odpeljejo na presaditev iz istega organizma: na primer, koža z žrtvine noge se presadi na mesto, ki ga prizadene opeklina. Tuj presajeni organ je mogoče ohraniti le z zatiranjem zaščitnega imunskega sistema za tvorbo protiteles. Potem pa bo bolnik brez kakršne koli okužbe brez obrambe! To je ogromno, usodno tveganje in tako ali drugače na koncu gre le za nadaljevanje življenja, ne pa tudi za podaljšanje običajnega polnopravnega življenja.
Tudi hormoni, tako rekoč, so preprosto bioaktivne snovi (torej ne le zapletene biološke tvorbe) so specifične za posamezno vrsto. Tu seveda obstaja vrzel, razlika je v stopnji. Na primer, inzulin, edino učinkovito sredstvo proti diabetesu, ima sorazmerno nizko specifičnost za vrsto, zato se lahko ta beljakovina, izolirana iz trebušne slinavke goveda, uporablja za zdravljenje diabetikov. Toda rastni hormon - somatotropin - je specifičen za vrsto. Za zdravljenje pritlikave rasti pri človeku se ravno človeški rastni hormon izloča iz hipofize pokojne osebe (da, da, druge poti še ni).
Nekdo bo opazil: obstajajo zapleteni organizmi, njihova strukturna identiteta je zapletena in seveda je njihova strukturna posebnost precej zahtevna. Toda obstajajo preprosti organizmi, obstajajo celo najpreprostejši. Kako potem? Zdi se, da bi morali biti nižji organizmi manj odporni do "tujega reda". Dejansko ribe in dvoživke uspejo pri presaditvi organov med različnimi vrstami, goveji somatotropin pa lahko spodbudi rast postrvi. Toda vse to so položaji, ki jih je umetnik umetno ustvaril. To pomeni, da ne povsem "normalno", nenaravno življenje. Na koncu rečejo: če premagaš zajca, se bo naučil prižgati vžigalice. Vprašanje je le, ali bo to nesrečno ujeto bitje še vedno zajec? Recimo tako: zajec, ki pogine volku, je veliko bolj zajec, bolj resničen, "pravilen" kot zajec,kdo lahko prižge vžigalice!
Živali, ki se hranijo z drugimi živalmi ali rastlinami, začnejo z uničenjem tujega reda. Hrana v njihovem želodcu in črevesju se razgradi na preproste kemične spojine in po strukturi, na primer aminokislin glicina ali fenilalanina, ni mogoče ugotoviti, ali so pridobljene iz beljakovin govejega mesa, graha ali jih sintetizira umetno spreten kemik v očalih. Iz teh osnovnih gradnikov življenja organizmi gradijo le svoje značilne strukture. Za vsak organizem je značilna edinstvena, neločljivo povezana kombinacija beljakovinskih molekul. In že na tej podlagi se pojavi kompleks vseh značilnosti organizma - na ravni celic, tkiv in organov.
Pri rastlinah je to še bolj izrazito. Voda, nabor hranilnih soli, ogljikov dioksid in svetloba - s tem naborom istih dejavnikov vrtnica zraste iz enega semena, kopriva raste iz drugega, drevo pa raste iz tretjega (in sploh ne »Chernove drevesa« - se spomnite?). Vsakič - določena rastlina s svojimi lastnostmi. S svojo urejenostjo.
Telo torej ne vzame reda od zunaj, temveč energijo. Zaradi te energije gradi svoje specifično urejanje "v skladu z njihovo vrsto" - tako je, kot kaže, zapisano v Svetem pismu, pri čemer zanemarja nekoga drugega. Iz piščančjega jajca - homogene mase rumenjaka in beljakovin - se pojavi piščanec z glavo, nogami, krili. In ta preprosta stvar, ta čudež se imenuje življenje.
S. Minakov