Жизнь традиционно относят к одному из самых загадочных и фундаментальных понятий, которое всегда волновало человечество. От древних философов до современных ученых, люди пытались найти ответ на вопрос: что же такое жизнь? Этот вопрос имеет множество интерпретаций и объяснений, которые зависят от контекста и точки зрения.
Некоторые из часто приводимых определений:
Эдуард Трифонов: жизнь — это «самовоспроизводство с изменчивостью». Жизнь можно определить как активное, идущее с затратой полученной извне энергии, поддержание и самовоспроизведение молекулярной структуры.
Волькенштейн М. В.: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот».
Галимов Э. М.: жизнь - «материализованное в организмах явление возрастающего и наследуемого упорядочения, присущее при определённых условиях химической истории соединений углерода».
Пармон В. Н.: «Жизнь — это фазово обособленная форма существования функционирующих автокатализаторов, способных к химическим мутациям и претерпевших достаточно длительную эволюцию за счёт естественного отбора».
Северинов К. В.: жизнь «в конечном итоге, вопросом принятия правильных решений».
Ляпунов А. А.: жизнь — это «высокоустойчивое состояние вещества, использующее для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных молекул».
Шредингер: «жизнь — это упорядоченное и закономерное поведение материи, основанное не только на одной тенденции переходить от упорядоченности к неупорядоченности, но и частично на существовании упорядоченности, которая поддерживается все время».
Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».
К данным определениям есть много возражений. К примеру, «вопрос правильных решений» прямо противоречит факту существования естественного отбора. Из естественного отбора непосредственно следует, что принимаются «все возможные действия». Точно также весьма высокоустойчивое состояние базальтового камня тоже можно связать с сохраняющими реакциями информацией, кодируемой состояниями отдельных его молекул. Но из этого совсем не следует, что базальтовый камень следует считать живым. И так далее. И даже акцент на белки, нуклеиновые кислоты, автокатализаторы и прочие соединения углерода сам по себе есть многословие ни о чем. В конечном счете, живой организм и его свежий труп как в плане химического состава, так и в плане структурного упорядочения, идентичны. Более того, после смерти существует некоторый конечный промежуток времени, когда возможна реанимация. Из этого факта следует, вопрос, что такое жизнь, никак не связан ни с химическим составом, ни со строением живых организмов. И то, и другое есть следствия, но никак не причина феномена.
С другой стороны мы сами есть физическое проявление феномена жизни и ничего загадочного или странного в собственном существовании не видим. Вся «загадочность» вопроса заключается исключительно в религиозном самокопании при полном забвении материального фактора.
Кстати, прямой ответ на вопрос "отличия живой материи от неживой" достаточно долго не давался науке, но оказался вульгарно прост:
- нет никакого отличия живой материи от неживой.
И, хотя до сих существуют оппоненты, пытающиеся доказать обратное, но научные факты вполне однозначны - и живая, и неживая материя - суть одна и та же материя. Любой живой организм, это не раз экспериментально доказывалось, состоит из тех же атомов водорода, кислорода, углерода и прочих элементов, что и неживые объекты. Выдыхаемый, к примеру, живым организмом углекислый газ ничем не отличается от углекислого газа сгораемого графита. "Строительным материалом" для таких живых организмов, как растения - основа любой пищевой цепочки, являются только неорганические соединения. Этот первый и фундаментальный экспериментальный факт заключается именно в не существовании разделения материи на «живую» и «мертвую». Простейший пример — поваренная соль, имеющая в своей основе NaCl, но не только, с одной стороны есть классический образец «мертвой» материи, с другой стороны являющаяся неотъемлемой составляющей нашего организма, особенно крови.
Достаточно надуманное деление материи на «живую» и «мертвую» идет из типичной повседневности, когда визуальная динамика бегущего или летящего животного существенным образом отличается от динамики, к примеру, лежащего камня не осмысливается должным образом. Та же вода, к примеру, тоже может быть как статичной, например — льдом, так и весьма динамичной, например — водопадом. То есть, динамика — не критерий. Более того, последние открытия литосферной жизни наглядно демонстрирует, что даже микроорганизмы могут жить многие тысячелетия с изменениями, соизмеримыми с изменением окружающих их пород, которыми они питаются. Не менее интересный факт состоит в том, что не меняющегося не существует. Даже в принципе. Континенты дрейфуют, горы вздымаются и рассыпаются в пыль и песок, океаны возникают и закрываются. Даже двух электронов не существуют в одном квантовом состоянии. Феномен жизни совсем не в особости её материального наполнения.
Как следует из приведенных определений, жизнь предпочитают определить как набор процессов, происходящих в живых организмах. Для этого обозначают несколько критериев, по которым якобы можно отличить живые существа от неживой материи:
Обмен веществ. Живые организмы обмениваются веществами с окружающей средой, потребляя пищу, поглощая кислород и выделяя продукты жизнедеятельности.
Строго говоря, не критерий. Реакции окисления не являются изюминкой именно живых организмов. Автомобильный двигатель внутреннего сгорания работает на той же реакции с таким же выделением продуктов реакций. Любые кристаллы являются классическим примером отрытых систем с обменом веществами с окружающей средой.
Рост и развитие. Все живые существа растут и развиваются в течение своей жизни, проходят через различные стадии развития. Опять не критерий. Любой ручей растет и развивается, проходя через различные стадии. Он может быть полностью замороженным зимой, может разлиться широкой поймой весною, может пересохнуть летом. Может потечь вообще по другому руслу в силу изменения ландшафта. И так далее. То же самое можно сказать и о любом облаке, очень динамичном объекте, который, тем ни менее, трудно отнести к живым. И которые наблюдаются не только на Земле. Те же кристаллы очень упорядоченно растут в подходящей среде.
Воспроизведение. Одним из ключевых признаков жизни является способность к размножению, то есть созданию новых организмов, похожих на родителей. И снова не окончательный критерий. Все, без всякого исключения, кристаллы являют ту же способность к размножению, то есть созданию новых кристаллов, похожих на «родителей».
Ответ на раздражители. Живые организмы могут реагировать на изменения в окружающей среде, адаптироваться к новым условиям. Возьмем, к примеру, классическую лужу воды. Как физический объект лужа тоже реагирует на изменения в окружающей среде. Может меняться её размеры, может меняться её соленость, она может замерзать и снова оттаивать, переполняться и высыхать. Если с проезжающего автомобиля в лужу попадет капля масла, то на поверхности лужи могут появиться радужные пятна интерференции. И все это — адаптация к изменениям окружающей среды.
Генетическая информация. В основе всех живых организмов лежит генетический код, который передается из поколения в поколение. Это важный признак, свойственный живым организмам. Но не только им. В основе всех неживых кристаллов лежит квантовый код, предопределяющий все макро проявления их свойств для всех поколений кристаллов. То есть, значение имеет не само наличие кода как такового, его использование. В конечном счете, на любой пылинке на поверхности Земли и в приповерхностном слое практически гарантированно можно обнаружить и белки, и нуклеиновые кислоты, и РНК, и ДНК. Жизнь на Земле распространена повсеместно и «безжизненность» тех или иных её участков очень условна. Но наличие на пылинке всех этих элементов жизни никак не свидетельствует, что пылинка есть живой организм. Сами по себе любые белки, нуклеиновые кислоты, РНК, ДНК как таковые живыми не являются. От слова совсем. Точно также как не является автомобилем набор деталей для автомобиля.
Критерии помогают ученым различать живую материю от неживой только в плане возможных наборов слов для возможных дискуссий, однако они не дают даже малейшего представления о главном - что такое жизнь в своем глубоком, фундаментальном смысле.
Философы на протяжении веков достаточно традиционно и достаточно бездумно задаются вопросом о сущности жизни. Для многих она связана с поиском смысла и цели существования. Разные школы мысли предлагают свои объяснения:
- Экзистенциализм говорит о том, что жизнь не имеет предопределенного смысла, и человек сам должен его создать через свои действия и выбор.
- Абсолютный идеализм утверждает, что жизнь — это проявление абсолютного духа или вселенского разума, который стремится к самопознанию через индивидуальные существа.
- Буддизм рассматривает жизнь как постоянный процесс становления и изменений, где цель заключается в достижении просветления и освобождения от страданий.
Каждое из этих направлений предлагает свое видение жизни, все они подчеркивают важность внутреннего самопоиска и самопознания. И ровно ничего не заявляют о предмете статьи — что такое жизнь.
Однако, и вопрос темы, и традиционные ответы на него содержат и ряд нюансов, связанных с далеко не простым химическим составом живых организмов, огромным разнообразием высокомолекулярных структур в их составе. На этом многие и пытаются "делать погоду", даже в вопросе отличия живой материи от неживой. Традиционно упор делается на тот или иной чисто психологический аспект весьма религиозного воззрения на предмет темы. Например:
- в вопросе сущности жизни главное - точное воспроизведение молекулярных структур.
Так ли это?
Экспериментальные факты говорят - нет, не так.
Нет на Земле двух организмов, даже среди искусственных клонов, с точными дублями всех молекулярных структур. Фундаментальным фактом такой науки, как генетика, является утверждение о неповторимости индивидуального генокода любого организма. Сам этот принцип уникальности является принципиальной основой биологической защиты любого организма. Более того, идея точного воспроизведения автоматически ставила бы крест не только на понятии биологической эволюции, на даже на понятии полового размножения. Тезис о точном воспроизведении молекулярных структур должен быть откорректирован, как противоречащий фактам. Даже функциональные принципы жизни многообразные - фотосинтез, хищничество, хемиосинтез ...
Другими словами, живые организмы - не точные копии кем-то разработанной конструкции с некой конвейерной линии, это - штучные, индивидуальные объекты.
Наверное речь должна идти не о точном воспроизведении структур, не это главное в понятии Жизни. Другими словами, главное отличие живого организма от придорожного камня состоит не в том, что организм состоит из некоторого точно определенного набора высокомолекулярных белковых структур. Точно таким же набором белковых структур обладает и свежий труп, но, почему-то, мы предпочитаем быть именно живыми, а не трупами, пусть и свежими.
Таким образом, как концепция точного точное воспроизведения молекулярных структур, так и все вышеприведенные критерии жизни не имеют под собой надежной экспериментальной базы и поднимаются на верх по чисто психологическим причинам — пусть будет хоть что-то, хотя бы это для начала диалога по предмету обсуждения.
Для многих людей понятие жизни связана с духовными и религиозными убеждениями. Вера в высшие силы или божественные существа помогает людям в значительной степени убедительно для самих себя формулировать ответы на вопросы о смысле жизни и своем месте в мире. Некоторые религии утверждают, что жизнь — это испытание, через которое человек должен пройти, чтобы достичь вечного блаженства после смерти.
Также существует концепция кармы, согласно которой наши действия в этой жизни влияют на нашу судьбу в будущем. Это побуждает людей быть добрыми, честными и справедливыми, чтобы заслужить хорошую жизнь в следующем воплощении. Впрочем, имеет место быть и концепция сатанизма с прямо противоположными мотивациями. Но все это никаким образом не дает ответа на вопрос, что такое жизнь.
Для ответа на этот вопрос возвращаемся к реанимации. Итак, непосредственно перед реанимацией мы имеем, грубо говоря, биологическую машину. Она в целом собрана «правильно». Но уже или еще не живая. И в эту биологическую машину надо «вдохнуть жизнь» - завести. Что реаниматоры часто успешно делают.
Таким образом, живой организм отличается от свежего трупа только тем, что он «заведен». То есть, жизнь — это рабочее состояние циклического процесса биологической машины.
Такой «машинный» подход диктует и определение жизни как циклический и в этом плане обратимый процесс работы биологической (и любой иной) машины. Поскольку цикл повторения задается строением машины, то есть, является её внутренним свойством, то любая жизнь есть обратимое самоизменение. Обратимое, поскольку процесс будет циклическим. Самоизменение, поскольку машина жизни построена вокруг циклического процесса, который является не отделимым от неё внутренним, собственным свойством.
Таким образом, жизнь возникает когда структура объекта оказывается достаточной для возникновения циклического процесса. И жизнь неизбежно заканчивается, когда структура объекта по каким-то причинам оказывается не соответствующей её циклическому процессу.
С такой точки зрения фундаментальное значение приобретают не только и не столько столько «элементы конструкции» машины, типа белков или нуклеиновых кислот, сколько наличие естественного циклического механизма «запуска-реанимации». И такой механизм на планете Земля есть.
Земля — достаточно геологически активная планета даже сейчас. А ранее эта активность была еще выше. И сейчас мы можем любоваться фонтанами гейзеров, работающими с точностью часовых механизмов. И сейчас мы можем наблюдать работу грязевых вулканов, работу «черных курильщиков». И других аналогичных явлений. В планетарном масштабе неустанно работают естественные химические лаборатории с планетарным объемом реактивов в планетарном временном интервале естественного физического эксперимента.
Гигантские объемы разнообразнейших веществ циклически прокачиваются туда-обратно через естественные вулканические трубы.
В данном случае значение имеет не только объем прокачиваемых реактивов, но прежде всего то, что через естественные вулканические трубы циклично прокачиваются реактивы двух фундаментально различных сред. Одна — внутренняя среда Земли. Другая — поверхностная среда, неизбежно существенно отличающаяся от внутренней за счет своей открытости. В результате на двумерной поверхности вулканических труб остается только то, что соответствует этой циклической прокачке. Углеродные биохимические соединения в данных земных условиях выигрывают по сравнению с другими соединениями как катализаторы, в миллионы раз ускоряющие возможные в таких условиях химические реакции.
Первая, простейшая жизнь такой была и есть — на двумерных поверхностях как принудительный циклический процесс прокачки двух отличающихся сред. Локализация от двумерной поверхностной пленки к биообъекту — неизбежный и чисто технический процесс.
Вот здесь становится понятным, почему жизнь возникла быстро, практически «сразу с Землей». Луна выступила очень мощным катализатором. Без Луны жизнь на Земле может и возникла бы, но это заняло бы несоизмеримо большее время. Напомню, лунные приливы даже сейчас примерно в четыре раза мощнее солнечных. Этот естественный насос-мешалка позволял прокачивать во много раз большие объемы веществ, что делало возникновение каталитических реакций существенно более вероятными. И также делал много более вероятными отрыв пленок от поверхности труб, через которые прокачивались реактивы.
Однако, от принудительного внешнего цикла к собственному — дистанция гигантская. В том числе гигантская дистанция от внешнего двигателя цикла с двигателю с собственной энергетикой. Много времени потребуется при нахождении в одной среде оторванного куска пленки для формирования отличной внутренней среды. Не меньше дистанция от образования биообъектов за счет естественного отрыва пленок к самовоспроизведению. Поэтому нет ничего удивительного в том, что биологическая микроэволюция заняла миллиарды лет. Макробиология занимает незначительную часть истории Земли.
Что характерно, резко смягчаются требования к исходным реагентам. В принципе не требуется океан «первичного бульона». Вполне достаточно совершенно локальных водоемов, типа наличествующих у сегодня существующих гейзеров. Или небольших грязевых вулканов. И высокой концентрации биополимеров тоже не требуется. Вполне достаточно единичных молекул для запуска каталитических реакций на поверхности трубки. А далее процесс с положительной обратной связью пойдет экспоненциально.
Что принципиально важно - внешней принудительной циркуляции не требуется волшебство случайной сборки биоорганизма сразу. Процесс идет при любой степени сложности. Создание живых систем может быть многоместным и многоэтапным. И не будет "первого организма". Изначально таким естественным образом будет создано великое множество протоживых систем разной степени автономности и структурной сложности. Большинство из них станут добычей с изобретением хищничества.
Сакраментальный вопрос — почему тогда жизнь снова не возникает сегодня, ответ естественен:
- возникает.
Только те же исходные условия совершенно неизбежно дают сходный результат. Снова возникающая преджизнь не может кардинально отличаться от предшествующих вариаций. Да и хищничество никто не отменял. Преджизнь слишком лакома и слишком беспомощна для современного биоценоза. Да и не исследовал всерьез никто, потому как не укладывается это в господствующую парадигму.
При этом следует отметить, что первыми объектами протожизни были кусочки пленок труб прокачки. Их появление было неизбежным и естественным из-а механического, химического, теплового и прочих воздействий прокачиваемых объемов сред. Они оказывались либо во внутренней, либо во внешней среде. Незначительная часть из них прокачивалась снова. Тогда появлялась возможность осесть, либо на другой части той же трубы, либо в другой трубе. Таким образом, пленочные кусочки осуществляли транзит биоструктур пленок труб, в том числе их катализаторов. То есть, кусочки пленок несли ту же функцию, что и современные вирусы. Но ими не являлись, поскольку вирусы гораздо более сложные объекты. У пленок не было ни защитных белковых или липидных оболочек, ни генетического материала в традиционном его понимании. Но размножение таким образом пленочных структур уже осуществлялось.
При этом хотелось бы наполнить понятие Жизни не только естественно наблюдаемым вариантом, но и искусственным, мимо чего мы пока спокойно проходим, не замечая. Вопрос не касается биохимер, получаемых в сегодняшних лабораториях. Обобщенно говоря, это - все та же естественная Жизнь, лишь в несколько необычных модификациях, не встречающихся в природе.
Вопрос касается того, что мы обобщаем под понятием Техники. Есть веские основания считать ее искусственной преджизнью. Конечно, пока ни один механизм не отвечает требованию обратимого самоизменения, то есть, как таковой самой искусственной жизни еще нет, но это вопрос времени. По крайней мере все исходные основы в наличии. Есть в наличии, отработаны основные "кирпичи" искусственной жизни: материальная основа изготовления основных технических систем и технологии их изготовления. Конечно все они именно искусственные, основаны на процессах, не встречающихся в естественном виде. Нет естественных домн по выплавке стали, естественных металлообрабатывающих производств, естественных "кремниевых долин", химических заводов и т. д. и нет в естественном виде процессов, используемых в них. Все они, как правило, существенно неравновесные. Но есть и серьезное преимущество перед естественной жизнью. Оно - в гигантских энергетических возможностях, совершенно недоступных биосистемам, и что позволяет преодолевать эту самую существенную неравновесность. Есть не только "исходные кирпичи" и прекрасные энергетические возможности, есть "информационная часть". Не важно, что она в весьма некомпактном виде, это - вопрос прогресса. Все это многообразие одного очевидного фундамента - обратимого самоизменения. Таким образом, на лицо все исходные необходимые элементы для потенциального возникновения искусственной жизни. Вопрос наделения технических систем внутренней самостоятельностью, как и вопрос самовоспроизводства - чисто технические, которые рано или поздно будут поставлены по причинам чисто производственной необходимости и нет никаких принципиальных препятствий для их успешного решения. "Кирпичи" могут быть подобраны искусственно, это не важно, важно особым образом функционирование системы из них. По причинам чисто производственной необходимости естественная биологическая эволюция в уже обозримом будущем должна не только породить искусственную техническую эволюцию, но и дать ей новую среду обитания. И нет никаких веских оснований не считать это тоже Жизнью. Уже хотя бы потому, что в основе всего имеющегося и будущего технического многообразия все те же циклические процессы.
Заключение
Таким образом, жизнь — это сложное и многослойное явление, которое нельзя свести к одному определению. Она включает в себя биологические процессы, философские размышления, психологические аспекты и духовные поиски. Каждый человек находит свой собственный ответ на вопрос "Что такое жизнь?", и этот ответ меняется в зависимости от опыта, знаний и мировоззрения.
Важно помнить, что жизнь — это уникальный дар, который нужно ценить и использовать с пользой для себя и окружающих. Независимо от того, как вы ее трактуете, главное — найти свой путь и жить так, чтобы каждый день приносил радость и удовлетворение.