термодинамики не нарушается, но система перешла от более вероятного к менее вероятному состоянию как бы волевым («демоновским»!) порядком. «Демон» как бы разрешает получить разность температур, позволяющую совершить работу в обход второго закона термодинамики. Кстати, пример с «демоном» придумал сам Максвелл. В нашем случае именно этот «демон Дарвина» (отбор) пропускает в следующее поколение такие организмы, изменения в которых дают более высокие шансы на выживание и размножение.

14.3.5. Физические представления аксиом биологии

Таким образом, количественные физические законы и постулаты объясняют биологические закономерности, в частности законы Дарвина, и рассмотренные аксиомы биологии. Можно считать, что живой организм в деталях своего строения и пове-

404

дения не опровергает законов физики и тем самым на современном этапе развития науки мы как бы во многом выводим биологию из физики. То, что сегодня известно в молекулярной биологии, практически целиком обосновывается физическими представлениями, в том числе и на основе статистической физики. И тогда «жизнь — лишь вероятностный туман», как сказал английский физик Клэр Баулc, имея в виду свою теорию времени, в которой он пытается обосновать идею, что, совсем как у его соотечественника поэта Уильяма Блэйка («В одном мгновении видеть вечность»), в каждом мгновении содержится вечность. Весь мир по, К. Баулсу, — это мозаика множества «настоящих моментов», каждый из которых содержит информацию о разнообразных конфигурациях Вселенной. Это как бы законсервированное в настоящем скопление «нерожденных завтрашних дней» и уже случившихся в прошлом событий. По его мнению, прошлое событие не более реально, чем будущее или даже выдуманное. Память о нем вовсе не означает, что оно на самом деле было. Просто есть вероятность, что какое-либо событие действительно могло произойти.

Именно в этом смысле вероятностный туман — это и есть то, что мы называем жизнью. Поэтому К. Баулc считает, что прошлое и будущее не реальны, а имеет место только текущий момент, и мы как бы заморожены во времени. Естественно, что это не означает, что все нам понятно и все объясняет только физика. Но справедливое желание привнести в биологию действующие количественные физические законы порождает надежду понять зарождение жизни и ее эволюцию с позиции постнеклассической физики и синергетических методов исследования общих закономерностей живой и неживой природы на основе фундаментальных законов современного естествознания.

Вероятно, что и четыре аксиомы биологии, впервые обобщенные Б.М. Медниковым 20 лет назад, могут быть дополнены новыми, но это не будет означать, что они неверны. Все это — очередные наши шаги к познанию истины, которая, по философской мудрости, —

не что иное, как «заблуждение, которое, длилось много веков, а заблуждение — это истина, которая просуществовала лишь несколько минут».

Важным же для нас здесь является то, что эти четыре аксиомы биологии характеризуют именно жизнь и неприменимы к описанию неживой природы.

405

14.4. Признаки живого и определения жизни

Жизнь может быть понятна только в обратном направлении, но должна быть прожита - в прямом.

Серен Кьеркегор

Только, совокупность двух процессов, созидания и разрушения, характеризует живое тело. Организм живет только пока он разрушается.

К.М. Тимирязев

Жить - значит обладать способностью более или менее целесообразно откликаться на воздействие окружающей среды.

Н.Д. Платэ

Когда человек поймал рыбу, ему не нужны верши. Когда человек поймал зайца, ему не нужен, капкан.

Когда человек познал истину, ему не нужны слова.

Чжуан Цзы

Ответить на «простенький» вопрос, что такое жизнь, чрезвычайно трудно, ибо это

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

один из главных вопросов, который человек может себе задать. Живые организмы обладают рядом признаков, которых нет у большинства объектов неживой природы (а часть и есть!), но среди них нет ни одного, который был бы присущ только живому, т.е. выделить один существенный и единственный критерий жизни на современном уровне науки практически невозможно. В большинстве случаев, казалось бы, уж точно установленный фактор или принцип определения по мере развития наших представлений требует дополнений, уточнений и т.д. Связано это с тем, что рассматриваемыми проблемами занимаются многие специалисты из разных областей науки и они в своих определениях подчеркивают существенный признак живого именно с позиций своей науки. Это вовсе не значит, что они неверны — они просто отражают какой-то один из признаков жизни и понимания жизни. Даже в случае признания, что жизнь должна определяться физическими и химическими законами (но по механизмам их реализации именно в живой природе!), невозможно путем сведения к этим законам отдельных явлений понять полно сущность жизни как особого явления. Утверждение, что жизнь подчиняется только законам физики, на самом деле есть просто признание того, что в биологических объектах законы физики не нарушаются.

Поэтому жизнь, а следовательно, и все живое, по-видимому, не может быть определена по какому-либо одному признаку. В современной биологии при описании живого лишь перечисляются эти признаки, но в их совокупности. Синергетические методы, применяемые к изучению сложных самоорганизующихся

406

систем, также не позволяют выделить наиболее существенный критерий. Кроме того, отличие живого от неживого с давних времен находится на границе между материализмом и идеализмом: «Психея» Платона, «Энтелехия» Аристотеля, бессмертная душа в различных религиозных учениях и верованиях, «мировой разум» Гегеля, «жизненная сила» виталистов и даже модное сейчас понятие энергоинформационного поля — это все попытки объяснить живое нематериальными представлениями. При этом предполагалось, что нематериальная душа, выступая в роли причин жизни, управляет материальными процессами в живых организмах и не нарушает физических законов. Конечно, с позиций современной науки с этим согласиться нельзя. Жизнь материальна по своей природе и проявляется так же, как и в неживом неорганическом мире, через движение материальных носителей, но в специфической форме. Но полное и исчерпывающее определение жизни наука пока дать не может. И возможно ли это вообще?

14.4.1. Совокупность признаков живого

Какова же совокупность основных признаков живого?

•Живые организмы характеризуются сложным высокоупорядоченным строением и системной организацией. Уровень их организации и иерархичности значительно выше, чем в неживых объектах. Живые системы характеризуются также гораздо более высоким уровнем асимметрии, в том числе наличием молекулярной хиральности, и процессами самоупорядочения в пространстве и времени. Структурная компактность, энергетическая экономичность и эффективность использования энергии живых организмов являются результатом высочайшей пространственной упорядоченности на молекулярном уровне.

•Живые организмы имеют потребность для своего развития получать энергию из окружающей среды, непосредственно или косвенно поглощая лучистую энергию Солнца для поддержания и усиления своей высокой упорядоченности. Зеленые растения используют эту энергию для синтеза питательных веществ. Животные используют энергию, содержащуюся в их пище, для поддержания своего существования, роста и размножения.

Живое извлекает структурированную полезную для живого организма отрицательную энтропию из окружающей среды и «сбрасывает» избыток неструктурированной положительной энт-

407

ропии обратно в эту среду. Происходит перераспределение энтропии, как формы энергии, в системе живой организм — окружающая среда. Сложность и организованность структуры живого организма будут определяться этим перераспределением. Живое способно «извлекать» порядок из хаотического поведения молекул своего организма, что также способствует уменьшению его энтропии как упорядоченной системы.

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

•Живые организмы активно реагируют на окружающую среду и участвуют в обмене энергией, веществом и информацией с окружающей средой. Живые организмы способны усваивать полученные извне питательные вещества, перестроив их так, чтобы они становились подобными их собственным материальным структурам, и в результате этого многократно воспроизводить эти структуры. Способность реагировать на внешние раздражители, в том числе и на получение информации, является универсальным признаком всех живых систем, и растений, и животных. Живые организмы обладают способностью двигаться и проявлять активность при взаимодействиях с окружающей средой.

•В процессе самоорганизации живые организмы развиваются, изменяются и усложняются. В отличие от самоорганизации неживых неорганических систем, где молекулы просты, а механизм реакций сложен, в самоорганизации живых систем механизмы просты, а молекулы сложны. Существенна и роль обратной связи организмов

сокружающей средой. Для создания и развития новых структур, образования новых органов нужна положительная обратная связь, а для устойчивого состояния — отрицательная обратная связь. Русский физиолог И.П. Павлов (1849—1936), лауреат Нобелевской премии, еще до появления теории самоорганизации называл эти процессы в живом организме саморегуляцией. Живой организм способен и к самосохранению, устойчивости своего существования, и к развитию, восприимчивости, и к изменениям. В живом организме на протяжении всей жизни идет непрерывная замена старых клеточных структур на вновь образующиеся.

•Все живое не только размножается, но и имеет способность к избыточному воспроизводству. Это одна из главных особенностей живого, в которой проявляется действие механизмов изменчивости и наследственности, определяющих эволюцию всех видов живой природы и условия их выживания.

•Все живое отличается многообразием форм, сложностью химических компонентов и динамикой протекающих в живом

408

организме процессов. Процесс усложнения структур и функций обусловлен более эффективным использованием энергии, черпаемой из окружающей среды и превращаемой биологическими системами в сложные и разнообразные формы жизни.

•Живые организмы способны получать, сохранять и передавать информацию, причем полученную информацию о себе и окружающем мире они стремятся использовать максимальным образом. Наследственная информация, заложенная в генах и необходимая живому организму для существования, развития и размножения, передается от каждого индивидуума его потомкам. Эта информация определяет направление развития организма в процессе взаимодействия его с окружающей средой, а реакция на нее индивида может искажаться, обеспечивая тем самым эволюцию развития потомков. Признаком живого является также биологическое узнавание.

•Живые организмы способны хорошо приспосабливаться к окружающей среде обитания и соответствуют своему образу жизни. При этом проявляется еще одна сущность жизни — поддержание таких биологических норм существования, которые противостоят силам, стремящимся низвести жизнь до уровня физического равновесия.

•Живые организмы имеют способность целесообразно распространяться в пространстве и времени, а также активно влиять на неживую природу и изменять в целом биосферу Земли. Целевая функция живого объективно сводится к достижению оптимальных условий для выживания вида.

•Высшим формам живых организмов присущ Разум, который и позволяет материи познавать самое себя.

Отдельные из перечисленных свойств могут встречаться и в неживой природе, но только в совокупности эти свойства присущи именно живому и в своем единстве являются критериями отличия живого от неживого. Живое от неживого можно отличить также по трем признакам: веществу (в живом — органические биополимерные молекулы), структуре (живой организм состоит из живых клеток) и функциональным признакам (живое воспроизводит себя).

Вероятно, в будущем мы сможем привести и другие признаки жизни, однако и этих основных на сегодня достаточно, чтобы представить себе различие между живой и неживой природой.

409

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

14.4.2. Определения жизни

Посмотрим, как реализовались эти функциональные признаки в определениях жизни, которые были даны разными учеными в разное время.

Долгое время классическим определением, не утратившим свою силу и до наших дней, считалась формулировка, данная Ф. Энгельсом (1820—1895) в его «Анти-

Дюринге»: «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». В этом определении приведен существенный, но не единственный признак — обмен веществ, который может реализовываться также для неживых и самоорганизующихся систем. Кроме того, Энгельсом отмечено что обмен веществ приводит к постоянному обновлению химического состава частей белковых тел путем питания и выделения.

Это определение развивает А.И. Опарин: «Жизнь — это непрерывный процесс внутреннего движения, синтеза и распада, обмена энергией с окружающей средой, направленный на самосохранение и самовоспроизведение в передаче устойчивых признаков в меняющихся условиях внешней среды».

Шрёдингер в книге «Что такое жизнь с точки зрения физики» считал, что «жизнь — это упорядоченное и закономерное поведение материи, основанное не только на одной тенденции переходить от упорядоченности к неупорядоченности, но и частично на существовании упорядоченности, которая поддерживается все время». В силу специфической упорядоченности Шрёдингер сравнивал живые тела с апериодическими кристаллами.

Российский биофизик М.В. Волькенштейн определяет жизнь «как форму существования макроскопических гетерогенных открытых систем, далеких от равновесия, способных к самоорганизации и самовоспроизведению». Л.А. Блюменфельд подчеркивал, что живой организм способен создавать информацию при взаимодействии с окружающей средой.

По Г.А. Югаю, «жизнь есть особая космическая организованная форма материи, существенным моментом которой является борьба энтропии и эволюции, удержание негэнтропийного состояния на основе постоянного самообновления, обмена или круговорота вещества, энергии и информации». По его мнению, одним из главных признаков является приспособляемость живых организмов, и

410

жизнедеятельность как специфическое биологическое свойство качественно отличается от физико-химических свойств и поэтому относится к категориям, раскрывающим сущность жизни.

Б.М. Медников приводит такое определение: «Жизнь — это активное, идущее с затратой энергии поддержание и воспроизведение специфической структуры». По мнению В.И. Гольданского и В.А. Аветисова, жизнь возникла в результате спонтанного нарушения симметрии в биоорганическом мире вследствие индуцированной бифуркации, создания асимметрии и тем самым уже возникновения направленной эволюции. Г.А. Заварзин отмечает, что проблема возникновения жизни не сводится только к образованию биологических макромолекул, необходима еще и их самоорганизация в целостную функциональную систему, подобную клетке.

В.Г. Афанасьев считает, что возникновение жизни — системный процесс, приводящий к сложноорганизованной иерархической системе живого организма, который представляет собой диалектическое единство целого и частей. Как мы уже знаем, по Бауэру, основой жизни является «устойчивое неравновесие». Главной отличительной чертой живого является его целостность, отмечает Е.А. Либерман [85]. По замечанию Н.В. Тимофеева-Ресовского, одно из проявлений живого состояния не в том, что с развитием природы нарастает масса живого, а в том, что множится число элементарных индивидуумов и особей.

Американский биофизик Р. Фокс определяет жизнь как «самогенерирующийся и самоподдерживающийся процесс, эволюционировавшийся до состояния, при котором уже неразличимы его истоки», подчеркивая, что главной движущей силой эволюции является энергия. Согласно М. Ичасу, живое — это физическая система, обладающая свойствами осмысленности и целенаправленности. С позиций системного анализа Л. Берталанфи для биологических структур М.И. Штернберг дает определение жизни как сигнальной активной формы существования систем.

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

Многие ученые отмечали роль информации в становлении и эволюции живого в качестве одного из главных критериев жизни. Так, В.И. Карагодин считает: «Живое есть такая форма существования информации и кодируемых ею структур, которая обеспечивает воспроизведение этой информации в подходящих условиях внешней среды».

Связь информации с жизнью отмечает A.A. Ляпунов: «Жизнь — это высокоупорядоченное состояние вещества, использующее для выработки сохраняющихся реакций

411

информацию, кодируемую состояниями отдельных молекул». Российский астрофизик Н.С. Кардашев также выделяет информационную составляющую жизни: «Жизнь возникает благодаря возможности синтеза особого рода молекул, способных запоминать и использовать вначале самую простую информацию об окружающей среде и собственной структуре, которую они используют для самосохранения, для воспроизводства и, что для нас особенно важно, получения еще большего количества информации». На эту способность живых организмов сохранять и передавать информацию обращает внимание в своей книге «Физика бессмертия» эколог Ф. Типлер.

Он пишет: «Я определяю жизнь как некую закодированную информацию, которая сохраняется естественным отбором». Более того, он считает, что если это так, то система «жизнь — информация» является вечной, бесконечной и бессмертной.

Еще одну сторону живого отражает Е.М. Попов: «...именно спонтанное образование фиксированной активной формы белка, а не сама форма, есть изначальная причина фундаментальных особенностей живой природы». Встречается такое определение: живое — это «система, способная эволюционно самоорганизовываться, адаптивно и агрессивно взаимодействующая с окружающей средой и повышающая свою структурную негэнтропию. Это такая система, внутренние процессы в которой протекают кооперативно, а сочетание элементов подчиняется правилу сверх аддитивного сложения». Предполагается, что «такая структура и происходящие в ней процессы обеспечивают образование и функционирование информационного поля». По мнению авторов, это и есть поле жизни. Г.А. Голицын и В.М. Петров считают сущностью жизни «поддержание биологических норм, противостояние силам, стремящимся низвести жизнь до уровня физического равновесия» [51].

В пособиях по современному естествознанию можно встретить и такие определения,

как: «...живыми называются такие системы, которые способны самостоятельно поддерживать и увеличивать свою очень высокую степень упорядоченности в среде с меньшей упорядоченностью» и там же: «...живая природа — неоднородная целостная система, которой свойственна иерархическая организация. В живой природе системы формируются не случайно, а в определенном порядке, формируемом биологическим узнаванием». Поэтому реализация узнавания является универсальной и также может считаться признаком жизни.

412

В другом пособии жизнь определяется как «высшая из природных форм движения материи, она характеризуется самообновлением, саморегуляцией и самовоспроизведением разноуровневых открытых систем, вещественную основу которых составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфороорганические соединения». Встречаются и более краткие, например: «...жизнь есть форма существования сложных открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению»; «жизнь есть способ существования и эволюции биологических систем, проявляющийся в форме процессов преобразования вещества и энергии, а также накопления информации» и еще одно: «жизнь — это саморегулирующийся ритмический процесс, в основе которого лежит устойчивое неравновесие циклов обмена веществ».

Фундаментальным свойством живой материи A.B. Кокин считает «способность к стереоспецифичной комплементарной репродукции». Имеют место даже и более экзотические определения: «...жизнь являет собой разрастающийся центр упорядоченности в менее упорядоченной Вселенной» или: «...жизнь — своего рода насос, снабжающий организм энергией Солнца, энергией химических реакций». Там же живой организм определяется «как энергетически структурированный объект, устойчивый, многоуровневый со своей закономерной энергетической морфологией и формирующийся в русле солитоноэнергетических возможностей саморазвития».

Мы видим, что имеется такое разнообразие определений, только что не уступающее самому разнообразию видов живой природы, и вслед за Ходжой Насреддином в шутку можно сказать: и тот прав, и этот прав! А если всерьез, то это является отражением

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.