Was ist Leben? Es ist schwierig, eine genaue Definition des Lebens zu geben, aber jeder kann genau unterscheiden, wo sich die Lebenden und die Unbelebten befinden. Das heißt, für ein lebendes und ein totes Pferd wird ein anderer Preis angegeben.
Tatsächlich verstehen wir intuitiv, was lebt und was tot ist, aber in der Regel fällt es uns schwer, den Unterschied genau zu formulieren. Es sind viele Versuche bekannt, eine Definition zu geben, eine Definition des Begriffs "Leben", aber alle erweisen sich als unvollkommen. Daher weigert sich eine intelligente Person im Allgemeinen zu definieren und ersetzt sie durch eine Tautologie. Leben ist Leben, das, in dem es Leben gibt, das als Leben arrangiert ist.
Zum Beispiel ist das Leben das, was uns mit kleinen Bakterien, Pflanzen und Riesenwalen in Verbindung bringt. Das Leben ist eine konstante und unvorhersehbare Bewegung. Das Leben kann geboren werden und sterben…
Alle lebenden Organismen bestehen aus Molekülen. Darüber hinaus lebt nicht jedes der Moleküle für sich. Das Wassermolekül in der Muskelzelle ist also dasselbe wie das Wassermolekül in einem Glas Tee. Zusammengenommen können Moleküle einer Vielzahl von Substanzen beispielsweise eine Muskelzelle bilden, die sich zusammenziehen und auf Veränderungen in der Umwelt reagieren kann, kurz gesagt, um zu leben.
Wir nennen ein Wunder, was wir nicht erklären können. Daher wird der scheinbar nicht wahrnehmbare Übergang von nicht lebenden Molekülen zu einem lebenden Organismus oft als Wunder des Lebens bezeichnet. Andererseits mystifizieren wir vielleicht selbst, was wir sehen, aber alles ist viel einfacher …
"Das Leben ist eine Existenzweise von Proteinkörpern, deren wesentlicher Punkt ein ständiger Austausch von Substanzen mit der sie umgebenden äußeren Natur ist, und mit der Beendigung dieses Stoffwechsels hört auch das Leben auf, was zur Zersetzung von Protein führt." Diese Definition wurde von Friedrich Engels gegeben - und war vor relativ kurzer Zeit bei uns sehr beliebt. Nun, keine so schlechte Definition. Aber ist es genug?
Engels selbst glaubte das nicht. Für ihn ist der Stoffwechsel nur ein wesentliches, aber nicht das einzige Lebenskriterium. Es kann auch einem leblosen Objekt inhärent sein. Angenommen, wir haben zwei undurchsichtige Kästen mit Löchern "am Eingang" und "am Ausgang". Was drin ist - wir wissen es nicht. Wir können jedoch den Zustand der Luft am Einlass und Auslass messen. Messungen haben gezeigt, dass wir in beiden Fällen einen Sauerstoffmangel, eine erhöhte Konzentration von Kohlendioxid und Wasserdampf haben.
Wir messen die Temperatur und sehen, dass die Luft am Auslass wärmer ist als am Einlass. Wir haben das Recht zu schließen, dass jede Box ein System enthält, das Substanzen mit der Umwelt austauschen kann. Wir öffnen die Kisten und was wir sehen … in einer davon befindet sich eine lebende Maus und in der anderen eine brennende Kerze. Das Kriterium des Stoffwechsels funktioniert hier nicht, es macht es nicht möglich, zwischen lebenden und nicht lebenden zu unterscheiden, den Verbrennungsprozess vom Atmungsprozess zu unterscheiden.
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Wenn wir die Luftzufuhr unterbrechen, stirbt die Maus. Aber auch ein toter Organismus kann Substanzen mit der Umwelt austauschen. Dies ist insbesondere die Grundlage für die Bildung von Fossilien: Die Überreste von Tieren und Pflanzen in der Gesteinsschicht geben der Umwelt organische Materie, und Mineralien nehmen ihren Platz ein. Insbesondere versteinerte Bäume sind erstaunlich: Äußerlich bewahren sie die Holzstruktur bis ins kleinste Detail, aber sie wurde vor Millionen von Jahren durch Kieselsäure und Eisenoxide ersetzt.
Welche Schlussfolgerung kann hier gezogen werden? Der Stoffwechsel ist eine notwendige Bedingung, wenn es sich um einen Lebenszustand handelt. Der Stoffwechsel allein reicht jedoch nicht aus, um das Leben zu definieren! Es wird noch etwas benötigt.
Lass es uns erneut versuchen. Erstens ist das Leben aktiv. Das Leben funktioniert. Auch wenn es "passiv" ist, sich an die Bedingungen anpasst (dh "leidet": "Leiden" bei Aristoteles ist eine Kategorie der Unterwerfung, eine Kategorie, die der Handlung entgegengesetzt ist: actio - passio), bleibt die aktive Komponente erhalten, sozusagen eine unabhängige Handlung, " von mir und für mich. " Eine solche Aktivität tritt notwendigerweise mit dem Energieaufwand im System auf: Um zu leben, wird Energie verbraucht! Zweitens ist das Leben die Aufrechterhaltung und Reproduktion einer immer konkreten Ordnung, einer bestimmten, spezifischen Struktur. Speziell spezifisch. Dies ist, was Energie verbraucht und Energie dafür ausgegeben wird!
Was ist aktive Wiedergabe? Dies ist ein Prozess, bei dem sich das System selbst reproduziert und seine Integrität beibehält, wobei Elemente der Umgebung mit einer niedrigeren Ordnung verwendet werden. Ein solcher passiver Prozess ist keineswegs ein Lebenszeichen. Der Vogel vermehrt jedes Jahr seine Nester, der Biber baut einen Damm, aber im Gegensatz zu ihren Erbauern können weder das Nest noch der Damm als lebende Objekte betrachtet werden. Im Allgemeinen ist es unwahrscheinlich, dass ein Vogel, der aus einem Nest reproduziert wird, ein Biber - von einem Damm und ein Bigfoot - von seiner Spur erhalten werden kann …
Weiter zum Energieverbrauch. Aus welchem Grund ist dies eine notwendige Voraussetzung für die Definition des Lebens? Weil es möglich ist, Lebewesen von anderen sich selbst reproduzierenden Strukturen zu unterscheiden, beispielsweise einem Kristall.
Bereits im 18. Jahrhundert wurden Analogien zwischen dem Wachstum von Organismen und dem Wachstum von Kristallen gezogen. Tatsächlich hat jeder Kristall seine eigene spezifische Struktur, die spontan entsteht. Natriumchlorid kristallisiert in Form eines Würfels, Kohlenstoff (Diamant) - in Form eines Oktaeders. Cluster und Verwachsungen von Kristallen ähneln manchmal überraschend den Strukturen der lebenden Natur. Erinnern wir uns an die frostigen Muster auf den Fensterscheiben. Sie ähneln manchmal den Blättern von Farnen und anderen seltsamen Pflanzen in einem solchen Ausmaß, dass sie realer erscheinen als die echten. Sogar Metalle bilden solche Strukturen. Metallurgen auf der ganzen Welt kennen den sogenannten Tschernow-Baum. Beim Gießen von Metallprodukten können sich Lücken und Schalen bilden, wie Experten sie nennen. Und manchmal wachsen Eisenkristalle in solchen Schalen zusammen - dies ist einer bekannten Pflanze sehr ähnlich.
Und doch sind die Analogien zwischen Frostmustern und Farnblättern irreführend. Obwohl diese Strukturen äußerlich ähnlich sind, sind die Prozesse ihrer Bildung energetisch diametral entgegengesetzt. Ein Kristall ist ein System mit einem Minimum an freier Energie. Was bedeutet das? Dies bedeutet, dass während der Kristallisation Energie in Form von Wärme freigesetzt wird. Wenn beispielsweise ein Kilogramm "Frostmuster" auftritt, sollten 619 kcal Wärme freigesetzt werden.
Die gleiche Menge Energie muss für die Zerstörung dieser Struktur aufgewendet werden. Farnblätter hingegen absorbieren die Energie der Sonnenstrahlen, wenn sie entstehen und wachsen. Durch die Zerstörung dieser Struktur können wir Energie zurückgewinnen. Wir tun dies zum Beispiel, indem wir Kohle verbrennen, die aus den Überresten riesiger Farne des Paläozoikums gebildet wurde, oder indem wir uns einfach um ein gewöhnliches Feuer sonnen. Und der Punkt hier ist nicht das blattartige Muster selbst, das den Waldfarn und das Muster auf dem Glas äußerlich vereint.
Eine formlose Eisscholle mit der gleichen Masse benötigt die gleiche Energiemenge, um zu schmelzen und zu verdampfen. Und für die Bildung der äußeren Komplexität eines Pflanzenblattes wird Energie aufgewendet, die im Vergleich zu der in organischer Substanz konservierten Energie vernachlässigbar ist.
Aber was ist mit der äußeren Ähnlichkeit? Der Punkt ist dies. Sowohl Farnblätter als auch Frostmuster haben die maximale Oberfläche für ein bestimmtes Volumen. Für einen Farn (und jede andere Pflanze) ist dies notwendig, da die Atmung und Assimilation von Kohlendioxid über die Oberfläche der Blätter erfolgt. In Fällen, in denen der Wasserverbrauch für die Verdunstung reduziert werden muss, nehmen Pflanzen wie Kakteen eine Kugelform mit einer minimalen Oberfläche an. Dies muss jedoch durch eine Verringerung der CO2-Assimilationsrate und infolgedessen eine Verlangsamung des Wachstums bezahlt werden.
Wasserdampf, der auf kaltem Glas kristallisiert, bildet ebenfalls eine Struktur mit maximaler Oberfläche, da in diesem Fall die Verlustrate an freier Energie maximal ist (Kristalle wachsen von der Oberfläche). Die Analogien zwischen Kristallen und lebenden Organismen haben also sozusagen keine wesentliche Bedeutung. Die Flüssigkeit, die in der Schwerelosigkeit aus dem Gefäß geworfen wird, hat die Form einer Kugel (minimale Oberflächenspannungsenergie). Dies kann aber kaum bedeuten, dass die Gesetze des Kosmos den Spielregeln mit Bällen am Billardtisch ähnlich sind!
Fairerweise sollte beachtet werden, dass kristalline Formen dem Leben nicht fremd sind. Viele Menschen kennen große und völlig harmlose Tausendfüßler-Mücken mit langen, spröden Gliedmaßen. Ihre Larven leben in feuchten Böden und ernähren sich von verrottenden Pflanzenresten. Unter ihnen befinden sich blau gestrichene Personen mit einer schillernden Tönung. Sie wirken lethargisch und sind tatsächlich krank - infiziert mit dem sogenannten Regenbogenvirus. In der Hämolymphe solcher Larven unter dem Mikroskop finden sich Kristalle von erstaunlicher Schönheit, die wie Saphire schillern.
Diese Kristalle bestehen aus Viruspartikeln - Virionen. Wenn die Larve stirbt, gelangen sie in den Boden, um von den Larven einer neuen Generation von Mücken verschluckt zu werden. Übrigens werden solche Kristalle von vielen Viren und nicht nur von Insektenviren gebildet. Es ist jedoch wichtig, dass dies genau die inaktive Form der Existenz des Virus ist, im Gegensatz zu der aktiven, lebenden. In Form eines Kristalls vermehrt sich das Virus nicht, sondern durchläuft auf diese Weise nur seine "schweren Zeiten". Der berühmte Physiker Erwin Schrödinger nannte das Chromosom "aperiodischen Kristall". Tatsächlich ist die Kernsubstanz der Zelle während der Teilungsperiode geordnet und kann formal als Kristall bezeichnet werden. Wenn jedoch eine Kernsubstanz (Chromatin) in ein Chromosom „gepackt“wird, ist sie wiederum inaktiv, und das Chromosom selbst ist nur eine Möglichkeit, Chromatin von Zelle zu Zelle zu übertragen.
Für die Kristallisation wird also keine externe Energie benötigt. Um jedoch seine eigene Lebensordnung in der nächsten Generation aufrechtzuerhalten und zu reproduzieren, muss der Körper Energie absorbieren (in Form von Lichtquanten oder nicht oxidierten organischen Verbindungen, einfachen Substanzen und Freisetzung oxidierter Abfallprodukte usw.). Das ist Stoffwechsel.
Aber warum, wofür ist dieser Austausch? "Alles fließt", sagte Heraklit von Ephesus. Wenn dies der Fall ist, "fließt" vor allem der lebende Organismus. Er ist ein Strom, entlang dem sich Energie und Substanzen kontinuierlich bewegen - Elemente für den Wiederaufbau von Strukturen. Während des gesamten Lebens werden alte zelluläre Strukturen kontinuierlich durch neu gebildete ersetzt. So werden die Blutzellen nach 4 Monaten vollständig ersetzt. Letztendlich ist dies auch eine Reparaturarbeit, aber der Körper ersetzt nicht nur Zellen, die Defekte erhalten haben, sondern alles.
Sie sagen, dass Nervenzellen nicht wiederhergestellt werden. Dies bedeutet, dass der Körper keine neuen Nervenzellen erzeugt, sie vermehren sich nicht - es gibt so viel wie es war. Ja, es werden keine absolut neuen Zellen gebildet. Aber während ihres ganzen Lebens werden sie ständig wieder aufgebaut. Es ist wie eine gründliche Überholung und Sanierung eines Hauses. Das Haus ist alt, aber renoviert und in sehr gutem Zustand! Wir können nur formal die Neuronen betrachten, mit denen wir unser Leben beenden, dieselben Zellen, mit denen wir es begonnen haben.
Und noch ein Ausdruck: spezifische Struktur. Was ist das? Organismen reproduzieren von Generation zu Generation die Ordnungsmerkmale der Arten, zu denen sie gehören. Dies geschieht mit nahezu perfekter Präzision (das Wort "fast" ist äußerst wichtig). Hier hat der Wolf einen Hasen gefressen. Braucht er die Organe eines Hasen, seine Gewebe, seine Proteine und Nukleinsäuren - alles, was für die Struktur "Hase", "Hasenordnung" spezifisch ist? Natürlich nicht!
All dies im Magen des Wolfes wird zu einer Mischung aus niedermolekularen organischen Substanzen - Aminosäuren, Kohlenhydraten, Nukleotiden usw., die allen Lebewesen gemeinsam sind und unspezifisch sind. Der Körper des Wolfes oxidiert einige von ihnen zu Kohlendioxid und Wasser, um (unter Verwendung der empfangenen Energie!) Aus den verbleibenden unspezifischen Substanzen eine eigene, spezifisch geordnete Struktur "Wolf" aufzubauen - seine Proteine, seine Zellen und Gewebe. Füttere den Wolf mit einer vom Chemiker synthetisierten Aminosäuremischung und es wird dasselbe tun.
Ist dies in Bezug auf das Leben als solches, das Leben im Allgemeinen, so? Die Frage ist offen. Aber so sind die Dinge auf der Erde. Terrestrische Organismen brauchen nicht die Bestellung eines anderen. Sie kämpfen und kämpfen verzweifelt gegen sie. Jeder kennt zahlreiche medizinische Versuche, Tiere und Menschen mit verschiedenen Organen oder Geweben zu transplantieren: Herz, Lunge, Nieren, Bauchspeicheldrüse usw. Kann man diese Versuche als erfolgreich bezeichnen? Das Ergebnis war immer ähnlich: Die transplantierten Organe neigten anhaltend zur Abstoßung.
Die einzigen Ausnahmen waren Organe "gleicher Ordnung" mit dem Patienten, die einem identischen Zwilling entnommen wurden - und dies ist eine "strukturelle" Kopie desselben Organismus. Die Gewebe werden von den Ärzten lieber zur Transplantation aus demselben Organismus genommen: Beispielsweise wird die Haut vom Bein des Opfers an die von der Verbrennung betroffene Stelle transplantiert. Es ist möglich, ein fremdes transplantiertes Organ nur durch Unterdrückung des schützenden Immunsystems für die Bildung von Antikörpern zu erhalten. Aber dann ist der Patient gegen jede Infektion schutzlos! Dies ist ein großes, tödliches Risiko, und auf die eine oder andere Weise geht es letztendlich nur um die Fortsetzung des Lebens, nicht aber um die Verlängerung eines normalen vollwertigen Lebens.
Sogar Hormone sind sozusagen einfach bioaktive Substanzen (dh nicht nur komplexe biologische Formationen), die speziesspezifisch sind. Hier gibt es natürlich eine Lücke, es gibt einen Gradunterschied. Beispielsweise weist Insulin, das einzige wirksame Mittel gegen Diabetes, eine relativ geringe Speziesspezifität auf, so dass dieses aus der Bauchspeicheldrüse von Rindern isolierte Protein zur Behandlung von Diabetikern verwendet werden kann. Das Wachstumshormon Somatotropin ist jedoch speziesspezifisch. Für die Behandlung des Zwergwachstums bei einer Person wird genau das menschliche Wachstumshormon aus der Hypophyse einer verstorbenen Person ausgeschieden (ja, ja, es gibt noch keinen anderen Weg).
Jemand wird bemerken: Es gibt komplexe Organismen, ihre strukturelle Identität ist komplex und natürlich ist ihre strukturelle Spezifität sehr anspruchsvoll. Aber es gibt einfache Organismen, es gibt sogar die einfachsten. Wie dann? Es scheint, dass niedere Organismen weniger Abneigung gegen "fremde Ordnung" haben sollten. Tatsächlich gelingt es Fischen und Amphibien, Organtransplantationen zwischen verschiedenen Arten durchzuführen, und Rindersomatotropin kann das Wachstum von Forellen stimulieren. All dies wird jedoch vom Experimentator künstlich erzeugt. Dies bedeutet, dass es kein völlig "normaler", unnatürlicher Lebensverlauf ist. Am Ende heißt es: Wenn Sie einen Hasen schlagen, lernt er, Streichhölzer anzuzünden. Die Frage ist nur, ob diese unglückliche gejagte Kreatur noch ein Hase ist. Sagen wir es so: Ein Hase, der in den Zähnen eines Wolfes stirbt, ist viel mehr ein Hase, wahrer, "korrekter" als ein Hase. Wer kann Streichhölzer anzünden?
Tiere, die sich von anderen Tieren oder Pflanzen ernähren, zerstören zunächst die Ordnung eines anderen. Lebensmittel in Magen und Darm werden in einfache chemische Verbindungen zerlegt, und anhand der Struktur beispielsweise der Aminosäuren Glycin oder Phenylalanin ist es unmöglich zu sagen, ob sie aus den Proteinen von Rinderfleisch, Erbsen gewonnen oder von einem künstlich geschickten Chemiker mit Brille synthetisiert werden. Aus diesen elementaren Bausteinen des Lebens bauen Organismen nur ihre inhärenten Strukturen auf. Jeder Organismus zeichnet sich durch eine einzigartige, nur inhärente Kombination von Proteinmolekülen aus. Und schon auf dieser Basis erscheint ein Komplex aller Merkmale des Organismus - auf der Ebene von Zellen, Geweben und Organen.
Bei Pflanzen ist dies noch ausgeprägter. Wasser, eine Reihe von Nährsalzen, Kohlendioxid und Licht - mit diesen gleichen Faktoren wächst eine Rose aus einem Samen, eine Brennnessel aus einem anderen und ein Baum aus dem dritten (und überhaupt nicht „Tschernows Baum“- erinnerst du dich?). Jedes Mal - eine bestimmte Pflanze mit eigenen Eigenschaften. Mit seiner Ordnung.
Der Körper nimmt also keine Ordnung von außen auf, sondern Energie. Aufgrund dieser Energie baut er seine spezifische Ordnung "nach ihrer Art" auf - so scheint es, heißt es in der Schrift, dass er die eines anderen vernachlässigt. Aus einem Hühnerei - einer homogenen Masse aus Eigelb und Eiweiß - entsteht ein Huhn mit Kopf, Beinen und Flügeln. Und diese einfache Sache, dieses Wunder heißt Leben.
S. Minakov
