Mis on elu? Elu täpset määratlust on raske anda, kuid kõik saavad täpselt eristada, kus on elavad ja elutud. See tähendab, et elusale ja surnud hobusele antakse teine hind.
Tegelikult mõistame intuitiivselt, mis on elus ja mis on surnud, kuid reeglina on meil vahe täpselt sõnastada keeruline. On teada palju katseid anda mõiste "elu" määratlus, määratlus, kuid need kõik osutuvad ebatäiuslikeks. Seetõttu keeldub intelligentne inimene üldiselt määratlemast, asendades selle tautoloogiaga. Elamine on elamine, see, milles on elu, mis on paigutatud elamiseks.
Näiteks elu on see, mis paneb meid olema seotud väikeste bakterite, taimede ja hiidvaaladega. Elu on pidev ja ettearvamatu liikumine. Elu on midagi, mis võib sündida ja surra …
Kõik elusorganismid koosnevad molekulidest. Pealegi pole iga molekul iseenesest elus. Niisiis, lihasrakus olev veemolekul on sama kui teeklaasis olev veemolekul. Kuid kokku tulles võivad mitmesuguste ainete molekulid moodustada näiteks lihasraku, millel on võime keskkonnas toimuvatele muutustele kokku leppida ja reageerida, ühesõnaga elada.
Me nimetame imeks, mida me ei oska seletada. Seetõttu nimetatakse pealtnäha märkamatut üleminekut eluta molekulidelt elusorganismile sageli elu imeks. Teiselt poolt, võib-olla me ise müstifitseerime selle, mida näeme, kuid kõik on palju lihtsam …
"Elu on valgukehade eksisteerimise viis, mille oluliseks punktiks on pidev ainevahetus neid ümbritseva välise olemusega ja selle ainevahetuse lõppedes seiskub ka elu, mis viib valgu lagunemiseni." Selle määratluse andis Friedrich Engels - ja suhteliselt hiljuti oli see meie jaoks väga populaarne. Noh, mitte nii halb määratlus. Kuid kas sellest piisab?
Engels ise nii ei arvanud. Ainevahetus on tema jaoks ainult elu oluline, kuid mitte ainus kriteerium. See võib olla omane ka elutule objektile. Oletame, et meil on kaks läbipaistmatut kasti, millel on augud "sissepääsu juures" ja "väljapääsu juures". Mis on sees - me ei tea. Küll aga saame mõõta õhu seisundit sisse- ja väljalaskeavas. Mõõtmised on näidanud, et mõlemal juhul on meil hapnikuvaegus, suurenenud süsinikdioksiidi ja veeauru kontsentratsioon.
Mõõdame temperatuuri ja näeme, et väljalaskeava õhk on soojem kui sisselaskeava juures. Meil on õigus järeldada, et igas kastis on süsteem, mis on võimeline aineid keskkonnaga vahetama. Avame kastid ja see, mida näeme … ühes neist on elus hiir ja teises - põlev küünal. Ainevahetuse kriteerium siin ei toimi, see ei võimalda eristada elamist mitteelust, eristada põlemisprotsessi hingamisprotsessist.
Reklaamvideo:
Kui katkestame õhuvarustuse, sureb hiir. Kuid ka surnud organism võib keskkonnaga aineid vahetada. Eelkõige on see fossiilide tekke alus: kivimikihis olevad loomade ja taimede jäänused annavad keskkonnale orgaanilist ainet ning selle koha võtavad mineraalid. Eelkõige on hämmastavad kivistunud puud: väliselt säilitavad nad puidu struktuuri kõige väiksemate detailideni, kuid miljoneid aastaid tagasi asendati see ränidioksiidi ja raudoksiididega.
Millise järelduse saab siin teha? Ainevahetus on vajalik seisund, kui me räägime elavast seisundist. Ainult ainevahetusest ei piisa aga elu määratlemiseks! Vaja on midagi muud.
Proovime uuesti. Esiteks on elu aktiivne. Elu töötab. Isegi kui see on „passiivne“, kohandub see tingimustega (see tähendab „kannatab“: „kannatused“on Aristoteles allumiskategooria, tegevusele vastandlik kategooria: actio - passio), on aktiivne komponent siiski säilinud, iseseisev tegu, nagu oleks “enda ja enda jaoks. Selline tegevus toimub tingimata energiakuluga süsteemis: elamiseks kulutatakse energiat! Teiseks on elu alati konkreetse korra, kindla, konkreetse struktuuri säilitamine ja taastootmine. Täpsemalt konkreetne. Selleks kulutatakse energiat ja kulutatakse energiat!
Mis on aktiivne taasesitus? See on protsess, kus süsteem taastoodab end ja säilitab oma terviklikkuse, kasutades madalama järjekorraga keskkonna elemente. Sedalaadi passiivne protsess pole mingil juhul elumärk. Lind taastab pesa igal aastal, kobras ehitab tammi, kuid erinevalt nende ehitajatest ei saa ei pesa ega tammi pidada elusobjektiks. Üldiselt on ebatõenäoline, et lindu saab pesa, kopra - tammi abil ja suurt jalga - tema jälje järgi.
Edasi energiakulutusest. Mis põhjusel on see elu määratlemisel vajalik tingimus? Sest see võimaldab eristada elusolendeid teistest ennast reprodutseerivatest struktuuridest, näiteks kristallist.
Juba 18. sajandil tehti analoogia organismide kasvu ja kristallide kasvu vahel. Tegelikult on igal kristallil oma spetsiifiline struktuur, mis tekib spontaanselt. Naatriumkloriid kristallub kuubiku kujul, süsinik (teemant) - oktaeedri kujul. Kobarad, kristallide kasvud on mõnikord üllatavalt sarnased eluslooduse struktuuridega. Tuletagem meelde aknaklaaside härmas mustreid. Mõnikord sarnanevad nad sõnajalgade ja muude imelike taimede lehtedega sedavõrd, et tunduvad tõelisematena kui tegelikud. Isegi metallid moodustavad sellised struktuurid. Metallurgid kogu maailmas on nn Tšernovi puust hästi teadlikud. Metalltoodete valamise ajal võivad tekkida lüngad, kestad, nagu eksperdid neid kutsuvad. Ja mõnikord kasvavad rauakristallid sellistes kestades kokku - see on väga sarnane tuntud taimega.
Ja ometi on külmade mustrite ja sõnajalalehtede analoogiad eksitavad. Ehkki need struktuurid on väliselt sarnased, on nende moodustumise protsessid energeetiliselt risti vastupidised. Kristall on minimaalse vaba energiaga süsteem. Mida see tähendab? See tähendab, et kristalliseerumisel vabaneb energia soojuse kujul. Näiteks kui tekib üks kilogramm "härmas mustreid", peaks eralduma 619 kcal soojust.
Selle struktuuri hävitamiseks tuleb kulutada sama palju energiat. Sõnajalalehed seevastu neelavad päikesekiirte energiat nende tekkimisel ja kasvamisel. Selle struktuuri hävitades saame energia tagasi. Tegelikult teeme seda näiteks põletades kivisütt, mis tekkis paleosooja ajastu hiigelsõnajalade jäänustest, või lihtsalt peesitades tavalise tule ümber. Ja mõte pole siin lehesarnases mustris endas, mis ühendab väliselt metsa sõnajala ja mustri klaasil.
Sama massiga vormitu jääkiht vajab sulamiseks ja aurustamiseks sama palju energiat. Ja taimelehe välise keerukuse moodustamiseks kulutatakse energiat, mis on tühine võrreldes orgaanilise aine konserveerimisega.
Aga kuidas on välise sarnasusega? Asi on selles. Nii sõnajala lehtedel kui ka härmas mustritel on antud mahu jaoks maksimaalne pind. Sõnajala (ja mis tahes muu taime) jaoks on see vajalik, sest hingamine ja süsinikdioksiidi omastamine läbib lehtede pinda. Juhtudel, kui aurustamiseks on vaja vähendada vee tarbimist, omandavad taimed, näiteks kaktused, minimaalse pinnaga sfäärilise kuju. Kuid selle eest tuleb tasuda CO2 omastamise määra vähenemine ja selle tagajärjel kasvu aeglustumine.
Külmale klaasile kristalliseeruv veeaur moodustab ka maksimaalse pinnaga struktuuri, sest vaba energia kadumise määr on antud juhul maksimaalne (kristallid kasvavad pinnalt). Nii et kristallide ja elusorganismide vahelistel analoogiatel pole nii-öelda olulist tähendust. Vedelik, mis visatakse anumast välja nullgravitatsiooni all, võtab palli kuju (minimaalne pindpinevusenergia). Kuid vaevalt võib see tähendada, et kosmose seadused sarnanevad piljardilauas pallidega mängureeglitega!
Õigluse huvides tuleb märkida, et kristallvormid pole elule võõrad. Paljud inimesed tunnevad suuri ja täiesti kahjutuid pikkade habraste jäsemetega sajajalgseid sääski. Nende vastsed elavad niiskes mullas, toitudes lagunevatest taimejäätmetest. Nende hulgas on isendeid, mis on värvitud sillerdava tooniga sinise värviga. Nad tunduvad loid ja on tegelikult haiged - nakatunud nn vikerkaareviirusega. Selliste vastsete hemolümfis mikroskoobi all võib leida hämmastava ilususega kristalle, mis sillerdavad nagu safiirid.
Need kristallid koosnevad viirusosakestest - virioonidest. Kui vastne sureb, satuvad nad mulda, et seda saaksid alla neelata uue põlvkonna sääskede vastsed. Muide, selliseid kristalle moodustavad paljud viirused ja mitte ainult putukaviirused. Kuid on hädavajalik, et see on viiruse olemasolu mitteaktiivne vorm, vastupidiselt aktiivsele, elavale. Kristalli kujul viirus ei paljune, vaid elab sel viisil üle ainult oma "rasked ajad". Kuulus füüsik Erwin Schrödinger nimetas kromosoomi "aperioodiliseks kristalliks". Tegelikult on raku tuuma aine jagunemisperioodil järjestatud ja formaalselt võib seda nimetada kristalliks. Kuid kui tuuma aine (kromatiin) kromosoomi „pakitakse“, on see jällegi passiivne ja kromosoom ise on ainult viis kromatiini rakust rakku ülekandmiseks.
Niisiis, kristalliseerumiseks pole vaja välist energiat. Kuid oma elukorralduse säilitamiseks ja taastootmiseks järgmises põlvkonnas peab keha energiat neelama (kergete kvantide või oksüdeerimata orgaaniliste ühendite, lihtsate ainete kujul ja oksüdeerunud jääkainete jne kujul). See on ainevahetus.
Kuid miks, milleks see vahetus on? "Kõik voolab," ütles Herakleitos Efesosest. Kui see nii on, siis kõige enam "voolab" elusorganism. Ta on oja, mida mööda energia ja ained pidevalt liiguvad - elemente konstruktsioonide rekonstrueerimiseks. Kogu elu vältel toimub vanade rakustruktuuride pidev asendamine vastloodud struktuuridega. Niisiis, vererakud asendatakse täielikult 4 kuu pärast. Lõppkokkuvõttes on see ka remonditöö, kuid keha ei asenda mitte ainult defekte saanud rakke, vaid kõike muud.
Nad ütlevad, et närvirakke ei taastata. See tähendab, et keha ei tekita uusi närvirakke, nad ei paljune - neid on nii palju kui oli. Jah, absoluutselt uusi rakke ei moodustata. Kuid kogu elu jooksul ehitatakse neid pidevalt ümber. See on nagu maja põhjalik remont ja ümberehitamine. Maja on vana, kuid renoveeritud ja suurepärases korras! Ametlikult saame arvestada ainult neuronitega, millega oma elu lõpetame, samadeks rakkudeks, millega seda alustasime.
Ja veel üks väljend: konkreetne struktuur. Mis see on? Põlvest põlve taastoodavad organismid nende liikide järjestust, kuhu nad kuuluvad. Seda tehakse peaaegu täiusliku täpsusega (sõna "peaaegu" on äärmiselt oluline). Siin sõi hunt jänest. Kas tal on vaja jänese organeid, selle kudesid, valke ja nukleiinhappeid - kõike, mis on omane struktuurile "jänes", "jänese tellimine"? Muidugi ei!
Kõik see hundi kõhus muutub madala molekulmassiga orgaaniliste ainete - aminohapete, süsivesikute, nukleotiidide jne - seguks, mis on levinud kogu elusloodusele, mittespetsiifilised. Hundi keha oksüdeerib osa neist süsinikdioksiidiks ja veeks, et (kasutades saadud energiat!) Ehitada ülejäänud mittespetsiifilistest ainetest oma, spetsiaalselt tellitud struktuur "hunt" - valgud, rakud ja koed. Söödake hunti keemiku sünteesitud aminohapete seguga ja ta teeb sama.
Kas see on nii elu kui sellise, elu üleüldse? Küsimus on lahtine. Kuid nii on asjad Maal. Maapealsed organismid ei vaja kellegi teise korraldust. Nad võitlevad, võitlevad meeleheitlikult temaga. Kõik teavad arvukatest meditsiinilistest katsetest siirdada loomadele ja inimestele erinevaid elundeid või kudesid: süda, kopsud, neerud, kõhunääre jne. Kas neid katseid on võimalik edukaks nimetada? Tulemus oli alati sarnane: siirdatud elunditel oli püsiv kalduvus äratõukereaktsioonile.
Ainsad erandid olid identselt kaksikult võetud patsiendiga "samas järjekorras" elundid - ja see on sama organismi "struktuurne" koopia. Mis puutub kudedesse, siis arstid eelistavad neid siirdamiseks viia samalt organismilt: näiteks siirdatakse ohvri jalast nahk põletushaavaga mõjutatud kohta. Võõrast siirdatud elundit on võimalik säilitada ainult antikehade moodustumise kaitsva immuunsuse pärssimisega. Kuid siis on patsient igasuguse nakkuse eest kaitsetu! See on tohutu surmaga lõppev risk ja ühel või teisel viisil on see lõpuks ainult elu jätkamine, kuid mitte normaalse täisväärtusliku elu pikendamine.
Isegi nii-öelda hormoonid on lihtsalt bioaktiivsed ained (see tähendab, et mitte ainult keerulised bioloogilised moodustised) on liigispetsiifilised. Siin on muidugi vahe, on kraadi erinevus. Näiteks insuliinil, mis on ainus tõhus suhkruhaiguse ravim, on suhteliselt madal liigispetsiifilisus, mistõttu seda veiste pankreasest eraldatud valku saab kasutada diabeetikute raviks. Kuid kasvuhormoon - somatotropiin - on liigispetsiifiline. Kääbuse kasvu ravimiseks inimesel eritub surnud inimese hüpofüüsi just inimese kasvuhormoon (jah, jah, muud võimalust pole veel).
Keegi märkab: on keerukaid organisme, nende struktuurne identiteet on keeruline ja loomulikult on nende struktuuriline eripära üsna nõudlik. Kuid on lihtsaid organisme, on isegi kõige lihtsamaid. Kuidas siis? Tundub, et madalamatel organismidel peaks olema vähem vastumeelsust "tulnukate korra" suhtes. Tegelikult õnnestub kaladel ja kahepaiksetel elundisiirdamine eri liikide vahel ning veiste somatotropiin võib stimuleerida forelli kasvu. Kuid need on kõik eksperimentaatori loodud kunstlikud väited. See tähendab, et mitte täiesti "normaalne", ebaloomulik elukäik. Lõpuks öeldakse: kui jänest peksta, õpib ta tikke süütama. Küsimus on ainult selles, kas see õnnetu kütitud olend jääb ikkagi jäneseks? Ütleme nii: hundi hammastesse surev jänes on palju rohkem jänes, tõesem, "õigem" kui jänes,kes oskab tikke süüdata!
Teistest loomadest või taimedest toituvad loomad alustavad kellegi teise korra hävitamisest. Toit nende maos ja soolestikus jaguneb lihtsateks keemilisteks ühenditeks ning näiteks aminohapete glütsiini või fenüülalaniini struktuuri järgi on võimatu öelda, kas see on saadud veiseliha, herneste valkudest või sünteesitud kunstlikult nutika, prille kandva keemiku poolt. Nendest elu elementaarsetest ehituskividest ehitavad organismid ainult neile omased struktuurid. Igat organismi iseloomustab ainulaadne, omane ainult valgumolekulide kombinatsioon. Ja juba selle põhjal ilmneb organismi kõigi omaduste kompleks - rakkude, kudede ja elundite tasandil.
Taimedes on see veelgi selgem. Vesi, toitainete soolade komplekt, süsinikdioksiid ja valgus - selle samade tegurite komplektiga kasvab ühest seemnest roos, teisest nõges ja kolmandast puu (ja üldse mitte „Tšernovi puu” - mäletate?). Iga kord - kindel taim, millel on oma omaduste komplekt. Oma korralikkusega.
Niisiis, keha ei võta korda väljastpoolt, vaid energiat. Selle energia tõttu loob ta oma konkreetse tellimuse "nende liikide järgi" - nii näib, nagu ütleb Pühakiri, jättes kellegi teise oma tähelepanuta. Kana munast - homogeenne munakollase ja valgu mass - ilmub kana pea, jalgade, tiibadega. Ja seda lihtsat asja, seda imet nimetatakse eluks.
S. Minakov
