Что такое жизнь. Попытаемся понять, что же такое жизнь в современном представлении. Несмотря на то, что слово «жизнь» многим кажется ясным и вполне понятным, дать её непротиворечивое, исчерпывающее определение – задача довольно сложная. Одно из определений жизни как совокупности явлений и процессов, происходящих в организмах, и особой формы существования материи, возникшей на определённой ступени её развития, не позволяет четко отделить живую материю от неживой. Понятие «жизнь» с точки зрения естественно-научного познания останется загадкой до тех пор, пока в лабораторных условиях не удастся раскрыть механизм зарождения жизни.
Ясное и понятное определение жизни нужно, прежде всего, учёным-естествоиспытателям: биохимикам, чтобы отличить живое от неживого, синтезируемого в лаборатории; палеонтологам, изучающим ископаемые остатки в поисках истоков жизни, – и многим другим людям (вне зависимости от специфики занятий), решившим познать цель и смысл жизни и сделавшим свои первые робкие шаги на правильном пути спасения жизни, не только собственной, но и жизни во всех её многогранных проявлениях. Современное понимание жизни необходимо и философу, и школьнику, и журналисту, и простому человеку, чтобы почувствовать уникальность живого мира и своими глазами увидеть его красоту.
Утверждать, что жизнь – это особая форма материи, как это написано во многих отечественных энциклопедических источниках, либо отметить, как это сделано в Большой советской энциклопедии, что «строго научное разграничение на живые и неживые объекты встречает определённые трудности», означает почти ничего не сказать о жизни.
Удачное определение жизни должно отражать последние достижения многих отраслей естествознания и, прежде всего, наук о живой природе. Например, определение жизни, вполне приемлемое более полувека назад, нельзя признать современным, поскольку оно не учитывает генетический уровень познания живого мира.
В наше время в какой-то степени определённо можно назвать лишь некоторые главные признаки, отличающие живое от неживого. К ним относятся способность к размножению, рост и развитие, наследственность, изменчивость, саморегуляция, самовоспроизведение и др. Эти признаки определяются двумя основополагающими жизненными системами – системой обмена веществ и системой воспроизведения материальных основ жизни. Обе системы в современных организмах достигли высочайшего уровня совершенства, и, по-видимому, переход неживой материи к живой произошёл после их формирования. Некоторые названные признаки живого весьма условны. Так, рост и самовоспроизведение вряд ли можно строго считать отличительными, ведь они характерны для объектов и неживой природы, например монокристаллов, при росте которых полностью воспроизводится их симметричная структура.
Живые организмы обладают уникальной способностью размножаться, когда потомкам передается наследственная информация, что присуще всем видам и формам живых существ, включая самую простую клетку – элементарную ячейку всех живых организмов. Подобно любому организму, клетка питается, растет и размножается, вследствие чего её можно считать живым организмом. Отдельные составные её части не обладают жизненными функциями. Поэтому была поставлена, казалось бы, совсем простая задача воспроизвести в лабораторных условиях живую клетку. Однако, как выяснилось совсем недавно, сначала следует решить совсем другую задачу, чтобы приблизиться к великой тайне первоначала жизни.
Версии происхождения жизни. Известны божественная версия и естественно-научные гипотезы происхождения жизни. Божественная версия родилась тысячи лет назад, а наиболее завершённые естественно-научные гипотезы стали появляться сравнительно недавно, по мере накопления знаний о природе. Современное естественно-научное воззрение формировалось на трудах гениальных учёных-естествоиспытателей: Кеплера, Паскаля, Ньютона, Коперника, Галилея, Ломоносова, Менделеева, Планка, Фарадея, Максвелла, Дарвина, Линнея, Пастера, Пирогова, Павлова и многих других известных всему миру учёных, – чья вера в Бога подвигала их на глубокое познание окружающего мира. Отношение к ним в обществе было разное. Например, Менделеев в какой-то степени подвергался гонениям за свои православные убеждения, а верующего Павлова терпели даже в атеистическом, безбожном государстве.
Согласно библейской книге «Бытие», «Бог в третий день сотворил растительный мир: траву, сеющую семя, дерево плодовитое, приносящее по роду своему плод, в котором семя его на земле». На пятый день «сотворил Бог рыб больших и всякую душу животных пресмыкающихся, которых произвела вода, по роду их, и всякую птицу пернатую по роду её». На шестой день Он создал «зверей земных по роду их, и скот по роду его, и всех гадов земных по роду их» (Быт. 1: 11, 21, 25). Эта божественная версия основана на вере и не нуждается в каких-либо логических доказательствах в естественно-научном понимании. И каждый человек, наделённый свободой воли, своим путём, чаще всего путём глубоких раздумий, приходит к собственным убеждениям, в какой вере ему утверждаться и ради чего верить – верить ли ему в божественную версию или только в естественно-научные гипотезы происхождения жизни, в том числе и человека.
Среди множества естественно-научных гипотез происхождения жизни можно выделить две основные, принципиально отличающиеся друг от друга: панспермию и абиогенез. С развитием естествознания обе гипотезы, приобретая все более правдоподобный характер, приближаются к естественно-научной истине. Доказать экспериментом или опытом правоту этих двух гипотез до сих пор никому не удалось, и, следовательно, преждевременно переводить их в разряд естественно-научной истины. К сожалению, некоторые исследователи и авторы книг, в том числе и учебников по биологии, по-видимому, не знакомые с азами естественно-научного познания, но имеющие собственное убеждение, основанное в большей степени на вере, а не на доказательствах, выдают желаемое за действительное, путая понятия гипотезы и научной теории. И это вызывает естественный протест читателей, студентов и учеников.
Согласно гипотезе панспермии, в межзвёздном пространстве существует жизнь в виде мелких зародышей-спермий, способных выдерживать большие перепады температуры, космическое излучение и другие губительные для живого воздействия. Предполагается, что миллиарды лет назад кометы занесли спермии на Землю, где сложились благоприятные условия для их развития. Сторонники этой гипотезы – известные всему миру учёные: Г. Гельмгольц, Л. Пастер, С. Аррениус, В. Вернадский. Спермии в космосе пока не удалось обнаружить.
Другая гипотеза абиогенез менее романтична: жизнь возникла на Земле из неживой материи, часто называемой неорганической. В развитие этой гипотезы существенный вклад внесли английские естествоиспытатели Дж. Берналл, Б.С. Холдейн, российский биохимик А.И. Опарин и др.
В наше время при поиске истоков жизни достигнуты большие успехи во многих отраслях естествознания, но синтезировать даже самый простой живой организм – живую клетку – до сих пор никому не удалось, хотя некоторые учёные убеждены, что решение этой задачи уже не за горами.
Представляют интерес некоторые эпизоды из истории постижения великой тайны жизни. В 1924 г. 30-летний биохимик А.И. Опарин опубликовал статью «Происхождение жизни». Эта и другие его статьи заинтересовали не только отечественных, но и зарубежных учёных. Спустя примерно три десятилетия С. Миллер, аспирант Университета Чикаго, провел удачный опыт по абиогенному синтезу в лабораторных условиях, приближенных к тем, которые, как предполагалось, существовали на ранних стадиях развития Земли, – в результате химической реакции удалось получить аминокислоты.
По воспоминаниям коллег, академик А.И. Опарин был убеждённым материалистом. Идеи и взгляды этого учёного интересовали людей и с другим мировоззрением. Однажды в Италии он читал лекцию о происхождении жизни. После лекции ему сказали, что с ним хотел бы познакомиться некто иной как президент Папской академии наук из Ватикана. Будучи советским гражданином и зная предвзятое отношение зарубежной интеллигенции к Советскому Союзу, А.И. Опарин не ожидал от высокого представителя католической церкви ничего хорошего. Но все же, встреча состоялась. Преподобный сеньор, пожав А.И. Опарину руку, поблагодарил за интересную лекцию и сказал: «Профессор, я восхищён тем, как прекрасно вы вскрыли промысел Божий».
С развитием технической базы эксперимента появилась уникальная возможность не только проводить химический анализ, определять структуру простых и сложных по организации живых организмов, но и исследовать их на молекулярно-генетическом уровне, что, естественно, дает ещё один шанс приблизиться к разгадке тайны жизни. Тем не менее, на многие ключевые вопросы до сих пор нет ответа. Вот некоторые из них. Почему все белковые молекулы живых организмов поворачивают плоскость поляризации только влево, а нуклеиновые кислоты – только вправо? Почему это свойство поляризации не относится к таким же по составу органическим соединениям неживой материи? Могла ли возникнуть жизнь случайно?
Современные математические методы позволяют количественно оценить вероятность случайного возникновения жизни из неживой материи, т.е. рассчитать вероятность абиогенеза. Один из таких расчётов сделал известный английский учёный Фред Хойл (1915–2001), наш современник, лауреат Нобелевской премии. Не вдаваясь в детали и цифры сложнейших расчётов, приведем сделанный им вывод: вероятность синтеза только одной молекулы белка примерно такая же, как если бы мартышка случайно напечатала одну из трагедий Шекспира, т.е. почти нулевая. «Представление о том, что программа, заложенная в живую клетку, могла развиться случайно в первобытном супе на Земле, в высшей степени абсурдно», – утверждал Фред Хойл. Те, кто не согласен с подобными расчётами и выводами, приводят свои аргументы: жизнь начинается с очень простых организмов, и природа не пыталась сразу построить «Боинг». Не надо бояться бесконечно малой вероятности. Один шанс на миллион миллионов? И что же из того, ведь он может выпасть с первой же попытки.
Проведено великое множество разных экспериментов и опытов в течение длительного времени (особенно в прошлом столетии), и попытки не только случайного, но и вполне целенаправленного синтеза даже клетки – простейшего живого организма – пока не увенчались успехом. Живая клетка оказалась весьма крепким орешком для воспроизведения её в лабораторных условиях. Её работа держится «на трёх китах»: ДНК, РНК и белки. ДНК хранит наследственную информацию, белки осуществляют химические реакции, запрограммированные в ДНК, информацию от ДНК к белкам передает РНК. Поиск наиболее древней молекулы, с которой началась жизнь, продолжается почти столетие. Родилась гипотеза о спонтанном зарождении гена, который стал первоначалом жизни, и на его роль могла претендовать молекула ДНК, поскольку она хранит информацию о своей структуре и строении белка. Постепенно выяснилось, что для этого ей нужны посредники РНК и белки. Исследования последних лет показали, что РНК больше подходит на главную роль в абиогенном зарождении жизни. Мир РНК почти живой, до полного оживления ему осталось сделать всего один шаг – произвести живую клетку. А сколько шагов предстоит сделать учёным, чтобы решить эту, казалось бы, простейшую задачу, покажет время.
Библиографические ссылки
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов, 13-е изд. М.: Директ-Медиа, 2017.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум, 6-е изд. М.: Директ-Медиа, 2016.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник в 2-х кн. М.: Директ-Медиа, 2017.
Карпенков С.Х. Экология. Практикум. М.: Директ-Медиа, 2014.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник для бакалавров. М.: Логос, 2014.
Карпенков С.Х. Технические средства информационных технологий. 3-е изд. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Справочник. М.: Высшая школа, 2004.
Карпенков С.Х. Незабытое прошлое. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Воробьёвы кручи. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков Степан Харланович
