Интегративный физико-химический признак живого

Как было показано в предыдущей главе, переход от химической сту­пени развития к биологической связан с достижением основной полноты возможного содержания химической формы материи сначала в "космогеохимической", а затем в биохимической формах. Отрицание последней и через него - химического как такового, его способа существования и развития и является, очевидно, сущностным признаком жизни.

Этим способом выступает прямой химический субстратный синтез (243) который включает в качестве внутреннего момента свою противоположность - распад или диссоциацию - и берется, следовательно, в более широком, нежели образование, а не разрушение какой-либо химической связи, абсолютном смысле. Путем, который ведет от атомов к основной полноте химического содержания, является синтез, взятый в этом его смысле, а не распад, который лишь опосредует его изнутри. "Коренная особенность химического субстратного синтеза заключается в том, что переход в новое, высшее качество... не может быть осуществлен здесь отдельным самостоятельно существующим субстратом. Дня такого перехода отдельный субстрат нуждается в другом субстрате. В химическом разви­тии новое качество, новая сущность выступает как паритетный результат двух или более химических субстратов... На уровне химической органи­зации материи отдельный субстрат характеризуется существенной внут­ренней неполнотой, т.о. недостаточным для самостоятельного перехода в новое, высшее качество содержанием" (244). Совокупностью и многообрази­ем таких субстратов образована "космогеохимическая" форма химического в основной полноте его содержания, которая служит условием последнего этапа чисто химической эволюции - возникновения на острие ее магист­рат, такого отдельного химического субстрата, который сам по себе об­ладает этой полнотой: над молекулярного белково-нуклеинового комплек­са, - так что никакой химический синтез его с другим отдельным субс­тратом далее не может породить принципиально нового химического субс­трата. На этом химический синтез как способ развития материи в известном смысле исчерпывает себя: химическое содержание над молекулярного белково-нуклеинового комплекса уже нельзя существенно допол­нить содержанием другого химического субстрата путем прямого синтеза, что определяет впоследствии биохимическую универсальность живого и его нехимический в общем способ развития. Обладая основной полнотой возможного содержания химической материи в целом, но вместе с тем ос­таваясь отдельным и особенным химическим субстратом, этот комплекс в принципе может - поскольку он химически взаимодействует со средой и поскольку химическому не присущи другие общие процессы - подвергаться распаду и ресинтезу, существовать в непрерывном обновлении своих хи­мических компонентов - за счет обмена веществ (вероятно, подвергаясь при этом некоторым модификациям в рамках своей основной химической полноты).

Возникает два принципиальных вопроса. Не означает ли это, что химические прогресс и регресс - соединение и распад - приходят в ней в равновесие и синтез утрачивает свой абсолютный характер? Какие хи­мические свойства и признаки отличают этот особенный химический субс­трат от других особенных химических субстратов? Начнем с последнего.

Над молекулярный белково-нуклеиновый химический комплекс или, ко­ротко, "белковое тело" кажется химически обезличенным в силу того, что обладает всеми возможными главными признаками других особенных химических субстратов. Его отличительный признак поэтому состоит, так сказать, в том, что он его не имеет: это не кислота и не основание, не донор и не акцептор электронов, не дальтонид, но и не бертоллид, это не альдегид, не кетон, не спирт и т.д. "Совместимость основных химических функций, принадлежащих... разным веществам" (245), не может, строго говоря, считаться его особенный признаком, подобно тому, нап­ример, как нельзя приписать определенный цвет имеющему все цвета предмету и выделить его таким образом в ряду цветных предметов. Разу­меется, нечто подобное свойственно отношениям и других химических субстратов друг к другу (мы помним, например, о явлении амфотерности - о том, что в природе нет абсолютных кислот и абсолютных оснований), но в случае "белкового тела" эта ситуация становится всеобъемлющей и универсальной настолько, что оно как бы вообще лишается собственного химического лица. Разумеется, это не мешает отличать "белковое тело" от прочих химических объектов, но такое отличие не является решением проблемы его собственных химических свойств, если понимать под ними определения, которые не только вообще свойственны тому или иному нечто, а свойственны ему постольку, поскольку благодаря им оно прису­шим ему образом сохраняет себя в соотношении с иным, не дает воли внутри себя посторонним положенным в нем воздействиям, а само показы­вает в ином силу своих собственных определений" (246). По видимому, та­ких его определений нет в стандартном списке свойств соединений, ко­торым, например, пользуется химик-аналитик, исследуя неизвестный раствор на наличие белка или нуклеиновых кислот.

Прямое отношение, которое белковое тело имеет к живому, делает заманчивым покончить с проблемой, объявив его не химическим, а биоло­гическим субстратом, и приписать ему, как собственные, не химические, а непосредственно жизненные определения: самосохранение путем приспо­собления, раздражимость, рост, размножение и т.п., - т.е. считать, что определенный тип соединений, от которых в основном зависят прояв­ления жизни, "можно рассматривать как живую материю" (247). Это кажется тем более оправданным, что белковое тело - не обычное химическое сое­динение, а над молекулярный комплекс, сложная система многих соединений, у которой "собственными" должны быть какие-то интегративные, системные качества и определения. Данное обстоятельство было одной из причин того, что соотношение химического и биологического и вообще низшего и высшего стали считать соотношением частей и целого (248). Действительно, целое зависит от частей, но не сводится к ним, а орга­ническое целое, каким являются клетка или организм, подчиняет себе части, которые не могут естественным образом существовать самостоя­тельно, вне целого. Отношения частей и целого до некоторой степени аналогичны, таким образом, отношениям высшего и включенного в него низшего. Однако формула "химические частя - биологическое целое" упускает из виду одно принципиальное обстоятельство. Химические части объединяются в целое путем физических и химических взаимодействий, интеграция химических компонентов живого обеспечивается обычными хи­мическими - ковалентными и водородными - связями, электростатически­ми, вандерваальсовскими, дисперсионными и связанными с переносом за­ряда силами, диполь- дипольными, гидрофобными и т.п. взаимодействиями (249), и очевидно, что целое, образованное химическими элементами и хи­мическими же связями, остается по своей природе "химическим целым, а отношения химических частей и биологического целого опосредуются хи­мическим целым низшей основы живого (250), являвшимся его теневой сис­темой (251). Шагом к учету этого обстоятельства была концепция "ги­перструктуры", предложенная М.Ф.Веденовым и В.И.Кремянским (252). Согласно ей, между химическими частями и биологическими целыми находится особая знаковая информационная структура, опосредуюшая их отношения. Это - закодированная в ДНК информация о нем (целом), которая есть нечто большее, чей непосредственная химическая структура молекул ДНК. Гиперструктура, по мысли авторов, вносит новый порядок в отношение химических компонентов живого, организуя их сообразно системе биоло­гических значений своих химических знаков. Естественным продолжение, этого кажется признание некоторой химической целостности химической основы живого. Однако в такой постановке проблема ее химических опре­делений вряд ли может быть решена, поскольку концепция гиперструктуры фактически предполагает некую "интервенцию" биологического уровня в химический, при которой в непосредственных взаимосвязях атомов и мо­лекул, т. е. в химических структурах живого, формируются и играют гла­венствующую роль какие-то иные структуры, не принадлежащие первым, внешние по своему происхождению (253). Если целостность навязана хими­ческому уровню живого таким образом, у нее вообще не должно был, собственных (в гегелевском смысле) химических определений, и в этом отношении модель гиперструктуры не выходит за рамки модели химических частей и биологического целого, в которой нет самое идеи химической целостности живого.

Решение состоит в признании, во-первых, химической целостности живого наряду с его биологической целостностью и, во-вторых, изомор­физма системных, интегративных свойств обеих целостностей - того, что каждое биологическое свойство имеет эквивалент и опору на уровне хи­мической основы живого, как это следует из гипотезы теневой системы, описанной в предыдущей части. Из нее вытекает, что биологических приспособлению, росту и другим свойствам соответствуют химические интегративные свойства или "определения" низшей основы живого, которых, если установлен их собственный химический смысл, в принципе, можно дать те же названия, подчеркнув этим момент изоморфизма живого и его химической основы. Им южно подобрать и другие термины, например, именовать размножение единиц живого пространственной редупликацией соответствующих открытых каталитических систем, акцентируя разноуровневость интегративных химических и биологических свойств живого. Главное - их химический смысл: то, в каком отношении они находятся к сущностному способу развития химической материи, к прямому субстрат­ному синтезу, и здесь необходимо вернуться к вопросу, утрачивает ли тенденция субстратного синтеза абсолютный по отношению к распаду ха­рактер в химической основе живого, уже достигшей основной полноты возможного химического содержания, превзойти которую этой тенденция не дано.

Отрицательный ответ коренится прежде всего в энергетике живого как неравновесной открытой физической система "Обычно, когда обсуж­дается вопрос о существовании энергетического протока в живых системах подразумевается, что он необходим для покрытия многочисленных реакций расхода энергии, начиная от функционирования и кончая поддержанием собственной структуры. Такое представление соответствует состоянию динамического равновесия, которое неоднократно рассматривалось как характерное для живых систем. Для системы, находящейся в динамическом равновесии, можно представить состояние покоя при отключении реакции расхода. Само наличие протока в ней имеет целью компенсацию "возмущения", т.е. достижение равновесия покоя. Можно сказать, что в таких системах происходит работа ради покоя. Принцип организации живых систем... существенно отличается от динамического равновесия... работа в живой системе идет не ради уравновешивания, а ради усиления неравновесного состояния, поддержание которого потребует новой работа. Можно сказать, что в такой системе идет работа ради работы, побудителем такой деятельности являются не внешние стимулы, а внутренние свойства системы" (254). По мысли одного из создателей биоэ­нергетики - Э.С.Бауэра, "представление, что живая система находится в динамическом равновесии, физически в основе неправильно и ведет поэ­тому биологически к ошибочным заключениям, не соответствующим фак­там" (255).

Очевидно, что химическим выражением работы ради работы является синтез ради синтеза (можно, конечно, представить себе и распад ради распада, но будет нелегко объяснить, почему в результате вообще есть живое). Химический синтез и в живом берет верх над распадом, поднимая все новые количества относительно простых соединений к основной пол­ноте возможного химического содержания. Это выражается прежде всего в тенденции к избыточному самообновлению, восстановлению при обмене веществ распадающихся структурных элементов химической системы кле­ток, тканей, организмов - в избыточном анаболизме, на котором основа­ны рост и онтогенез - индивидуальное развитие. "Если бы [химические - О.Б.] процессы в живом представляли собой симметрично замкнутые на себя метаболические кольца, возможность роста и развития была бы со­вершенно исключена. Биологическое время остановилось бы и обратилось в нуль" (256). Если бы анаболическая фаза обмена только возвращала "потратившую" систему в исходное состояние, это поставило бы "под сомнение само существование жизни или живого" (257).

Химический синтез имеет две стороны: качественную, интенсивную - прирост сложности конечного субстрата по отношению к сложности исход­ных - и количественную, экстенсивную - производительность, мощность, скорость. По второму показателе избыточный анаболизм сам по себе яв­ляется не самым совершенным механизмом синтеза химического субстрата в основной полноте химического содержания: никакая клетка или орга­низм даже в принципе (на это есть многочисленные термодинамические, диффузионные и т. п. естественные внутренние запреты) не может расти неограниченно, максимума избыточности их анаболизм достигает к перио­ду размножения, а затем она постепенно затухает. 4 кг легко усваивае­мого мяса за год - все, на что способен избыточный анаболизм, напри­мер, кролика - достаточно быстро растущего зверька, питающегося к тому же не самыми простыми из возможных веществ. Наиболее эффективным с двух названных сторон является механизм пространственной редуплика­ции (деления, удвоения, размножения) химической системы свободноживущих клеток простейших и в меньшей степени - более сложных организмов. Бактерия делает это за 20 минут, и масса ее потомков (если исходить из возможностей самого химического механизма, а не среды) могла бы в принципе за двое суток сравняться с массой Земли и в пять раз прев­зойти ее по объему (258). Если учесть, что простейший фотосинтетик под­нимает к основной полноте химического содержания самые простые неор­ганические соединения (Н20, С02 и т.п.), на что предшествующей химической эволюции потребовались миллиарды лет, нужно признать, что пространственная редупликация физико-химической основы живого являет­ся высший, наиболее развитым выражением "синтетической" сущности хи­мической формы материи и, значит, физико-химическим в своей сущности свойством или признаком живого - синтезом ради синтеза. Размножение навязано живому химическим, является биологическим выражением его об­щей природы, в котором химическое показывает живому, словами Гегеля, "силу своих собственных определений". Именно своей пространственной редупликацией особенный биохимический субстрат демонстрирует эту силу также и окружающему косному химизму среды, оказывая на него колос­сальное физическое и химическое давление как мощный геологический фактор, совершая огромную геохимическую работу.

Перед тем как размножиться (простым делением или иначе), нужно вырасти. Чтобы вырасти, нужно активно двигаться: оказывается, что, начиная с зиготы, благодаря наличию в ее цитоплазме сократительных белков, каждая очередная двигательная активность, обеспечиваемая катаболической фазой в метаболическом цикле, является фактором, обус­ловливающим избыточное восстановление, и если искусственно блокировать эту активность, рост может вообще прекратиться, причем это справедливо и для растений (259). Чтобы двигаться, нужно раздражаться, раздражение имеет смысл как реакция, отделяющая полезное для системы от вредного и вызывающая ее целесообразные перестройки, т.е. как реакция приспособительная. И так далее. Мы выстраиваем эту цепочку с целью показать, что многие системные признаки химической основы живо­го эквивалентные (изоморфные) его биологическим свойствам, не рядоположены, а по существу включены - как моменты - в ее свойство или способность к пространственной редупликации. Говоря, что химическая основа живого способна к пространственной редупликации, мы, таким об­разом, автоматически подразумеваем, что она способна и к росту, дви­жение, раздражению, некоторому приспособлению к среде, обладает единством наследственности и изменчивости. Принципиально, что с хими­ческой точки зрения все они - стороны именно редупликации, а не, до­пустим, двигательной активности (двигаться, чтобы редуплицироваться, а не редуплицироваться, чтобы двигаться), поскольку редупликация, но не эта активность сама по себе, имеет абсолютный сушностный химичес­кий смысл. Однако рост, движение, раздражимость, приспособляемость и т.п. выступают своеобразными атрибутами способности к пространствен­ной редупликации и, следовательно, тоже проникнуты ее химическим смыслом и, значит, тоже навязаны живому химическим. И они являются, таким образом, "собственными определениями" целостности химической основы живого как высшего продукта магистрали химической эволюции.

Давно сказано, что "растекание размножением... -ха­рактернейшее и важнейшее... коренное отличие живого от мертвого" (260). Мы хотим сказать, что, являясь по сути химическим феноменом, не оно отличает живое от химического, поскольку сюда включается и самая раз­витая форма химического - "биохимическая". Кавычки означают здесь ве­роятность того, что не размножение является и первым актом возникаю­щей жизни, что размножение "мертвых" еще не бывших живыми над молекулярных белково-нуклеиновых комплексов исторически предшест­вует жизни как ее, так сказать, очень реальная возможность. В принци­пе, это укладывается в обоснованное нами раньше представление, что жизненный модус объективной реальности появляется прежде, чем возни­кает само живое. Логично допустить, что оно возникает вслед за тем, как химическое отладит еще "для себя" свой самый аффективный механизм синтеза основной полноты собственного содержания и отзвучит, таким образом, последний аккорд чисто химической эволюции материи. По- види­мому, это подтверждает и сама химия.

Остановимся в связи с нашим предположением на теории эволюцион­ного катализа, разработанной А. Л. Руденко (261), поскольку "она пред­ставляет собой поистине унитарную теорию... биогенеза [имеется в виду собственно пред биологическая эволюция.- 0.Б.]" и поскольку "она, - и пока только она, - может служить основанием эволюционной химии как новой концептуальной системы" (262). Он рассмотрел эволюционное поведе­ние открытых каталитических систем, в которых энергия катализируемой ими химической реакции сопряжена с изменением их кинетической и конс­титуционной сфер и абсолютной каталитической активности - их главно­го эволюционного параметра, и показал, что он, если реакция случайно не обрывается вовсе, имеет статистически устойчивую тенденцию к рос­ту, на пути которого есть ряд вероятностных и кинетических пределов. Их преодоление сопровождается глубокими качественными изменениями ка­талитических систем и соответствует переходу от одних этапов эволюции к другим, причем "появление... новых свойств происходит в строго оп­ределенной последовательности, задаваемой свойствами системы на дан­ном этапе эволюции, природой предела саморазвития и имеющимися физико-химическими возможностями их преодоления, определяемыми законами хи­мии" (263). В результате неорганические каталитические системы статис­тически неизбежно становятся органическими, затем нуклеопротеидными и ферментативными, гомогенные - микрогетерогенными, только функциональ­но интегрированные - фазово обособленными "компартментами" и т. д., последовательно усложняясь и приближаясь к форме биохимического субс­трата, увеличивая при этом свою индивидуальную каталитическую актив­ность. Эти свойства затем "переходят в готовом виде к живым системам как первичные, фундаментальные (но не специфические только для живого) свойства" (264). В их список, например, входят определенный тип об­мена веществ, субстратно- функциональная целостность, способность реа­гировать на некоторые изменения внешних условий и приспосабливаться к ним, наследование эволюционной информации генеалогических предшест­венников, способность к количественному однородному росту (265). Наиболее важны в рамках нашего обсуждения два заключительных этапа развития таких систем: появление у них способности к росту как единствен­ный путь преодоления кинетического температурного предела увеличения каталитической активности и далее - механизма точной пространственной редупликации в результате преодоления кинетического концентрационного предела, у которого дальнейший рост отдельных систем становится эволюционно бессмысленным, так как он не ведет к улучшению их главного эволюционного параметра. После этот параметр может, по мысли А. П. Ру­денко, увеличиваться только за счет размножения в связи "с ростом об­шей производительности популяции однородных само воспроизводящих сис­тем... при сохранении их единичной производительности" (266).

Автор, однако, полагает, что "сущность качественного скачка меж­ду неживыми и живыми открытыми системами сводится к формированию все­го лишь одной новой функции - свойства точной пространственной редуп­ликации системы в целом. Поэтому способность каталитических систем к точной пространственной редупликации... должна считаться главный кри­терием живого, главной чертой сущности жизни [курсив мой.- О.Б]" (267).

Теории эволюционного катализа является хорошо обоснованным конк­ретно-научным подтверждением того, что 1)химическая основа живого есть химическая целостность, которая во многих принципиальных ее чертах складывается до появления жизни; 2) по своему происхождению большинс­тво коренных признаков живого есть собственные системные свойства этой целостности и являются выражениями ее химической сущности; 3)все они аккумулированы в ее способности к точной пространственной редуп­ликации, которая выступает интегративным физико-химическим признаком живого. Строгая последовательность, с которой проведена в этой теории идея закономерности развития химического в сторону жизни, позволяет видеть в ней косвенное подтверждение и того, что 4)не редупликация является главной сущностной чертой живого. В самом деле, если она возникает потому, что развитие отдельной каталитической системы замораживается у непреодолимого для нее предела, то невозможной оказы­вается биологическая эволюция, которая в одном из важнейших аспектов состоит именно в усложнении отдельного организма - в морфофизиологическом прогрессе. С химической стороны организм является открытой ка­талитической системой, и если после способности к редупликации не возникает чего-то еще столь же принципиального, как она, "организм" так и не становится живым - способным к эволюционному усложнению от микроба до кита или человека (268). Строго говоря, из теории эволюцион­ного катализа следует необходимость появления в конце пред биологической эволюции способности к пространственной редупликации, а не то, что она - сущность жизни.

С возникновением жизни эта способность еще должна подвергнуться радикальному отрицанию и только через него может войти в ее сущность. Жизнь состоит в отрицании редупликации, а с ней - роста, двигательной активности, приспособляемости и т. п. Будем надеяться, что это - диа­лектическое отрицание.

Дата добавления: 2015-06-27