Angenommen, die Menschheit hat eine Aufklärungssonde zu einem entfernten Planeten geschickt und eine Substanz entdeckt, die auf der Erde nicht gefunden wurde. Was soll er mit ihr machen? Chemische Analyse? Was ist, wenn es lebt und eine chemische Analyse es tötet? Wie finde ich es heraus?
In der Wissenschaft gibt es ungefähr hundert Definitionen dessen, was Leben ist. Und wenn es so viele Definitionen gibt, bedeutet dies, dass die Wissenschaftler selbst nicht vollständig verstehen, was es ist.
Viele Definitionen beziehen sich auf "Proteine" und "Zellen", die im fremden Leben nicht unbedingt vorhanden sein müssen. Darüber hinaus scheinen sie zu Beginn des irdischen Lebens ebenfalls abwesend zu sein (aber dazu später mehr).
Wenn wir versuchen, den gemeinsamen Teil dieser Definitionen zu übernehmen, stellt sich heraus, dass Lebewesen Substanzen mit der Umwelt austauschen (Stoffwechsel), wachsen, auf äußere Bedingungen reagieren, sich reproduzieren können …
Lassen Sie uns diese Bestimmungen überprüfen.
Stoffwechsel. Dies ist eine Eigenschaft fast aller chemischen Prozesse. Das gleiche Kerzenfeuer zum Beispiel entzieht der Umwelt Sauerstoff und gibt genau wie wir Kohlendioxid ab. Macht ihn das lebendig?
Reproduktion. Ein Computervirus vermehrt sich ebenfalls.
Wachstum. Auch Kristalle wachsen. Und indem Sie dieselbe Kerze umwerfen, können Sie das Feuer versehentlich im ganzen Raum "verbreiten".
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Reaktion auf äußere Bedingungen. Eiskristalle wachsen bei niedrigen Temperaturen schneller - sie reagieren auf äußere Bedingungen.
Dies bedeutet, dass all diese Zeichen - Stoffwechsel, Fortpflanzungs- und Wachstumsfähigkeit, Reaktion auf die äußere Umgebung - nicht ausreichen.
Wissenschaftler haben die Definition des Lebens durch einen neuen Zustand ergänzt: Ein Lebewesen im Austauschprozess schafft komplexere Substanzen.
Der Kristall wächst, der Computervirus vermehrt sich, das Feuer erzeugt komplexe Substanzen. Aber das ist kein Leben!
Einerseits ist die Bedingung wahr: Der gesamte Satz lebender Proteine (und es gibt Millionen verschiedener) wird aus etwa zwanzig Aminosäuren hergestellt. Andererseits werden in derselben Kerzenflamme sehr komplexe Substanzen zufällig erzeugt: Anthracen, Phenanthren …
Es gibt jedoch einen grundlegenden Unterschied.
Was in einer Flamme synthetisiert wird, ist für Feuer nicht notwendig, auch nicht schädlich (von Ruß zum Beispiel geht es aus). Aber was in einem lebenden Organismus synthetisiert wird, wird verwendet, um ihn aufzubauen, bei derselben Synthese zu helfen und ihn vor der äußeren Umgebung zu schützen. Es bleibt, und dann kann es zu Nachkommen gehen.
Dieser Zustand, der als "Anhäufung und Übermittlung von Informationen" bezeichnet wurde, wird heute als Haupteigenschaft des Lebens angesehen. Und wie diese Informationen akkumuliert werden - durch die Synthese überlebensnotwendiger Substanzen, durch die Übertragung von Antikörpern, durch angeborene Instinkte oder durch das gedruckte Wort (wie es Ihnen jetzt passiert) - ist bereits zweitrangig.
Wie konnte das Unbelebte lebendig werden?
Wie kam es zum Leben? Auch auf diese Frage gibt es viele Antworten. "Aus dem Weltraum gebracht", "als Experiment einer bestimmten Zivilisation gelandet" - solche Antworten werfen nur noch einmal die gleichen Fragen auf: Wie entstand dann das Leben auf dem Heimatplaneten dieser bestimmten Zivilisation?
Wenn man die lebende Welt um uns herum betrachtet, ist es sehr schwer vorstellbar, dass all diese Komplexität und Vielfalt von selbst entstehen könnte. Und wenn wir annehmen, dass in alten Zeiten alle Lebewesen nur durch eine Art von Leben repräsentiert wurden?
Jetzt finden Geologen eine Vielzahl von Schichtsteinen, Stromatolithen, die von mehrjährigen Kolonien von Cyanobakterien gebildet werden. Der älteste dieser Steine ist also dreieinhalb Milliarden Jahre alt. Von der Tätigkeit der Lebewesen jener Zeit sind keine Spuren mehr bekannt. Das heißt, es scheint, dass die einzigen, die damals auf der Erde lebten, Cyanobakterien waren.
Stromatolithen.
Aber auch ein Bakterium ist bereits ein sehr komplexer Organismus. Darin werden viele verschiedene Proteine synthetisiert, Erbinformationen werden in DNA gespeichert und RNA (Ribonukleinsäure) wird zur Übertragung und zum Transport verwendet. Könnte es sein, dass all diese Substanzen plötzlich zufällig auftauchten und sich miteinander verbanden?
Cyanobakterien.
Wissenschaftler haben kürzlich entdeckt, dass es biochemische Reaktionen gibt, für die kein Protein benötigt wird. Diese Reaktionen können unter Beteiligung von RNA allein, den sogenannten Ribozymen, ablaufen.
Stellen wir uns einen so lebenden Organismus vor. Es ähnelt vor allem einem Tropfen mit einer Lösung von Nukleinsäuren im Inneren. Einige Moleküle speichern erbliche Informationen, während andere neue RNAs synthetisieren. Wieder andere bilden eine Hülle.
Wie kommt es in einem solchen Organismus zu Ernährung und Fortpflanzung? Geeignete Moleküle aus der äußeren Umgebung paaren sich mit Schalenmolekülen und werden nach innen gezogen. Intern paaren sie sich auf die gleiche Weise mit bereits vorhandenen "langen" RNA-Ketten. Natürlich dauert es sehr lange, bis eine neue Kette durch chemische Bindungen gebunden ist, oder es dauert kurzfristig eine hohe Temperatur oder die Hilfe eines anderen RNA-Ribozyms.
RNA-Molekül unter einem Elektronenmikroskop.
Aber die Hauptaufgabe ist zumindest erfüllt - ein solcher Tropfen Lösung kann bereits nützliche Informationen ansammeln und übertragen, das heißt, er lebt bereits.
Was verbindet die richtigen Moleküle?
Unfall?
Sprachtheorie des Lebens
Wir haben also herausgefunden, dass das Leben durch die Kombination lebloser Elemente entsteht und sein Hauptmerkmal die Fähigkeit ist, Informationen zu speichern und zu übertragen.
Und jetzt - Aufmerksamkeit. Es gibt ein Phänomen, das sich genauso verhält, obwohl wir es nicht als lebendig betrachten. Zwar nennen wir dieses Phänomen oft "lebendig", aber im übertragenen Sinne. Was ist das für ein Phänomen? Schauen Sie sich das Bild an.
Versuchen Sie zu lesen, was hier geschrieben steht. Nichts geschrieben! Sie sind nur Buchstaben, und ihre zufällige Anhäufung macht keinen Sinn. Wir können sagen, dass diese Sammlung von Briefen "tot" ist.
Und jetzt sind die gleichen Buchstaben in einer bestimmten Reihenfolge verbunden:
Versuchen Sie zu lesen, was hier geschrieben steht. Nichts geschrieben! Sie sind nur Buchstaben, und ihre zufällige Anhäufung macht keinen Sinn. Wir können sagen, dass diese Sammlung von Briefen "tot" ist.
Und jetzt sind die gleichen Buchstaben in einer bestimmten Reihenfolge verbunden:
Haben Sie erraten, welches Phänomen die gleichen Eigenschaften wie das Leben hat? Zunge! Die gewöhnliche Sprache, in der wir sprechen, denken, lesen und schreiben. Und manchmal nennen wir es auch "lebendig":
Es sammelt und überträgt Informationen und Sinn (Leben) entsteht darin als Ergebnis der Kombination bedeutungsloser (nicht lebender) Elemente …
Und das ist noch nicht alles! Eine Sprache kann „wachsen“(die Anzahl der Wörter und Bedeutungen nimmt zu), sich „vermehren“(Dialekte, Adverbien, Jargons, Slangs, literarische Genres bilden) und „komplexe Substanzen“(menschliche Handlungen) erzeugen.
Und schließlich: Viele Dichter und Philosophen argumentieren ernsthaft, dass nicht wir "mit Sprache sprechen", sondern diese Sprache "mit uns spricht". Das heißt, wir haben keine Sprache, aber wir haben eine Sprache.
Das heißt, die Sprache nutzt Menschen als Werkzeug und Nährboden. Wir sprechen Töne für ihn aus und schreiben Briefe, und die Sprache selbst bringt uns Gedanken über diese Wörter und Buchstaben in den Kopf …
Und was wäre, wenn die Sprache nicht Menschen, sondern beispielsweise Moleküle als "Servicepersonal" verwenden würde? Obwohl - hör auf, hör auf …
Er benutzt sie, wir lesen nur darüber! Gerade durch die Verwendung stickstoffhaltiger Basen zur Bildung von Wörtern - DNA - entstand Leben auf der Erde! Es stellt sich heraus, dass Philosophen und Dichter Recht haben. Sprache schuf Menschen.
Vom Leben zum Leblosen und zurück
Für die Entstehung des Lebens sind Stoffwechsel und Stoffsynthese notwendig. Wenn diese Prozesse aufhören, wird angenommen, dass auch das Leben aufgehört hat. Ist diese Kündigung immer dauerhaft?
Grüner Frosch.
Nehmen wir einen normalen grünen Frosch. Sie überwintern oft an dem Ort, an dem sie leben, am Boden des Teiches. Wenn der Winter kommt und der Stausee gefriert, frieren Frösche oft mit. Ihr Herz schlägt nicht, es gibt keine Atmung und ihr Stoffwechsel fehlt praktisch. Ist das Leben vorbei?
Nein, es hörte für eine Weile auf. Es lohnt sich, einen solchen Frosch zu wärmen, er wird sich bewegen und zum Leben erweckt. Der sibirische Salamandermolch friert jeden Winter ein und kann bis zu neunzig Jahre (und vielleicht mehr) in diesem Zustand verbringen.
Sibirischer Salamander Molch.
Wir selbst und die vielen Kreaturen um uns herum sind vielzellige Organismen. Es wird angenommen, dass solche Organismen Individualität haben, die Fähigkeit, sich zu erinnern und Erfahrungen zu sammeln. Was passiert, wenn alle Verbindungen zwischen Zellen unterbrochen sind? Was wird mit einer Person passieren?
Eine einfache mehrzellige Kreatur, die Hydra, wurde darauf trainiert, sich zu verteidigen - ihre Tentakel als Reaktion auf einen Lichtblitz zurückzuziehen. Die Hydra wurde dann sanft durch die Gaze gerieben und zerlegte ihren Körper in einzelne Zellen. Hydra- und Schwammzellen können sich nach einer solchen Operation wieder vereinigen. Es stellte sich heraus, dass sich die wiedervereinigte Hydra an das erinnerte, was sie gelernt hatte, und auch die Tentakel einzog.
Hydra (links) und ein Planarwurm.
Bei planaren Würmern können Zellen nach der Trennung nicht fusionieren, aber ein Planar kann Zellen von einem anderen absorbieren. Es stellt sich heraus, dass auf diese Weise auch die Erfahrung übertragen wird. Das heißt, nachdem Sie einem Planarier etwas beigebracht und es dann einem anderen gegeben haben, können Sie das Gelernte auf diese Weise übertragen. (Dies bedeutet nicht, dass auch Sie, nachdem Sie einen Mathematiklehrer gegessen haben, den Satz von Pythagoras lernen werden: Unsere Verdauung und unser Gedächtnis sind unterschiedlich angeordnet.)
Ist es möglich, aus den Bestandteilen selbst Leben zu schaffen? Es stellt sich heraus, dass Sie können. Im vergangenen Sommer schuf eine Gruppe von Wissenschaftlern DNA von Grund auf neu, versteckte sie in einer Hülle, füllte diese Hülle mit Ribosomen und allem Notwendigen - und ein neues Bakterium, das noch nie zuvor existiert hatte, begann zu leben, sich zu ernähren und sich zu teilen.
Eine andere Gruppe von Wissenschaftlern hat bereits gelernt, die "Buchstaben des Alphabets" der DNA - stickstoffhaltige Basen - durch völlig neue zu ersetzen.
Wissenschaftler träumen davon, dass die neuen Organismen, die sie geschaffen haben, unter völlig anderen Bedingungen auf anderen Planeten leben können. Wer weiß, vielleicht werden wir genau die Zivilisation, die Leben auf anderen Planeten sät …
