Чем живое отличается от неживого? Что такое вообще – жизнь? Вот мы ищем жизнь на других планетах. А если найдём, будем ли мы в состоянии понять, что перед нами именно жизнь? Продолжаем отвечать на вопросы наших читателей.
Василий Колеватов:
Где грань между живым и неживым?
Предположим, человечество послало разведывательный зонд на какую-нибудь далёкую планету, и он обнаружил не встречающуюся на Земле субстанцию. Что ему с ней делать? Провести химический анализ? А вдруг оно – живое и химический анализ его убьёт? Как узнать?
Сейчас в науке имеется около сотни определений того, что такое жизнь. А когда определений так много, это означает, что учёные сами не до конца понимают, что же это такое.
Во многих определениях упоминаются «белки» и «клетки», которые не обязательно будут присутствовать в инопланетной жизни. Более того, похоже, что в начале земной жизни они тоже отсутствовали (но об этом – позже).
Если попробовать взять из этих определений общую часть, то выйдет, что живое обменивается веществами с окружающей средой (обмен веществ), имеет способность к росту, реакции на внешние условия, размножению...
Давайте проверим эти положения.
Обмен веществ. Это свойство почти любого химического процесса. Тот же огонь свечи, например, берёт из среды кислород и отдаёт углекислый газ, точь-в-точь как и мы. Делает ли это его живым?
Размножение? Размножается и компьютерный вирус.
Рост? Кристаллы тоже растут. А опрокинув ту же свечку, можно случайно «разрастить» огонь по всей комнате.
Реакция на внешние условия? Сколько угодно! Кристаллы льда растут быстрее при низкой температуре – реагируют на внешние условия.
А значит, всех этих признаков – обмена веществ, способности к размножению и росту, реагирования на внешнюю среду – недостаточно. Учёные дополнили определение жизни новым условием: живое существо в процессе обмена создаёт более сложные вещества.
С одной стороны, условие верное: всё множество живых белков (а их миллионы разных) создаётся из двадцати с небольшим аминокислот. С другой – в том же пламени свечи создаются случайным образом весьма сложные вещества: антрацен, фенантрен...
Соляной кристалл - растёт, компьютерный вирус - размножается, огонь - создаёт сложные вещества
Вы, наверное, уже заметили разницу?
Конечно же! То, что синтезируется в пламени, огню не нужно, даже вредно (от сажи, например, он гаснет). А вот то, что синтезируется в живом организме, идёт на его постройку, на помощь в том же синтезе, на защиту от внешней среды. Оно остаётся, а потом может перейти к потомкам.
Жизнь - сохраняет и передаёт информацию!
Это условие, которое назвали «накопление и передача информации», сейчас считается основным свойством жизни. А уж как эта информация накапливается – синтезом нужных для выживания веществ, передачей антител, врождёнными инстинктами или печатным словом (как это происходит с тобой сейчас), – это уже вторично.
Как неживое могло стать живым?
Как возникла жизнь? На этот вопрос тоже есть множество ответов. «Принесена из космоса», «высажена в виде эксперимента некой цивилизацией» – такие ответы лишь снова вызывают те же самые вопросы: а как тогда жизнь возникла на родной планете этой некой цивилизации?
Наблюдая живой мир вокруг нас, очень трудно представить, что вся эта сложность и разнообразие могли каким-то образом возникнуть сами по себе. А если предположить, что в какие-то давние времена всё живое было представлено всего лишь одной разновидностью жизни?
Сейчас геологи во множестве находят слоистые камни, строматолиты, которые образованы многолетними колониями цианобактерий. Так вот, самые старые из этих камней имеют возраст три с половиной миллиарда лет. Больше никаких следов деятельности живых существ того времени неизвестно. То есть похоже, что единственными, кто тогда жил на Земле, были цианобактерии.
Строматолиты
Но даже бактерия – уже очень сложный организм. В ней синтезируется множество разных белков, в ДНК хранится наследственная информация, а для передачи и транспорта используется РНК (рибонуклеиновая кислота). Разве могло быть так, что все эти вещества вдруг случайно возникли и соединились вместе?
Цианобактерии
Учёные не так давно открыли, что есть биохимические реакции, для которых белок не обязателен. Эти реакции могут идти с участием одних только РНК, так называемых рибозимов.
Представим себе такой живой организм. Он больше всего напоминает каплю с раствором нуклеиновых кислот внутри. Одни молекулы хранят наследственную информацию, на других происходит синтез новых РНК. Третьи образуют оболочку.
Как же в таком организме происходит питание и размножение? Подходящие молекулы из внешней среды образуют пару с молекулами оболочки и втягиваются внутрь. Внутри они точно так же образуют пары с уже существующими «длинными» цепочками РНК. Естественно, чтобы новая цепочка связалась химическими связями, нужно очень много времени, или кратковременная высокая температура, или помощь другой РНК–рибозима.
Молекула РНК под электронным микроскопом
Но главная задача при этом худо-бедно выполняется – такая капля раствора уже может накапливать и передавать полезную информацию, то есть уже живёт.
Н что заставляет подходящие молекулы объединиться?
Случайность?
Языковая теория жизни
Итак, мы выяснили, что жизнь возникает в результате соединения неживых элементов, а её главным признаком является способность к сохранению и передаче информации.
А теперь – внимание. Существует явление, которое ведёт себя точно так же, хотя живым мы его не считаем. Правда, мы часто называем это явление «живым», но в переносном смысле. Что это за явление? Посмотрите на рисунок.
Попробуйте прочитать, что здесь написано. Ничего не написано! Это просто буквы, и никакого смысла в их случайном скоплении нет. Можно сказать, что эта совокупность букв «мёртвая».
А теперь те же самые буквы соединяются в определённом порядке...
Догадались, какое явление обладает теми же свойствами, что и жизнь? Язык! Обыкновенный язык, на котором мы разговариваем, думаем, читаем и пишем. И даже иногда называем его «живым».
Он накапливает и передаёт информацию, а смысл (жизнь) возникает в нём в результате соединения бессмысленных (неживых) элементов...
И это ещё не всё! Язык способен «расти» (в нём увеличивается количество слов и значений), «размножаться» (образовывать диалекты, наречия, жаргоны, слэнги, литературные жанры) и создавать «сложные вещества» (поступки людей).
И наконец: многие поэты и философы всерьёз утверждают, что не мы «говорим языком», а язык «говорит нами». То есть – не у нас есть язык, а мы есть у языка.
То есть язык использует людей как инструмент и питательную среду. Мы произносим для него звуки и пишем буквы, а мысли для этих слов и букв язык сам вкладывает нам в головы...
А если бы язык использовал в качестве «обслуживающего персонала» не людей, а, например, молекулы? Хотя – стоп, стоп...
Он же их и использует, мы же только что об этом читали! Именно в результате использования азотистых оснований для образования слов – ДНК и возникла жизнь на Земле!.. Получается, философы и поэты правы. Язык создал людей.
От живого к неживому и обратно
Для возникновения жизни необходим обмен и синтез веществ. Когда эти процессы прекращаются, считается, что и жизнь прекратилась тоже. Всегда ли это прекращение – насовсем?
Возьмём обычную зелёную лягушку. Они часто зимуют там же, где и живут, на дне пруда. Когда наступает зима и водоём промерзает, лягушки часто замерзают вместе с ним. Сердце у них не бьётся, дыхания нет, обмен веществ практически отсутствует. Жизнь закончилась?
Нет, она прекратилась на время. Стоит такую лягушку отогреть, она зашевелится, оживёт. Тритон сибирский углозуб вообще замерзает каждую зиму и в таком состоянии может провести до девяноста лет (а может, и больше).
Тритон сибирский углозуб
Мы сами и множество существ вокруг нас – многоклеточные организмы. Считается, что такие организмы обладают индивидуальностью, способностью запоминать и накапливать опыт. Что случится, если нарушить все связи между клетками? Что случится с индивидуальностью?
Простое многоклеточное существо гидру обучили защитной реакции – втягивать щупальца в ответ на вспышку света. Затем гидру аккуратно протёрли сквозь марлю, разбив её тело на отдельные клетки. Клетки гидр и губок способны воссоединяться вместе после такой операции. Оказалось, что воссоединённая гидра помнит, чему научилась, и так же втягивает щупальца.
Гидра и червь планария
У червей планарий клетки не способны соединяться после разделения, но одна планария может поглощать клетки другой. Оказывается, таким образом опыт тоже передаётся. То есть, обучив чему-нибудь планарию, а потом скормив её кусочек другой, можно таким способом передать выученное. (Это не значит, что и ты, съев учителя математики, выучишь теорему Пифагора: у нас пищеварение и память устроены по-другому.)
А можно ли самому создать жизнь из составных частей? Оказывается, можно. Летом прошлого года группа учёных создала с нуля ДНК, спрятала её в оболочку, наполнила эту оболочку рибосомами и всем необходимым – и новая, никогда прежде не существовавшая бактерия стала жить, питаться, делиться.
Другая группа учёных уже научилась заменять «буквы алфавита» ДНК – азотистые основания – на совершенно новые.
Учёные мечтают, что новые созданные ими организмы смогут жить на других планетах в совершенно других условиях. Кто знает, может, мы и станем той самой цивилизацией, сеющей жизнь на других планетах...
