СОДЕРЖАНИЕ
Первоначальные представления о жизни
Жизнь как природное явление очень сложна. Требуется многостороннее раскрытие свойств живой природы, чтобы понять ее возможности и тенденции развития, многообразие ее проявлений. Многие ученые в разные времена пытались охарактеризовать свойства жизни и сформулировать определение понятия «жизнь». В связи с этим известен целых ряд концепций и подходов, выдвигаемых биологами и философами со времен античного мира. В конце XVIII века французские ученые-материалисты и философы, составители и авторы «Энциклопедии, или Толкового словаря наук, искусств и ремесел» (1751-1780), в числе которых были Д. Дидро, Ж.-Ж. Руссо, Ф.-М. Вольтер, Ж.-Б. Бюффон, К. Гельвеций и другие, характеризовали понятие «жизнь» как состояние, противоположное смерти. Такое определение фактически ничего не сообщало о свойствах жизни и ее особенностях.
Самое первое, приемлемое с позиции науки определение жизни дал немецкий философ Фридрих Энгельс (1820-1895). В 1883 году в статье, вошедшей затем в его книгу «Диалектика природы», он говорит о жизни как форме движения материи, возникшей на определенной ступени развития неорганической природы. В том же труде, исходя из специфики процессов жизни, он приводит ее определение: «Жизнь — это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой. Причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». Это определение долгие годы считалось классическим, поскольку предполагало важнейшую и первоначальную роль белка в появлении первых форм жизни.
Современные представления о жизни
С выяснением роли нуклеиновых кислот, которые оказались универсальным субстратом жизни (благодаря их способности хранить и передавать информацию о собственной структуре и структуре белков), они были включены в определение понятия жизни наряду с белками.
Считается доказанным, что живая материя произошла из химических элементов неживой оболочки Земли в процессе длительного исторического развития. Основным проявлением свойств живой материи является жизнь, и она выражается в большом разнообразии видов и форм. Процесс появления живых клеток в результате химической эволюции на Земле называют биопоэзом. Этот термин ввел в 1947 году английский физик Джон Бернал (1901-1971), который сформулировал определение жизни следующим образом: «Жизнь — это особое проявление живой материи, возникшее в ходе биопоэза».
К пониманию сущности жизни наука подходит только сейчас, хотя попытки найти границу между живым и неживым предпринимались давно. Именно в конце XX века стало возможным объединить факты, накопленные в экспериментах, с теоретическими разработками в астрономии, физике, кибернетике, геологии, биологии, химии и социологии.
Некоторое физико-хиическое уточнение об уникальных особенностях жизни дает открытие изомерии в свойствах полимерных молекул и признание так называемой хиральной чистоты жизни, что природные молекулы сахаров всегда являются правовращающими изомерами, а молекулы аминокислот — левовращающими. Французский микробиолог и химик Луи Пастер, открывший в XIX веке оптическую изомерию химических соединений, считал явление хиральности (хиральной чистоты) важнейшим из свойств жизни.
Хиральностью (от греч. cheir — рука) называют способность молекул существовать в двух зеркально противоположных формах — в виде оптических стереоизомеров. Хиральная способность молекул органических веществ обычно определяется наличием так называемого асимметричного атома углерода, обозначаемого как C*. В насыщенных соединениях его четыре валентных связи располагаются под тетраэдрическими углами друг к другу, благодаря чему сходные по химическому составу молекулы имеют разное пространственное строение. Свойство хиральности является необходимым условием оптической активности молекул, проявляющейся в способности вращать плоскость поляризации света вправо или влево. На рисунке 10 схематически изображены правая (D, от лат. dextrum — правая) и левая (L, от лат. laevus — «левая») формы аминокислот.
Рис. 10. Конфигурация изомеров аминокислот: L — левая, D — правая
Известно, что независимо от происхождения и функционирования все разнообразные белки в своих полимерных молекулах содержат аминокислоты только левой конфигурации (L-форма) (кроме глицина). Тогда как важнейший для жизни второй тип биополимеров — нуклеиновые кислоты в своей молекуле содержат нуклеотиды, в состав которых входят сахара с правой хиральной структурой (D-форма). Других вариантов нет, отсюда возникло название — хиральная чистота живой материи, обозначающее, что во всех формах жизни все без исключения белки и их производные соединения содержат только «левые» аминокислоты, а нуклеиновые кислоты — только «правые» сахара. Такая фиксация одной определенной конфигурации всех важнейших биологических молекул в организмах произошла в результате естественного отбора.
Примеры определений понятия «жизнь»
В настоящее время известно несколько десятков определений жизни. Например, один философ пишет: «Жизнь — это особая форма движения материи, способная к самовоспроизведению», а другой перечисляет свойства живой материи: «Жизнь — это прежде всего обмен веществ с окружающей средой, в ходе которого организм как открытая система получает извне вещества, служащие строительным материалом, обеспечивающим его рост и развитие, а также образование дочерних организмов в процессе размножения, и снабжающие его энергией».
В содержании определений понятия «жизнь» всегда отражается уровень достижений естественнонаучных знаний о живой материи. Например, в середине XX века, когда уже были открыты материальные основы наследственности, а развитие теории систем и кибернетики (науки о процессах и управлении в системах) создали основу для рассмотрения жизни как особых биосистем, в понятии «жизнь» отмечаются признаки, характеризующие те или иные ее биосистемные свойства и зависимости. Так, отечественный биохимик М.В. Волькенштейн пишет: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров белков и нуклеиновых кислот».
Иначе определяет понятие жизни биолог-эволюционист Б.М. Медников. Он подчеркивает важность активности жизни, потому отмечает, что «Жизнь — это активное свойство живой материи, идущее с затратой энергии на поддержание и воспроизведение специфической структуры». Биолог А.В. Присный считает, что жизнь — это информационное свойство материи в космосе и специфичность ее проявления на Земле. Он пишет: «Жизнь есть расширенное воспроизводство информации в отдельных материальных системах. Специфика земной формы жизни состоит в том, что она развивается преимущественно на основе одного вида материи — живого вещества, которое пока известно только на нашей планете».
Планетарный характер жизни отмечают многие авторы.
В последнее время все чаще в определениях жизни отмечается ее системный характер, иерархичность живых систем и их экологические свойства (взаимодействие биосистем с окружающей средой), подчеркивается ее уникальность и исключительно большое разнообразие проявления ее форм.
По современным представлениям вся живая материя существует в форме живых систем — биосистем. Биологическими системами являются: организмы, их структурные единицы — клетки и молекулы, а также виды, популяции, биогеоценозы и самая большая, глобальная биосистема — биосфера. В этих биосистемах, разных по степени сложности и качеству, проявляется жизнь.
С учетом современных представлений определение жизни можно сформулировать следующим образом: жизнь — это особая форма движения материи, построенная на основе белков, нуклеиновых кислот и поглощения энергии, представленная в виде живых систем разных уровней сложности (от молекулярного до биосферного).
