Конечно, это философский и семантический вопрос, и однозначно правильных ответов здесь быть не может. Точно так же нет правильного ответа на то, какой плод считать фруктом или овощем: люди просто договорились ради удобства, что под этими словами подразумевается определенный набор вещей. Поэтому, раз уж тема философская, сначала немного поговорим о том, какие слова (т.е. определения) мы считаем удобными.
Слова нужны для обмена информацией между людьми (и не только людьми, на самом деле, но поскольку слова придумали люди, позволим себе такое упрощение). Соответственно слово тем лучше, чем эффективнее оно в коммуникации. А как определить эффективность общения? Через точность и скорость. Точность означает совпадение понимания ситуации между говорящим и слушающим. Скорость, думаю, пояснять специально не нужно, но я упомяну один из важных механизмов, обеспечивающих скорость – простоту. Если термин описывает сложные взаимодействия или совокупность объектов, объединенных множеством параметров, мы можем потратить много времени на расшифровку его значения в контексте конкретного разговора.
Самые простые и точные определения – это те, которые отсылают нас к конкретным физическим объектам или явлениям. Все, кто видели огурец, понимают, что значит это слово. Понятия, обозначающие отношения между объектами уже сложнее. Например, «родитель» означает существо, которое произвело на свет и/или воспитало другое существо. Уже здесь начинаются сложности, потому что может быть разница между рождением и воспитанием, при этом первое в приоритете, но в контексте разговора это может быть не так важно. Тем более, что отцом или матерью, частным случаем родителя, может быть творец какого-либо проекта, но не всегда можно определить момент зарождения идеи можно отследить.
Получается, самые удобные определения – это те, которые однозначно отсылают нас к четко охарактеризованным феноменам. Лучше всего в этом смысле работают физические термины: несмотря на сложность некоторых концепций, они отсылают к ключевым механизмам или характеристикам интересующих нас вещей. Поэтому и в определении жизни я буду стараться отсылаться к её механическим основам.
Итак, все, кто прошёл школьный курс биологии, могут вспомнить, что то, что мы называем жизнью, состоит из клеток. Кроме того, у жизни есть ряд важных свойств: рост, развитие, размножение, метаболизм (в том числе дыхание, питание, выделение), саморегуляция и подвижность. Однако, нужно отметить, что рост и развитие – это следствия размножения и обеспечены метаболизмом, саморегуляцию можно включить в метаболизм, а подвижность зависит от метаболизма и встречается не всегда (а кроме того встречается у неживых объектов). Итого у нас остаются два ключевых свойства: метаболизм (обмен веществ и энергией) и размножение (стремление увеличить себя в количестве). Можно было бы остановиться на двух свойствах, но я предлагаю попробовать ещё упростить определение, оставив лишь одно. Но какое?
Можно сказать, по сути, метаболизм – это организация потоков материи и энергии. По тому, что происходит с веществами, можно поделить эти процессы на разрушительные (катаболизм) и созидательные (анаболизм). Чтобы получить энергию, нужно разрушить, например, молекулу сахара. Но зачем нужна эта энергия? Правильно, чтобы потом с её помощью потом построить что-то новое: новые ткани, клетки, сложные молекулы. Это тесно связано с ростом и развитие, а, значит, необходимо для размножения. Таким образом мы получаем простое определение: жизнь – это система, стремящаяся к размножению. Физический смысл размножения – это системное создание системой копий самого себя, здесь всё четко и понятно. Машины собираются на заводах, однако по нашему определению они не живые, потому что они не собирают сами себя: заводы производят не заводы, а машины. Можно сказать, что вся совокупность заводов – живая, потому что вместе они производят себя, но здесь не наблюдается четкой системности. В любом случае, к этому примеру мы вернёмся в конце статьи.
Клетки – однозначно живые системы. Они делятся и производят не идентичные, но копии. Однако, чем же они отличаются от растущих кристаллов? Они способны адаптироваться под окружающую среду, как в течение одного поколения за счёт метаболизма, так и в ряду поколений через изменение генетического набора. Таким образом, у нас возникает необходимость внести уточнение в определение жизни: жизнь – это система, стремящаяся к адаптивному размножению. Удобно? Да, но слово "адаптация" пока звучит слишком размыто. Давайте подумаем, какие физические процессы стоят за этим явлением.
Первое и очевидное свойство адаптации – это изменение. Но не любое изменение можно назвать адаптивным: если после бури дерево упало, оно изменило своё положение, но адаптацией мы это не назовём. Адаптивное изменение не должно быть полностью случайным и оно должно приводить к улучшению состояния живого объекта. А для того, чтобы понять, как это состояние улучшить, нужно получить информацию об этом состоянии и среагировать на неё адекватно.
Становится понятно, что информация в механизме жизни играет важную роль. В размножении клеток ключевую роль играет процесс удвоения молекул ДНК, которые несут информацию о том, как клетке реагировать на изменения окружающей среды. В ДНК эта информация хранится в генах, последовательности нуклеотидов. Можно сказать, что ген – это слово, а нуклеотиды – буквы, которыми оно записано. В случае генов, ответственных за производство белков, наиболее химически активных молекул клетки, можно ещё выделить своеобразные слоги – триплеты: тройки нуклеотидов, которые позволяют превратить последовательность нуклеотидов в последовательность аминокислот, элементарных кирпичиков для синтеза белка.
Таким образом, адаптивность клеток обеспечивается за счёт генетической информации, которая представляет собой набор ситуативных возможностей изменения обмена веществ. Например, в случае большого количества глюкозы, основного топлива для клетки, производится больше белков, способствующих её переработке. Генотип клетки, то есть совокупность всех генов, определяет метаболизм клетки, проявляющийся в наборе признаков или фенотипе, то есть её тактическую адаптивность.
В стратегическом же смысле адаптивность обеспечивается за счёт мутагенеза (спонтанного изменения структуры генов) и рекомбинации (направленного обмена генами и их участками). За счёт них формируются новые гены, их варианты и комбинации, что обеспечивает глобальную приспособленность популяции близких генотипов к окружающей среде – генофонда. Эволюция путём естественного отбора оставляет в генофонде самые приспособленные гены. Поскольку ресурсы для жизни ограничены, между генами формируется острая конкуренция, и она тем острее, чем ближе их функция. Два варианта одного гена, аллели, конкурируют друг с другом максимально жестко, в то время, как внутри одного организма гены с разными функциями друг с другом обычно сотрудничают.
Более того, гены могут менять форму, например, переходить из формы ДНК в РНК, что очень часто встречается у вирусов. Можно сказать, что размножаются даже не сами молекулы, а информация, которая в них сохранена. И поскольку ключевая информация об устройстве клетки содержится в генах, то именно гены – основные участники размножения или репликаторы. Поскольку в конкурентном размножении гены прежде всего заботятся о собственной сохранности, их называют эгоистичными. И именно нуклеиновые кислоты, на базе которых и существуют гены – главный двигатель эгоистичного поведения большинства живых существ.
Большинства, но не всех. Потому что строго говоря на нашей планете есть и ещё одна, кардинально отличающаяся форма жизни, появившаяся значительно позже. Именно она сформировала человеческую культуру и заставляет размножаться заводы с автомобилями. О ней мы поговорим отдельно в одной из следующих статей, а пока ещё раз повторим, что же такое жизнь.
Жизнь – это система, стремящаяся к адаптивному размножению. В основе жизни лежат эгоистические элементы – репликаторы, определяющие ключевые правила работы живых систем. В случае клеточных живых систем репликаторами служат гены, размножающиеся последовательности нуклеотидов.
Заметим, что на самом деле адаптивность – неосновное свойство жизни, а производное, как и его частность – метаболизм. По сути, живыми можно называть и неадаптивно размножающиеся системы, но в ходе эволюции умение адаптироваться дало жизни настолько сильное преимущество, что нам сложно отделить адаптивность от размножения при рассмотрении подавляющего большинства живых систем. Поэтому для того, чтобы сделать определение более удобным в различении живого и неживого мы пожертвуем фундаментальностью и будем указывать адаптивность как определяющий признак.
Надеюсь, что вам было интересно порассуждать об основе нашей природы, из которой, кстати, говоря вытекает обоснованный ответ на вопрос о смысле жизни. В ближайшее время я расскажу о том, как появилась жизнь и куда она развивается.
