Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Феноменология жизни

14.3.1 Главный «враг» всего живого

Поведение объектов живой природы настолько отли­чается от неживой (косной), что люди долго объясняли и продолжают объяснять феномен жизни присутствием не­материальных факторов. Например, еще Аристотель го­ворил, что «душа — это энтелехия жизни», то есть жизнь начинается там, где есть нематериальная душа. Такой под­ход к объяснению жизни называется витализмом. Су­ществует и противоположный подход, согласно которо­му все особенности проявления жизни в принципе можно свести (редуцировать) к биологическим, а эти последние — к физико-химическим закономерностям. Это механисти­ческий подход к объяснению жизни. Истина, как всегда, находится посередине. Жизнь, безусловно, материальна, но подчиняется качественно новым закономерностям, не сводимым к законам физики, химии, биологии.

Начнем с того, что живые организмы даже на клеточ­ном уровне представляют собой большие системы, состоя­щие из огромного числа атомов и молекул. Невозможно представить себе живой организм из нескольких десят­ков и даже нескольких тысяч атомов. Объем самой ма­ленькой одноклеточной бактерии составляет всего 0,02 ку­бических микрона. Такой объем имеет шарик диаметром всего четверть микрона. Однако в нем содержится около 80 тысяч макромолекул (белков и нуклеиновых кислот)! Помимо них, в состав бактерии входят молекулы воды и других простых веществ. И такая бактерия быстро рас­тет, делится, то есть обнаруживает исключительную ак­тивность. Что же тогда можно сказать о многоклеточных организмах! Ведь человек в среднем состоит из 5 х 10¹³ клеток, а большой кит — из 10¹⁷ клеток!

Но ведь и в объектах неживой природы тоже много ато­мов и молекул. Представьте себе океан воды или камен­ную гору. В чем же тогда отличие между живым и нежи­вым? Дело в том, что неживые кристаллические, жидкие или газообразные объекты в состоянии термодинамиче­ского равновесия имеют максимальную энтропию. В газе атомы, молекулы хаотически, беспорядочно движутся, обусловливая большую энтропию газообразного состоя­ния. В жидкости также налицо беспорядок, хотя в неболь­ших объемах порядок уже намечается. Поэтому энтропия жидкости хоть и меньше, чем газа, но тоже велика. В кри­сталлах имеет место упорядоченность в расположении ато­мов, молекул, однако отдельные ячейки кристалла пол­ностью идентичны, взаимозаменяемы, обусловливая оп­ределенную «свободу» для перестановок атомов в пределах кристалла, а значит, и большой статистический вес рав­новесного макросостояния.

Самое главное отличие биологических структур заклю­чается в их фантастической упорядоченности, которая начинает проявляться уже с уровня макромолекул бел­ков и нуклеиновых кислот. Восхищенный такой упоря­доченностью, знаменитый физик Э. Шредингер назвал макромолекулы «апериодическими» (то есть непериоди­ческими) кристаллами, хотя это словосочетание бессмыс­ленно: кристалл по определению является периодической структурой. Молекулярный вес этих макромолекул дос­тигает сотен тысяч и миллионов (вспомним, что молеку­лярный вес кислорода О₂ равен всего 32), и именно этим объясняется их уникальная способность быть катализа­торами сложных биохимических реакций и служить но­сителями наследственной информации. В пределах мак­ромолекул все атомы находятся строго на своих местах, а это значит, что энтропия таких веществ чрезвычайно мала.

Сказанное выше в еще большей степени относится к высшим уровням организации живой материи. Как толь­ко упорядоченность нарушается — жизнь прекращается, живые объекты умирают. Высокий порядок живого сви­детельствует, что живые объекты находятся вдали от со­стояния термодинамического равновесия, для которого характерна, наоборот, малая упорядоченность и большая энтропия. Следует добавить, что весь этот удивительный порядок существует не в статике, а в динамике, обнару­живая ни с чем несравнимую согласованность в движе­нии, поведении, всего того, что характеризует динамику жизни.

Таким образом, поддержание жизни связано с сохра­нением высокого неравновесного порядка в структурах всех уровней организации живого. Здесь мы сталкиваем­ся с важным отличием живой природы от неживой: у жи­вого есть «цель», заключающаяся в сохранении высокой упорядоченности. Что же мешает им это делать? Образно говоря, это — второе начало термодинамики, являющее­ся главным «врагом» всего живого. Другими словами, живые объекты находятся в постоянной «борьбе» со вто­рым началом термодинамики, «стремящимся» перевести эти объекты в равновесное состояние, состояние с макси­мальной энтропией. И эта борьба ведется не на жизнь, а насмерть!