Жизнь

Жизнь

Жизнь, высшая по сравнению с физической и химической форма существования материи, закономерно возникающая при определённых условиях в процессе её развития. Живые объекты отличаются от неживых обменом веществ — непременным условием Ж., способностью к размножению, росту, активной регуляции своего состава и функций, к различным формам движения, раздражимостью, приспособляемостью к среде и т. д. Однако строго научное разграничение на живые и неживые объекты встречает определённые трудности. Так, до сих пор нет единого мнения о том, можно ли считать живыми вирусы, которые вне клеток организма хозяина не обладают ни одним из атрибутов живого: в вирусной частице в это время отсутствуют метаболические процессы, она не способна размножаться и т. д. Специфика живых объектов и жизненных процессов может быть охарактеризована в аспекте как их материальной структуры, так и важнейших функций, лежащих в основе всех проявлений Ж. Наиболее точное определение Ж., охватывающее одновременно оба эти подхода к проблеме, дал около 100 лет назад Ф. Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел»- (Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 20, с. 82). Термин «белок» тогда ещё не был определён вполне точно и его относили обычно к протоплазме в целом. Все известные ныне объекты, обладающие несомненными атрибутами живого, имеют в своём составе два основных типа биополимеров: белки и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). Сознавая неполноту своего определения, Энгельс писал: «Наша дефиниция жизни, разумеется, весьма недостаточна, поскольку она далека от того, чтобы охватить все явления жизни, а, напротив, ограничивается самыми общими и самыми простыми среди них... Чтобы получить действительно исчерпывающее представление о жизни, нам пришлось бы проследить все формы её проявления, от самой низшей до наивысшей» (там же, с. 84).

  Ч. Дарвин в последних строках «Происхождения видов» пишет об основных законах, лежащих, по его мнению, в основе возникновения всех форм Ж.: «Эти законы, в самом широком смысле — Рост и Воспроизведение, Наследственность, почти необходимо вытекающая из воспроизведения, Изменчивость, зависящая от прямого или косвенного действия жизненных условий и от упражнения и неупражнения, Прогрессия размножения, столь высокая, что она ведет к Борьбе за жизнь и её последствию — Естественному Отбору...» (Соч., т. 3, М.—Л., 1939, с. 666). Если оставить в стороне роль упражнения, которое, по позднейшим данным, служит фактором ненаследственной изменчивости, обобщение Дарвина сохраняет силу и поныне, а его основные законы Ж. сводятся к двум ещё более общим. Это прежде всего способность живого ассимилировать полученные извне вещества, т. е. перестраивать их, уподобляя собственным материальным структурам, и за счёт этого многократно воспроизводить их (репродуцировать). При этом, если исходная структура случайно изменилась (см. Мутация), то она продолжает воспроизводиться в новом виде. Способность к избыточному самовоспроизведению лежит в основе роста клетки, размножения клеток и организмов и, следовательно,— прогрессии размножения (основное условие для естественного отбора), а также в основе наследственности и наследственной изменчивости. Советский биохимик В. А. Энгельгардт рассматривает воспроизведение себе подобного как фундаментальное свойство живого, которое ныне получает интерпретацию в терминах химических понятий на подлинно молекулярном уровне. Др. особенность живого заключается в огромном многообразии свойств, приобретаемых благодаря изменчивости материальными структурами живых объектов. Каждое из этих двух фундаментальных свойств связано в основном с функцией одного из двух биополимеров. «Запись» наследственных свойств, т. е. кодирование признаков организма, необходимое для воспроизведения, осуществляется с помощью ДНК и РНК, хотя в самом процессе репродукции непременно принимают участие белки-ферменты. Т. о., живой является не отдельная молекула ДНК, белка или РНК, а их система в целом. Реализация многообразной информации о свойствах организма осуществляется путём синтеза согласно генетическому коду различных белков (ферментных, структурных и т. д.), которые благодаря своему разнообразию и структурной пластичности обусловливают развитие самых различных физических и химических приспособлений живых организмов. На этом фундаменте в процессе эволюции возникли непревзойдённые по своему совершенству живые управляющие системы. Т. о., Ж. характеризуется высокоупорядоченными материальными структурами, содержащими два типа биополимеров (белок и ДНК или РНК), которые составляют живую систему, способную в целом к самовоспроизведения по принципу матричного синтеза. Характерная особенность химического состава известных нам форм Ж. — асимметрия оптически активных веществ, представленных в живых объектах левовращающими или правовращающими формами.

  Ж. возможна лишь при определённых физических и химических условиях (температура, присутствие воды, ряда солей и т. д.). Однако прекращение жизненных процессов, например при высушивании семян или глубоком замораживании мелких организмов, не ведёт к потере жизнеспособности. Если сохраняется неповрежденной структура, она при возвращении к нормальным условиям обеспечивает восстановление жизненных процессов.

  Ж. качественно превосходит др. формы существования материи в отношении многообразия и сложности химических компонентов и динамики протекающих в живом превращений. Живые системы характеризуются гораздо более высоким уровнем упорядоченности структурной и функциональной, в пространстве и во времени. Структурная компактность и энергетическую экономичность живого — результат высочайшей упорядоченности на молекулярном уровне. Одно из важных следствий этой компактности — универсальный эффект «усиления», характерный для всех живых систем. Так, в 5·10^-15 г ДНК, содержащейся в оплодотворённом яйце кита, заключена информация для подавляющего большинства признаков животного, которое весит 5·10⁷ г. Здесь, следовательно, при наличии необходимых условий масса возрастает на 22 порядка. «Именно в способности живого создавать порядок из хаотического теплового движения молекул, — пишет Энгельгардт, — состоит наиболее глубокое, коренное отличие живого от неживого. Тенденция к упорядочению, к созданию порядка из хаоса есть не что иное, как противодействие возрастанию энтропии» («Коммунист», 1969, № 3, с. 85). Живые системы обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией, т. е. являются открытыми системами. При этом, в отличие от неживых систем, в них не происходит выравнивания энергетических разностей и перестройки структур в сторону более вероятных форм, а наблюдается обратное.: восстанавливаются разности энергетических потенциалов, химического состава и т. д., т. е. непрерывно происходит работа «против равновесия» (Э. Бауэр). На этом основаны ошибочные утверждения, что живые системы якобы не подчиняются второму закону термодинамики. Однако местное снижение энтропии в живых системах возможно только за счёт повышения энтропии в окружающей среде, так что в целом процесс повышения энтропии продолжается, что вполне согласуется с требованиями второго закона термодинамики. По образному выражению австрийского физика Э. Шрёдингера, живые организмы как бы питаются отрицательной энтропией (негэнтропией), извлекая её из окружающей среды и увеличивая этим возрастание положительной энтропии в ней.

  Ж. на Земле, зародившаяся не менее 1,5—2 млрд. лет назад (см. Происхождение жизни), представлена громадным числом организмов. Каждый организм может существовать только при условии постоянной тесной связи со средой, т. е. с др. организмами и неживой природой, причём связь эта носит двусторонний характер. Ж. со всеми её проявлениями произвела глубочайшие изменения в развитии нашей планеты, по крайней мере наружных её оболочек. Совершенствуясь в процессе эволюции, живые организмы всё шире распространялись по планете, принимая всё большее участие в перераспределении энергии и веществ в земной коре, а также в воздушной и водной оболочках Земли. Возникновение и распространение растительности привели к коренному изменению состава атмосферы, первоначально содержавшей очень мало свободного кислорода и состоявшей главным образом из двуокиси углерода и, вероятно, метана в аммиака. Растения, ассимилирующие углерод из CO₂, привели к созданию атмосферы, содержащей свободный кислород и лишь следы CO₂. Свободный кислород в составе атмосферы служил не только активным химическим агентом, но также источником озона, преградившего путь коротким ультрафиолетовым лучам к поверхности Земли («озоновый экран»). Одновременно углерод, веками скапливавшийся в остатках растений, образовал в земной коре грандиозные энергетические запасы в виде залежей органических соединений (каменный уголь, торф). Растительный покров изменил физические и химические характеристики планеты; изменился, в частности, коэффициент отражения поверхностью суши различных участков солнечного спектра. Развитие Ж. в Мировом океане привело к созданию осадочных пород, состоящих из скелетов и др. остатков морских организмов. Эти отложения, их механическое давление, химические и физические превращения изменили поверхность земной коры. Активное избирательное поглощение веществ организмами вызвало перераспределение веществ в верхних слоях коры. Всё это свидетельствует о наличии на Земле особой оболочки, названной сов. геохимиком В. И. Вернадским биосферой, в которой развёртывались и продолжаются поныне жизненные явления.

  В ходе эволюции живых организмов всё более совершенствовались процессы регуляции и приспособления их к внешним условиям, что у свободно подвижных животных способствовало развитию центральной нервной системы. Развитие под влиянием общественного труда наиболее совершенной формы высшей нервной деятельности у предков человека создало предпосылки для перехода Ж. на новый — социальный — уровень, связанный с новой формой движения, свойственной человеку и качественно отличной от биологической, присущей остальным формам Ж. После перехода на этот уровень, с возникновением общественного сознания, становится возможным прогнозирование развития и создание новых форм регуляции и приспособления, которые способны обеспечить преимущества, невозможные в процессе чисто биологического развития.

  Лит.: Энгельс Ф., Диалектика природы, Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 20; его же, Анти-Дюринг, там же; Ленин В. И., Материализм и эмпириокритицизм, Полн. собр. соч., 5 изд., т. 18; Вернадский В. И., Биосфера, т. 1—2, Л., 1926; Бауэр Э. С., Теоретическая биология, М. — Л., 1935; Шредингер Э., Что такое жизнь с точки зрения физики?, пер. с англ., М., 1947; Шмальгаузен И. И., Кибернетические вопросы биологии, Новосиб., 1968; Малиновский А. А., Некоторые вопросы организации биологических систем, в сборнике: Организация и управление, М., 1968; Энгельгардт В., Проблема жизни в современном естествознании, «Коммунист», 1969, № 3; Bertalanffy L. von. Problems of life, N. Y., [I960].

  А. А. Малиновский.