Основные свойства живого вещества

Жизнь — высшая форма организации материи. В то же время согласно академику В.А. Энгельгардту, у живой материи практически нет таких свойств, каких не существовало бы у неживой материи.

Одним из существенных свойств живого является обмен веществ, энергии и информации. Организмы потребляют из окружающей среды энергию и вещества и используют их для протекания жизненно важных реакций, а затем возвращают в среду эквивалентное количество энергии и вещества в другой форме, менее пригодной для них. Таким образом, организм — открытая система, находящаяся в стационарном состоянии: скорость поступления веществ и энергии из среды уравновешивается скоростью переноса веществ и энергии из системы. В основе последней находятся белки — носители большинства жизненных функций и" нуклеиновые кислоты — носители информации. Важно подчеркнуть, что живое вещество существует только в потоке непрерывного обмена веществ, энергии и информации с окружающей средой. Прекращение движения в этом потоке хотя бы одного компонента прекращает жизнь.

Основу обмена веществ составляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции, т.е. процессы синтеза веществ в организме, и диссимиляции, в результате которых сложные вещества и соединения разлагаются на простые, и выделяется энергия, требуемая для реакций биосинтеза. Отметим, что биогенные (необходимые для живого вещества) элементы всегда находятся в сложных миграциях, перемещениях. Их совокупность составляет круговорот веществ в биосфере.

В качестве источников энергии для живого вещества служат солнечная и другая тепловая радиация, пища, наконец, контакты с более теплыми телами. Энергия живых организмов в процессе их жизнедеятельности подвергается многим превращениям, в частности преобразовывается в механическую, тепловую, световую, химическую, электрическую и, в конце концов, рассеивается в окружающем пространстве.

Что касается обмена информации, то в широком и основном значении информация — это передача от одного живого объекта к другому различных сведений или иных воздействий, которые влияют на их жизнедеятельность. В узком смысле (например, для кибернетики) информация — это «антиэнтропия» (негэнтропия) или мера упорядочения материи. Наряду с этим каждый живой организм воспринимает и накапливает непрерывный поток информации второго рода, который идет к нему из окружающей среды: звуки, запахи, зрительные образы, изменение температуры, освещенность и т.д.

Единство химического состава. Состав живых организмов характеризуется наличием тех же химических элементов, что и в объектах неживой материи. В то же время соотношение элементов в живом и неживом неодинаково. Живое вещество состоит почти на 98,8% из элементов, которые повсеместно присутствуют и в атмосфере и в гидросфере: кислорода, водорода, азота и углерода. Из оставшихся один процент приходится еще на четыре элемента, широко распространенных и весьма подвижных: кальций, калий, магний и кремний. Оставшиеся 0,2% приходятся на долю серы, фосфора, хлора, натрия, алюминия и железа и лишь 0,01% — на все остальные элементы.

Следует подчеркнуть, что обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма.

Здесь уместно, по нашему мнению, привести закон физико-химического единства живого вещества, сформулированный В. И. Вернадским: все живое вещество Земли физико-химически едино. />Из данного закона естественно вытекает следствие: вредное для одной части живого вещества не может быть безразлично для другой его части (или: вредное для одних видов существ вредно и для других).

Киральная чистота. Киральность — способность вещества поляризовать свет в одну из сторон (правую или левую). Чистота киральная — наличие исключительно объектов, которые несовместимы со своим зеркальным изображением (например, левая и правая руки). Согласно закону киральной чистоты Л. Пастера, живое вещество состоит из кирально чистых структур.

Самовоспроизведение. Каждая отдельно взятая биологическая система существует ограниченное время; известно, что поддержание жизни связано с самовоспроизведением. В основе последнего лежит образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК).

Процесс самовоспроизведения тесно связан с явлением наследственности: любое живое существо рождает себе подобных. Наследственность состоит в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение, что связано с относительной стабильностью, то есть постоянством строения молекул ДНК. Однако важно подчеркнуть, что развитие биологических процессов не может быть жестко детерминированным, предопределенным во всех деталях. Вследствие этого особенности родителей передаются потомству не с абсолютной точностью, а всегда с некоторыми отклонениями, обычно незначительными (микромутации), иногда существенными (макромутации).

Изменчивость — противоположное наследственности свойство организма. Оно связано с его способностью приобретать новые признаки и свойства. В основе наследственной изменчивости лежат изменения так называемых биологических матриц — молекул ДНК. Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования. Больше шансов на сохранение получают особи, которые лучше приспособлены и быстрее размножаются. Однако и здесь в реальной жизни нет жесткой детерминации, поэтому возможны любые случайности. Согласно Ч. Дарвину, изменчивость, наследственность и естественный отбор — главные факторы эволюции жизни. Эго приводит к появлению новых ее форм, новых видов живых организмов. Хотелось бы при этом уточнить одно обстоятельство. При появлении каждого варианта новых условий жизнь к ним приспосабливается, но обычно после ряда как бы «черновых» проб.

Способность к росту и развитию присуща любому живому организму. Последний с момента зарождения растет, увеличиваясь в размерах и массе, но при этом сохраняет общие черты строения. Таким образом, рост сопровождается развитием и в результате возникает новое качественное состояние живого объекта. Важно отметить, что развитие живой формы материи в целом представлено как индивидуальным, так и историческим развитием. На стадии индивидуального развития постепенно и последовательно проявляются все свойства единого организма. Что касается исторического развития, оно сопровождается образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Именно благодаря историческому развитию возникло вес многообразие живых организмов на Земле.

Для нормального функционирования живого организма в меняющихся условиях окружающей среды необходимо внутреннее регулирование — саморегуляция различных процессов, полное подчинение их единому порядку поддержания постоянства внутренней среды гомеостазу. В основе саморегуляции лежит принцип обратной связи, в соответствии с которым сигналом для включения того или иного регулируемого процесса может быть изменение состояния какой-либо системы, например, изменение температуры, концентрации веществ и т.д. Такие системы построены в клетке на химических принципах (процессы обмена веществ, как известно, регулируются на основе биологического катализа), в многоклеточном организме животного — на основе гуморальной и нервной регуляции, в сообществах организмов — в зависимости от разнообразия внутри — и межвидовых взаимодействий.

Неотъемлемой чертой, присущей всему живому, является раздражимость. Это свойство выражается реакциями живых организмов на внешнее воздействие и связано с передачей информации из внешней среды биологической системе любой сложности (организму, органу, клетке).

Дискретность —¦ всеобщее свойство материи. Любая, в том числе биологическая, система состоит из отдельных, но, тем не менее, взаимодействующих частей, которые образуют структурно-функциональное единство. Живое вещество существует всегда дискретно, то есть в форме обособленных друг от друга тел, характеризующихся трехмерной структурой, которая специфична для каждого вида. Именно по характеру этой структуры можно отличить, например, льва от кошки. Каждый организм представляет собой непрерывно функционирующую систему химических веществ и внутриклеточных структур, а у многоклеточных видов еще и клеток, тканей и органов. Основу этих систем составляют белки — носители большинства жизненных функций и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) — носители информации.

Структурная сложность живого начинается с гигантских полимерных молекул и продолжается на уровне клеток многоклеточных организмов и надорганизменных сообществ. Все живое на Земле характеризуется иерархичностью (соподчиненностью) структурной организации. Жизнедеятельность биологических систем на менее сложном уровне является предпосылкой осуществления свойств живого на более высоком уровне. Так, например, самовоспроизведение на уровне многоклеточного организма невозможно без деления клеток и т. д. Указанная взаимосвязь и соподчиненность уровней организации живого является отражением иерархичного принципа строения биологических систем и лежит в основе биологической формы движения материи.

Вышеизложенное позволит, по нашему мнению, более близко подойти к пониманию, что такое жизнь.

Представляет интерес и формулировка жизни, данная М.В. Всль- кенштейном: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот». Такой подход к понятию жизни соответствует современному состоянию исследований в области молекулярной биологии.

Заметим при этом, что дальнейшее углубленное изучение различных форм проявления разума, свойств разумной материи, с учетом последствий (позитивных и негативных) скачкообразного роста ее воздействия на окружающую среду и в перспективе на околокосми- ческое пространство, которые неизбежно затронут и самого носителя разума — человека, может внести в указанные определения жизни существенные коррективы.