Сущность жизни и свойства живого

Вы много раз слышали о том, что биология – это наука о жизни. Простое и понятное определение.  Казалось бы, не вызывающее ни у кого лишних вопросов. Но только в том случае, если мы знаем ответ на вопрос «Что такое жизнь?».

Вы пробовали на него отвечать?

Существует множество (более ста) определений понятия «жизнь». Не будем здесь перечислять их все, но остановимся более или менее подробно примерно на десяти. Можете начинать считать.
Вначале выделим ключевые слова, которые чаще всего встречаются в определениях жизни. Это будут: «система», «вещество», «информация», «движение», «обмен», «воспроизведение» и «самовоспроизведение», «эволюция» и другие.
Попробуем добавить к этим определениям ещё несколько биологических понятий и перемешать. Получаем:

·    жизнь – это особая форма движения материи;

·    жизнь – это обмен веществ и энергии в организме;

·    жизнь – это самовоспроизведение организмов, которое обеспечивается передачей генетической информации от поколения к поколению.

А согласно официальному определению NASA, выработанному в 1994 году и применяющемуся в задачах поиска жизни во Вселенной, жизнь — это самоподдерживающаяся химическая система, способная к дарвиновской эволюции.
Минимальным же определением, которое не противоречит всем остальными, будет следующее: жизнь – это самовоспроизведение с изменениями. В англоязычном оригинале это звучит как «life is self-reproduction with variations». С этим также трудно не согласиться.

Теперь обратимся к истории вопроса.

Ещё во второй половине XIX века Фридрих Энгельс сформулировал одно из самых известных определений жизни: «Жизнь – это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белков».

Почти через столетие американский физик Франк Типлер в своей сенсационной книге «Физика бессмертия» даёт такое определение жизни: «Мы не хотим, - пишет он – привязывать определение жизни к молекуле нуклеиновой кислоты, потому что можно вообразить себе существование жизни, которая к этому определению не подходит. Если к нам в космический корабль явится внеземное существо, химическую основу которого составляет не нуклеиновая кислота, то нам всё равно захочется признать его живым». По мнению Типлера, жизнь является всего лишь информацией особого рода: «Я определяю жизнь как некую закодированную информацию, которая сохраняется естественным отбором». Но если это так, то жизнь-информация является вечной, бесконечной и бессмертной. И хотя с этим определением согласны далеко не все, его несомненная ценность состоит в попытке выделить из всех критериев жизни в качестве главного – способность живых организмов сохранять и предавать информацию.

Имеют право на существование и другие варианты определения жизни. Более философский: «Жизнь - это особая форма движения материи, высшая по сравнению с физической и химической формами её существования». И такой, можно сказать, физико-химический биологический, где каждое слово несёт большую смысловую нагрузку. Жизнь – это активное, идущее с затратой энергии, полученной извне, поддержание и самовоспроизведение специфических структур, состоящих из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот. Пожалуйста. Вот вам вся биология в одном предложении.

Но ни нуклеиновые кислоты, ни белки в отдельности не являются «живыми». Вы понимаете, о чём речь. Они «становятся живыми» лишь тогда, когда являются составными частями клетки. И функционируют в клетках. Вне клеток – это «мёртвые» химические соединения.

Все приведённые выше определения, как показали последние исследования, не раскрывают всей сущности жизни. Да и на сегодняшний день не существует ни одного признака живого, присущего только живому.

Но если рассмотреть совокупность признаков, то мы смело можем выделить те, которыми обладают все живые организмы. Рассмотрим их по порядку. Кстати, количество пунктов может быть разным, в зависимости от точки зрения определённого автора. Мы остановим свой выбор на девяти.

Первый пункт раскрывает состав жизни.

1. Живые организмы имеют сходный химический состав.

На планете Земля человеку известно около 126 химических элементов. Других нет. Логично предположить, что всё на земле и состоит из 126 химических элементов. Живое и неживое. Но здесь есть один существенный нюанс. Соотношение химических элементов в объектах живой и неживой природы различается кардинальным образом. Если, например, земная кора наполовину представлена кислородом, на четверть кремнием, а далее идут алюминий, железо, кальций и другие элементы, то абсолютно все живые организмы на 98% состоят из четырёх элементов – углерода, кислорода, водорода и азота. Как видим, если говорить о схожести, то общим и необходимым элементом будет являться только кислород.

Почему именно эти четыре элемента? Дело в том, что из этих химических элементов состоят органические вещества, в свою очередь, составляющие тела живых организмов. Вам известны эти вещества. Это белки, жиры (липиды), углеводы, нуклеиновые кислоты.

Следующее свойство раскрывает строение жизни.

2. Единый принцип строения.

Каким бы огромным ни было разнообразие живых организмов на нашей планете – все они состоят из клеток. Очень разных клеток, правда. Но всё-таки клеток. Считается, что вне клетки нет жизни. Научные споры периодически возникают только по вирусам, не имеющим клеточного строения. Но и они становятся «живыми» только после проникновения в клетку.
Третий пункт говорит о том, что живое тесно и неразрывно связано с неживым.

3. Живые организмы – открытые системы, для которых характерен обмен веществ.

С одной стороны, они закрыты. Посмотрите на клетку. Она покрыта цитоплазматической мембраной, которая не прерывается. То есть никаких дырок там нет. Она закрыта. Но с другой стороны она обладает свойством пропускать нужные клетке вещества и выводить ненужные. И организм может существовать только в случае непрерывного поступления энергии и питательных веществ.

Фотосинтезирующие организмы используют энергию света, а гетеротрофные – энергию распада сложных органических веществ.

Следующее свойство характеризует жизнь, как нечто, способное к ответной реакции.

4. Живые организмы реагируют на изменение факторов окружающей среды.

Способность избирательно реагировать на внешние воздействия – обязательное условие существования живых организмов. Растения сбрасывают листья для предотвращения чрезмерной потери влаги. Животные либо спасаются от хищников, либо, наоборот, настигают жертву. Эвглена зелёная, определяя при помощи светочувствительного глазка степень освещённости, перемещается в место с большим количеством света. Такие примеры можно приводить практически бесконечно. Попробуйте сами.

Пятый пункт отмечает обязательные количественные и качественные изменения жизни.

5. Живые организмы развиваются и растут.

Это свойство также не является уникальным для живой природы. Например, из уроков географии вы знаете об изменениях рельефа. Горы сменяются плоскогорьем, а плоскогорье – равниной. На уроках физики и химии вы знакомились с ростом кристаллов.

Но рост и развитие живых организмов связаны с реализацией наследственной программы, то есть запрограммированы изначально и обычно сопровождаются увеличением их массы и количества клеток.

Запомните. Развитие – это качественные изменения, а рост – количественные.

Также нужно отметить, что развиваются не только отдельные живые организмы, но и живая природа в целом. В результате исторического развития или эволюции, появилось всё многообразие живых организмов на нашей планете.

В следующем пункте речь идёт о воспроизведении себе подобных.

6. Живые организмы размножаются.

Наверное, одно из ключевых отличий живой и неживой природы. Самые совершенные роботы пока не могут производить себе подобных. А вот все новые живые организмы, начиная от мельчайшей бактерии до человека, возникают в результате размножения. Бесполого или полового.

Седьмое свойство - одно из самых важных и обязательных.

7. Живые организмы обладают наследственностью и изменчивостью.

Все потомки либо являются практически копиями своих родителей (при бесполом размножении), либо в разной степени похожи на своих родителей (при половом размножении). Эта закономерность основана на наследственности – способности живых организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития следующим поколениям.

Информация же обо всех признаках, свойствах и особенностях развития находится в генах молекулы ДНК, которая размещается в хромосомах.

С другой стороны, трудно найти в природе два совершенно одинаковых организма. Так как для всех живых организмов характерна изменчивость – свойство живых организмов приобретать новые признаки и утрачивать старые. Благодаря этому свойству создаётся разнообразный материал для отбора наиболее приспособленных к конкретным условиям особей. Что в дальнейшем может приводить к образованию новых видов организмов.

Восьмой пункт о соответствии жизни и среды обитания.

8. Живые организмы приспособлены (адаптированы) к определённой среде обитания.

Вы безошибочно можете определить, в какой среде обитают живые организмы. Отметим, что все, порой самые невероятные их приспособления, «работают» только в определённых условиях. И оказываются абсолютно бесполезными либо даже вредными, если организм попадает в условия, отличные от тех, к которым эти приспособления сформировались. Например, заяц-беляк, сменив летнюю одёжку на белоснежную зимнюю шубку, становится ещё лучше виден хищникам в случае малоснежной либо поздней зимы.

И последнее свойство. Больше физическое и немножко философское.

9. Живые организмы дискретны.

Само слово дискретность произошло от латинского discretus, что означат «прерывистый», «разделённый». Дискретность – это всеобщее свойство материи. Из уроков физики и химии вам известно, что каждый атом состоит из элементарных частиц, атомы, в свою очередь, образуют молекулы, простые молекулы входят в состав более сложных соединений и т.д.

Жизнь на Земле также представлена дискретными формами. Посмотрите – каждый отдельный организм или биологическая система (например, биоценоз, экосистема – с ними вы подробно познакомитесь немного позднее) состоят из отдельных изолированных, т.е. обособленных или отграниченных в пространстве частей. Но в тоже время все эти части тесно связаны между собой и тесно взаимодействуют , что позволяет говорить об их структурно-функциональном единстве. Например, любой вид организмов включает отдельные особи. Тело высокоорганизованной особи образуют пространственно отграниченные органы, которые, в свою очередь, состоят из обособленных тканей и отдельных клеток. Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности. Благодаря этому создаётся возможность постоянного самообновления организма. Старые, «износившиеся» структуры (различные молекулы, органоиды клетки, целые клетки) ликвидируются, а новые образуются и встают на замену старых. Таким образом самообновление происходит постоянно и постепенно без прекращения выполняемых функций. Например, мы не замечаем, как у нас за 5 дней обновляется весь эпителий кишечника, за 2 недели - вся кожа, а за полгода – кровь.

Подведём итоги.

Мы с вами сказали, что на сегодняшний день не существует универсального определения жизни. Как не существует какого-либо одного признака, по которому можно отличить живое вещество от неживого.

В то же время все живые организмы обладают рядом обязательных свойств. Именно по их совокупности живые существа и отличаются от неживой природы.