Проблема природы жизни

В биологии проблема жизни решается путем редукции – дробления сложных явлений в живой природе на простые, в основе которых лежат определенные физические и химические законы. С такой упрощенной точки зрения, жизнь – это высшая из природных форм движения материи, вещественную основу которой составляют белки, нуклеиновые кислоты и фосфорорганические соединения.

Представители такого метода основываются на кле­точном строении организмов (подобно физикам и химикам, расще­пившим материю на атомы и молекулы) и считают, что жизнь – это самообновление химических частей белковых тел, и она есть результат эволюции неживой материи. Существуют два подхода к доказательству электрохимической природы жизни.

Субстратный подход

Отличительная черта этого подхода состоит в исследовании вещественной основы биологических систем, т.е. определенного состава элементов – органогенов и определенной структуры входящих в живой организм химических соединений. Результатом субстратного подхода к проблеме биогенеза является накопленная информация об отборе химических элементов и структур.

Причина возникновения разнообразных живых систем здесь объясняется процессом самоорганизации химических элементов и их переходом в системы предбиологические:

• Картина химического мира свидетельствует об отборе элементов. В настоящее время насчитывается около 8 млн. химических соединений. Из них 96% – органические, состоящие из тех же 6-18 элементов. Из остальных 90 химических элементов Природа создала всего около 300 тыс. неорганических соединений.

• Геохимические условия не играют существенной роли в отборе химических элементов при формировании органических и биологических систем. Определяющими факторами в отборе химических элементов в данном случае выступают условия соответствия этих элементов определенным требованиям: а) способность образовывать прочные и энергоемкие химические связи; б) эти связи должны быть лабильны, т.е. легко подвергающиеся гомолизу, гетеролизу или циклическому перераспределению. Углерод обладает высокой валентностью и способен образовывать самые разные макромолекулы. Вот почему углерод отобран из многих других элементов как органоген № 1.

• Примерно из ста химических элементов, основу живых систем составляют только шесть элементов, получивших название органогенов: углерод (С), водород (Н), кислород (О), азот (N), фосфор (P), сера (S), общая весовая доля которых в организме составляет более 97%. Био­логическое значение этих элементов связано с их валентностью (1, 2, 3, 4) и способностью образовывать прочные ковалентные связи, которые оказываются прочнее, чем связи, образуемые другими эле­ментами той же валентности.

За ними следуют 11 элементов, которые принимают участие в построении многих физиологически важных компонентов биосистем: натрий (Na), калий (К), кальций (Са), магний (Mg), железо (Fe), кремний (Si), алюминий (А1), хлор (CI), медь (Сu), цинк (Zn), кобальт (Со). Их весовая доля в организме – 1,6%. Есть еще 20 элементов, участвующих в построении и функционировании отдельных узкоспецифических биосистем (такие как бор (В), ванадий (V), молибден (Мо), иод (I), марганец (Мn)) доля которых составляет около 1 %. Участие всех остальных элементов в построении биосистем практически не зафиксировано.

Субстратный подход так и не решает проблему жизни. Волос, в котором отсутствуют хоть какие-нибудь признаки жизни, содержит такие атомы как углерод, азот, кислород и т.д. Это те же атомы, из которых состоит ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), молекула – «носитель жизни». В обоих случаях молекулярная организация одна и та же. Но что делает волос лишенным жизни, а другие клетки организма живыми? Нам приходится признавать, что жизнь – это химия плюс еще что-то. Когда мы говорим о создании живой клетки, то, на самом деле, речь идет о попытке создать определенные физико-химические условия, в которых уже существующая молекулярная система может вести себя как живая система. Поскольку очень сложно признать жизнь просто согласованной химической реакцией, остается признать, что она носит нехимический и немеханистический характер.

Особенную сложность этот подход испытывает в объяснении того, каким образом живые системы имеют то, что совсем не свойственно их составным частям (азотистым и углеродистым соединениям). Обычно части до какой-то степени подобны целому. Так, в физике, макропроцессы имеют микроскопические аналогии (гравитация, электродинамическое взаимодействие). Здесь же мы имеем случай, когда элементы системы не имеют фундаментальной характеристики всей системы. Это доказывает, что жизнь – это не химический и не механический феномен. Если мы лишь скопление не обладающих сознанием молекул, то каким образом эти молекулы могут испытывать радость от встречи с любимыми людьми и горе от расставания с ними?

Так же, как при изучении физики, мы доходим до предела в изучении материи, также при изучении человека мы доходим до химического предела. Поэтому для ответа на вопрос о природе жизни стали исследовать условия протекания химических процессов.

Функциональный подход

Отличительная черта данного подхода состоит в исследовании процессов самоорганизации мате­риальных систем, выявлении законов, которым подчиняются такие процессы. Каким образом Природа из минимума химических элементов и соединений создала сложнейший высокоорганизованный комплекс биосистем?

• В настоящее время ясно, что в ходе эволюции отбирались те структуры, которые способствовали резкому повышению активности и селективности действия каталитических групп. Есть уже и некоторые выводы, полученные различными путями в самых различных областях науки (космохимии, геологии, геохимии, биохимии, термодинамике, химической кинетике):

a) На ранних стадиях химической эволюции мира катализ отсутствовал. Условия высоких температур (более 5000° К), электрических разрядов и радиации препятствовали образованию конденсированного состояния.

b) Первые проявления катализа начинаются при смягчении условий (при температуре ниже 5000° К) и образовании первичных твердых тел.

c) Роль катализатора возрастала по мере того, как физические условия приближались к земным. Но общее значение катализа вплоть до образования более или менее сложных органических молекул оставалось несущественной.

d) Появление таких относительно несложных систем, как СНзОН, СНг=СН2, Н;СО, НСООН, а тем более, аминокислот и первичных сахаров было некаталитической подготовкой старта для большого катализа.

e) Роль катализа в развитии химических систем после достижения стартового состояния, т.е. известного количественного минимума органических и неорганических соединений, начала возрастать довольно быстро. Отбор активных соединений происходил в природе из тех продуктов, которые получались относительно большим числом химических способов и обладали широким каталитическим спектром.

Функциональный подход также имеет встроенные погрешности:

– если процесс зарождения жизни сродни любой химической реакции и его особенность лишь в каталитических группах, сопровождающих скачок от химическим систем к сложным, самоорганизующимся химическим системам, то тогда жизнь должна была зародиться в нескольких местах; эффект зарождения жизни сродни кипению – есть достаточная температура, будет кипение;

– допустим, процесс зарождения жизни имеет уникальный и стохатичный характер, тогда согласно математическим расчетам вероятность случайного образования хотя бы одной молекулы ДНК составляет ничтожно малую величину – 10^-800;

– в любом из двух случаев химической самоорганизации жизни, по законам развития неравновесных систем, видовое самоусложнение должно происходить хаотично;

– в случае хаотичной видовой самоорганизации, мы должны иметь на разных континентах разные эволюционные ветки, например: русалки, единороги, кентавры, драконы и т.п.;

– неясно также, почему должно происходить самоусложнение систем, т.к. по принципу выживания сильнейшего, самые простые системы – наиболее приспособленные.

Альтернативой упрощения жизни до электрохимической реакции является витализм. Это учение рассматривает жизнь как субстанцию, параллельную материи. Субстанция жизни обладает сознанием, индивидуальностью и поэтому является причиной многообразия в скудном мире химических элементов. Многообразие живых систем представляет из себя иерархию сознающих систем.

Сознание – это способность к различению. Эволюционируя от простых форм жизни – к сложным, индивидуальное сознание получает все больше и больше возможностей к различению (апперцепция), пока затем на уровне человека не получает возможность к саморазличению (абстрактное мышление). Чем выше по эволюционной лестнице, тем больше живой организм обнаруживает себя как индивид.

Виды жизни обычно адекватно различают те виды, которые ниже, но не могут адекватно различать те, что выше. Для каждого вида характерна замкнутость на собственном виде и на более низком (амеба, рыба, птица, млекопитающее, человек и т.д.) Поэтому не следует думать, что человек – вершина эволюции сознания. Человек – это, скорее, точка бифуркации сознания, т.к. в зависимости от направленности его сознания, человек может стремиться вверх, к совершенствованию по эволюционной лестнице, а может опускаться вниз, развивая животные наклонности.

Date: 2016-11-17; view: 249; Нарушение авторских прав