195

Храмова, А.Ю.
Живое и неживое: целесообразно ли разделение?
Слайд 1
В данном тексте не ставится цель что-либо доказать. Главное – задуматься над
этим вопросом.
Все мы еще со школы привыкли, что в мире все достаточно просто: есть живое и
неживое, и не надо даже объяснять, что живое - это «так» и «потому», а неживое наоборот. Для стороннего наблюдателя вообще не возникает такого вопроса, как
целесообразность деления мира на живое и неживое.
Наверняка вы задавались вопросом, почему живое и неживое похоже друг на
друга? В чем причина такой похожести, не смущает ли она вас и не наводит на
определенные мысли? В чем же принципиальное отличие? Обязательно ли «неживой =
мертвый»?
Под живым часто понимают некую активность и силу, иногда наличие некого
«живого духа». Такая своеобразная классическая аксиома.
Слайд 2
Кроме того, иногда данная пара слов имеет совершенно противоположное
привычному значение. Как говорил Фома Аквинский, есть слова, обозначающие
сущности, а есть слова, сущностей не обозначающие и служащие для удобства человека.
И есть еще даже такие сущности, для которых обозначения еще не придумано. Фактор
«живости» и «неживости» носит сугубо субъективный характер. В каждой профессии
существует свое, абстрактное и редко строго очерченное определение живой материи. Для
врача это вопрос не только профессиональный, но и юридический. Для философа - вопрос
категорий количества и качества. Эта задача как раз для нас, биохимиков.
Итак, что же такое живое \ неживое? Логично и правильно ли такое деление в
современной науке?
Слайд 3
Многочисленные определения сущности жизни можно свести к двум основным.
Согласно первому, жизнь определяется субстратом — носителем ее свойств, например
белком. Вторая группа определений оперирует совокупностью специфических физикохимических процессов, характерных для живых систем.
Рассмотрим классические критерии «живого»
1.
Особенности химического состава
В состав живых организмов входят те же элементы, что и в объекты неживой
природы. Однако их соотношение не одинаково. Элементный состав неживого
представлен в основном, кроме кислорода, Si, Fe, Mg, Al. В живых системах 98%
химического состава приходится на C, O, N, H, S, P. Однако в живых телах эти элементы
участвуют в образовании сложных органических молекул, распространение которых в
неживой природе принципиально иное: как по количеству, так и по «существу».
Подавляющее большинство органических молекул окружающей среды представляют
собой продукты жизнедеятельности организмов. В живом же веществе несколько
основных групп органических молекул, характеризующихся определенными специфическими функциями и в большинстве своем представляющих собой регулярные полимеры
(ДНК и РНК, белки, углеводы и жиры).
2.
Метаболизм
Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой,
поглощая из нее вещества, необходимые для питания, и выделяя продукты жизнедеятельности (процессы синтеза и распада). Обмен веществ обеспечивает гомеостаз
организма.
В
неживой
природе
также
существует
обмен
веществами,
однако
при
небиологическом круговороте веществ они главным образом просто переносятся с одного
места на другое или меняется их агрегатное состояние: например, смыв почвы,
превращение воды в пар или лед.
3.
Единый принцип структурной организации
Все живые организмы, к какой бы систематической группе они ни относились,
имеют клеточное строение. Клетка является единой структурно-функциональной
единицей, а также единицей развития всех обитателей Земли.
Если копнуть глубже - все они состоят из одних и тех же элементов. Возвращаемся
к пункту 1. Снова тупик?
4.
Репродукция
На организменном уровне самовоспроизведение, или репродукция, проявляется в
виде бесполого или полового размножения особей. Как быть с увеличением количества и
ростом кристаллов в породе?
Наследственность
5.
Наследственность заключается в способности организмов передавать свои
признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Тогда эффект
наследственности структуры металлов - признак живого в неживом?
6.
Изменчивость
Способность организмов приобретать новые признаки и свойства, в результате
изменений структуры наследственного материала или возникновения новых комбинаций
генов. Кристалл мутнеет при определенных условиях. Он изменяется?
7.
Рост и развитие
Способность к развитию — всеобщее свойство материи. Под развитием понимают
необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы.
В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, у которого
изменяется его состав или структура. Развитие сопровождается ростом.
Разногласие заложено уже в самой формулировке развития, как изменения
объектов живой и неживой природы. Можно ли тогда относить данный критерий к
живому, если он затрагивает и неживое?
8.
Раздражимость
Любой организм неразрывно связан с окружающей средой. В процессе эволюции у
живых организмов выработалось и закрепилось свойство избирательно реагировать на
внешние воздействия - свойство раздражимости. Всякое изменение окружающих
организм условий среды представляет собой по отношению к нему раздражение, а его
реакция на внешние раздражители служит показателем его чувствительности и
проявлением раздражимости.
Все тот же пример с помутнением кристалла снова вносит неясность.
9.
Дискретность
Дискретность — всеобщее свойство материи. Известно, что каждый атом состоит
из элементарных частиц, что атомы образуют молекулу. Простые молекулы входят в
состав сложных соединений или кристаллов и т. д. Жизнь на Земле также проявляется в
виде дискретных форм. Это означает, что отдельный организм или иная биологическая
система (вид, биоценоз и др.) состоит из отдельных изолированных, но тем не менее тесно
связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурнофункциональное единство. Дискретность строения организма — основа его структурной
упорядоченности. Она создает возможность постоянного его самообновления путем
замены «износившихся» структурных элементов (молекул, ферментов, органоидов клетки,
целых клеток) без прекращения выполняемой функции.
Снова ссылаемся на пункт 1, плюс «дискретность - всеобщее свойство материи»,
как рост и развитие.
10.
Авторегуляция
Это способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся
условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и
интенсивность течения физиологических процессов — гомеостаз.
В то же время, мы не можем утверждать, что этого не происходит в неживых
организмах. Постоянство элементного состава достаточно стабильно, при экстремальных
же условиях, когда оно может измениться, происходит, скажем так, смена состояния.
Почему бы не назвать такую смену для живого организма смертью?
11.
Ритмичность
Периодические изменения в окружающей среде оказывают глубокое влияние на
живую природу и на собственные ритмы живых организмов. В биологии под
ритмичностью понимают периодические изменения интенсивности физиологических
функций и процессов формообразования с различными периодами колебаний (от
нескольких секунд до года и столетия). Ритмичность направлена на согласование функций
организма с окружающей средой, т. е. на приспособление к периодически меняющимся
условиям существования.
Не стоит забывать, что ритмичность биологическая тесно связана с ритмичностью
в неживой природе (смена времен года, времени суток). То есть, ритмичность присуща и
неживому.
12.
Энергозависимость
Живые тела представляют собой «открытые» для поступления энергии системы.
Под «открытыми» системами понимают динамические, устойчивые лишь при условии
непрерывного доступа к ним энергии и материи извне. Таким образом, живые организмы
существуют до тех пор, пока в них поступает энергия и материя в виде пищи из
окружающей среды. Следует отметить, что живые организмы в отличие от объектов
неживой природы отграничены от окружающей среды оболочками. Эти оболочки
затрудняют обмен веществ между организмом и внешней средой, сводят к минимуму
потери вещества и поддерживают пространственное единство системы.
В то же время, рост и «развитие» некоторых кристаллов зависит от температуры.
13.
Адаптация
К свойствам живого следует отнести и адаптацию, как способность живых
организмов приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды. Но любые
механизмы адаптации сводятся, в конечном счете, к физико-химическим процессам. Тогда
снова возвращаемся к пункту 1.
Таким образом, получается, что все «классические» критерии живой материи
достаточно «скользкие» и могут быть отнесены как к живому, так и к неживому.
Слайд 4
Сегодня некоторые авторы выделяют еще одно свойство живой материи:
передача и использование информации. Все живое работает с информацией, так или
иначе. Начиная от появления живого организма до высокоуровневой работы с
различными моделями. Классический пример – молекула ДНК, хранилище генетической
информации. Тогда встает вопрос: как неразумная молекула, не имеющая ни мозга, ни
нервной системы, может обладать свойством памяти, более точной, чем у самого
совершенного компьютера? Передатчик, приемник, помехи существуют в любой системе,
работающей с информацией (кроме идеальной, где может и не быть помех). Однако, в
роли передатчика, приемника и вносящего помехи устройства может выступать как
живой, так и неживой объект.
Слайд 5
Взаимосвязь живого и неживого, отражение и отображение. В природе, как
известно, есть объекты отражаемые и отображающие. При этом не всегда отображение
соответствует отражаемому объекту.
Представим себе дерево. Как и любое дерево, оно растет, питается, совершает
тропизмы. Но вот до него добралась рука человека - дерево спилили. Вопрос. Человек
строит дом из живого или неживого? Конечно, из неживого, которое когда-то было
живым. То, что сейчас есть живого в спиленном дереве (еще не поникшие листья,
например) - уже нельзя назвать деревом.
Что объединяет бревно и камень, они же оба неживые? Их пассивность по
отношению к внешнему миру, который оставляет на них свои следы и они это пассивно
принимают, не избегая их и не стремясь к ним, никак их не используя. Активные же
формы отражения мира (живые организмы) используют данные об отражаемых объектах
для самосохранения. Живые организмы тоже могут обладать подобной пассивностью, но
они никогда не будут пассивны по отношению ко всем изменениям внешнего мира.
Слайд 6
С вопросами «живости» и «неживости» приходится сталкиваться не только
биологам, но и физикам, математикам и т.д. Для удобства их работы введены абстрактные
математические модели.
НЕЖИВОЙ
Re = k*In,;
здесь:
Re - энергия реакции объекта;
In - энергия раздражения (воздействия)
k<1 - коэффициент ослабления реакции (потери).
ЖИВОЙ
Re = k*In + Me*Life;
здесь:
Re - энергия реакции объекта;
In - энергия Раздражения (воздействия)
k<1 - коэффициент ослабления реакции (потери).
Life - дополнительная ("жизненная") энергия;
Me - ментальный (умственный) коэффициент, определяющий размер дополнительной
(жизненной) энергии, применяемой живым объектом для формирования энергии
Реакции).
В простом случае, Me = сonst.
В сложном случае, Me =I;
где:
I– Интеллект, сложная функция с раздражением в качестве аргумента.
В то же время, формулы эти не совсем корректны. Как, к примеру, рассчитываются
абстрактные коэффициенты Life и Ме?
Слайд 7
Если отойти от вопросов религии, что мы сами понимаем под смертью? Для нас
смерть - это когда нет ничего, что можно было бы осознать. Потерял сознание = умер,
пришел в сознание = ожил? То есть, живое - наличие некого сознания.
Начало XX в. ознаменовалось бурным рождением новых идей, до основания
разрушивших привычные, сложившиеся веками представления об окружающем мире.
Многие казавшиеся незыблемыми постулаты были просто-напросто сметены. Физикам
пришлось пересмотреть свои взгляды на реальность, наделив ее чертами, не известными
человеческому опыту. Чтобы разобраться в потоке новых открытий, пришлось ввести
абстрактные, лишенные всякой наглядности понятия, допускающие чисто математическое
описание.
Например, электрон, не обладая энергией, достаточной для прохождения через
барьер, тем не менее удивительным образом оказывается по другую его сторону.
Представьте, что вы, легонько бросив в окно камешек, видите, что он проник сквозь
стекло, а само оно осталось целым и невредимым! Между тем именно такой фокус
проделывают электроны. Они ―туннелируют" сквозь непреодолимый барьер. Еще один
фокус наблюдается, когда электрон приближается к энергетической ―пропасти‖ и вот-вот
должен свалиться в нее. Достигнув края, электрон может резко повернуть назад. Подобное
странное поведение электрона совершенно не предсказуемо: он то отражается назад, то
проваливается.
Эти удивительные явления создают впечатление, будто электрон ощущает
окружающий его мир. Достигнув барьера, он словно ―заглядывает‖ по ту сторону и
―рассуждает‖: ―Барьер очень узкий, так что я исчезну и возникну по другую его сторону‖.
Хотя представление о том, что электрон может быть ―здесь‖ в один момент и ―там‖ в
следующий, кажется нелепым, но именно так и происходит. Так, ―туннельный эффект‖
используется в некоторых микросхемах, например в туннельном диоде. Более того,
туннелирование в какой-то степени проявляется даже при протекании в медной проволоке
обычного электрического тока.
Жив ли электрон, если он способен думать? Если да, то получается, что все вокруг
нас - живое.
Слайд 8
Вирусы. Существо или вещество? Один из любимых предметов спора биологов
всех мастей.
Вирусы качественно отличаются от прокариот и эукариот в структурном и
функциональном плане. Для них характерны две формы существования:
1. Внеклеточная (покоящаяся, вирион)
2. Внутриклеточная (вегетативная, репродуцирующая)
Возможно, в этом разобраться в этом вопросе нам помогут теории происхождения
вирусов:
1. Вирусы - потомки древних доклеточных форм
Но: тогда не поражали бы доклеточные формы жизни
2. Произошли от бактерий или других клеток организмов в результате
регрессивной эволюции (но: тогда абсолютно паразитарный образ жизни)
3. Теория взбесившихся генов
Произошли от генетических элементов клетки, которые вышли из-под ее
контроля. Получившие автономию геномы клетки приобрели защитную
белковую оболочку и другие вирусспецифичные белки
+ сходство ДНК вирусов с ДНК клеток
- возможность включение ДНК вируса в геном живой клеток
Слайд 9
Принципиальные отличия вирусов как организмов:
1.
Неклеточное строение
2.
Имеют какой-то один тип НК (ДНК\РНК)
3.
Нет собственного метаболизма, белоксинтезирующих систем,
механизмов автономного получения энергии (уровень генетического
паразитизма)
Почему живое:
1. Не отделим от живой природы
2. Свойственны черты живых организмов:
- репродукция (размножение)
- наследственность (вирус оспы и бешенства практически не
изменяются)
- изменчивость (вирус гриппа- ежегодное изменение AG
структуры (белков), которые входят в состав оболочки вируса, раз в 1015 лет- полная смена)
- способность к адаптации (к среде обитания- клетке хозяина)
Почему неживое:
1.
Не способны к самостоятельному существованию в окружающей
2.
Репродукция только в клетке хозяина
среде
НО:
Генетически
автономные
структуры,
которые
способны
функционировать и репродуцироваться только в восприимчивых к ним клетках
хозяина.
Вирусы имеют черты как живой материи, так и неживой. Вопрос о
происхождении вирусов, их классификации как живого или неживого до сих пор
открыт.
Слайд 10
Белок
живой?
В
классическом
определении
Энгельса
жизнь
-
форма
существования белковых тел. Вроде бы понятно. Но возникает вопрос: А белок живой?
Если его выделить из живого, останется ли он таковым? Согласитесь, несколько абсурдно
и даже страшновато считать молекулу «живой».
А сердце, бьющееся на тарелке, живое? А внутри организма? Тогда где та самая
граница, когда молекула из живой становится неживой? Физиологи считают, что «чем
больше мы дробим живой организм, тем дальше мы от живого». Стоит ли упорно
разлагать живое до его составных элементов и, не находя там жизни, объявлять их
тождественными, качественно не различимыми. Может быть, если мы вообще просто
начинаем дробить живое, оно перестает быть живым? Тогда возникает вопрос, как быть с
процессами деления и размножения.
Слайд 11
Наследственность
структуры
металлов
-
восстановление
формы
и
кристаллографической ориентации каких-либо элементов структуры металлов после
прямого (при охлаждении) и обратного (при нагревании) полиморфного превращения
(изменение формы и периода кристаллических решеток у некоторых металлов в твердом
состоянии в зависимости от температуры нагревания, скорости охлаждения или
изменения давления в пределах твердого состояния). Полиморфные превращения
сопровождаются изменением в твердом состоянии структуры металлов и сплавов, при
этом изменяются их механические, физические и химические свойства. Однако, вопреки
здравому смыслу есть ряд материалов, металлических сплавов, которые при нагреве,
после предварительной деформации, демонстрируют явление возврата к первоначальной
форме. С наследственностью структуры металлов связан "эффект памяти формы".
Эффект памяти формы — явление возврата к первоначальной форме при нагреве,
наблюдающееся у некоторых материалов после предварительной деформации (например,
никелид титана).
То есть эти металлы, не являясь живыми существами, обладают особым свойством,
позволяющим им проявлять своеобразную память. Следует ли после этого считать
металлы и сплавы живыми?
Слайд 12
Киборги уже не люди? Человек с искусственным сердцем или искусственной
аортой все еще может рассматриваться как человек. Имплантированные элементы все еще
не могут изменить его человеческого самоощущения, его личности или сознания. Но как
только пропорции механических компонентов возрастут, что случится с его сознанием?
Останется ли в нем человеческое? А живое? В таком случае можно поместить
человеческий мозг в «банку», подключенную к набору искусственных датчиков,
рецепторов и исполнительных механизмов. Может быть, стоит рассматривать вопрос о
замене чего-либо в живом на механическое для улучшения характеристик, или же для
замены износившегося «живого механизма»? Кроме того, кто знает, где та самая грань,
после которой человек перестает быть человеком и становится машиной, мертвецом.
Слайд 13
Таким образом, получается, что привычное нам деление на живое и неживое вроде
бы и соответствует действительности, но, с другой стороны, существует некоторое
количество исключений. Подтверждают ли они правило?
Конечно, переворачивать картину миру и перекраивать ее нелегко. Но ведь все мы
знаем, что в науке не бывает простых задач. И в любом уравнении есть как минимум одно
неизвестное. Что делать, если нет ни одного известного? Нам в каком-то плане повезло мы как биохимики можем найти их эмпирически. И приблизиться к ответу на
поставленный вопрос.
Слайд 14
Спасибо за внимание!