Wat is leven? Het is moeilijk om een exacte definitie van het leven te geven, maar iedereen kan nauwkeurig onderscheiden waar de levenden en de levenloze zijn. Dat wil zeggen, er wordt een andere prijs gegeven voor een levend en een dood paard.
In feite begrijpen we intuïtief wat leeft en wat dood is, maar in de regel vinden we het moeilijk om het verschil precies te formuleren. Er zijn veel pogingen bekend om een definitie te geven, een definitie van het begrip "leven", maar ze blijken allemaal onvolmaakt te zijn. Daarom weigert een intelligent persoon over het algemeen te definiëren en vervangt het door een tautologie. Leven is leven, dat waarin leven is, dat is ingericht als leven.
Het leven maakt ons bijvoorbeeld verwant met kleine bacteriën, planten en reuzenwalvissen. Het leven is een constante en onvoorspelbare beweging. Het leven is iets dat kan worden geboren en sterven….
Alle levende organismen zijn opgebouwd uit moleculen. Bovendien leeft niet elk van de moleculen op zichzelf. Het watermolecuul in de spiercel is dus hetzelfde als het watermolecuul in een glas thee. Maar als ze samenkomen, kunnen moleculen van een grote verscheidenheid aan stoffen bijvoorbeeld een spiercel vormen, die het vermogen heeft om samen te trekken en te reageren op veranderingen in de omgeving, in één woord, om te leven.
We noemen een wonder wat we niet kunnen verklaren. Daarom wordt de schijnbaar onmerkbare overgang van niet-levende moleculen naar een levend organisme vaak het wonder van het leven genoemd. Aan de andere kant, misschien hebben we zelf een raadsel wat we zien, maar alles is veel eenvoudiger …
"Het leven is een manier van bestaan van eiwitlichamen, een essentieel punt daarvan is een constante uitwisseling van stoffen met de externe natuur eromheen, en met het beëindigen van dit metabolisme stopt het leven ook, wat leidt tot de afbraak van eiwitten." Deze definitie werd gegeven door Friedrich Engels - en relatief recent was het erg populair bij ons. Nou, niet zo'n slechte definitie. Maar is het genoeg?
Engels dacht zelf van niet. Voor hem is metabolisme slechts een essentieel, maar niet het enige criterium van het leven. Het kan ook inherent zijn aan een levenloos object. Stel dat we twee ondoorzichtige dozen hebben met gaten "bij de ingang" en "bij de uitgang". Wat zit er in - we weten het niet. Wel kunnen we de toestand van de lucht bij de in- en uitlaat meten. Metingen hebben aangetoond dat we in beide gevallen een zuurstoftekort aan de uitgang hebben, een verhoogde concentratie kooldioxide en waterdamp.
We meten de temperatuur en zien dat de lucht bij de uitlaat warmer is dan bij de inlaat. We hebben het recht om te concluderen dat elke doos een systeem bevat dat stoffen kan uitwisselen met de omgeving. We openen de dozen en wat we zien … in een ervan zit een levende muis en in de andere - een brandende kaars. Het criterium van het metabolisme werkt hier niet, het maakt het niet mogelijk om levend van niet-levend te onderscheiden, om het verbrandingsproces te onderscheiden van het ademhalingsproces.
Promotie video:
Als we de luchttoevoer afsnijden, gaat de muis dood. Maar zelfs een dood organisme kan stoffen uitwisselen met de omgeving. Dit is met name de basis voor de vorming van fossielen: de overblijfselen van dieren en planten in de gesteentelaag geven de omgeving organische stof, en die plaats wordt ingenomen door mineralen. Vooral versteende bomen zijn verbluffend: uiterlijk behouden ze de structuur van hout tot in het kleinste detail, maar het werd miljoenen jaren geleden vervangen door silica en ijzeroxiden.
Welke conclusie kan hier worden getrokken? Metabolisme is een noodzakelijke voorwaarde als we het hebben over een levende staat. Metabolisme alleen is echter niet voldoende om het leven te definiëren! Er is iets anders nodig.
Laten we het opnieuw proberen. Ten eerste is het leven actief. Het leven werkt. Zelfs als het "in passief" is, zich aanpast aan de omstandigheden (dat wil zeggen, "lijdt": "lijden" is bij Aristoteles een categorie van onderwerping, een categorie die tegengesteld is aan actie: actio - passio), de actieve component blijft behouden, als het ware een onafhankelijke handeling " van mezelf en voor mezelf. " Dergelijke activiteit vindt noodzakelijkerwijs plaats met het verbruik van energie in het systeem: om te leven, wordt energie uitgegeven! Ten tweede is het leven het in stand houden en reproduceren van een altijd concrete orde, een welomlijnde, specifieke structuur. Specifiek specifiek. Dit is waar energie en energie aan wordt besteed!
Wat is actief afspelen? Dit is een proces waarbij een systeem zichzelf reproduceert en zijn integriteit behoudt, met behulp van omgevingselementen met een lagere orde. Een dergelijk passief proces is geenszins een teken van leven. De vogel reproduceert elk jaar zijn nesten, de bever bouwt een dam, maar noch het nest noch de dam kunnen als levende objecten worden beschouwd, in tegenstelling tot hun bouwers. Over het algemeen is het onwaarschijnlijk dat een vogel kan worden verkregen, gereproduceerd uit een nest, een bever - van een dam en een Bigfoot - van zijn spoor …
Verder over het verbruik van energie. Om welke reden is dit een noodzakelijke voorwaarde om het leven te definiëren? Omdat het het mogelijk maakt levende wezens te onderscheiden van andere zelfreproductie-structuren, bijvoorbeeld een kristal.
Al in de 18e eeuw werden overeenkomsten getrokken tussen de groei van organismen en de groei van kristallen. In feite heeft elk kristal zijn eigen specifieke structuur, die spontaan ontstaat. Natriumchloride kristalliseert in de vorm van een kubus, koolstof (diamant) - in de vorm van een octaëder. Clusters en vergroeiingen van kristallen lijken soms verrassend veel op de structuren van de levende natuur. Laten we ons de ijzige patronen op de vensterruiten herinneren. Ze lijken soms in die mate op de bladeren van varens en andere vreemde planten dat ze echter lijken dan de echte. Zelfs metalen vormen dergelijke structuren. Metallurgen over de hele wereld zijn zich terdege bewust van de zogenaamde Chernov-boom. Tijdens het gieten van metalen producten kunnen gaten, schelpen, zoals experts ze noemen, ontstaan. En soms groeien ijzerkristallen samen in dergelijke schelpen - dit lijkt erg op een bekende plant.
En toch zijn de overeenkomsten tussen ijspatronen en varenbladeren misleidend. Hoewel deze structuren uiterlijk vergelijkbaar zijn, zijn de processen van hun vorming energetisch diametraal tegengesteld. Een kristal is een systeem met een minimum aan vrije energie. Wat betekent het? Dit betekent dat bij kristallisatie energie vrijkomt in de vorm van warmte. Als er bijvoorbeeld een kilo "ijspatronen" optreedt, moet 619 kcal warmte vrijkomen.
Dezelfde hoeveelheid energie moet worden besteed aan de vernietiging van deze structuur. Varenbladeren absorberen daarentegen de energie van de zonnestralen wanneer ze opkomen en groeien. Door deze structuur te vernietigen, kunnen we energie terugkrijgen. We doen dit bijvoorbeeld door steenkool te verbranden, die werd gevormd uit de overblijfselen van gigantische varens uit het Paleozoïcum, of door simpelweg te zonnebaden rond een gewoon vuur. En het punt is hier niet in het bladachtige patroon zelf, dat uiterlijk de bosvaren en het patroon op het glas verenigt.
Een vormeloze ijsschots met dezelfde massa heeft dezelfde hoeveelheid energie nodig om te smelten en te verdampen. En voor de vorming van de externe complexiteit van een plantenblad wordt energie verbruikt, te verwaarlozen in vergelijking met die welke wordt behouden in organisch materiaal.
Maar hoe zit het met de uiterlijke gelijkenis? Het punt is dit. Zowel varenbladeren als ijspatronen hebben het maximale oppervlak voor een bepaald volume. Voor een varen (en elke andere plant) is dit nodig, omdat de ademhaling en assimilatie van kooldioxide door het oppervlak van de bladeren gaat. In gevallen waar het nodig is om het waterverbruik voor verdamping te verminderen, nemen planten, zoals cactussen, een bolvorm aan met een minimaal oppervlak. Maar dit moet worden betaald door een afname van de snelheid van CO2-assimilatie en, als gevolg daarvan, een vertraging van de groei.
Waterdamp, kristalliserend op koud glas, vormt ook een structuur met een maximaal oppervlak, omdat de snelheid van het vrije energieverlies in dit geval maximaal is (kristallen groeien uit het oppervlak). Dus de analogieën tussen kristallen en levende organismen hebben, om zo te zeggen, geen essentiële betekenis. De vloeistof, die zonder zwaartekracht uit het vat wordt gegooid, heeft de vorm van een bal (minimale oppervlaktespanningsenergie). Maar dit kan nauwelijks betekenen dat de wetten van de kosmos vergelijkbaar zijn met de regels van het spel met ballen aan een pooltafel!
In alle eerlijkheid moet worden opgemerkt dat kristallijne vormen het leven niet vreemd zijn. Veel mensen kennen grote en volkomen ongevaarlijke duizendpootmuggen met lange kwetsbare ledematen. Hun larven leven in vochtige grond en voeden zich met rottend plantenresten. Onder hen zijn er individuen die in blauw zijn geverfd met een iriserende tint. Ze lijken lusteloos, en ze zijn zelfs ziek - besmet met het zogenaamde regenboogvirus. In de hemolymfe van dergelijke larven zijn onder een microscoop kristallen van verbazingwekkende schoonheid te vinden, iriserend als saffieren.
Deze kristallen zijn samengesteld uit virusdeeltjes - virionen. Als de larve sterft, komen ze in de grond om te worden opgeslokt door de larven van een nieuwe generatie muggen. Overigens worden dergelijke kristallen gevormd door veel virussen, en niet alleen door insectenvirussen. Maar het is essentieel dat dit precies de inactieve vorm is van het bestaan van het virus, in tegenstelling tot de actieve, levende. In de vorm van een kristal vermenigvuldigt het virus zich niet, maar gaat het op deze manier alleen door zijn "moeilijke tijden". De beroemde natuurkundige Erwin Schrödinger noemde het chromosoom "aperiodisch kristal". In feite is de kernsubstantie van de cel tijdens de delingsperiode geordend, en formeel kan het een kristal worden genoemd. Maar wanneer een nucleaire substantie (chromatine) in een chromosoom wordt "verpakt", is het opnieuw inactief en is het chromosoom zelf slechts een manier om chromatine van cel naar cel over te brengen.
Er is dus geen externe energie nodig voor kristallisatie. Maar om zijn eigen levensorde in de volgende generatie te behouden en te reproduceren, moet het lichaam energie opnemen (in de vorm van lichtquanta of niet-geoxideerde organische verbindingen, eenvoudige stoffen, en geoxideerde afvalproducten vrijgeven, enz.). Dit is metabolisme.
Maar waarom, waar dient deze ruil voor? "Alles stroomt", zei Heraclitus van Efeze. Als dit het geval is, dan "stroomt" het levende organisme vooral. Hij is een stroom waarlangs energie en substanties constant in beweging zijn - elementen voor de reconstructie van structuren. Gedurende het hele leven is er een continue vervanging van oude cellulaire structuren door nieuw gevormde. Bloedcellen zijn dus na 4 maanden volledig vervangen. Uiteindelijk is dit ook reparatiewerk, maar het lichaam vervangt niet alleen cellen die defecten hebben gekregen, maar alles.
Ze zeggen dat zenuwcellen niet worden hersteld. Dit betekent dat het lichaam geen nieuwe zenuwcellen aanmaakt, ze vermenigvuldigen zich niet - er is zoveel als er was. Ja, er worden geen absoluut nieuwe cellen gevormd. Maar gedurende hun hele leven worden ze voortdurend herbouwd. Het is als een grondige revisie en herontwikkeling van een huis. Het huis is oud, maar gerenoveerd en in uitstekende staat! We kunnen alleen formeel kijken naar de neuronen waarmee we ons leven beëindigen, dezelfde cellen waarmee we het begonnen.
En nog een uitdrukking: specifieke structuur. Wat het is? Van generatie op generatie reproduceren organismen de ordeningskenmerken van de soort waartoe ze behoren. Dit gebeurt met bijna perfecte precisie (het woord "bijna" is buitengewoon belangrijk). Hier at de wolf een haas. Heeft hij de organen van een haas nodig, zijn weefsels, zijn eiwitten en nucleïnezuren - alles wat specifiek is voor de structuur "haas", "haasbestelling"? Natuurlijk niet!
Dit alles in de maag van de wolf zal veranderen in een mengsel van organische stoffen met een laag molecuulgewicht - aminozuren, koolhydraten, nucleotiden, enz., Gemeenschappelijk voor alle levende natuur, niet-specifiek. Het lichaam van de wolf zal een aantal van hen oxideren tot kooldioxide en water om (met gebruikmaking van de ontvangen energie!) Uit de resterende niet-specifieke stoffen zijn eigen, specifiek geordende structuur "wolf" op te bouwen - zijn eiwitten, zijn cellen en weefsels. Geef de wolf een synthetisch aminozuurmengsel van een chemicus en hij zal hetzelfde doen.
Is dit zo met betrekking tot het leven als zodanig, het leven in het algemeen? De vraag is open. Maar dit is hoe de dingen op aarde zijn. Terrestrische organismen hebben de opdracht van iemand anders niet nodig. Ze worstelen en vechten wanhopig tegen haar. Iedereen kent talloze medische pogingen om verschillende organen of weefsels bij dieren en mensen te transplanteren: hart, longen, nieren, pancreas, enz. Kunnen deze pogingen succesvol worden genoemd? Het resultaat was altijd hetzelfde: de getransplanteerde organen hadden een aanhoudende neiging tot afstoting.
De enige uitzonderingen waren organen "van dezelfde orde" bij de patiënt, afkomstig van een identieke tweeling - en dit is een "structurele" kopie van hetzelfde organisme. Wat betreft de weefsels, artsen geven er de voorkeur aan om ze te gebruiken voor transplantatie van hetzelfde organisme: de huid van het been van het slachtoffer wordt bijvoorbeeld getransplanteerd naar de plaats die is aangetast door de brandwond. Het is alleen mogelijk om een vreemd getransplanteerd orgaan te behouden door de beschermende immuunsystemen voor de vorming van antilichamen te onderdrukken. Maar dan is de patiënt weerloos tegen elke infectie! Dit is een enorm, dodelijk risico, en op de een of andere manier gaat het uiteindelijk alleen om het voortbestaan van het leven, maar niet om de verlenging van een normaal volwaardig leven.
Zelfs hormonen zijn om zo te zeggen gewoon bioactieve stoffen (dat wil zeggen, niet alleen complexe biologische formaties) en zijn soortspecifiek. Hier is natuurlijk een kloof, er is een verschil in graad. Insuline, het enige effectieve middel tegen diabetes, heeft bijvoorbeeld een relatief lage soortspecificiteit, dus dit eiwit, geïsoleerd uit de alvleesklier van runderen, kan worden gebruikt om diabetici te behandelen. Maar het groeihormoon - somatotropine - is soortspecifiek. Voor de behandeling van dwerggroei bij een persoon, is het juist menselijk groeihormoon dat wordt uitgescheiden door de hypofyse van een overleden persoon (ja, ja, er is nog geen andere manier).
Iemand zal het opmerken: er zijn complexe organismen, hun structurele identiteit is complex en hun structurele specificiteit is natuurlijk behoorlijk veeleisend. Maar er zijn eenvoudige organismen, er zijn zelfs de eenvoudigste. Hoe dan? Het lijkt erop dat lagere organismen minder afkeer zouden moeten hebben van "buitenaardse orde". In feite slagen vissen en amfibieën in orgaantransplantaties tussen verschillende soorten, en boviene somatotropine kan de groei van forel stimuleren. Maar dit zijn allemaal de posities die de onderzoeker kunstmatig heeft gecreëerd. Dit betekent dat het geen volledig "normale", onnatuurlijke levensloop is. Uiteindelijk zeggen ze: als je een haas slaat, leert hij lucifers aansteken. De enige vraag is: zal dit ongelukkige bejaagde wezen nog steeds een haas zijn? Laten we het zo zeggen: een haas die sterft in de tanden van een wolf is veel meer een haas, meer waar, 'correct' dan een haas,wie kan lucifers aansteken!
Dieren die zich voeden met andere dieren of planten, beginnen met het vernietigen van de bestelling van iemand anders. Voedsel in hun maag en darmen wordt afgebroken tot eenvoudige chemische verbindingen, en door de structuur van bijvoorbeeld de aminozuren glycine of fenylalanine is het onmogelijk te zeggen of ze worden verkregen uit eiwitten van rundervlees, erwten of worden gesynthetiseerd door een kunstmatig slimme chemicus die een bril draagt. Uit deze elementaire bouwstenen van het leven bouwen organismen alleen hun inherente structuren. Elk organisme wordt gekenmerkt door een unieke, inherente enige combinatie van eiwitmoleculen. En al op deze basis verschijnt een complex van alle kenmerken van het organisme - op het niveau van cellen, weefsels en organen.
Bij planten is dit zelfs nog meer uitgesproken. Water, een set van voedingszouten, kooldioxide en licht - met deze set van dezelfde factoren groeit een roos uit het ene zaadje, een brandnetel groeit uit het andere en een boom groeit uit het derde (en helemaal niet "de boom van Tsjernov" - weet je nog?). Elke keer - een bepaalde plant met zijn eigen set eigenschappen. Met zijn ordelijkheid.
Het organisme neemt dus energie van buitenaf, niet van orde. Dankzij deze energie bouwt hij zijn specifieke ordening op "naar hun soort" - zo lijkt het erop dat er in de Schrift wordt gezegd dat hij die van iemand anders verwaarloost. Van een kippenei - een homogene massa van dooier en eiwit - verschijnt een kip met een kop, poten, vleugels. En dit simpele ding, dit wonder wordt leven genoemd.
S. Minakov
