Удивительная красота природы, её богатейший растительный и животный мир, гармония живой и неживой природы все это наводит на мысль: живая материя неотделима от неживой, в недрах которой рождается все живое, постоянно пополняя её, и, кажется, жизненный круговорот в природе существует изначально и вечно. Но все же, если отвлечься от поверхностного и эмоционального восприятия красоты и гармонии природы, можно прийти и к несколько другому выводу: все-таки сначала образовалась неживая материя, породившая живую, которая проявляется в самых разнообразных формах. Такой точки зрения придерживаются многие учёные-естествоиспытатели, пытающиеся познать тайны происхождения жизни. Однако на вопрос: как произошёл переход неживой материи в живую и когда, пока нет однозначных ответов. По-видимому, такой переход стал возможным после возникновения двух основополагающих жизненных систем – системы обмена веществ и системы воспроизведения материальных основ жизни. В современных организмах обе системы достигли высочайшего уровня совершенства. Их единая физико-химическая природа для всех живых организмов независимо от их сложности дает основание полагать, что древо жизни произрастало от какого-то пока неведомого первоначала.
Названные жизненные системы определяют основные признаки живых организмов, отличающие их от объектов неживой природы: рост и развитие, наследственность, изменчивость и саморегуляция. Поэтому, вне всякого сомнения, наличие систем обмена веществ и воспроизведения материальных основ жизни – главные отличительные свойства живых организмов.
Система обмена веществ поддерживает равновесное стояние живого организма. Такая сложная задача решается путём отбора и синтеза, нужных организму веществ. При этом в организме они превращаются, а из него выводятся все не усвоенные им вещества. Система обмена обеспечивает в высшей степени взаимосогласованныебиохимические реакции синтеза и расщепления белков. Можно только завидовать тому, как экономно, филигранно и рационально осуществляет природа функцию обмена веществ во всех живых организмах – от простейшей клетки до высших организмов. Неслучайно многие учёные с давних времён стремятся создать лабораторию живого организма.
Система воспроизведения материальных основ жизни содержит в закодированном виде полную информацию для развития и воспроизведения живого организма. Ключевая роль при этом принадлежит высокополимерным природным соединениям – дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК) и рибонуклеиновой кислоте (РНК). ДНК служит для хранения, воспроизведения и передачи генетической информации. Молекулы РНК выполняют три функции: переносят генетическую информацию от ДНК к месту синтеза белка (в рибосомы), непосредственно участвуя в выборке его молекул; транспортируют аминокислоты из цитоплазмы в рибосомы и обеспечивают определённое пространственное расположение информационных и транспортных РНК.
Рассматривая вопрос о зарождении живых организмов, следует назвать ещё одну важнейшую отличительную особенность, связанную с оптической активностью органических веществ живых организмов – способность поворачивать плоскость поляризации либо влево, либо вправо. Все белковые молекулы живых организмов поворачивают плоскость поляризации влево, что указывает на их левую пространственную конфигурацию – L-конфигурацию, а молекулы нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) – только вправо, обладают правой, или D-конфигурацией. Это свойство тем более удивительно, что при синтезе органических соединений таких же составов в лабораторных условиях образуется примерно одинаковое число молекул с правой и левой конфигурациями, поэтому их плоскость поляризации не поворачивается. Смесь органических молекул обеих конфигураций называется рацематом. Предполагая, что в преджизненный период образования органических соединений существовал только рацемат.
Молекулы с одинаковым химическим составом могут отличаться своей пространственной структурой, как левая и правая рука. Свойство молекул не совмещаться со своим отображением в плоском зеркале называется хиральностъю, которая является
необходимым условием оптической активности. При зарождении жизни произошла сортировка молекул, появились хиральность и белки с L-конфигурацией, а ДНК и РНК – с D-конфигурацией, Для объяснения такого процесса французский учёный Луи Пастер (1822–1895), основоположник микробиологии, открывший оптическую активность вещества живых организмов, выдвинул гипотезу: зеркальная асимметрия живых систем обусловливается асимметрией Вселенной. Отдавая должное широте взглядов выдающегося учёного, ещё в XIX в. связавшего жизнь на Земле и Вселенную в единое целое, следует отметить: асимметрия Вселенной нарушила бы симметрию любого органического вещества, независимо от природы его происхождения.
В развитие гипотезы Пастера предлагались и другие объяснения, одно из которых сводилось к предположению существования каких-то агентов, оказывающих асимметричное воздействие на молекулы живых организмов. Однако обнаружить такие агенты пока не удалось. Согласно современным представлениям о происхождении жизни на Земле, выбор органическими молекулами определённого вида зеркальной симметрии послужил главней предпосылкой их выживания и последующего самовоспроизводства. Однако вопрос, как и почему произошёл такой выбор, до сих пор остается одной из самых больших загадок естествознания.
Несмотря на существенные различия между живой и неживой материей, их объединяет то, что в состав клеток живых организмов входят те же химические элементы, которые встречаются и в неживой природе. Так, в среднем 75–85 % массы клетки составляет вода, 10–20 % – белки, 15 % – жиры, 0,2–2 % – углеводы, 12 % – нуклеиновые кислоты, 0,1–0,5 % –низкомолекулярные органические соединения, 1–1,5 % – неорганические вещества. И все эти органические и неорганические соединения состоят из 80 химических элементов Периодической системы Менделеева. Химических элементов, свойственных только живой материи, в природе не существует. Для всех объектов живой и неживой природы характерна одна и та же структурная организация материи на молекулярном, атомном и нуклонном уровнях. Кроме того, для всех них выполняются все известные фундаментальные законы природы, включая законы сохранения массы, энергии и др. Все это свидетельствует о единой природе живой и неживой материи.
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
