Глава II. Сущность жизни

Определение сущности жизни

Познание сущности жизни — одна из основных задач общей биологии. Дать научное определение сущности жизни, указать принципиальное от­личие живого от неживого очень сложно.

Современное диалектико-материалистическое определение жизни под­черкивает, что жизнь — качественно особая форма существования ма­терии, высшая по сравнению с физической и химической формами ее существования. Живые тела построены из тех же химических элементов,, что и неживые, но форма существования материи, форма ее организации в живом иная, чем в неорганической природе. В живых телах протекают не только химические превращения и осуществляются сложные физиче­ские пронессы, но имеют место также качественно новые биологические закономерности, отличающиеся от закономерностей неживой природы.

Диалектико-материалистическое определение сущности жизни требу­ет выяснения, в чем же именно заключается более высокое качество био­логической формы существования материи. Эта задача приводит к поис­кам свойств, присущих живым и отсутствующих у неживых тел. Изуче­ние этих свойств убеждает, что живое качественно отличается от неживого. И субстрат и закономерности существования живого имеют свои, только им присущие особенности.

Субстрат жизни

Ф. Энгельс, обобщая достижения естествознания второй половины XIX века, определил жизнь как способ существования белковых тел. Уровень знаний того времени позволял полагать, что основным субстратом жизни является белок.

В свете современных представлений под субстратом жизни следует понимать прежде всего комплекс веществ, принадлежащих к двум клас­сам биополимеров: это белки и нуклеиновые кислоты.

В настоящее время на Земле неизвестно ни одной живой системы, ко­торая не представляла бы собой совокупности белков и нуклеиновых кислот. Более того, все основные процессы, характеризующие жизнь, свя­заны с комплексными свойствами этих соединений. Установлено также, что субстратом жизни может быть только комплекс разнокачественных соединений; отдельная молекула или даже группа молекул какого-либо одного типа соединений не может быть носителем жизни.

Закономерности, характеризующие жизнь

К числу закономерностей, совокупность которых характеризует жизнь, в настоящее время относят: дискретность и целостность, обмен веществ и энергии, структурность, способность к репродукции, наследственность, изменчивость, рост и развитие, раздражимость, внутреннюю регуляцию и др.

Дискретное ti, и целостность. Жизнь характеризуется диалектическим единством противоположностей, она одновременно и целостностна и дис­кретна (от лат. discretus — прерывистый). Органический мир целостен, существование одних организмов зависит от других, В очень общей и упрощенной схеме это можно представить так: животные-хищники для своего питания нуждаются в существовании растительноядных, живот­ные-растительноядные— в существовании растений, растения в процес­се фотосинтеза поглощают из атмосферы С0₂, выделение которого в ат­мосферу связано с жизнедеятельностью живых организмов; кроме того, растения из почвы получают ряд минеральных веществ, количество ко­торых не истощается благодаря разложению органических веществ, осу­ществляемому бактериями, и т. д. Органический мир целостен, так как составляет систему взаимосвязанных частей, и в. то же время он дискре­тен. Ои состоит из единиц—организмов, или особей. Каждый живой орга­низм дискретен, так как состоит из органов, тканей, клеток, но вместе с тем каждый из органов, обладая определенной автономностью, действу­ет как часть целого. Каждая клетка состоит из органоидов, но функцио­нирует как единое целое. Наследственная информация осуществляется генами, но ни один из генов вне всей совокупности не определяет разви­тие признаков и т. д. Идя далее, следует сказать, что жизнь связана с молекулами белков и нуклеиновых кислот, но только их единство, це­лостная система обусловливает существование живого. -—С дискретностью жизни связаны различные уровни организации орга­нического мира (см. ниже).

Структурная организация. Живое построено из тех же химических элементов, что и неживое, но характеризуется сложностью химических соединений, обусловленной определенной упорядоченностью на молеку­лярном уровне. Эта упорядоченность приводит к образованию все боль­ших комплексов молекулярных и надмолекулярных структур. В способ­ности живого создавать порядок из хаотического движения молекул состоит одно из важных отличий его от неживого. Упорядоченность в про­странстве сопровождается упорядоченностью во времени, обеспечиваю­щей строгую последовательность процессов, протекающих в живых си­стемах.

Дискретные единицы в организме- образуют упорядоченную систему, чем обусловлена хорошо согласованная деятельность всех органов, всех протекающих процессов как в целом организме, так и в отдельных клет­ках. Процессы жизнедеятельности не сумма хаотичньус реакций, а ком­плекс сложных, строго упорядоченных, саморегулирующихся процессов обмена веществ. Они находятся в тесной связи и зависимости от факто­ров внешней среды, влияющих на изменение их характера н интенсивно­сти. Это обусловлено четкой, «жесткой» организацией живого и регуля­цией по принципу обратной связи.

Структурная организация в широком смысле, т. е. определенная упорядоченность, обнаруживается не только при исследовании жизнедея­тельности отдельных организмов. Родственные (принадлежащие к одно­му виду) организмы, населяющие определенную территорию, объединя­ются в популяции, для существования которых характерны свои законо­мерности. Организмы различных видов, связанные друг с другом средой обитания, составляют биоценозы (исторически сложившиеся сообщест­ва), совокупность живого на Земле составляет биосферу и т. д.

Упорядоченность — характерное свойство живого на всех уровнях, на­чиная от молекулярного и кончая глобальным, охватывающим всю био­сферу, все живое на нашей планете.

Обмен веществ и энергии. Согласно ставшему классическим определе­нию Энгельса, «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном само­обновлении химических составных частей этих тел»

Обмен веществами имеет место и между телами неживой природы. Од­нако принципиально обмен веществ как свойство живого качественно от­личается от обменных процессов в неживых телах. Чтобы показать эти отличия, рассмотрим ряд примеров.

Горящий кусок угля находится в состоянии обмена с окружающей при­родой, происходит включение кислорода в химическую реакцию и выде­ление углекислого газа. Образование ржавчины на поверхности желез­ного предмета является следствием обмена со средой. Но в результате этих процессов неживые тела перестают быть тем, чем они были. Наобо­рот, для тел живой природы обмен с окружающей средой является усло­вием существования. В живых организмах обмен веществ приводит к самообновлениюисамовоспроизведению, т. е. построению тела живого организма за счет усвоения веществ из окружающей среды.

Таким образом, организмы находятся в единстве со средой, а физиче­ские, химические и биологические свойства окружающей среды обуслов­ливают осуществление всех процессов жизнедеятельности. Организм существует как открытая система. Каждый вид организмов приспособ­лен к обитанию лишь в определенных условиях. Это те условия, в кото­рых происходило развитие данного вида, к которым данный вид приспо­собился. Одни виды обитают только в воде, другие — на суше, одни — лишь в полярных широтах, другие — в экваториальном поясе, различные организмы приспособлены к обитанию в степи, пустынях, лесах, глуби­нах океанов или на вершинах гор. Немало таких, для которых средой обитания служат другие организмы (их кишечник, мышцы, кровь), и т.д.

Не только организмы зависят от среды, но и сама окружающая среда изменяется в результате жизнедеятельности организмов. Первобытный облик нашей планеты значительно изменился под воздействием орга­низмов: она приобрела атмосферу со свободным кислородом и почвен­ный покров. Многие геологические породы, такие, как известняки, камен­ный уголь, торф и др., образованы организмами. Растительный покров влияет на климат, древесная растительность делает его более мягким, уменьшает колебания температуры и других метеорологических элемен­тов. Влияние неживой природы на организмы и организмов на неживые тела указывает на единство всей природы.

Обмен веществ в организмах поддерживает постоянство внутренней среды—го м e ост аз (от греч. homos — равный, неизменный, stasis — состояние). Организмам свойственно постоянство химического состава, физико-химических особенностей; для всех живых существ характерно наличие механизмов, поддерживающих постоянство внутренней среды.

В биоценозах в результате обмена веществ между организмами и окру­жающей их неживой природой также поддерживается определенный биоценотический гомеостаз.

Репродукция. В связи с тем что жизнь дискретна и существование каждой дискретной единицы ограничено, жизнь на любом уровне под­держивается благодаря репродукции. Любой вид состоит из особей, каж­дая из которых рано или поздно перестанет существовать, но благодаря репродукции (размножению) жизнь вида не прекращается. Размноже­ние организмов, всех видов, населяющих Землю, поддерживает сущест­вование биосферы.

В процессе обмена веществ в каждом организме постоянно изнашива­ются структурные элементы, которые благодаря репродукции заменя­ются вновь образующимися. Это имеет место на клеточном, субклеточ­ном н молекулярном уровнях.

Репродукция (самовоспроизведение) на молекулярном уровне осуще-