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!

Дата добавления: 2014-01-04