В среде сторонников околоприродных методов растениеводства встречается деление на "живое" и "мёртвое": органика - живая, минералка - мёртвая, почва с микробиомом - живая, обеззараженная - мёртвая. Большинство использует эти слова как метафору - что-то вроде "натуральное значит живое". Но наиболее радикально настроенные сообщества воспринимают такое деление буквально - вплоть до присвоения неживым веществам свойств живых существ, с соответствующими агрономическими выводами. Чтобы разобраться, где метафора заканчивается и начинается реальная биология, нужно понять, что наука вообще называет живым. Биология давно отказалась от чёткой линии между живым и неживым: там сплошной континуум (непрерывный переход) с наличием промежуточных форм.
В биологии нет единого определении жизни - и это не слабость науки
В рецензируемой научной литературе зафиксировано больше ста разных определений жизни. Это не потому что учёные не могут договориться. Это честное признание того, что явление сложнее любой формулировки.
Камень - неживой. Кошка - живая. Здесь всё понятно. Но что сказать о вирусе мозаики огурца, который поражает вашу тыкву? О споре бактерии, которая пролежала в почве 50 лет, а потом ожила? О семени, пролежавшем три столетия и потом проросшем?
Эти объекты не помещаются ни в ящик "живое", ни в ящик "неживое".
Семь признаков живого - и почему ни один не работает в одиночку
Биология не даёт единственного признака, который отличает живое от неживого. Только если объект имеет ВСЕ ниже приведенные признаки его можно считать живым.
Метаболизм - непрерывное превращение веществ и энергии внутри организма. Огонь тоже потребляет и выделяет энергию - но огонь не живой, у него нет остальных признаков.
Гомеостаз (от греческого "одинаковое состояние") - способность поддерживать постоянство внутренней среды вопреки внешним изменениям. Клетка активно регулирует кислотность, концентрацию ионов - и тратит на это энергию.
Клеточная организация - все живые организмы состоят из клеток, ограниченных мембраной и содержащих генетический материал.
Рост и развитие - направленные изменения по внутренней программе, записанной в ДНК. Кристалл соли тоже растёт - но по другому принципу: просто присоединяет новые молекулы снаружи, без какой-либо программы.
Размножение - способность создавать копии с передачей наследственной информации.
Реакция на раздражители - от простого движения бактерии к источнику питания до сложного поведения животного.
Эволюция - наследственная изменчивость плюс естественный отбор на уровне популяции за несколько поколений. Единственный признак, который невозможно долгосрочно имитировать неживыми системами.
Важно вот что: гумус, перегной, ферменты в компосте не обладают ни одним из этих признаков. Ни одним. Об этом подробнее - в следующей статье серии.
От минерала до надорганизма: не пропасть, а лестница
Представьте длинную лестницу. На нижней ступени - минеральный ион. На верхней - живое растение на вашей грядке. Между ними - десятки объектов с разной степенью "живости". Именно такую картину рисует современная биология.
Разделю эту лестницу на три условных зоны. Подчёркиваю: деление условное, потому что в природе никакого перехода между зонами нет - это один непрерывный переход от неживого к живому. Но для понимания удобнее разобрать по частям.
Зона первая: вещество
Здесь - всё, что не обладает ни одним из семи признаков жизни. Часть объектов этой зоны произведена живыми организмами - такие вещества называют биогенными. Но сами они не живые. Разницу между "биогенным" и "живым" разберём в следующей статье - это отдельная и очень важная тема для всех, кто применяет гуматы, аминокислотные подкормки или компост. Все что создано микроорганизмами.
Верхнюю границу зоны занимают объекты, которые популяризаторы любят называть "нанороботами". Красивая метафора, но точное название - молекулярные машины.
АТФ-синтаза - белковый комплекс в мембране митохондрий, который буквально вращается и производит АТФ (молекулу-аккумулятор энергии клетки). Скорость вращения - до 350-700 оборотов в секунду. Это реальное механическое вращение на молекулярном уровне, зафиксированное экспериментально.
Рибосома - молекулярная фабрика, которая читает информацию с РНК и собирает из аминокислот белки. В каждой клетке растения их десятки тысяч.
Кинезин и динеин - молекулярные "грузчики": шагают по внутриклеточным белковым "рельсам" (микротрубочкам) и переносят грузы внутри клетки. Каждый шаг - около 8 нанометров. Для сравнения: диаметр человеческого волоса примерно в 10 000 раз больше.
Протеасома - молекулярный "шредер": распознаёт повреждённые или ненужные белки и разбирает их на аминокислоты для повторного использования.
Всё это - поразительно сложные объекты с чётко выраженным "поведением". Но у них нет метаболизма, они не воспроизводят себя самостоятельно, не поддерживают гомеостаз. Молекулярные машины - вещество. Биогенное, функциональное, невероятно сложное - и при этом не живое. Это самый наглядный пример того, что сложность поведения ещё не признак жизни.
Отдельно стоит сказать об аминокислотах. Их часто считают исключительно продуктом живых организмов. Но ещё в 1953 году Стэнли Миллер и Гарольд Юри показали: аминокислоты могут образоваться абиогенно - без какого-либо участия живых организмов. При переанализе архивных образцов того эксперимента с помощью современных методов (Джонсон с соавторами, 2008, журнал Science) обнаружили более 20 различных аминокислот. Аминокислоты также находят в метеоритах - в том числе те, которых вообще нет в живых организмах. Это окончательно разрушает логику "органическое значит живое".
Зона вторая: пограничная
Здесь объекты, к которым честный ответ - "не знаем точно живой или нет". У них есть одни признаки живого, но нет других. Назвать их живыми или неживыми одинаково неточно.
Здесь же находятся покоящиеся формы микроорганизмов: споры бактерий, цисты (плотные защитные оболочки) простейших, склероции грибов. Это полноценные живые организмы, но в состоянии глубокого "сна". Метаболизм не равен нулю - просто снижен настолько, что обнаружить его крайне сложно. При благоприятных условиях они возвращаются к полноценной жизни за считанные часы.
Именно в виде спор работает большинство биопрепаратов на основе бактерий: Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, Trichoderma. В сухом препарате - споры, то есть приостановленная жизнь. После попадания в почву с влагой и теплом - полноценные живые организмы.
Отдельного внимания заслуживают вироиды - реальные возбудители болезней в огороде: веретеновидности клубней картофеля, карликовости томата. Вироид - просто молекула РНК. Без единого белка. Граница между веществом и существом здесь практически стёрта.
Несколько слов о митохондриях и хлоропластах. Это органеллы с собственной ДНК и рибосомами - остатки генома бактерий-предков, когда-то поглощённых клеткой. Они сохраняют частичный метаболизм, но к самостоятельному существованию вне клетки полностью неспособны. Поэтому их место - именно здесь, в пограничной зоне.
Схожая ситуация с хламидиями. Исторически их описывали как "энергетических паразитов" - бактерий, не способных синтезировать собственный АТФ. Однако современные исследования (Grieshaber и др., 2018; Omsland и др., 2014) показали: хламидии всё же сохраняют ограниченные собственные пути выработки энергии. Точнее говорить о сильно упрощённом метаболизме с выраженной зависимостью от хозяина - а не о полной неспособности что-то делать самостоятельно.
Зона третья: существо
Здесь работают все семь признаков живого одновременно. Нижнюю ступень занимает Mycoplasma genitalium - бактерия с наименьшим известным геномом среди свободноживущих: около 470-480 генов (Fraser и др., 1995, журнал Science). Это минимально возможная жизнь - за этой границей полноценное самостоятельное существование уже невозможно. Для сравнения: в клетке картофеля около 39 000 генов.
Обратите внимание на последнюю строку таблицы - голобионт. Растение вместе со всей его микробиотой (бактериями, грибами, вирусами) рассматривается как единая развивающаяся система. Ваш помидор в огороде - не одиночное существо, а надорганизм.
Честная оговорка: идея о голобионте как самостоятельной единице эволюционного отбора пока остаётся предметом дискуссии - часть эволюционистов с этим не соглашается. Но то, что микробиота критически важна для жизни и здоровья растения - это уже общепринято.
Огонь не живой - хотя ведёт себя "живо"
Вот хороший пример, который помогает прощупать границу. Огонь потребляет "пищу" (топливо), растёт, "размножается" (поджигает соседние предметы), реагирует на условия среды (гаснет без кислорода). Немного напоминает жизнь?
Но у огня нет клеточной организации, нет гомеостаза, нет ДНК, нет дарвиновской эволюции. Огонь не живой - несмотря на внешнее сходство с поведением живых систем. Имитация одного-двух признаков ещё не делает объект живым. Нужна система - и только система.
Семя и спора: жизнь на паузе
Сухое семя - интересный объект. Метаболизм в нём не равен нулю даже в полном покое - просто снижен до минимума. Генетическая программа сохранена полностью. Отдельные семена сохраняли всхожесть тысячи лет.
Споры бактерий из биопрепарата - та же история, только ещё более устойчивая. Спора бациллы переживает кипячение, высыхание, ультрафиолет. Это не "мёртвые" бактерии и не "живые" в обычном смысле - это жизнь, законсервированная до лучших времён.
Принципиальное отличие споры от семени вот в чём: семя - это многоклеточный зародыш со сложной структурой, а спора бактерии - одна клетка в нескольких защитных слоях. Но в обоих случаях речь об одном явлении: жизнь как процесс может быть замедлена почти до нуля - и это всё равно жизнь.
Практические выводы
Когда слышите "живое питание" или "мёртвая химия" - теперь можно задать простой вопрос: на какой ступени лестницы находится этот объект?
Если у объекта нет собственного метаболизма и он не воспроизводит себя - он не живой. Это не умаляет его агрономической ценности. Органические удобрения работают не потому что "живые", а потому что содержат биогенное органическое вещество, которое питает реально живой микробиом. Разница принципиальная.
Когда видите биопрепарат с бациллами или триходермой - там живое, хотя и "на паузе". Когда видите гуматы или аминокислотные подкормки - там биогенное, но не живое. Это разные вещи, и путать их не стоит.
Следующая статья серии: "Живой" и "биогенный" - в чём разница и почему это важно. Почему гумус, ферменты и гуминовые кислоты - это не "живое питание", и как эта путаница порождает целый букет агрономических мифов.
Всю серию статьей о живом и неживом читайте: