Понятие жизни - это одно из фундаментальных в биологии, и хотя большинство научных исследователей согласны по определению жизни, существуют некоторые дебаты и сложности в этой области.
Содержание:
- Введение
- Основные свойства жизни
- Это окончательный список?
- Разделение живого и неживого
- Можно ли считать робота живым?
- Что считать жизнью, все еще определяется
- Что вы считаете?
Введение
Давайте определим биологию, как научное направление, которое занимается исследованием живых существ и организмов. Это определение, хоть и простое, открывает дверь к более сложным и интересным вопросам: что такое жизнь? Что означает быть живым?
Вы, я, собака, которая лает, и даже дерево за моим окном считаемся живыми. Однако снег, который падает из облаков, не обладает жизнью. Также компьютер, который вы используете для чтения этой статьи, а также стул или стол не являются живыми. Деревянные части стула когда-то были частью живых деревьев, но теперь они потеряли свою жизнь. Если бы вы сожгли деревянные дрова в костре, огонь, возникший в результате горения, тоже не считался бы живым.
Что, собственно, определяет жизнь? Как мы можем отличить живое от неживого? Большинство людей интуитивно чувствует разницу между живым и неживым. Однако удивительно сложно дать точное определение жизни. Именно по этой причине многие определения жизни приходят к операционным определениям. Они позволяют нам отделить живые существа от неживых, но при этом не дают окончательного ответа на вопрос о сути жизни. Для того чтобы произвести такое различение, нам приходится создать список характеристик, которые, в совокупности, составляют уникальную черту живых организмов.
Основные свойства жизни
Биологи выявили различные общие характеристики для всех известных живых организмов. И хотя некоторые из этих черт могут проявляться у неживых существ, только живые организмы обладают ими в полной мере.
1. Организация: Живые существа высокоорганизованы, что означает, что они имеют специализированные и координированные части. Все живые организмы состоят из одной или более клеток, которые считаются фундаментальными единицами жизни. Даже у одноклеточных организмов внутри клетки можно найти атомы, объединенные в молекулы, а молекулы образуют клеточные органеллы и структуры. В многоклеточных организмах эти клетки объединяются в ткани, которые в свою очередь создают органы. Органы работают в совокупности, формируя системы органов.
Многоклеточные организмы, такие как человек, состоят из множества специализированных клеток, объединенных в ткани, такие как соединительная ткань, эпителиальная ткань, мышечная и нервная ткань. Эти ткани образуют органы, такие как сердце или легкие, которые выполняют определенные функции, необходимые для жизнедеятельности организма.
2. Метаболизм: Жизнь зависит от множества взаимосвязанных химических реакций. Эти реакции позволяют организмам выполнять различные функции, такие как движение, охоту, рост, размножение и поддержание структуры своего тела. Живые существа должны использовать энергию и питательные вещества для проведения химических реакций, поддерживающих жизнь. Совокупность биохимических реакций, которые происходят внутри организма, называется обменом веществ.
Метаболизм можно разделить на два основных типа: анаболизм и катаболизм. В процессе анаболизма организмы создают сложные молекулы из более простых. Катаболизм, напротив, разбивает сложные молекулы на более простые компоненты. Анаболические процессы обычно потребляют энергию, в то время как катаболические процессы могут освобождать запасенную энергию.
3. Гомеостаз: Живые организмы активно регулируют свою внутреннюю среду, чтобы поддерживать узкий диапазон условий, необходимых для нормальной работы клеток. Например, ваше тело удерживает температуру близкой к 37 градусам Цельсия, даже при изменениях во внешней среде. Этот процесс поддержания стабильности внутренней среды называется гомеостазом.
Организмы используют разнообразные стратегии для поддержания гомеостаза. Например, кролик может регулировать температуру своего тела, выделяя тепло через большие и тонкие уши. Он также может увеличивать приток крови к кровеносным сосудам в ушах, чтобы охладиться, когда ему жарко.
Гомеостаз важен для того, чтобы обеспечить оптимальные условия для химических реакций и функций клеток внутри организма.
4. Рост: Живые организмы подвергаются управляемому процессу роста. Отдельные клетки могут увеличиваться в размерах, а многоклеточные организмы могут увеличивать свою массу путем клеточного деления. Например, ваше тело начало формироваться из одной клетки, и теперь в нем содержится множество клеток, насчитывающих десятки триллионов.
Рост зависит от анаболических путей, которые используются для построения больших и сложных молекул, таких как белки и генетический материал ДНК.
5. Воспроизведение: Живые организмы способны к воспроизведению, что означает создание новых организмов. Этот процесс может быть как бесполым, где участвует только один родительский организм, так и половым, где для размножения требуются два родителя. Например, одноклеточные организмы, такие как бактерии, могут размножаться путем деления на две части.
6. Реакция на раздражение: Живые организмы обладают способностью реагировать на раздражители или изменения в окружающей среде. Например, люди быстро отодвигают руку от огня в ответ на жжение, многие растения поворачиваются к солнцу для максимального получения света, а одноклеточные организмы могут перемещаться к источнику питательных веществ или удалиться от вредных химических веществ.
На примере растения Mimosa pudica видно, что растения, как и животные, способны быстро реагировать на раздражители. Когда к растению мимозы прикасаются, оно реагирует, складывая свои листья внутрь, как показано на видео. Хотя большинство растений не проявляют такой резкой реакции на раздражители, как мимоза, все они способны ощущать окружающую среду и реагировать на нее. Реакция растений может проявляться в виде биохимических процессов, таких как выработка защитных токсинов, или в виде эволюционных изменений, например, развитие новых ветвей.
7. Эволюция: Популяции живых организмов могут подвергаться эволюции, что означает изменение генетического состава популяции со временем. В некоторых случаях происходит естественный отбор, при котором наследуемые признаки, такие как цвет шерсти или форма клюва, позволяют организмам выживать и успешно размножаться в определенной среде. С течением поколений эти унаследованные признаки, обеспечивающие преимущество в адаптации к окружающей среде, могут становиться все более распространенными в популяции, делая ее более приспособленной к конкретным условиям. Этот процесс называется адаптацией.
Эволюция является фундаментальным механизмом, лежащим в основе разнообразия живых организмов на Земле и их изменчивости.
Это окончательный список?
Это не окончательный список, а одно из возможных определений жизни. Важно отметить, что определение жизни может варьироваться в зависимости от контекста и научных точек зрения. Разные ученые и философы могут предлагать разные характеристики жизни, чтобы определить живые организмы.
Приведенный выше список предоставляет разумный набор свойств, которые помогают различать живые объекты от неживых. Он включает в себя такие ключевые характеристики, как организация, метаболизм, рост, воспроизведение, раздражительность, гомеостаз и эволюция. Однако это не единственный возможный способ определения жизни, и в некоторых контекстах могут учитываться и другие аспекты.
Изучение жизни и ее определение - это важная исследовательская область в биологии и науках о жизни, и оно продолжает развиваться с развитием научных знаний и новых технологий.
Разделение живого и неживого
Приведенные выше свойства жизни предоставляют нам важные критерии для различения живых и неживых объектов. Однако в реальности могут возникать ситуации, когда некоторые объекты могут проявлять некоторые из этих свойств, но не все, или когда объекты могут временно терять некоторые характеристики жизни.
Например, снег и огонь, упомянутые в примерах, действительно проявляют некоторые черты, которые могли бы ассоциироваться с жизнью, такие как организация (кристаллическая структура снега) и реакция на раздражители (огонь реагирует на доступ к топливу и кислороду). Однако они не соответствуют всем семи критериям жизни, и поэтому обычно не считаются живыми существами.
Также возможны ситуации, когда живые существа могут временно терять некоторые характеристики жизни. Например, дерево может быть живым организмом, но его отрезанная ветка, хотя и содержит клетки, не обладает всеми чертами жизни и может считаться неживым материалом.
Поэтому в некоторых случаях определение жизни может быть не совсем четким, и различные объекты могут находиться на грани между живым и неживым. В конечном итоге приведенные свойства жизни предоставляют общий фреймворк для определения живых организмов, но всегда есть возможность увидеть исключения или пограничные случаи, которые могут вызвать интересные научные дискуссии.
Можно ли считать робота живым?
Давайте проведем анализ наших критериев на примере более сложных объектов, например, роботов, подобных R2D2 или C3PO из фильмов "Звездные войны". Эти роботы демонстрируют организацию, хотя и не имеют клеток. Они реагируют на раздражители и выполняют свои функции с использованием энергии, что может считаться своего рода метаболизмом, так как они используют энергию для поддержания работы своих "нервных систем". Они также способны поддерживать гомеостаз, реагируя на изменения температуры с помощью встроенных вентиляторов или обогревателей.
Однако типичный робот не способен к росту, размножению или участию в развивающейся популяции, и по этой причине его нельзя считать живым организмом. Но что, если робот был бы программирован на создание и добавление частей к самому себе? Или на производство других роботов с вариациями программ, подобных "ДНК"? Эти идеи показывают, что с развитием технологий сложные компьютеры и роботы могут начать исказать грани между живым и неживым и вызывать вопросы о том, что на самом деле является жизнью.
Что считать жизнью, все еще определяется
Вопрос о том, что составляет жизнь, остается неразрешенным и продолжает вызывать дискуссии. Например, вирусы, хотя обладают некоторыми свойствами жизни, такими как способность к размножению, они не имеют клеточной структуры и не могут размножаться вне клеток-хозяев. По этой причине они обычно не считаются живыми организмами, хотя существуют аргументы в пользу иного мнения, и это остается предметом споров. Есть и другие примеры, такие как самовоспроизводящиеся белки и ферменты РНК, которые обладают некоторыми, но не всеми, признаками жизни.
Более того, свойства жизни, которые мы рассмотрели, характерны для жизни на Земле. В случае обнаружения внеземной жизни, она может иметь совершенно другие характеристики. Определение жизни, предложенное НАСА как "самоподдерживающаяся система, способная к дарвиновской эволюции", открывает двери для разнообразных возможностей и предполагает, что жизнь может проявляться в разных формах и обладать различными свойствами.
С учетом этого, по мере обнаружения новых биологических объектов на Земле и за ее пределами, возможно потребуется переосмысление и расширение понимания того, что составляет жизнь. Будущие открытия могут заставить нас пересмотреть и переопределить критерии жизни.
Что вы считаете?
Как бы вы определили жизнь? Вы бы внесли дополнения в вышеуказанный список характеристик, исключили что-то или предложили совершенно новое определение? Есть ли у вас в памяти исключительные случаи или особенности, которые не учтены в списке? Пожалуйста, поделитесь своими идеями в разделе комментариев ниже!
